UNIVERSIDAD VERACRUZANA

UNIVERSIDAD VERACRUZANA
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA
“PROYECTO DE AHORRO DE ENERGÍA
EMPLEANDO PELÍCULAS DE CONTROL
SOLAR EN EL EDIFICIO DE LA DIVISIÓN DE
DISTRIBUCIÓN ORIENTE DE CFE”
MONOGRAFÍA
Que para obtener el título de:
INGENIERO MECÁNICO ELÉCTRICISTA
PRESENTA:
RAMÍREZ ROJAS EDGAR
XALAPA, VER.
FEBRERO 2011
ÍNDICE
ÍNDICE…………………………………………………………………………………….. i
INTRODUCCIÓN………………………………………………………………………… 1
CAPITULO I
CONCEPTOS BÁSICOS
1.1
SISTEMA TERMODINÁMICO………………………………………………….. 4
1.2
TEMPERATURA………………………………………………………………… 6
1.2.1 ESCALAS DE TEMPERATURA Y CONVERSIONES………………. 7
1.2.2 INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN DE TEMPERATURA…….…….. 12
1.3
CALOR…………………………………………………………………………... 15
1.4
TRANSFERENCIA DE CALOR……………………..……………….……….. 16
1.4.1 TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONDUCCIÓN………….….. 18
1.4.2 TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONVECCIÓN...………….… 20
1.4.3 TRANSFERENCIA DE CALOR POR RADIACIÓN…..……………... 21
1.4.3.1
1.5
RADIACIÓN SOLAR...…………………………….……. 22
AIRE ACONDICIONADO………………………………………………….…… 25
CAPITULO II
AISLANTES TÉRMICOS
2.1
PANORAMA DEL AHORRO DE ENERGÍA EN EDIFICIOS………….…… 32
2.2
AISLAMIENTO TÉRMICO….………………………………….…….……..…. 33
2.3
EL VIDRIO INDISPENSABLE EN LA CONSTRUCCIÓN DE EDIFICIOS.. 35
2.4
VIDRIO TINTADO……………………………………………..……………….. 41
2.5
DOBLE ACRISTALAMIENTO……….….…………………………….………. 43
2.6
PELÍCULAS DE CONTROL SOLAR………………...……………………..… 47
2.7
MATERIAL PROPUESTO DEL PROYECTO…………...………………..…. 48
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CAPITULO III
BALANCE TÉRMICO
3.1
DATOS DEL MUNICIPIO DONDE SE UBICA EL PROYECTO………..…. 57
3.2
DESCRIPCIÓN DEL LUGAR OBJETIVO DEL PROYECTO….…..………. 61
3.3
ANTECEDENTES DEL CONSUMO DE ENERGÍA……..…………..……… 64
3.4
SUPERFICIE TOTAL PARA EL ANÁLISIS DE RADIACIÓN SOLAR…..... 68
3.4.1 RADIACIÓN SOLAR PROMEDIO EN LA CIUDAD DE XALAPA..... 69
3.5
PROCEDIMIENTO PARA REALIZAR EL ESTUDIO…………………..….…70
3.5.1 ESTUDIO EN CONDICIONES NORMALES DEL EDIFICIO…….... 72
3.5.2 ESTUDIO CON LA PELÍCULA DE CONTROL SOLAR……………. 83
3.5.3 AHORRO…….…….…………………………………………………….. 85
3.5.3.1
COSTO DE LA PELÍCULA HÜPER OPTIK…...….….. 86
3.5.3.2
COSTOS POR REFRIGERACIÓN…………….…..… 87
3.5.3.3
AHORRO ECONÓMICO…….……………………….... 89
CAPITULO IV
COSTO-BENEFICIO DEL PROYECTO
4.1
ESTUDIO ECONÓMICO…….…………………………..…………………..… 92
4.2
MÉTODO DEL VALOR PRESENTE NETO…………………….………..….. 93
4.2.1 APLICACIÓN AL PROYECTO DEL VPN…………………..……..…. 94
4.3
MÉTODO DE LA TASA INTERNA DE RETORNO (TIR)…………….…..… 96
4.3.1 APLICACIÓN AL PROYECTO DE LA TIR………………………..…. 97
4.4
TIEMPO DE RECUPERACIÓN DE LA INVERSIÓN……………………..… 98
CONCLUSIÓN……………………………………………………………………….... 100
BIBLIOGRAFÍA……………………………………………………………………….. 101
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INTRODUCCIÓN
Consumir energía es sinónimo de actividad, de transformación y de progreso,
siempre que ese consumo esté ajustado a nuestras necesidades y trate de
aprovechar al máximo las posibilidades contenidas en la energía.
El ahorrar energía no es sólo ayudar a mejorar y proteger el medio ambiente sino
que también ahorrando energía ayudamos a mejorar nuestra economía.
Ahorrar energía es el camino más eficaz para reducir las emisiones contaminantes
de gases de efecto invernadero (dióxido de carbono CO2, metano CH4, etc.) a la
atmósfera, y por tanto detener el calentamiento global del planeta y el cambio
climático.
El presente trabajo ofrecerá una propuesta que permitirá conocer una de las
tantas opciones que hay para tratar de disminuir un problema de gran envergadura
existente a nivel mundial. Se trata del despilfarro eléctrico. La energía eléctrica, un
recurso muy necesario en esta época, pero del que poco se le presta atención,
está sufriendo una especie de desabastecimiento, a causa de la demanda
exagerada y gran parte de esa demanda corresponde a usos completamente
innecesarios. Todo esto ha conducido a una total indiferencia hacia un
conveniente ahorro de la energía, con la conciencia de que pareciera un recurso
de cantidades infinitas, y siempre disponible.
A continuación se presenta un proyecto de ahorro de energía, el cual tiene como
propósito fundamental disminuir el consumo de energía eléctrica que se emplea
en los equipos de refrigeración, ya que son utilizados en demasía para reducir los
niveles de temperatura en el interior de las oficinas.
Debido a que la fachada principal del edificio de estudio esta construida a base de
vidrio, el interior de las oficinas presenta en ocasiones temperaturas que están
fuera del confort deseado, y esto es gracias a la radiación solar que logra
atravesar, en gran proporción, al vidrio instalado y es capaz de calentar los
objetos, los cuales a su vez emanan radiación infrarroja por el hecho de estar
calientes, logrando estos en conjunto un ambiente caluroso al interior de las
oficinas.
Es por lo que se propone la implementación de un aislamiento térmico que logre
disminuir los efectos de la radiación solar y como consecuencia reducir los
consumos de energía eléctrica y a su vez de disminuir los costos por el uso de la
misma.
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El trabajo cuenta con cuatro capítulos que abordan las siguientes temáticas:
En el capitulo I se presentan algunos conceptos básicos de la termodinámica, que
darán las bases para una mejor entendimiento de los siguientes capítulos.
En el capitulo 2 se muestran los diferentes tipos de aislamientos térmicos
empleados en los vidrios, así como las propiedades de cada uno de ellos.
También se indica el material que se propone para instalar en la fachada del
edificio, esto basado en ciertos criterios.
En el capitulo 3 se desarrolla el balance térmico del edificio, en este capítulo se
dan a conocer todos los cálculos realizados en base a las propiedades del material
propuesto, así como también los resultados obtenidos de los mismos.
En el capitulo 4 se hace un análisis de costo-beneficio, se utilizan los métodos del
Valor Presente Neto y la Tasa Interna de Retorno al que el método de
recuperación de la inversión para poder determinar la viabilidad del proyecto
realizado.
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CAPITULO I
CONCEPTOS BÁSICOS
CAPITULO I
CONCEPTOS
BÁSICOS
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CAPITULO I
CONCEPTOS BÁSICOS
1.1
SISTEMA TERMODINÁMICO
El desarrollo y aplicaciones de la termodinámica dependen en gran medida, de los
conceptos de: sistema termodinámico, alrededores, equilibrio y temperatura.


Sistema termodinámico. Un sistema termodinámico está constituido por cierta
cantidad de materia o radiación en una región del espacio que nosotros
consideramos para su estudio. Al hablar de cierta región del espacio, surge de
manera natural el concepto de frontera, esto es, la región que separa al
sistema del resto del universo físico. Esta frontera, en la mayoría de los casos,
está constituida por las paredes del recipiente que contiene al sistema (fluidos,
radiación electromagnética), o bien, su superficie exterior (trozo de metal, gota
de agua, membrana superficial). Sin embargo, puede darse el caso de que la
frontera del sistema sea una superficie abstracta, representada por alguna
condición matemática como en el caso de una porción de masa de un fluido
en reposo o en movimiento. Es importante señalar que el sistema
termodinámico y sus fronteras están determinados por el observador. De
hecho el observador determina el sistema a estudiar a través de las
restricciones que impone cuando lo elige para su estudio. Estas restricciones
pueden ser de naturaleza geométrica, mecánica o térmica. Las primeras están
impuestas a través de paredes que confinan al sistema a una región finita del
espacio. Las mecánicas determinan como poder intercambiar energía con el
sistema a través de la transmisión de trabajo mecánico, incluyendo todos los
equivalentes de este trabajo: el trabajo magnético, eléctrico, químico,
electroquímico, etc. Las paredes térmicas determinan la propiedad de poder
afectar el grado relativo de enfriamiento ó calentamiento que posee el sistema.
Alrededores. La parte del universo que interacciona con el sistema constituye
sus alrededores. La interacción entre el sistema y sus alrededores estará
caracterizada por los intercambios mutuos de masa y energía, en sus diversas
formas, la energía puede intercambiarse por medios mecánicos o por medios
no mecánicos, esto es por procesos de calentamiento o enfriamiento que
veremos después.
En el caso de que un sistema está contenido en un recipiente, lo cual es una
situación común en termodinámica, el grado de interacción con sus alrededores
dependerá de la naturaleza de sus paredes:
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CAPITULO I
CONCEPTOS BÁSICOS
a) Paredes adiabáticas, son aquellas que no permiten que un sistema modifique
su grado relativo de calentamiento. Los llamados aislantes térmicos a nivel
comercial son excelentes ejemplos de materiales con esta propiedad, como la
madera, el asbesto, etc.
En general supondremos que los sistemas poseen dimensiones suficientemente
pequeñas para poder despreciar los efectos del campo gravitacional.
b) Paredes diatérmicas, son aquellas que permiten interacciones que modifiquen
el grado relativo de calentamiento. Los metales son materiales que constituyen
excelentes paredes diatérmicas.
En virtud de la naturaleza de las paredes, los sistemas termodinámicos se pueden
clasificar en:
1. Sistema cerrado. Tiene paredes impermeables al paso de la materia; en otras
palabras, el sistema no puede intercambiar materia con sus alrededores, y su
masa permanece constante.
2. Sistema abierto. Puede existir intercambio de materia o de alguna forma de
energía con sus alrededores.
3. Sistema aislado. No puede tener absolutamente ninguna interacción con sus
alrededores: la pared resulta impermeable a la materia y a cualquier forma de
energía mecánica o no mecánica.
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CAPITULO I
CONCEPTOS BÁSICOS
1.2
TEMPERATURA
La experiencia demuestra que cuando dos cuerpos, uno frío y otro caliente, se
ponen en contacto durante un tiempo prolongado, terminan por alcanzar un estado
de equilibrio entre ambos que se denomina equilibrio térmico. En ese estado no es
posible distinguir cuál de ambos está más frío y cuál más caliente. La propiedad
que tienen en común los cuerpos que se encuentran en equilibrio térmico es
precisamente la temperatura. Junto con esta definición descriptiva de lo que se
entiende en física por temperatura, con frecuencia se utiliza otra definición de tipo
operacional, que indica mediante qué procedimiento u operación queda
determinada dicha magnitud. Según este criterio la temperatura sería lo que miden
los termómetros.
Ambas definiciones de temperatura hacen referencia a fenómenos observables y
facilitan un estudio científico de los mismos, pero no explican en qué consiste
realmente esa magnitud que, aparentemente, no mantiene relación alguna con las
otras magnitudes de la física como la longitud, la masa, el tiempo o la fuerza, por
ejemplo.
El desarrollo de una teoría cinética para la materia fue realizado sobre la base de
esas viejas ideas a las que se refería Thompson, con aportaciones sucesivas de
científicos tales como Clausius (1822-1888), Maxwell (1831-1879), Boltzmann
(1844-1906) y Gibbs (1839-1903), y proporcionó una explicación a la noción de
temperatura y a otros conceptos clave para la comprensión de los fenómenos
caloríficos.
La teoría cinético-molecular de la materia recibe ese nombre porque admite que
las diferentes partículas, átomos y moléculas, que constituyen las sustancias están
en continuo movimiento (en griego kinesis significa movimiento). En los cuerpos
sólidos este movimiento es de vibración en torno a puntos fijos o de equilibrio. En
los gases el movimiento es desordenado y zigzagueante, a consecuencia de los
choques de las moléculas del gas entre sí y con el recipiente que las contiene. En
los líquidos, como estado intermedio, pueden darse ambos tipos de movimientos
moleculares.
La teoría cinético-molecular establece que la energía asociada a esos
movimientos moleculares internos es la responsable de los fenómenos caloríficos,
y llega a demostrar que cuando se promedian las energías cinéticas individuales
de las partículas en movimiento, la energía que resulta es directamente
proporcional a la temperatura del cuerpo expresada en grados Kelvin.
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CAPITULO I
CONCEPTOS BÁSICOS
Representando ese valor medio por <EC> y la temperatura en grados Kelvin por T,
la anterior conclusión puede expresarse en la forma
T ~ <EC>
siendo ~ el símbolo de proporcionalidad directa.
Junto a la definición de la temperatura, basada en nuestro sentido del tacto y
apoyada en la observación de los fenómenos correspondientes, que la presenta
como una propiedad que caracteriza el grado de calor de los cuerpos y rige su
transmisión de unos a otros, la teoría cinética propone otra, compatible con la
anterior, pero que ofrece la ventaja de explicar cuál es su naturaleza. La
temperatura es una medida del nivel de esa agitación térmica o interna de las
partículas que constituyen un cuerpo, nivel expresado por el valor de su energía
cinética media. Cuanto mayor es la energía media de agitación molecular, tanto
mayor es la temperatura que detecta la sensibilidad del hombre y que miden los
termómetros.
1.2.1 ESCALAS DE TEMPERATURA Y CONVERSIONES
Partiendo de la diferencia de nivel que el mercurio toma, cuando se toma el
termómetro en el hielo fundente y cuando lo está entre agua en ebullición en
condiciones normales de presión, por convención, esta longitud por así decirlo se
expresa con distintas divisiones que dan origen a las diferentes escalas
termométricas. En la actualidad se emplean diferentes escalas de temperatura;
entre ellas está la escala Celsius también conocida como escala centígrada, la
escala Fahrenheit, la escala Kelvin, la escala Ranking o la escala termodinámica
internacional. En la escala Celsius, el punto de congelación del agua equivale a
0°C, y su punto de ebullición a 100 °C. Esta escala se utiliza en todo el mundo, en
particular en el trabajo científico. La escala Fahrenheit se emplea en los países
anglosajones para medidas no científicas y en ella el punto de congelación del
agua se define como 32 °F y su punto de ebullición como 212 °F. En la escala
Kelvin, la escala termodinámica de temperaturas más empleada, el cero se define
como el cero absoluto de temperatura, es decir, −273,15 °C. La magnitud de su
unidad, llamada kelvin y simbolizada por K, se define como igual a un grado
Celsius. Otra escala que emplea el cero absoluto como punto más bajo es la
escala Ranking, en la que cada grado de temperatura equivale a un grado en la
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CAPITULO I
CONCEPTOS BÁSICOS
escala Fahrenheit. En la escala Ranking, el punto de congelación del agua
equivale a 492 °R, y su punto de ebullición a 672 °R. En la escala Reaumur
también se pone 0 en el punto de fusión del hielo, pero en el punto de ebullición
del agua se pone 80.
En 1933, científicos de treinta y una naciones adoptaron una nueva escala
internacional de temperaturas, con puntos fijos de temperatura adicionales
basados en la escala Kelvin y en principios termodinámicos. La escala
internacional emplea como patrón un termómetro de resistencia de platino (cable
de platino) para Temperaturas entre −190 °C y 660 °C. Desde los 660 °C hasta el
punto de fusión del oro (1.063 °C) se emplea un termopar patrón: los termopares
son dispositivos que miden la temperatura a partir de la tensión producida entre
dos alambres de metales diferentes. Más allá del punto de fusión del oro las
temperaturas se miden mediante el llamado pirómetro óptico, que se basa en la
intensidad de la luz de una frecuencia determinada que emite un cuerpo caliente.
Escala Celsius
Anders Celsius (1701-1744) fue un astrónomo suizo que inventó la escala
centígrada en 1742. Celsius escogió el punto de fusión del hielo y el punto de
ebullición del agua como sus dos temperaturas de referencia para dar con un
método simple y consistente de un termómetro de calibración. Celsius dividió la
diferencia en la temperatura entre el punto de congelamiento y de ebullición del
agua en 100 grados (de ahí el nombre centi, que quiere decir cien, y grado).
Después de la muerte de Celsius, la escala centígrada fue llamada escala Celsius
y el punto de congelamiento del agua se fijo en 0°C y el punto de ebullición del
agua en 100°C. La escala Celsius toma precedencia sobre la escala Fahrenheit en
la investigación científica porque es más compatible con el formato basado en los
decimales del Sistema Internacional (SI) del sistema métrico. Además, la escala
de temperatura Celsius es comúnmente usada en la mayoría de países en el
mundo, aparte de Estados Unidos.
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CAPITULO I
CONCEPTOS BÁSICOS
Escala Kelvin
La tercera escala para medir la temperatura es comúnmente llamada Kelvin (K).
Lord William Kelvin (1824-1907) fue un físico Escocés que inventó la escala en
1854. La escala Kelvin está basada en la idea del cero absoluto, la temperatura
teorética en la que todo el movimiento molecular se para y no se puede detectar
ninguna energía (ver la Lección de Movimiento). En teoría, el punto cero de la
escala Kelvin es la temperatura más baja que existe en el universo: -273.15ºC. La
escala Kelvin usa la misma unidad de división que la escala Celsius. Sin embargo
vuelve a colocar el punto zero en el cero absoluto: -273.15ºC. Es así que el punto
de congelamiento del agua es 273.15 Kelvin (las graduaciones son llamadas
Kelvin en la escala y no usa ni el término grado ni el símbolo º) y 373.15 K es el
punto de ebullición del agua. La escala Kelvin, como la escala Celsius, es una
unidad de medida estándar del SI, usada comúnmente en las medidas científicas.
Puesto que no hay números negativos en la escala Kelvin (porque teóricamente
nada puede ser más frío que el cero absoluto), es muy conveniente usar la escala
Kelvin en la investigación científica cuando se mide temperatura extremadamente
baja.
Escala Fahrenheit
Daniel Gabriel Fahrenheit (1686-1736) fue un físico alemán que inventó el
termómetro de alcohol en 1709 y el termómetro de mercurio en 1714. La escala de
temperatura Fahrenheit fue desarrollada en 1724. Originalmente, Fahrenheit
estableció una escala en la que la temperatura de una mezcla de hielo-agua-sal
estaba fijada a 0 grados. La temperatura de una mezcla de hielo-agua (sin sal)
estaba fijada a 30 grados y la temperatura del cuerpo humano a 96 grados.
Usando esta escala, Fahrenheit midió la temperatura del agua hirviendo a 212°F
en su propia escala. Más tarde, Fahrenheit ajustó el punto de congelamiento del
agua hirviendo de 30°F a 32°F, haciendo que el intervalo entre el punto de
ebullición y el de congelamiento del agua fuera de 180 grados (y haciendo que la
temperatura del cuerpo fuese la familiar de 98.6°F). Hoy en día, la escala
Fahrenheit sigue siendo comúnmente usada en Estados Unidos.
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CAPITULO I
CONCEPTOS BÁSICOS
Escala Rankine
Se denomina Rankine (símbolo °R) a la escala de temperatura que se define
midiendo en grados Fahrenheit sobre el cero absoluto, por lo que carece de
valores negativos. Esta escala fue propuesta por el físico e ingeniero escocés
William Rankine en 1859.
T (ºR) = t(ºF) + 459,67 ó t(ºF) = T(ºR) - 459,67
T (ºR) = (9/5) * [t (ºC) + 273,16] ó t(ºC) = (5/9) * [T(ºRa) - 491,67]
siendo T (°R) la temperatura expresada en grados Rankine.
El grado Rankine (°R) tiene su punto de cero absoluto a −459,67 °F y los
intervalos de grado son idénticos al intervalo de grado Fahrenheit.
Fig. 1.1 Escalas de temperatura
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CAPITULO I
CONCEPTOS BÁSICOS
TABLA DE CONVERSIÓN DE UNIDADES
Kelvin
Grado Celsius
Grado Fahrenheit
Kelvin
K=K
K = C + 273,15
K = (F + 459,67)
K=R
Grado Celsius
C = K − 273,15
C=C
C = (F - 32)
C = (R - 491,67)
Grado Fahrenheit F = K
Grado Rankine
- 459,67
R=K
F=C
+ 32
R = (C + 273,15)
Grado Rankine
F=F
F = R − 459,67
R = F + 459,67
R=R
Tabla 1
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CAPITULO I
CONCEPTOS BÁSICOS
1.2.2 INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN DE TEMPERATURA
Termómetro
Un termómetro es un instrumento que sirve para medir la temperatura, basado en
el efecto que un cambio de temperatura produce en algunas propiedades físicas
observables y en el hecho de que dos sistemas a diferentes temperaturas puestos
en contacto térmico tienden a igualar sus temperaturas.
Entre las propiedades físicas en las que se basan los termómetros destaca la
dilatación de los gases, la dilatación de una columna de mercurio, la resistencia
eléctrica de algún metal, la variación de la fuerza electromotriz de contacto entre
dos metales, la deformación de una lámina metálica o la variación de la
susceptibilidad magnética de ciertas sales paramagnéticas.
El termómetro de dilatación de líquidos es el más conocido. Consta de una
ampolla llena de líquido unida a un fino capilar, todo ello encerrado en una cápsula
de vidrio o cuarzo en forma de varilla. La sensibilidad que se logra depende de las
dimensiones del depósito y del diámetro del capilar, y en los casos más favorables
es de centésimas de grado.
El rango de temperaturas en que es más fiable depende de la naturaleza del
líquido empleado. Por ejemplo, con alcohol se logra buena sensibilidad y fiabilidad
entre -100 °C y 100 °C, mientras que el termómetro de mercurio es indicado entre
-30º y 600 °C.
Fig. 1.2 Termómetro de mercurio
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CAPITULO I
CONCEPTOS BÁSICOS
Termopar
Un termopar es un dispositivo capaz de convertir la energía calorífica en energía
eléctrica su funcionamiento se basa en los descubrimientos hechos por Seebeck
en 1821 cuando hizo circular corriente eléctrica en un circuito, formado por dos
metales diferentes cuyas uniones se mantienen a diferentes temperaturas, esta
circulación de corriente obedece a dos efectos termoeléctricos combinados, el
efecto Peltier que provoca la liberación o absorción de calor en la unión de dos
metales diferentes cuando una corriente circula a través de la unión y el efecto
Thompson que consiste en la liberación o absorción de calor cuando una corriente
circula a través de un metal homogéneo en el que existe un gradiente de
temperaturas.
Es decir, la fuerza electromotriz es proporcional a la temperatura alcanzada por la
unión térmica a si mismo, si se resta el calentamiento ohmico, que es proporcional
al cuadrado de la corriente, queda un remanente de temperatura que en un
sentido de circulación de la corriente es positivo y negativo en el sentido contrario.
El efecto depende de los metales que forman la unión.
La combinación de los dos efectos Peltier y Thompson, es la causa de la
circulación de corriente al cerrar el circuito en el termopar. Esta corriente puede
calentar el termopar y afectar la precisión en la medida de la temperatura, por lo
que durante la medición debe hacerse mínimo su valor.
Fig. 1.3 Termopar
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CAPITULO I
CONCEPTOS BÁSICOS
Pirómetro
Un pirómetro es un dispositivo capaz de medir la temperatura de una sustancia sin
necesidad de estar en contacto con ella. El término se suele aplicar a aquellos
instrumentos capaces de medir temperaturas superiores a los 600 grados celsius.
El rango de temperatura de un pirómetro se encuentra entre -50 grados celsius
hasta +4000 grados celsius.
Existen varios tipos según su principio de funcionamiento:
o
Pirómetro óptico: se fundamentan en la ley de Wien de distribución de la
radiación térmica, según la cual, el color de la radiación varía con la
temperatura. El color de la radiación de la superficie a medir se compara con
el color emitido por un filamento que se ajusta con un reóstato calibrado. Se
utilizan para medir temperaturas elevadas, desde 700 °C hasta 3.200 °C, a las
cuales se irradia suficiente energía en el espectro visible para permitir la
medición óptica.
o
Pirómetro de radiación total: se fundamentan en la ley de Stefan-Boltzmann,
según la cual, la intensidad de energía emitida por un cuerpo negro es
proporcional a la cuarta potencia de su temperatura absoluta.
o
Pirómetro de infrarrojos: captan la radiación infrarroja, filtrada por una lente,
mediante un sensor fotorresistivo, dando lugar a una corriente eléctrica a partir
de la cual un circuito electrónico calcula la temperatura. Pueden medir desde
temperaturas inferiores a 0 °C hasta valores superiores a 2.000 °C.
o
Pirómetro fotoeléctrico: se basan en el efecto fotoeléctrico, por el cual se
liberan electrones de semiconductores cristalinos cuando incide sobre ellos la
radiación térmica.
Fig. 1.4 Pirómetro
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CAPITULO I
CONCEPTOS BÁSICOS
1.3
CALOR
El calor se define como el contenido energético de un sistema, suma de todas las
energías provenientes de los movimientos de los átomos que lo componen. El
calor solamente se pone de manifiesto cuando se transfiere del sistema a los
alrededores o viceversa.
No es por lo tanto una nueva forma de energía, sino el nombre que recibe una
transferencia de energía en el que intervienen un gran número de partículas.
Podemos entender el calor como la energía intercambiada entre un sistema y el
medio que le rodea, debido a los choques entre las moléculas del sistema y el
exterior al mismo y siempre que no pueda ser expresado macroscópicamente
como el producto de una fuerza por desplazamiento.
Deberemos también distinguir entre los conceptos de calor y energía interna de
una sustancia. El flujo de calor no es más que una transferencia de energía entre
dos cuerpos, debido a la diferencia de sus temperaturas. Sin embargo la energía
interna es la energía que posee una sustancia debido a su temperatura, que a
escala microscópica es esencialmente la energía cinética de las moléculas.
Muchas son las opiniones que se han emitido acerca del origen del calor; pero dos
son las únicas que reinan actualmente en la ciencia: el sistema de la emisión y el
de las ondulaciones.
En el primero se admite que la causa del calor es un fluido material e
imponderable, que puede pasar de un punto a otro, y cuyas moléculas se hallan
en un estado continuo de repulsión. Este fluido existiría en todos los cuerpos en
estado de combinación con las últimas partículas, oponiéndose a su contacto
inmediato.
En el sistema de las ondulaciones se supone, que depende el calor de un
movimiento vibratorio de las moléculas de los cuerpos calientes, un movimiento
que se trasmite a las moléculas de los demás cuerpos por el intermedio de un
fluido eminentemente sutil y elástico, llamado éter, y en el cual se propaga a la
manera que las ondas sonoras en el aire. Los cuerpos más calientes son, en tal
caso, aquéllos cuyas vibraciones tienen mayor amplitud y mayor rapidez, de
suerte que la intensidad del calor no vendría a ser otra cosa más, que la resultante
de las vibraciones de las moléculas. En la primera hipótesis pierden calórico las
moléculas de los cuerpos que se enfrían, y en la segunda sólo pierden
movimiento.
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CAPITULO I
CONCEPTOS BÁSICOS
La teoría de las ondulaciones parece la única admisible, atendidos los progresos
de la física moderna; pero con todo, como la de la emisión si simplifica las
demostraciones, se la prefiere, en general, para la explicación de los fenómenos
del calor.
1.4
TRANSFERENCIA DE CALOR
Cuando existe un gradiente de temperaturas en un sistema o cuando dos sistemas
a diferente temperatura se ponen en contacto se transfiere energía. El proceso
mediante el cual tiene lugar este transporte de energía se conoce como
transmisión de calor. Lo que se transmite, calor, no puede ser medido ni es
observable directamente; pero sus efectos, preferentemente variaciones de
energía interna, permiten su medida. El flujo de calor, análogamente al caudal de
trabajo o potencia, da lugar a cambios importantes en la energía interna de un
sistema.
Puesto que la transmisión de calor es en realidad un transporte de energía, se
sigue necesariamente la ley de conservación de la energía, por lo que, en un
sistema cerrado, el calor emitido por la región de temperatura superior debe de ser
exactamente igual al calor absorbido por la región de temperatura inferior.
La transmisión de calor juega un papel muy importante en muchas de las
operaciones que se realizan en la industria química: en el diseño de reactores,
donde tienen lugar reacciones químicas con absorción o desprendimiento de calor;
en el diseño de aparatos para intercambiar calor entre dos fluidos; en la
transferencia o eliminación de calor a otro fluido con el fin de cambiarlo de fase
(evaporación, condensación), etc. También resulta interesante la utilización de
materiales sólidos para “almacenar” energía procedente de corrientes fluidas a
temperatura elevada.
El estudio de la transmisión de calor no es exclusivo de la ingeniería química; la
física, la ingeniería mecánica, la ingeniería civil, la arquitectura, etc., también se
hallan interesadas en su estudio. Abarca, por consiguiente, diferentes áreas de
conocimiento y constituye uno de los tres fenómenos de transporte fundamentales.
Para estimar el coste y la capacidad del equipo necesario para transferir una
determinada cantidad de calor en un tiempo dado, es necesario realizar un análisis
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CAPITULO I
CONCEPTOS BÁSICOS
detallado de la transmisión de calor. Desde el punto de vista ingenieril, dicho
análisis tiene como objetivos prioritarios la determinación de los perfiles de
temperatura en el interior de los cuerpos materiales, y la predicción de la velocidad
a la que tiene lugar la transferencia de calor a través de una superficie.
En la transmisión de calor, como en otras disciplinas de la ingeniería, la solución
de un problema determinado que se pueda plantear requiere la realización de
hipótesis e idealizaciones. Es prácticamente imposible describir el fenómeno
exactamente y, cuando se tiene que expresar el problema en forma de una
ecuación matemática, es necesario realizar algunas aproximaciones. Es
importante tener presentes las aproximaciones, hipótesis e idealizaciones
realizadas cuando se interpreten los resultados finales obtenidos. Algunas
aproximaciones habituales que se pueden citar son:



Algunas propiedades físicas como la conductividad térmica, la viscosidad, el
calor específico o la densidad cambian con la temperatura, pero si seleccionan
los valores medios adecuados los cálculos se pueden simplificar
considerablemente sin que se produzca un error considerable en el resultado
final.
Cuando se transmite calor de un fluido a una pared, pueden aparecer
incrustaciones que reducen la velocidad de transmisión de calor. Para
asegurar una correcta operación a lo largo de un largo periodo de tiempo se
deberá aplicar un factor corrector de seguridad que tenga en cuenta esta
contingencia.
Cuando se transmite calor por convección a través de una pared lo
suficientemente grande, se puede considerar que su superficie es infinita con
lo que se reducirán considerablemente los cálculos a la hora de resolver el
problema de transmisión de calor.
Los mecanismos a través de los cuales se transmite el calor son: conducción,
convección y radiación. Tanto la conducción como la convección necesitan de un
medio material para poder transferir esta energía, mientras que la radiación no lo
necesita y, de hecho, está mas favorecida la transferencia en el vacío.
La conducción de calor es el mecanismo de transmisión en sólidos y exclusivo en
los mismos, aunque también se puede suponer que es el único que tiene lugar en
los fluidos en reposo. En los fluidos, aparece adicionalmente un movimiento
convectivo debido a la variación de la densidad del fluido con la temperatura, o al
movimiento del fluido debido a otras causas (bombas, compresores, acción de la
gravedad, etc.) Cuando en un medio material existe un gradiente de temperatura
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CAPITULO I
CONCEPTOS BÁSICOS
el calor fluye en sentido contrario a este gradiente. La energía se transmite debido
al movimiento de átomos, moléculas, iones y electrones, que constituyen la
sustancia, sin movimiento aparente de la materia a nivel macroscópico.
A continuación se realiza una introducción de cada uno de los tres mecanismos de
transmisión de calor y se presentarán las ecuaciones que los gobiernan.
1.4.1 TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONDUCCIÓN
En los sólidos, la única forma de transferencia de calor es la conducción, y esta es
el flujo de calor a través de la propia materia, mediante movimiento molecular. En
un sólido cada átomo dispone de uno de ellos vibra con una intensidad reflejo de
la energía calórica de que dispone. Si un átomo vibra más que su átomo vecino,
este cederá parte de ese movimiento a ese átomo adyacente, intentando que
ambos se muevan al unísono. Esta transferencia de movimiento lleva implícito una
transferencia de calor, pese a que en ningún momento ha existido transferencia de
masa. A manera de ejemplo, si se calienta un extremo de una varilla metálica, de
forma que aumente su temperatura, el calor se transmite hasta el extremo más frío
por este fenómeno de la conducción. No se comprenden su totalidad el
mecanismo exacto de la conducción de calor en los sólidos, pero se cree que se
debe, en parte, al movimiento de los electrones libres que transportan energía
cuando existe una diferencia de temperatura. Esta teoría explica por qué los
buenos conductores eléctricos también tienden a ser buenos conductores del
calor.
En 1822, el matemático francés Barón Joseph Fourier dio una expresión
matemática precisa que hoy se conoce como ley de Fourier de la conducción del
calor. Esta ley afirma que la velocidad de conducción de calor a través de un
cuerpo por unidad de sección transversal es proporcional al gradiente de
temperatura que existe en el cuerpo (con el signo cambiado).
Se expresa matemáticamente con la formula: Q = -k·A·
Donde:
Q
A
es la transferencia de calor por conducción
es el área por la que atraviesa el flujo de calor
es el gradiente de temperatura en la dirección del flujo de calor
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CAPITULO I
CONCEPTOS BÁSICOS
El factor de proporcionalidad se denomina conductividad térmica del material. Los
materiales como el oro, la plata o el cobre tienen conductividades térmicas
elevadas y conducen bien el calor, mientras que materiales como el vidrio o el
amianto tienen conductividades cientos e incluso miles de veces menores;
conducen muy mal el calor, y se conocen como aislantes. En ingeniería resulta
necesario conocer la velocidad de conducción del calor a través de un sólido en el
que existe una diferencia de temperatura conocida. Para averiguarlo se requieren
técnicas matemáticas muy complejas, sobre todo si el proceso varía con el tiempo;
en este caso, se habla de conducción térmica transitoria.
Fig. 1.5 Conducción
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CAPITULO I
CONCEPTOS BÁSICOS
1.4.2 TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONVECCIÓN
Si existe una diferencia de temperatura en el interior de un líquido o un gas, es
casi seguro que se producirá un movimiento del fluido. Este movimiento transfiere
calor de una parte del fluido a otra por un proceso llamado convección. El
movimiento del fluido puede ser natural o forzado mecánicamente. Es este caso,
el calor fluye del emisor calentando el aire ambiente, y a medida que prosigue este
calentamiento, disminuye el peso específico de este aire, haciéndolo más ligero y
obligándolo a ascender. El natural empuje ascendente del aire, origina un
movimiento lento del mismo, calentando el ambiente adjunto de manera uniforme.
Como ejemplo podemos decir que, si se calienta un líquido o un gas, su densidad
suele disminuir. Si el líquido o gas se encuentra en el campo gravitatorio, el flujo
más caliente y menos denso asciende, mientras que el fluido más frío y más
denso desciende. Este tipo de movimiento, debido exclusivamente a la no
uniformidad de la temperatura del fluido, se denomina convección natural. La
convección forzada se logra sometiendo el flujo a un gradiente de presiones, con
lo que se fuerza su movimiento de acuerdo a las leyes de la mecánica de fluidos.
Fig. 1.6 Convección
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CAPITULO I
CONCEPTOS BÁSICOS
1.4.3 TRASFERENCIA DE CALOR POR RADIACIÓN
La radiación presenta una diferencia fundamental respecto a la conducción y a la
convección: las sustancias que intercambian calor no tienen que estar en contacto,
sino que pueden estar separadas por un vacío. La radiación es un término que se
aplica genéricamente a toda clase de fenómenos relacionados con ondas
electromagnéticas, en la superficie de los cuerpos, como consecuencia de la
excitación térmica a la que los cuerpos son sometidos. Esta radiación es emitida
en todas las direcciones a la velocidad de la luz, sin que exista necesidad de
medio alguno de transporte. La radiación se produce incluso en el verdadero
vacío. La intensidad a que se produce transferencia de calor, depende
fundamentalmente de la temperatura a la que se halle el cuerpo emisor y de la
naturaleza de las caras del cuerpo. Una vez que esta radiación golpea a otro
cuerpo, esta energía puede ser reflejada, transmitida o absorbida por este.
Algunos fenómenos de la radiación pueden describirse mediante la teoría de
ondas, pero la única explicación general satisfactoria de la radiación
electromagnética es la teoría cuántica.
La contribución de todas las longitudes de onda a la energía radiante emitida se
denomina poder emisor del cuerpo, y corresponde a la cantidad de energía
emitida por unidad de superficie del cuerpo y por unidad de tiempo. Como puede
demostrarse a partir de la ley de Planck: todas las sustancias emiten energía
radiante sólo por tener una temperatura superior al cero absoluto. Cuando mayor
es la temperatura, mayor es la cantidad de energía emitida. Además de emitir
radiación, todas las sustancias son capaces de absorberla. Por eso, aunque un
cubito de hielo emite energía radiante de forma continua, se funde si se ilumina
con una lámpara incandescente porque absorbe una cantidad de calor mayor de la
que emite.
Las superficies opacas pueden absorber la radiación,
generalmente, las superficies mates y rugosas
absorben más calor que las superficies brillantes y
pulidas, y las superficies brillantes reflejan más
energía radiante que las superficies mates. Además,
las sustancias que absorben mucha radiación también
son buenos emisores; las que reflejan mucha
radiación y absorben poco son malos emisores.
Fig. 1.7 Radiación de un
cuerpo negro
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CAPITULO I
CONCEPTOS BÁSICOS
1.4.3.1 Radiación solar
Es el flujo de energía que recibimos del Sol en forma de ondas electromagnéticas
de diferentes frecuencias (luz visible, infrarroja y ultravioleta). Aproximadamente la
mitad de las que recibimos, comprendidas entre 0.4μm y 0.7μm, pueden ser
detectadas por el ojo humano, constituyendo lo que conocemos como luz visible.
De la otra mitad, la mayoría se sitúa en la parte infrarroja del espectro y una
pequeña parte en la ultravioleta. La porción de esta radiación que no es absorbida
por la atmósfera, es la que produce quemaduras en la piel a la gente que se
expone muchas horas al sol sin protección. La radiación solar se mide
normalmente con un instrumento denominado piranómetro.
Dirección de incidencia de la irradiación solar
El estudio de la dirección con la cual incide la irradiación solar sobre los cuerpos
situados en la superficie terrestre, es de especial importancia cuando se desea
conocer su comportamiento al ser reflejada. La dirección en que el rayo salga
reflejado dependerá de la incidente.
Con tal fin se establece un modelo que distingue entre dos componentes de la
irradiación incidente sobre un punto: la irradiación solar directa y la irradiación
solar difusa.

Irradiación Solar Directa es aquella que llega al cuerpo desde la dirección del
Sol.

Irradiación Solar Difusa es aquella cuya dirección ha sido modificada por
diversas circunstancias (densidad atmosférica, partículas u objetos con los
que choca, reemisiones de cuerpos, etc.). Por sus características esta luz se
considera venida de todas direcciones.
La suma de ambas es la irradiación total (o global) incidente.
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CAPITULO I
CONCEPTOS BÁSICOS
Fig. 1.8 Radiación solar
Componentes de la radiación solar
La energía que llega al exterior de la atmósfera lo hace en una cantidad fija,
llamada constante solar. Esta energía es una mezcla de radiaciones de longitudes
de onda entre 200 y 4000 nm, que se distingue entre radiación ultravioleta, luz
visible y radiación infrarroja.
Radiación ultravioleta
Se denomina radiación ultravioleta a la energía electromagnética emitida a
longitudes de onda menores que la correspondiente a la visible por el ojo humano,
pero mayor que la que caracteriza a los rayos X, esto es, entre 100 y 360 nm. La
radiación de longitud de onda entre 100 y 200 nm se conoce como ultravioleta
lejano o de vacío. Comúnmente proviene del sol o de lámparas de descarga
gaseosa. La radiación ultravioleta es tan energética, que su absorción por parte de
átomos y moléculas produce rupturas de uniones y formación de iones (reacciones
fotoquímicas), además de excitación electrónica.
El oxígeno y el nitrógeno de la atmósfera absorben virtualmente la totalidad de la
radiación ultravioleta lejana proveniente del sol, transformando su enorme energía
en reacciones fotoquímicas e impidiendo, en consecuencia, que llegue a la
superficie terrestre, donde destruiría las moléculas complejas, y por lo tanto
imposibilitaría la existencia de vida.
El oxígeno y el ozono de la estratosfera actúan como filtro protector contra la
radiación ultravioleta, no mucho menos dañina, de 200 a 300 nm de longitud de
onda.
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CAPITULO I
CONCEPTOS BÁSICOS
Luz Visible
La luz visible es una de las formas como se desplaza la energía. Las ondas de luz
son el resultado de vibraciones de campos eléctricos y magnéticos, y es por esto
que son una forma de radiación electromagnética (EM). La luz visible es tan sólo
uno de los muchos tipos de radiación EM, y ocupa un pequeño rango de la
totalidad del espectro electromagnético. Las ondas de luz tienen longitudes de
onda entre 400 y 700 nanómetros.
Radiación infrarroja
La radiación infrarroja (IR) es una radiación electromagnética cuya longitud de
onda comprende desde los 760-780 nm, limitando con el color rojo en la zona
visible del espectro, hasta los 10.000 o 15.000 nm (según autores), limitando con
las microondas.
Desde el punto de vista terapéutico, es una forma de calor radiante, que puede
transmitirse sin necesidad de contacto con la piel. Produce un calor seco y
superficial, entre 2 y 10 mm de profundidad.
Los IR se producen por los cuerpos calientes ya que se deben a cambios en los
estados de energía de electrones orbitales en los átomos o en los estados
vibracionales y rotacionales de los enlaces moleculares. Todos los objetos a
temperatura superior al cero absoluto (-273 0C) emiten radiación IR. La cantidad y
la longitud de onda de la radiación emitida dependen de la temperatura y la
composición del objeto considerado. El sol es la principal fuente natural de
radiación IR; constituye el 59% del espectro de emisión solar. Las fuentes
artificiales de producción de IR son los emisores no luminosos (que emiten
infrarrojos distales) y las lámparas o emisores luminosos (infrarrojos proximales).
Todas las formas de ondas electromagnéticas, incluyendo los rayos X y las ondas
de radio, y todas las demás frecuencias a lo largo del espectro EM, también viajan
a la velocidad de la luz. La luz viaja más rápidamente en el vacío, y se mueve más
lentamente en materiales como agua o vidrio.
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CAPITULO I
CONCEPTOS BÁSICOS
1.5
AIRE ACONDICIONADO
El acondicionamiento de aire es el proceso más completo de tratamiento del aire
ambiente de los locales habitados; consiste en regular las condiciones en cuanto a
la temperatura (calefacción o refrigeración), humedad, limpieza (renovación,
filtrado) y el movimiento del aire adentro de los locales. Si no se trata la humedad,
sino solamente de la temperatura, podría llamarse climatización.
Los acondicionadores de aire pueden pertenecer a dos familias básicas:

Sólo frío, cuando únicamente proporcionan refrigeración (conocidos como
aparatos de aire acondicionado).

Bomba de calor, cuando además de refrigeración proporcionan calefacción, es
decir, climatización.
Ventajas:
La gran ventaja de la bomba de calor reside en su eficiencia energética en
calefacción, puesto que es capaz de aportar más energía que la que consume,
aproximadamente entre 2 y 3 veces más.
Esto es así porque el equipo recupera energía gratuita del ambiente exterior y la
incorpora como energía útil para calefacción. Por tanto, para lograr el mismo
efecto consume menos energía que otros aparatos o sistemas de calefacción y,
lógicamente, el coste de calefacción es también más reducido, en línea con los
sistemas más competitivos.
Además de esta ventaja, cabe señalar:

Reúne dos servicios en un solo aparato y una sola instalación, lo que limita la
inversión necesaria y simplifica las instalaciones.

Variedad de marcas y modelos que facilitan la colocación en distintos lugares:
pared, techo, suelo, etc.

Prácticamente sin mantenimiento, salvo la limpieza periódica del filtro de aire.
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CAPITULO I
CONCEPTOS BÁSICOS
Limitaciones:
En zonas donde las condiciones climáticas invernales son especialmente adversas
o cuando la temperatura exterior es muy baja, puede tener dificultades para
aportar todo el calor necesario y requerirá resistencia de apoyo, con un coste de
funcionamiento muy superior.
A pesar de que los equipos son muy silenciosos, el nivel de ruido causado por el
ventilador puede resultar molesto para determinadas personas en despachos,
salas de reunión o dependencias similares.
Funciones que deben cumplir los equipos de climatización
Las funciones que deben cumplir los equipos de aires acondicionados consisten
en:
o
o
o
En verano: enfriamiento y deshumectación.
En invierno: calentamiento y humectación.
Comunes en invierno y verano: ventilación, filtrado y circulación.
Estos procesos deben realizarse:
o
Automáticamente.
o
Sin ruidos molestos.
o
Con el menor consumo energético.
Enfriamiento y deshumectación
La función de refrigeración y deshumectación, se realiza en verano en forma
simultánea en la batería de refrigeración, dado que sino se realiza, el porcentaje
de humedad relativa aumenta en forma considerable, provocando una sensación
de molestia y pesadez. La humedad contenida en el aire que circula se elimina por
condensación, porque se hace trabajar la batería a una temperatura inferior a la
del punto de rocío
En instalaciones industriales que se requiere gran posición puede aplicarse un
sistema separado empleando para la deshumectación agentes absorbentes como
la silica-gel.
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CAPITULO I
CONCEPTOS BÁSICOS
Calentamiento
El calentamiento del aire se efectúa en invierno en la batería de calefacción, por
medio de una batería agua caliente o vapor vinculadas con cañerías a una planta
de calderas o intercambiadores a gas o eléctricos. Para aplicaciones de confort en
instalaciones de agua fría se suele emplear la misma batería que se usa para
refrigerar para calefaccionar haciendo circular agua caliente por la misma, en la
época de invierno. El sistema de expansión directa también se puede emplear la
misma batería haciendo funcionar el sistema en el ciclo de bomba de calor.
Humectación
En invierno, si se calienta el aire sin entregarle humedad, la humedad relativa
disminuye provocando resecamiento de las mucosas respiratorias, con las
consiguientes molestias fisiológicas.
La función de humectación, que se ejecuta en invierno en el humectador, debe
colocarse después de la batería de calefacción dado que el aire más caliente tiene
la propiedad de absorber más humedad.
Existen aparatos que evaporan el agua contenida en una bandeja, por medio de
una resistencia eléctrica del tipo blindado, la cual es controlada por medio de un
humidistato de ambiente o de conducto. En los casos de grandes instalaciones, se
recurre a baterías humidificadoras que incorporan al aire agua finamente
pulvarizada y, como cumplen además una función, suelen llamarse también
lavadores de aire.
Para instalaciones de confort, salvo casos de climas exteriores muy secos, la
experiencia demuestra que no es necesario cumplir la función de humectación,
teniendo en cuenta que las personas aportan una cierta cantidad de humedad en
el ambiente. De hecho, los equipos estándar de confort, no vienen provistos de
dispositivos de humectación incorporados.
Ventilación
La función de ventilación, consiste en la entrada de aire exterior, para renovar
permanentemente el aire de recirculación del sistema en las proporciones
necesarias a fin de lograr un adecuado nivel de pureza, dado que como el
resultado del proceso respiratorio, se consume oxígeno y se exhala anhídrido
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CAPITULO I
CONCEPTOS BÁSICOS
carbónico, por lo que debe suministrarse siempre aire nuevo a los locales para
evitar que se produzcan viciamientos y olores.
El aire nuevo del edificio o aire de ventilación penetra a través de una reja de toma
de aire, en un recinto llamado pleno de mezcla, en él se mezcla el aire nuevo con
el aire de retorno de los locales, regulándose a voluntad mediante persianas de
accionamiento manualmente o eventualmente automáticas.
Filtrado
La función de filtrado se cumple en la batería de filtros. Consiste en tratar el aire
mediante filtros adecuados a fin de quitarle polvo, impurezas y partículas en
suspensión. El grado de filtrado necesario dependerá del tipo de instalación de
acondicionamientos a efectuar. Para la limpieza del aire se emplea filtros que
normalmente son del tipo mecánico, compuestos por substancias porosas que
obligan al aire al pasar por ellas, a dejar las partículas de polvo que lleva en
suspensión. En las instalaciones comunes de confort se usan filtros de
poliuretano, lana de vidrio, microfibras sintética o de metálicos de alambre con
tejido de distinta malla de acero o aluminio embebidos en aceite. En las
instalaciones industriales o en casos particulares se suelen emplear filtros
especiales que son muchos más eficientes.
El filtro es el primer elemento a instalar en la circulación del aire porque no solo
protege a los locales acondicionados sino también al mismo equipo de
acondicionamiento.
Circulación
La función de circulación la realiza el ventilador dado que es necesario un cierto
movimiento de aire en la zona de permanencia con el fin de evitar su
estancamiento, sin que se produzca corrientes enérgicas que son perjudiciales. Se
emplean ventiladores del tipo centrífugo, capaces de hacer circular los caudales
de aires necesarios, venciendo las resistencias de frotamiento ocasionadas en el
sistema con bajo nivel de ruidos.
En los equipos destinados a pequeños locales como el acondicionador de ventana
o el fan-coil individual, el aire se distribuye directamente mediante rejillas de
distribución y retornos incorporados en los mismos. Pero en equipos de cierta
envergadura que abastece varios ambientes o recintos amplios debe
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CAPITULO I
CONCEPTOS BÁSICOS
canalizárselos por medio de conductos, generalmente construido en chapa de
hierro galvanizado, convenientemente aislados, retornando mediante rejillas y
conductos a las unidades.
En los ambientes, la inyección de aire se realiza por medio de rejillas sobre
paredes o difusores sobre los cielorrasos y el retorno se efectúa por rejillas
colocada en la parte inferior de los locales, con el objetivo de conseguir un
adecuado movimiento de aire en la zona de vida del local en cuestión, que se
encuentra en un plano ubicado a 1.50 m sobre el nivel del piso.
Ciclo de aire acondicionado
Fig. 1.9 Ciclo del aire acondicionado
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CAPITULO II
AISLANTES TÉRMICOS
CAPÍTULO II
AISLANTES
TÉRMICOS
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CAPITULO II
AISLANTES TÉRMICOS
En los siguientes apartados se mostraran algunos materiales que son empleados
para reducir la ganancia solar y así mismo disminuir los consumos de energía en
sistemas de refrigeración. Primero se dará una pequeña introducción acerca de
los antecedentes del ahorro de energía en México iniciados por el FIDE, después
se hablara de la importancia que tienen los aislamientos térmicos para lograr tener
en las edificaciones un buen nivel de confort, finalizando con la explicación de las
propiedades y el funcionamiento de los materiales aislantes.
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CAPITULO II
AISLANTES TÉRMICOS
2.1
PANORAMA DEL AHORRO DE ENERGÍA EN EDIFICIOS
La estructura de una edificación, su correcta orientación, los materiales
utilizados en la construcción , una adecuada ventilación y un balance apropiado de
ingreso de luz natural, así como la selección de un correcto y adecuado
aislamiento, son ahora más que nunca, factores determinantes en la construcción
de un proyecto rentable, que permita el ahorro energético, y garantice un ambiente
habitable.
Las modernas tendencias arquitectónicas, así como los nuevos conocimientos en
materia energética y sus altos costos, sugieren sin lugar a dudas, la necesidad de
construir edificaciones que ofrezcan un máximo de confort, aprovechando racional
y convenientemente toda fuente de energía natural disponible.
Cada edificación construida por el hombre, recoge, conserva, transmite y disipa el
calor, de forma diferente y más o menos compleja; esto según la calidad térmica
de los materiales de los que está constituido, razón demás para ser muy selectivo
y prudente a la hora de realizar la selección, especialmente de aquellos
involucrados en las superficies orientadas al exterior, como las cubiertas y/o
paredes, que son los elementos por donde permeará el calor.
Actualmente existen tecnologías y materiales muy específicos, en el mercado de
la construcción del país, que permiten construir edificaciones con valor agregado
en términos de transferencia de calor, sin que esto signifique incurrir en grandes
costos o complicadas instalaciones. En este particular tema, y considerando que la
mayor carga térmica que ingresa a un edificio (alrededor de un 75% del total), es
fundamentalmente debida a la radiación solar, la cuál es conocida como el calor
radiante , es que es indispensable mencionar la existencia en el mercado nacional,
de un material de tecnología de fabricación simple pero muy avanzada, que
independientemente de los materiales de la cubierta donde se coloque, tiene como
propósito fundamental el proporcionar una barrera térmica, continua y
permanente, que minimiza el ingreso de esta radiación , por paredes y pisos
inclusive y si así se requiere, garantizando un aumento apreciable del confort.
Para tales fines, debe entenderse que el calor radiante, es la principal fuente del
flujo calórico proveniente de nuestro astro rey el Sol; es virtualmente energía pura
bajo la forma de ondas infrarrojas; y por ende se desplaza a la velocidad de la luz,
aún a través del vacío, y es tanto transmitido a través de cualquier material con el
que hace contacto, como absorbido o reflejado por ese mismo material.
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CAPITULO II
AISLANTES TÉRMICOS
Materiales ordinarios y típicos de construcción, especialmente aquellos utilizados
comúnmente en la metodología constructiva de cubiertas de este país, poseen un
alto índice de emisividad (hasta un 90%) y un bajo índice de reflexión ante el calor
radiante (que en la mayoría de los casos no supera el 10%.).
2.2
AISLAMIENTO TÉRMICO
Aislamiento térmico
Aislamiento térmico es la capacidad de los materiales para oponerse al paso del
calor por conducción. Se evalúa por la resistencia térmica que tienen. La medida
de la resistencia térmica o, lo que es lo mismo, de la capacidad de aislar
térmicamente, se expresa, en el Sistema Internacional de Unidades (SI) en
m².K/W (metro cuadrado y kelvin por vatio).
La resistencia térmica es inversamente proporcional a la conductividad térmica.
Todos los materiales oponen resistencia, en mayor o menor medida, al paso del
calor a través de ellos. Algunos, muy escasa, como los metales, por lo que se dice
de ellos que son buenos conductores; los materiales de construcción (yesos,
ladrillos, morteros) tienen una resistencia media. Aquellos materiales que ofrecen
una resistencia alta, se llaman aislantes térmicos específicos o, más
sencillamente, aislantes térmicos.
Ejemplos de estos aislantes térmicos específicos pueden ser las lanas minerales
(lana de roca y lana de vidrio), las espumas plásticas (EPS, Poliestireno
expandido, Polietileno expandido, PUR, Poliuretano expandido), reciclados como
los aislantes celulósicos a partir de papel usado, vegetales (paja, virutas madera,
fardos de pasto, etc.); entre otros.
Cuando se produce un "agujero" en el aislamiento, producido por un material muy
conductor o un agujero físico, se habla de un puente térmico.
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CAPITULO II
AISLANTES TÉRMICOS
Aislante térmico
El concepto de aislamiento térmico está asociado al concepto de capacidad de
control de la transmisión de calor cuando se desea que no exceda ciertos límites.
Un producto aislante térmico es un producto que reduce la transmisión de calor a
través de la estructura sobre la que, o en la que se instala. Los límites numéricos
sólo pueden definirse cuando la aplicación específica se ha definido. En algunos
casos, la función del aislamiento térmico es desarrollada por un material o sistema
diseñado para funciones completamente diferentes. En otros casos, el sistema
mismo no es adecuado y un material aislante adicional es necesario para
satisfacer los requerimientos relativos a la transmisión de calor. El concepto de un
sistema aislante, como opuesto a uno sin aislar, no puede ser definido, pero es
definitivamente asociado con el concepto de una sustancial reducción de
transmisión de calor comparada con un sistema sin aislar.
Los conceptos cualitativos mencionados anteriormente implican dos condiciones:
1.
La resistencia térmica de un sistema y el material aislante térmico debe ser
superior al límite inferior aceptable para la aplicación específica.
2.
El material adicional deberá tener muy buenas propiedades aislantes.
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CAPITULO II
AISLANTES TÉRMICOS
2.3
EL VIDRIO INDISPENSABLE EN LA CONSTRUCCIÓN DE
EDIFICIOS
El vidrio es uno de los componentes esenciales de la ventana, pues va aportar una
de las propiedades principales:
La transparencia.
Para responder a las exigencias de los usuarios, los vidrios deben cumplir una
serie de funciones, como son:
A. Control de transmisión de luz.
B. Control de transmisiones no deseadas. (Exceso de energía, ruido, radiación
ultravioleta, etc.)
C. Protección de las personas y bienes de manera general.
D. Función de soporte de comunicación entre el interior y el exterior.
E. Armonizar el aspecto estético.
Para satisfacer estas necesidades se han realizado numerosas investigaciones
que han traído como consecuencia la introducción de numerosos procesos de
transformación del vidrio. Actualmente, mediante la combinación de varios tipos de
vidrios, se pueden conseguir la mayoría de las funciones exigidas.
2. Métodos de fabricación del vidrio
A lo largo de la historia del vidrio han sido varios los métodos utilizados para la
fabricación de vidrio plano; dichos métodos han pasado, gracias a un importante
esfuerzo tecnológico, de los antiguos sistemas de soplado a boca a los modernos
sistemas de flotado.
El procedimiento de fabricación de vidrio plano por el método de flotado ha
supuesto una revolución industrial en este sector. Dicho método fue desarrollado
por la compañía Pilkington en 1959 y en la actualidad prácticamente todos los
vidrios usados en la construcción son fabricados por flotado.
Se denomina flotado debido al proceso de fabricación que consiste en fundir el
vidrio en un horno balsa para a continuación, hacerlo pasar a una cámara en la
que existe un baño de estaño fundido, de manera que el vidrio flota sobre él, se
extiende y avanza horizontalmente. Al salir de la cámara, pasa por un túnel de
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CAPITULO II
AISLANTES TÉRMICOS
recocido y finalmente se corta. Por este método se consiguen vidrios de una
elevada calidad a lo que hay que añadir una capacidad de producción muy
elevada: para un espesor de 6 mm se alcanzan 240 m / h.
COMPOSICIÓN Y CARACTERÍSTICAS GENERALES
Composición
El vidrio común o vidrio base, también denominado vidrio de silicato sodocálcico,
está compuesto por:





Sílice (SiO2), material vitrificante De 69 a 74%
Óxido de Sodio (Na2O), fundente De 12 a 16%
Óxido de calcio (CaO), estabilizante De 5 a 12%
Óxido de magnesio (MgO) De 0 a 6%
Óxido de aluminio (Al2O3) De 0 a 3%
Además de estos componentes, el vidrio plano puede contener también pequeñas
cantidades de otras sustancias.
Características térmicas
A. Las propiedades térmicas del vidrio se pueden describir por tres
constantes intrínsecas al material:
Calor específico.
Es la cantidad de calor necesaria para elevar 1º C la temperatura de 1 kg de
material. Como el calor específico varía con la temperatura del material, se suele
dar su valor a 20º C.
Para el vidrio a 20º C, el calor específico es:
C = 0,72 x 103 J / (kg. K)
Conductividad térmica "l".
Cantidad de calor que atraviesa por m2 y hora, una pared de caras paralelas y de
un metro de espesor cuando entre sus caras se establece una diferencia de
temperaturas de 1º C.
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CAPITULO II
AISLANTES TÉRMICOS
Para el vidrio:
l = 1 · W· (m · K)
Coeficiente de dilatación lineal “α”.
Es el alargamiento por unidad de longitud que experimenta un material cuando
aumenta 1ºC su temperatura.
DL = α . Lo . Δt
Para el vidrio, en el intervalo de 20 a 200º C, el coeficiente de dilatación lineal es:
α = 9 x 10-6 K-1
B. En un acristalamiento existen tres posibles mecanismos de transmisión
de calor:
Conducción.
El calor se transmite por conducción a través de un medio material (sólido, líquido
o gas). Las moléculas calientes comunican parte de su energía de vibración a sus
vecinas más frías continuando dicho proceso a lo largo de todo el material.
Convección.
Esta forma de transmisión del calor es propia de líquidos y gases. La diferencia de
temperatura provoca diferencias de densidad que a su vez, dan lugar a
movimientos en el fluido; el más caliente sube y es reemplazado por otro más frío.
Radiación.
Todo cuerpo emite energía electromagnética de manera continua. La cantidad de
energía y el espectro de emisión dependen de la temperatura del cuerpo y de sus
propiedades emisivas. Este mecanismo no precisa de contacto material por lo que
tiene lugar incluso en el vacío.
Con el objeto de describir el comportamiento térmico de un acristalamiento se
define el coeficiente de transmisión térmica "U" que tiene en cuenta los tres
mecanismos de transmisión de calor: un valor de U pequeño nos indica un buen
aislamiento térmico.
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CAPITULO II
AISLANTES TÉRMICOS
El valor “U” depende en gran medida de la existencia de cámara de aire y de su
espesor, así como del tratamiento superficial de los vidrios: si se utiliza un vidrio
con tratamiento bajo emisivo, las pérdidas por radiación son mucho menores.
A continuación se presenta una tabla en la que se pueden ver algunos ejemplos
de estos efectos:
Tipo de vidrio U
Vidrio monolítico 6 mm
Doble acristalamiento 6 // C.A. 6 // 6 mm
Doble acristalamiento 6 // C.A. 12 // 6 mm
Doble acristalamiento bajo Emisivo 6 // C.A. 12 // 6 mm
(W / m2 °K)
5,7
3,2
2,8
1,6
Tabla 2.1
Características ópticas
El Sol tiene una temperatura superficial de 5.700 K. A esta temperatura emite una
radiación cuyo máximo se encuentra en una longitud de onda de 500 nanómetros
(zona central de la radiación visible); esta radiación es parcialmente absorbida al
atravesar la atmósfera terrestre.
La distribución de energía en la superficie de la Tierra se detalla en la gráfica a
continuación.
Densidad de energía
(W/m2 · nm)
Longitud de onda
(nm)
Fig. 2.1 Distribución de energía en la superficie de la tierra
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CAPITULO II
AISLANTES TÉRMICOS
De esta energía un 1% es radiación ultravioleta, un 53% corresponde a luz visible
(380 a 780 nm) y un 46% a infrarrojo.
Cuando esta energía incide en un material puede ser reflejada, transmitida o
absorbida. La reflexión se produce siempre que existe un cambio de medio, la
cantidad de luz reflejada depende del ángulo de incidencia y de los índices de
refracción de los dos medios. La absorción es la parte de la luz incidente que se
convierte en energía térmica dentro del material. Si expresamos la energía
reflejada (R), transmitida (T) y absorbida (A) en tantos por ciento, se debe cumplir
que:
R+A+T=100
Para describir el comportamiento óptico de un acristalamiento se utilizan los
siguientes parámetros:
Factor de transmisión luminosa.
Cociente entre el flujo de radiación visible transmitida al atravesar un medio y la
radiación visible incidente. Es el porcentaje de luz natural en su espectro visible
que deja pasar un vidrio. Se expresa en tanto por uno o tanto por ciento.
Factor de reflexión luminosa.
La Reflexión Energética (re) equivale a la cantidad de energía que es reflejada por
un acristalamiento. También se expresa como un porcentaje de la energía total
incidente sobre el acristalamiento.
Transmisión de energía directa.
La Transmisión Energética (te) se define como la cantidad de energía que
atraviesa directamente un acristalamiento. Se expresa como un porcentaje de la
energía incidente sobre el mismo.
Absorción energética.
Parte del flujo de energía solar incidente absorbida por el vidrio. Esta absorción
por parte del vidrio repercute en un aumento de su temperatura y en la reemisión
de esta energía absorbida hacia el exterior y hacia el interior, dependiendo esta
reemisión de las condiciones ambientales y del tratamiento del vidrio.
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CAPITULO II
AISLANTES TÉRMICOS
Factor de transmisión total de la energía solar o Factor Solar.
El factor solar de una superficie acristalada es la relación entre la energía total que
entra en el local a través del acristalamiento y la energía que incide sobre el
mismo. Es un coeficiente cuyo valor está siempre comprendido entre 0 y 1. Se
calcula como la suma del factor de transmisión energética directa y del factor de
reemisión térmica hacia el interior. Esta reemisión térmica consiste en
transferencias térmicas por convección y por radiación en el infrarrojo lejano de la
parte de radiación solar incidente que es absorbida por el vidrio.
El cálculo del factor solar está descrito en la norma ISO 15099:2003 «Thermal
performance of windows, doors and shading devices» que detalla los
procedimientos de cálculo para determinar las propiedades de transmisión óptica y
térmica de los acristalamientos (puertas de cristal, ventanas, claraboyas,
lucernarios, etc.) teniendo en cuenta las propiedades térmicas y de
comportamiento frente a la radiación solar de todos los componentes del sistema
de cerramiento.
La energía solar que entra en la estancia cerrada a través de las superficies
vidriadas, es absorbida por los muros de cerramiento y los objetos que se hallan
en el interior y que, al calentarse, emiten calor en forma de radiación infrarroja que
aumenta la temperatura de la estancia sin poder escaparse nuevamente al
exterior, ya que el vidrio es opaco para este tipo de radiación. Este fenómeno
recibe el nombre de «efecto invernadero». La aplicación de láminas de control
solar reduce el paso de la energía solar al interior. Cuanto menor sea el factor
solar mayor será la protección solar que aporta el producto al cerramiento. Por
ejemplo, una lámina de factor solar 0,30 sólo permite la entrada del 30% de la
energía solar, es decir, rechaza un 70%
Fig. 2.2 Conceptos de distribución energética en vidrios
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CAPITULO II
AISLANTES TÉRMICOS
2.4
VIDRIO TINTADO
Los vidrios tintados o coloreados en masa se obtienen al añadir óxidos
metálicos al vidrio b ase, lo que aumenta el coeficiente de absorción y reduce la
transmisión de energía solar. Esto se traduce en un aumento considerable de la
temperatura de los vidrios. Los tonos más utilizados son: verde, bronce y gris,
básicamente debido a la necesidad de fabricarlos en grandes cantidades. Por su
alto contenido en óxidos metálicos, pueden absorber gran parte de las radiaciones
solares, consiguiendo de este modo, factores solares significativamente te más
bajos.
En contrapartida, además de calentarse excesivamente, disminuyen la
luminosidad interior de los edificios. El tintado de los vidrios es muy fácil de
realizar, ya que básicamente supone la adición de óxidos metálicos concretos a la
composición clásica del vidrio float corriente. Los vidrios tintados verdes se
obtienen restituyendo los óxidos de hierro eliminados cuidadosamente en el
proceso de obtención del vidrio primario; los tintados en bronce se obtienen
añadiendo selenio; y los grises variando las proporciones de oxido de cobalto,
níquel y selenio, y añadiendo a la mezcla óxido de hierro.
El efecto que se consigue con estos vidrios es disminuir la radiación en el interior
de los locales habitados, pues los óxidos metálicos dotan al vidrio de un
coeficiente de absorción mayor. La radiación es absorbida por su masa en
proporciones del 40 al 60 % aproximadamente. Esta energía absorbida es radiada
a su vez bacía el interior y el exterior del edificio, con lo que se pueden conseguir
factores solares (cociente entre la energía total que pasa a través de un
acristalamiento y la energía solar incidente), del 60 al 70 %, frente a los del 80-85
% del vidrio corriente monolítico. Por lo tanto, estamos hablando de vidrios con
capacidad de control de la radiación solar o también llamados vidrios de control
solar.
Un efecto a tener en cuenta de los vidrios tintados es su excesivo calentamiento,
que obliga a templarlos para prevenir su rotura por choque térmico.
El vidrio tintado que había sido el "rey de la arquitectura” de los años cincuenta y
sesenta, gracias al espíritu creativo y la genialidad de los arquitectos de la época,
queda actualmente desfasado y desplazado de muchos nuevas proyectos
constructivos en los que al vidrio se le piden muchas más cosas de las que podía
dar.
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CAPITULO II
AISLANTES TÉRMICOS
El protagonismo del vidrio es tal en la arquitectura de los años sesenta y setenta,
que los vidrios tintados no pueden responder a las nuevas y enormes exigencias
técnicas, constructivas y de aplicación que los arquitectos demandan. Por este
motivo ya existen vidrios más desarrollados técnicamente, acristalamientos y
fachadas vidriadas y ligeras capaces de resolver problemas climáticos, térmicos,
acústicos y de confort.
De este modo, la industria del vidrio plano comienza lo que podríamos denominar,
una verdadera segunda revolución, que viene marcada por las exigencias que los
arquitectos y los creativos demandan al vidrio, ya que el uso de este material en
sectores tales como la construcción, decoración, interiorismo y otras aplicaciones
estéticas es cada vez mayor y mas sofisticado.
Fig. 2.3 Vidrio tintado
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CAPITULO II
AISLANTES TÉRMICOS
2.5
DOBLE ACRISTALAMIENTO
El doble acristalamiento está formado por dos lunas paralelas, separadas entre si
por una cámara de aire o un gas de alta densidad deshidratados, que le confieren
unas mejores condiciones de aislamiento térmico.
La separación entre las lunas de cristal, la proporciona un perfil de aluminio, en
cuyo interior se introduce el deshidratante, quedando unido a sendas lunas
mediante un cordón de butilo que se constituye en la primera barrera de
estanqueidad.
La segunda barrera se consigue con el sellado a presión mediante el uso de
siliconas a lo largo de todo el perímetro. El conjunto delimita y garantiza un
volumen de aire seco entre ambos vidrios.
La doble barrera de sellado permite que la cámara de aire se mantenga en
perfectas condiciones con el transcurso del tiempo. El riesgo de una cámara de
mala calidad, es que a los pocos meses de su instalación, se produzca en su
interior condensación de vapor de agua, que no se puede limpiar, reduciendo con
el tiempo sus efectos aislantes, hasta quedar prácticamente anulados.
El doble acristalamiento cumple una función térmica, pues dificulta los
intercambios térmicos entre dos ambientes que delimita, aislando del frio y del
calor.
La reducción de flujos de temperatura que proporciona el doble acristalamiento
respecto a un cristal sencillo es debida a la resistencia térmica del aire seco y en
reposo encerrado en su cámara. El calor siempre tiende a pasar por conducción a
través del acristalamiento desde la zona caliente a la fría, para eliminarlo hay que
producir frigorías.
El coeficiente de transmisión de calor K, indica la cantidad de calor que pasa en
una hora a través de un m2 de acristalamiento, cuando la diferencia de
temperatura a ambos lados del acristalamiento es de 1ºC. Para acristalamientos
sencillos el coeficiente de transmisión térmica K es elevado, 5 Kcal/h.m2ºC., con el
uso del cristal doble se consigue reducir el flujo a 2.6 Kcal/h.m2ºC, es decir, un
ahorro del 50 %, pudiendo aumentarse considerablemente dicho ahorro si se
emplean sistemas aislantes en la ventanería como es el caso de la ventaneria
residencial de PVC.
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CAPITULO II
AISLANTES TÉRMICOS
Diagrama de un doble acristalamiento
6
Fig. 2.4 Doble
acristalamiento
1.- Vidrio o luna interior / exterior.
2.- Perfil perimetral de aluminio
3.- Cordones de butilo
4.- Deshidratante/secador
5.- Silicón/silicona
6.- Cámara de aire seco o mezcla de gases
pesados
El DVH es, básicamente, una cámara de aire estanca encerrada entre dos vidrios.
La cámara de aire reduce la transferencia de calor entre interior y exterior mientras
que una correcta selección de vidrios permite no sólo reducir el ingreso de energía
solar radiante sino reducir significativa mente el ingreso de ruidos.
Las principales propiedades del DVH son:
o
Reduce la transformación de calor, como mínimo un 50 %, lo cual implica
menores costos de calefacción y/o refrigeración.
o
Evita las condensaciones en el vidrio interior, típicas de los vidriados simples
cuando en el exterior la temperatura es baja y en el interior hay calefacción.
Estas condensaciones provocan el deterioro de paredes, carpinterías,
alfombras, etc., además de impedirla correcta visión hacia el exterior.
o
Evita el efecto de paredes frías (pues la temperatura del vidrio interior es
superior), con lo cual no existen corrientes convectivas en las cercanías de la
ventana, la temperatura de los recintos se hace más uniforme, y se logra una
ocupación más confortable incluso en las zonas próximas a los vidrios, lo que
hace posible reducir en algunos grados la temperatura de la calefacción.
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CAPITULO II
AISLANTES TÉRMICOS
o
Con una adecuada selección de vidrios se reduce el ingreso de radiación
infrarroja de sol y se pueden lograr importantes atenuaciones acústicas.
o
Utilizando los vidrios adecuados el DVH cumple todos los requisitos de
vidriados de seguridad.
o
Utilizando vidrio laminado en una unidad de DVH es filtra el 99% de la dañina
radiación UV responsable del deterior de muebles, alfombras, daños a las
plantas, etc.
o
El coeficiente de Transferencia de Calor (K): normalmente un DVH típico
(con cámara de aire de 12 mm) disminuye la transferencia de calor en un 50%.
Para incrementar la aislación se puede recurrir a mayor ancho de cámara
(dentro de ciertos límites), incorporar un vidrio bajo emisivo (Low-e) o
reemplazar el aire del interior de la cámara por gases especiales algunos de
los cuales también tienen propiedades acústicas).
o
El ingreso de radiación infrarroja del sol: si tenemos en cuenta que este tipo
de radiación constituye el 50% del total de la energía solar, concluiremos que
es importante limitar su ingreso, en particular en los grandes edificios
vidriados. Esto se logra utilizando vidrios de Control Solar y para
seleccionarlos debemos tener en cuenta el Coeficiente de Sombra (CS) que
establece la cantidad de radiación infrarroja que cada tipo de vidrio dejará
pasar. Simultáneamente deberá analizarse la transmisión de luz visible (%T)
que se logrará al utilizar el vidrio seleccionado.
De acuerdo al tipo de vidrio utilizado en el DVH, se obtienen diferentes
propiedades. Los distintos tipos de DVH son los siguientes:
DVH de Control Solar
Es un DVH con uno de los vidrios de Control Solar. Los parámetros de Control
Solar (K, CS) variarán en función de los vidrios que se utilice, según sean;
incoloros, coloro reflectante.
Si estamos en una región con temperaturas bajas durante la mayoría del año,
buscaremos vidrios con alto CS para poder absorber la mayoría del calor solar
gratuito. Si, por el contrario, las temperaturas son mayormente altas, buscaremos
vidrios con CS bajos, para que reflejen la mayoría de la radiación solar y
disminuyan los costos de refrigeración.
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CAPITULO II
AISLANTES TÉRMICOS
Deberá tenerse en cuenta la necesidad de templar o termoendurecer los vidrios de
Control Solar a utilizar según sea la orientación de las fachadas en que van a ser
instalados, sus espesores, las zonas de sombras y el grado de absorción
energética, para evitar roturas por choque térmico.
DVH de Baja Emisividad:
Es un DVH con uno de los vidrios de Bala Emisividad (Low-e). A diferencia de los
vidrios de Control Solar que impiden el ingreso de calor del exterior, los vidrios de
baja emisividad impiden la pérdida de calor del interior de las viviendas.
Esta es una excelente opción cuando las pérdidas de calor deben ser
minimizadas. El vidrio Low-e está desarrollado para reducir las pérdidas de calor
desde el interior calefaccionado hacia el exterior frío. El Low -e previene que el
calor salga de la habitación.
Un DVH de estas características está concebido y recomendado para zonas frías
en las que es necesario aprovechar al máximo la calefacción artificial generada en
el interior, como la natural que proviene del sol exterior (el Low-e es incoloro) así
como el máximo aprovechamiento de la luz natural
DVH Control Solar + Sala Emisividad:
El DVH ideal será aquel que permita fuertes aportes solares y bajas pérdidas de
calorías en invierno, y a la vez, en verano sea una pantalla contra el exceso de
calor solar que ahorre frigorías. Todo lo anterior sin olvidar la iluminación natural y
sin renunciar a las grandes superficies acristaladas indispensables en toda
arquitectura moderna.
Una correcta combinación de los parámetros K, CS, y %T antes descriptos, será la
respuesta a las exigencias de los huecos transparentes desde un planeamiento
térmico. K mide el grado de capacidad de aislación. El CS mide la ganancia solar.
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CAPITULO II
AISLANTES TÉRMICOS
2.6
PELÍCULAS DE CONTROL SOLAR
Es una familia de películas diseñadas para reducir las ganancias de calor solar, el
reflejo y descolorimiento. Algunas de estas películas cuentan con la característica
única de metales con Selectividad de Longitud de Onda, los cuales bloquean una
porción mayor del espectro solar en la parte casi infrarrojo (calor), que los metales
convencionales, permitiendo un mejor desempeño con una transmisión de luz
similar, o un desempeño similar y luz de día más natural.
Las películas de control solar arquitectónico están diseñadas para aplicaciones
comerciales y residenciales en las que los rayos UV, el calor y el reflejo son
problemas, la eficiencia de la energía es importante o una nueva imagen es
deseada.
Algunas de las características se mencionan a continuación:
Costos de Energía Menores: reducen la pérdida de calor a través de los vidrios
hasta en un 30% aproximadamente. En climas más cálidos, las películas reducen
el costo de enfriamiento rechazando hasta en un 79% el calor solar.
Bloquea el Calor y el Reflejo: ayudan a corregir el balance de temperaturas en
áreas soleadas y de sombra de un edificio también desvían el incomodo reflejo.
Reduce el desvanecimiento: en general, filtran hasta un 99.9 porciento de los
dañinos rayos ultravioleta que causan decoloración en mobiliario y mercancía en
exhibición.
Mejora Apariencia: pueden agregar estilo a los edificios por una fracción del
costo de otras remodelaciones sin la inconveniencia de mover ocupantes.
Mejora la Privacidad: permitirán la entrada de luz pero protegerán la privacidad
durante horas de luz de día. Las películas opacas expansibles están disponibles
para vidrio a un rango de películas decorativas esmeriladas están disponibles para
privacidad en interiores.
Fig. 2.5 Películas de control solar
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CAPITULO II
AISLANTES TÉRMICOS
2.7 MATERIAL PROPUESTO DEL PROYECTO
Una vez mencionado los materiales comúnmente empleados para el aislamiento
térmico en cristales, se propone que lo más conveniente para implementarse en el
edificio divisional de CFE es una película de control solar, esta película lleva por
nombre HÜPER OPTIK SELECT SECH y fue elegida debido a varias razones,
entre las cuales se pueden mencionar su fácil aplicación, moderado costo y lo mas
importante es que cuenta con el SELLO FIDE, que lo hace un material eficiente
en el ahorro de energía.
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CAPITULO II
AISLANTES TÉRMICOS
HÜPER OPTIK
Las películas Hüper Optik ofrecen mucho más que simplemente controlar el calor.
Mejoran la eficiencia de la energía (rechazando cierto porcentaje del calor que
ingresa a través de las ventanas y reduciendo costos de aire acondicionado). Así
mismo, proporciona mayor comodidad, mejorando las ambivalencias de
temperatura del inmueble. En los meses de verano un edificio protegido con
películas de control solar, se mantendrá más fresco, brindando el confort deseado
en estos meses calurosos.
Y lo más importante de la utilización de este producto es que con la reducción de
calor también se disminuye la utilización de los equipos de aire acondicionado, lo
cual acarrea un gran beneficio económico al ahorrar energía eléctrica.
Trabajan basadas en una tecnología inteligente, que es espectro selectiva.
Rechaza en gran parte la radiación infrarroja (IR), que es el factor más importante
en la generación de calor.
Han sido rigurosamente probadas por varios laboratorios independientes alrededor
del mundo. Cuentan con valores certificados por la National Fenestration Rating
Council.
La tecnología de Hüper Optik® fue elegida en el año 2007 como una de las
primeras innovaciones del "Top 10 Green Innovations" por Green Spec y
Environmental Building News.
La capa anti-rayadoras de las películas, cumple con la prueba de abrasión
mundialmente reconocida ECE 43.
Garantía de 15 años por escrito contra ámpulas, burbujas, grietas, abrasión,
deslaminación y decoloración. En aplicaciones automotrices y arquitectónicas.
Fig. 2.6 Película Hüper Optik
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CAPITULO II
AISLANTES TÉRMICOS
HÜPER OPTIK SELECT SECH
La serie Hüper Optik® Select ofrece una revolucionaria alternativa a las películas
metálicas convencionales, combinando un extraordinario desempeño con una
selección de tonos naturales y sofisticados.
Empleando un proceso de manufactura con tecnología de punta, la serie esta
elaborada con capas a nivel microscópico, alternadas con aislantes y depositadas
en una película de poliéster, creando un escudo de alto desempeño que rechaza
calor y rayos UV.
A diferencia de las películas metálicas hibridas existentes en el mercado, las
cuales utilizan capas de poliéster entintado o aplican tintes en el adhesivo para
bajar el tono reflectivo, la serie Hüper Optik® Select es 100% libre de tintes, lo que
impide que se decolore con el tiempo y ofrece tonos naturales sin apariencia
metálica o brillante.
Las películas de Hüper Optik® Select, tienen extraordinarias propiedades de
rechazo de calor sin afectar la visibilidad. Debido a su baja reflectividad, mantiene
una vista natural tanto de día como de noche.
Fig. 2.7 Estructura a nivel microscópico
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AISLANTES TÉRMICOS
BENEFICIOS DE HÜPER OPTIK SELECT

Extraordinario desempeño en rechazo de calor.

100% libre de tintes por lo que no cambiara de color ni se decolorará; es la
elección inteligente.

Rechaza hasta el 54% del total de energía solar lo que permite contar con
un ambiente más fresco.

Bloquea el 99.9% de rayos UV, evitando la decoloración de bienes y al
mismo tiempo brinda un ambiente mas saludable para la piel y los ojos.

Rechaza hasta un 83% de rayos infrarrojos reduciendo significativamente el
calor.

Debido a su transmisión de luz visible, permite aprovechar durante más
tiempo la luz natural con el mejor desempeño.

Su baja reflexión de luz, es semejante a la de un vidrio claro. Evita el efecto
espejo en ventanas.

Reduce el deslumbramiento obteniendo una mayor definición de colores.

Incrementa la seguridad, manteniendo unidos los vidrios rotos en caso de
accidente.

Mantiene la estética de la fachada debido a sus tonos naturales.

Ahorra energía al reducir costos de sistemas de enfriamiento.

Permite la entrada de luz natural.
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CAPITULO II
AISLANTES TÉRMICOS
VALORES CERTIFICADOS NFRC (National Fenestration Rating Council)
COEFICIENTE DE GANANCIA
SOLAR
Fig. 2.8 Coeficiente de ganancia solar
TRANSMISIÓN DE LUZ
VISIBLE
Fig. 2.9 Transmisión de luz visible
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CAPITULO II
AISLANTES TÉRMICOS
FICHA TÉCNICA
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CAPITULO II
AISLANTES TÉRMICOS
INSTALACIÓN
Hüper Optik es una película que se instala en la parte interior de una ventana y
permite que la luz visible pase a través de esta. Debido a su tecnología selecciona
los factores del espectro solar que deben ser rechazados, cuales deben ser
transmitidos y en que porcentaje.
El tiempo de instalación puede depender de varios factores. Se deben considerar
aspectos importantes, como lo son el total de superficie de vidrio a cubrir, formas
de los cristales, numero de instaladores en la obra, etc.
La instalación es realizada por un equipo de profesionales capacitados por la
empresa. A continuación se describen, de manera breve, los pasos para una
instalación en vidrio plano.





Limpieza completa del cristal para remover cualquier rastro de suciedad o
derivados.
Se debe cortar la película exactamente ala medida de la ventana.
Se aplica la película sobre el cristal, eliminando el exceso de agua con un
razador.
La aplicación de sellador en las orillas es altamente recomendable,
especialmente en la serie metalizada.
Evitar que se talle y se laven las ventanas, especialmente con agentes
corrosivos y abrasivos, durante el tiempo que adviertan los instaladores.
CERTIFICACIÓN CON EL SELLO FIDE
Hüper Optik cuenta con el sello FIDE, el cual se otorga a productos que
comprueban al FIDE, mediante documentación técnica y reportes de prueba
emitidos por laboratorios acreditados (nacionales o extranjeros), que sus
productos son sobresalientes en el uso eficiente de la energía eléctrica, o que por
sus propiedades o atributos ayudan a disminuir el consumo de la misma.
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CAPITULO II
AISLANTES TÉRMICOS
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CAPITULO III
BALANCE TÉRMICO
CAPITULO III
BALANCE
TÉRMICO
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CAPITULO III
BALANCE TÉRMICO
3.1
DATOS DEL MUNICIPIO DONDE SE UBICA EL PROYECTO
La Ciudad de Xalapa está situada en las faldas del cerro de Macuiltépetl y las
estribaciones orientales del Cofre de Perote, en la zona de transición entre la
Sierra Madre Oriental y la planicie costera del Golfo de México. Su altura se
encuentra a 1,427 metros sobre el nivel del mar colindando con los municipios de:
Banderilla, Coatepec, Emiliano Zapata, San Andrés Tlalnehuayocan, Naolinco y
Jilotepec.
Fig. 3.1 Xalapa en el contexto nacional
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CAPITULO III
BALANCE TÉRMICO
Xalapa en el contexto estatal
Fig. 3.2 Principales ciudades de Veracruz
En el mapa se presentan las ciudades de mayor tamaño en el Estado de Veracruz.
Xalapa, la capital, tiene una situación geográfica estratégica por situarse en el
centro del estado.
IDENTIFICACIÓN
Cabecera Municipal: Xalapa de Enríquez.
Población Total: 413,136 habitantes*
Localidades: 58
Localización: Zona Central.
Superficie: 118.45 Kms2.
Principales Lenguas: Náhuatl y Totonaca.
Actividad Económica: Servs. Comun. y Soc., Comercio, Servs. Pers. y Mant.
Porcentaje de Pob: 0.68 %.
*Fuente: INEGI Conteo de Población y vivienda 2005
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CAPITULO III
BALANCE TÉRMICO
Fig. 3.3 Alrededores de Xalapa
El municipio de Xalapa colinda al norte con los municipios de Banderilla, Jilotepec
y Naolinco; al este con Naolinco y Emiliano Zapata, al sur con Emiliano Zapata y
Coatepec; y al oeste con Coatepec, Tlalnehuayocan y Banderilla.
Las principales localidades son la ciudad de Xalapa-Enríquez, cabecera de su
municipio, y las congregaciones de El Castillo, Chiltoyac, Tronconal, Colonia Seis
de Enero, San Antonio, Paso del Toro y Las Cruces.
Sus elevaciones Principales son: Cerro Macuiltepec: 1580 m.s.n.m. Cerro
Colorado: 1480 m.s.n.m. Cerro Gordo: 980 m.s.n.m.
Precipitación media anual: 1421.1 mm. Corrientes de agua: Sedeño, Sordo, Paso
Hondo, La Palma, Ojo Zarco, Negro, Chorreado.
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CAPITULO III
BALANCE TÉRMICO
Topografía
Se encuentra en una accidentada e irregular topografía, la cual hace que las calles
de Xalapa sean tortuosas, estrechas y quebradas, y por ubicarse en este tipo de
suelo, Xalapa luce especialmente bella, ya que permiten sus pendientes disfrutar
de una gran variedad de paisajes, como lucen las cumbres señoriales del
Citlaltépetl (Pico de Orizaba), siendo este el volcán más alto de la República
Mexicana o el Nauhcampatépetl (Cofre de Perote) que deriva su nombre de la
caprichosa forma de su cumbre.
Clima
El clima es húmedo y variado, teniendo una temperatura máxima de 34.3 °C y una
mínima desde los 5 hasta los 10 °C por las mañanas. La altitud de la ciudad oscila
desde los 1,250 m.s.n.m hasta los 1,560 m.s.n.m. Teniendo una Temperatura
Media Anual de 18 °C y un clima templado húmedo. Las nevadas en invierno son
comunes en Perote, Veracruz, ubicado a 35 minutos de esta Capital.
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CAPITULO III
BALANCE TÉRMICO
3.2
DESCRIPCIÓN DEL LUGAR OBJETIVO DEL PROYECTO
El edificio de referencia esta situado en la calle Ignacio Allende No.155 en la
ciudad de Xalapa, Veracruz, cuenta con cuatro plantas y tiene un área de 736.4
metros cuadrados de superficie de cristal en su fachada principal, que será el
objeto de estudio.
Como ya se menciono, el edificio esta constituido por cuatro niveles, de los cuales
el 2do y el tercero cuentan en su fachada con la mayor dimensión en lo que
respecta a vidrios.
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CAPITULO III
BALANCE TÉRMICO
SITUACIÓN ACTUAL DEL EDIFICIO
Actualmente en el edificio divisional se emplean vidrios tintados para mitigar el
calor generado por las altas temperaturas, tecnología que es poco eficiente debido
a que reduce en muy poca proporción la ganancia calorífica, lo que trae como
consecuencia el uso excesivo de los equipos de aire acondicionado, los cuales
son consumidores de grandes cantidades de energía eléctrica.
COMPOSICIÓN DE LA FACHADA PRINCIPAL
La tabla 3.1 indica las propiedades del vidrio que esta instalado en la fachada
principal del edificio divisional, muestra el coeficiente de transferencia de calor, el
factor de sombra, el coeficiente de ganancia solar y la cantidad de luz visible que
permite pasar el vidrio.
TIPO DE
FACHADA
U
(W/m2 °K)
COEFICIENTE
DE SOMBRA
COEFICIENTE
DE GANANCIA
DE CALOR
SOLAR (SHGC)
TRANSMISIÓN
DE LUZ
VISIBLE
Vidrio
tintado de
8 mm de
espesor
1.16
.32
.68
.60
Tabla 3.1 Propiedades del vidrio tintado
En las imágenes 3.4 y 3.5 se puede apreciar la composición y vista de la fachada
principal del edificio divisional:
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CAPITULO III
BALANCE TÉRMICO
Fig. 3.4 Fachada principal del edificio
Fig. 3.5 Fachada principal del edifico
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CAPITULO III
BALANCE TÉRMICO
3.3
ANTECEDENTES DEL CONSUMO DE ENERGÍA
En el siguiente apartado se mostraran los consumos e importes de energía
eléctrica que presentaron en el edificio de la División Oriente de la CFE en el año
2009 y en los meses que han transcurrido del año 2010, esta información, en
particular la del año 2010 será tomada más adelante como referencia para hacer
una estimación de la energía que se emplea específicamente en los equipos de
enfriamiento.
2009
CONSUMOS:
Consumo de Energía ( KWh) del edificio divisional
Planta
Enero
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Septiembre
Octubre
Noviembre
Diciembre
TERCERA
15,133
13,383
14,640
13,766
14,508
16,179
17,369
15,731
15,254
16,323
12,493
12,089
SEGUNDA
22,942
21,966
25,455
25,557
28,003
27,924
29,114
27,116
26,325
29,183
23,620
25,183
PRIMERA
PLANTA
BAJA
7,520
9,760
8,800
8,640
8,320
8,160
8,320
8,960
8,960
8,960
8,160
8,640
8,480
10,400
10,400
12,640
11,360
12,640
13,760
14,720
12,800
12,960
12,640
8,800
54,075
55,509
59,295
60,603
62,191
64,903
68,563
66,527
63,339
67,426
56,913
54,712
GASTO
MENSUAL
EN KWh
Tabla 3.2 Consumo de energía del 2009
Fig. 3.9 Consumo de energía 2009
Página | 64
CAPITULO III
BALANCE TÉRMICO
IMPORTES:
Importe de Energía ( $) del edificio divisional
Planta
Enero
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Septiembre
Octubre
Noviembre
Diciembre
TERCERA
$31,551
$27,507
$27,705
$27,072
$27,320
$28,123
$30,112
$30,250
$28,107
$31,119
$26,801
$28,310
SEGUNDA
$43,840
$41,854
$46,139
$46,538
$47,761
$45,232
$47,924
$47,934
$46,163
$52,698
$47,046
$53,936
PRIMERA
$26,739
$20,015
$17,079
$17,197
$15,722
$14,927
$14,845
$16,129
$17,030
$16,920
$16,060
$17,586
PLANTA
BAJA
$32,348
$25,930
$28,056
$34,340
$32,234
$32,260
$33,057
$33,608
$29,648
$31,614
$33,026
$22,804
GASTO
MENSUAL
EN $
$134,478.00
$115,306.00
$118,979.00
$125,147.00
$123,037.00
$120,542.00
$125,938.00
$127,921.00
$120,948.00
$132,351.00
$122,933.00
$122,636.00
Tabla 3.3 Importe de energía del 2009
Fig. 3.7 Importes de energía del 2009
Página | 65
CAPITULO III
BALANCE TÉRMICO
2010
CONSUMOS:
Consumo de Energía ( KWh) del edificio divisional
Planta
Enero Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto Septiembre
Octubre
TERCERA
11,740
11,599
12,989
14,462
16,493
16,952
16,156
16,315
14,590
14,177
SEGUNDA
24,951
22,139
24,570
24,781
30,070
32,777
32,504
32,225
31,943
28,922
PRIMERA
9,440
8,320
8,960
9,120
8,160
8,960
9,920
8,960
9,920
9,440
PLANTA BAJA
9,760
9,120
9,440
11,200
12,320
17,760
20,000
14,560
15,680
13,280
GASTO
MENSUAL EN 55,891
KWh
51,178
55,959
59,563
67,043
76,449
78,580
72,060
72,133
65,819
Tabla 3.4 Consumo de energía del 2010
Fig. 3.8 Consumo de energía del 2010
Página | 66
CAPITULO III
BALANCE TÉRMICO
IMPORTES:
Importe de Energía ( $) del edificio divisional
Planta
Enero
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Septiembre
Octubre
TERCERA
$17,085
$18,658
$20,409
$21,450
$23,782
$24,696
$23,454
$23,549
$21,327
$19,258
SEGUNDA
$34,193
$32,768
$37,161
$35,999
$40,633
$44,399
$44,868
$44,039
$44,365
$37,390
PRIMERA
PLANTA
BAJA
$13,262
$11,647
$13,398
$13,587
$12,384
$12,794
$14,194
$13,437
$14,316
$13,781
$18,784
$17,143
$14,575
$22,633
$24,271
$30,664
$35,445
$27,375
$27,430
$24,495
$83,324.00
$80,216.00
$85,542.69
$93,669.00
$101,070.00
$112,553.00
$117,961.00
$108,400.00
$107,438.00
$94,924.00
GASTO
MENSUAL
EN $
Tabla 3.5 Importe de energía 2010
Fig. 3.9 Importe de energía 2010
Página | 67
CAPITULO III
BALANCE TÉRMICO
3.4 SUPERFICIE TOTAL PARA EL ANÁLISIS DE RADIACIÓN
SOLAR
A continuación se presenta la superficie de la fachada principal, se mostrara la
cantidad y el numero de placas de vidrio que componen a cada uno de los niveles
del edificio así como también el área de estas.
a (m)
2
0.96
1.26
1.21
0.96
PLANTA BAJA
h (m)
Cantidad
1.88
21
2.04
2
2.39
4
2.45
2
0.1
216
Área x Nivel (m²)
NIVEL 2
A (m²)
78.96
3.92
12.05
5.93
20.74
121.6
a (m)
Cantidad
h (m)
A (m²)
0.96
0.78
20
14.98
0.86
0.78
20
13.42
0.96
1.64
20
31.49
1.78
3.37
20
119.97
1.44
3.37
2
9.71
0.96
0.1
77
7.39
Área x Nivel (m²)
NIVEL 1
196.95
a (m)
h (m)
Cantidad
A (m²)
0.96
0.78
20
14.98
0.86
0.78
20
13.42
a (m)
h (m)
Cantidad
A (m²)
0.96
1.64
22
34.64
0.96
1.64
21
33.06
1.78
3.37
20
119.97
1.78
3.37
20
119.97
1.44
3.37
2
9.71
1.44
3.37
2
9.71
1.78
2.51
2
8.94
0.96
0.57
6
3.28
0.77
1.48
2
2.28
0.96
0.46
1
0.44
2
2.25
1
4.5
0.96
0.25
3
0.72
0.97
0.3
2
0.58
0.96
0.1
377
36.19
0.96
0.1
62
5.95
NIVEL 3
Área x Nivel (m²)
Área x Nivel
(m²)
203.38
214.96
ÁREA TOTAL (m²)
736.869
Tabla 3.6 Áreas y número de las placas de vidrio
Página | 68
CAPITULO III
BALANCE TÉRMICO
3.4.1 RADIACIÓN SOLAR PROMEDIO EN LA CIUDAD DE XALAPA
En la siguiente tabla se mostrarán los promedios de la radiación solar que incidió
sobre la ciudad de Xalapa en los meses de enero a octubre del año 2010, se
muestran un rango que va desde las 11 a.m hasta las 4 p.m en donde se
presentaron los valores mas elevados así como un grafico en donde indican los
picos de la radiación. Los promedios que se muestran al final de la tabla se
tomarán para desarrollar el balance de energía para el edificio.
PROMEDIOS MENSUALES POR HORA
HORA
ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE
11:00-11:50
129
147
259
313
409
259
392
457
282
316
12:00-12:50
258
284
443
475
628
443
554
608
441
508
13:00-13:50
356
397
592
605
786
686
680
642
499
636
14:00-14:50
462
452
622
646
821
767
787
645
591
638
15:00-15:50
464
468
603
572
753
769
761
615
539
581
16:00-16:50
402
468
558
477
627
658
699
549
434
545
PROMEDIO
345
369
513
515
671
597
646
586
464
537
Tabla 3.7 Promedios mensuales de radiación solar
Fig. 3.10 Representación grafica de la radiación solar
Página | 69
CAPITULO III
BALANCE TÉRMICO
Una vez obtenidos estos promedios, los utilizaremos para realizar los cálculos de
transferencia de calor por radiación que ocurren hacia el interior de las oficinas del
edificio.
3.5 PROCEDIMIENTO PARA REALIZAR EL ESTUDIO
Como ya se menciono en el capitulo anterior, la mayor ganancia de calor en un
edificio o habitación se debe a los acristalamientos, ya que por sus propiedades,
permiten que un gran porcentaje de la radiación solar que incide sobre ellos sea
transmitida hacia el interior. Debido a esto es necesario el empleo del aire
acondicionado para contrarrestar los efectos de la radiación solar.
Con base a lo anterior, la metodología que se va desarrollar en las tablas
siguientes consta de tomar como premisa que el calor que logra atravesar la placa
de vidrio es el que se tiene que combatir con la refrigeración del equipo de aire
acondicionado, esto para tener un ambiente equilibrado que proporcione confort
dentro de las oficinas.
Los primeros cálculos se harán en base al calor que logran transmitir los vidrios
tintados que tienen diferentes propiedades al vidrio convencional y después se
tomara en cuenta la película de control solar y sus propiedades reflectivas y de
transmisión de calor. Esto se explicara de una mejor manera a continuación.
En primer lugar se va a realizar el estudio en condiciones normales del edificio, es
decir, sin la aplicación de la película aislante, para este procedimiento se tomaran
en cuenta el numero de placas de un mismo tamaño por el área de cada una de
las secciones de vidrio y esto a su vez se multiplica por el promedio de radiación
del mes correspondiente. En tablas se mostraran los diferentes conceptos y
valores requeridos por la formula. Los cálculos y resultados estarán especificados
para cada uno de los niveles del edificio y se harán tomando en cuenta
aproximadamente 6 horas en las que se presentaron las cantidades mas elevadas
de radiación solar. La expresión matemática se muestra a continuación:
Página | 70
CAPITULO III
BALANCE TÉRMICO
Qrad = Nplacas · Aplacas · SHGC · Rad. Solar
Ec. 3.1
El segundo estudio se hará para cuando sea aplicada la película aislante, este
procedimiento no se llevara a cabo como el estudio anterior, sino que se tomaran
los resultados obtenidos de los primeros cálculos para después multiplicarlos por
el coeficiente de ganancia de calor solar de la película aislante, de esta manera se
obtendrán los resultados a los que se pudo llegar.
A continuación se presentan los cálculos que se desarrollaron para ambos
estudios, indicándose los resultados por cada uno de los niveles, así como los
resultados finales.
Página | 71
CAPITULO III
BALANCE TÉRMICO
3.5.1
ESTUDIO EN CONDICIONES NORMALES DEL EDIFICIO
En las tablas siguientes se expondrán los cálculos de transferencia de calor por
radiación que se hicieron para cada uno de los 10 meses que van del año 2010,
las tablas indican las aéreas de las placas, la cantidad de radiación solar promedio
que se presento y el coeficiente de ganancia solar del vidrio tintado.
ENERO
TABLA DE RESULTADOS PARA EL MES DE ENERO
PLANTA BAJA
a (m) h (m)
Cantidad
A (m²)
RADIACIÓN
SOLAR (W/m²)
2
0.96
1.26
1.21
0.96
1.88
2.04
2.39
2.45
0.1
21
2
4
2
216
78.96
3.92
12.05
5.93
20.74
345
345
345
345
345
0.96
0.86
0.96
1.78
1.44
1.78
0.77
2
0.97
0.96
0.78
0.78
1.64
3.37
3.37
2.51
1.48
2.25
0.3
0.1
20
20
22
20
2
2
2
1
2
62
14.98
13.42
34.64
119.97
9.71
8.94
2.28
4.5
0.58
5.95
345
345
345
345
345
345
345
345
345
345
0.96
0.86
0.96
1.78
1.44
0.96
0.78
0.78
1.64
3.37
3.37
0.1
20
20
20
20
2
77
14.98
13.42
31.49
119.97
9.71
7.39
345
345
345
345
345
345
0.96
1.78
1.44
0.96
0.96
0.96
0.96
1.64
3.37
3.37
0.57
0.46
0.25
0.1
21
20
2
6
1
3
377
33.06
119.97
9.71
3.28
0.44
0.72
36.19
345
345
345
345
345
345
345
COEFICIENTE DE
GANANCIA
SOLAR DEL
VIDRIO
TOTAL DE
RADIACIÓN SOLAR
TRANSMITIDA (W)
EQUIVALENCIA
EN BTU/Hr
18,538.26
919.59
2,828.07
1,392.01
4,868.41
63,270.50
3,138.52
9,652.12
4,750.90
16,615.72
3,516.07
3,149.81
8,132.04
28,167.07
2,278.68
2,097.90
535.11
1,056.51
136.64
1,397.41
12,000.24
10,750.22
27,754.40
96,133.34
7,777.08
7,160.08
1,826.32
3,605.84
466.36
4,769.33
3,516.07
3,149.81
7,392.76
28,167.07
2,278.68
1,735.50
12,000.24
10,750.22
25,231.28
96,133.34
7,777.08
5,923.20
7,762.40
28,167.07
2,278.68
770.83
103.68
169.04
8,497.17
26,492.84
96,133.34
7,777.08
2,630.82
353.85
576.93
29,000.58
0.68
0.68
0.68
0.68
0.68
NIVEL 1
0.68
0.68
0.68
0.68
0.68
0.68
0.68
0.68
0.68
0.68
NIVEL 2
0.68
0.68
0.68
0.68
0.68
0.68
NIVEL 3
0.68
0.68
0.68
0.68
0.68
0.68
0.68
Tabla 3.8 Resultados para el mes de enero
Página | 72
CAPITULO III
BALANCE TÉRMICO
FEBRERO
TABLA DE RESULTADOS PARA EL MES DE FEBRERO
PLANTA BAJA
RADIACIÓN
SOLAR
(W/m²)
COEFICIENTE
DE GANANCIA
SOLAR DEL
VIDRIO
78.96
369
0.68
19,825.05
67,662.30
2
3.92
369
0.68
983.42
3,356.38
4
12.05
369
0.68
3,024.38
10,322.10
2
5.93
369
0.68
1,488.64
5,080.67
216
20.74
369
0.68
5,206.34
17,769.07
a
(m)
h
(m)
2
1.88
21
0.96
2.04
1.26
2.39
1.21
2.45
0.96
0.1
Cantidad A (m²)
TOTAL DE
EQUIVALENCIA
RADIACIÓN SOLAR
EN BTU/Hr
TRANSMITIDA (W)
NIVEL 1
0.96
0.78
20
14.98
369
0.68
3,760.13
12,833.21
0.86
0.78
20
13.42
369
0.68
3,368.45
11,496.42
0.96
1.64
22
34.64
369
0.68
8,696.51
29,680.92
1.78
3.37
20
119.97
369
0.68
30,122.23
102,806.25
1.44
3.37
2
9.71
369
0.68
2,436.85
8,316.91
1.78
2.51
2
8.94
369
0.68
2,243.53
7,657.08
0.77
1.48
2
2.28
369
0.68
572.26
1,953.09
2
2.25
1
4.5
369
0.68
1,129.85
3,856.13
0.97
0.3
2
0.58
369
0.68
146.13
498.73
0.96
0.1
62
5.95
369
0.68
1,494.41
5,100.38
NIVEL 2
0.96
0.78
20
14.98
369
0.68
3,760.13
12,833.21
0.86
0.78
20
13.42
369
0.68
3,368.45
11,496.42
0.96
1.64
20
31.49
369
0.68
7,905.92
26,982.66
1.78
3.37
20
119.97
369
0.68
30,122.23
102,806.25
1.44
3.37
2
9.71
369
0.68
2,436.85
8,316.91
0.96
0.1
77
7.39
369
0.68
1,855.96
6,334.34
NIVEL 3
0.96
1.64
21
33.06
369
0.68
8,301.21
28,331.79
1.78
3.37
20
119.97
369
0.68
30,122.23
102,806.25
1.44
3.37
2
9.71
369
0.68
2,436.85
8,316.91
0.96
0.57
6
3.28
369
0.68
824.34
2,813.44
0.96
0.46
1
0.44
369
0.68
110.88
378.42
0.96
0.25
3
0.72
369
0.68
180.78
616.98
0.96
0.1
377
36.19
369
0.68
9,086.99
31,013.60
Tabla 3.9 Resultados para el mes de febrero
Página | 73
CAPITULO III
BALANCE TÉRMICO
MARZO
TABLA DE RESULTADOS PARA EL MES DE MARZO
PLANTA BAJA
RADIACIÓN
SOLAR
(W/m²)
COEFICIENTE
DE GANANCIA
SOLAR DEL
VIDRIO
TOTAL DE
EQUIVALENCIA
RADIACIÓN SOLAR
EN BTU/Hr
TRANSMITIDA (W)
a (m)
h
(m)
2
1.88
21
78.96
513
0.68
27,541.71
93,999.02
0.96
2.04
2
3.92
513
0.68
1,366.20
4,662.81
1.26
2.39
4
12.05
513
0.68
4,201.58
14,339.85
1.21
2.45
2
5.93
513
0.68
2,068.07
7,058.26
0.96
0.1
216
20.74
513
0.68
7,232.84
24,685.46
Cantidad A (m²)
NIVEL 1
0.96
0.78
20
14.98
513
0.68
5,223.72
17,828.39
0.86
0.78
20
13.42
513
0.68
4,679.58
15,971.26
0.96
1.64
22
34.64
513
0.68
12,081.52
41,233.85
1.78
3.37
20
119.97
513
0.68
41,846.94
142,822.32
1.44
3.37
2
9.71
513
0.68
3,385.37
11,554.16
1.78
2.51
2
8.94
513
0.68
3,116.79
10,637.51
0.77
1.48
2
2.28
513
0.68
795.00
2,713.30
2
2.25
1
4.5
513
0.68
1,569.63
5,357.09
0.97
0.3
2
0.58
513
0.68
203.01
692.85
0.96
0.1
62
5.95
513
0.68
2,076.09
7,085.64
NIVEL 2
0.96
0.78
20
14.98
513
0.68
5,223.72
17,828.39
0.86
0.78
20
13.42
513
0.68
4,679.58
15,971.26
0.96
1.64
20
31.49
513
0.68
10,983.20
37,485.32
1.78
3.37
20
119.97
513
0.68
41,846.94
142,822.32
1.44
3.37
2
9.71
513
0.68
3,385.37
11,554.16
0.96
0.1
77
7.39
513
0.68
2,578.37
8,799.91
NIVEL 3
0.96
1.64
21
33.06
513
0.68
11,532.36
39,359.59
1.78
3.37
20
119.97
513
0.68
41,846.94
142,822.32
1.44
3.37
2
9.71
513
0.68
3,385.37
11,554.16
0.96
0.57
6
3.28
513
0.68
1,145.20
3,908.53
0.96
0.46
1
0.44
513
0.68
154.03
525.71
0.96
0.25
3
0.72
513
0.68
251.14
857.13
0.96
0.1
377
36.19
513
0.68
12,623.98
43,085.26
Tabla 3.10 Resultados para el mes de marzo
Página | 74
CAPITULO III
BALANCE TÉRMICO
ABRIL
TABLA DE RESULTADOS PARA EL MES DE ABRIL
PLANTA BAJA
COEFICIENTE
DE GANANCIA
SOLAR DEL
VIDRIO
TOTAL DE
RADIACIÓN SOLAR
TRANSMITIDA (W)
EQUIVALENCIA
EN BTU/Hr
515
0.68
27,632.55
94,309.05
3.92
515
0.68
1,370.71
4,678.19
12.05
515
0.68
4,215.43
14,387.15
2
5.93
515
0.68
2,074.89
7,081.54
216
20.74
515
0.68
7,256.69
24,766.88
RADIACIÓN
Cantidad A (m²)
SOLAR
(W/m²)
a
(m)
h
(m)
2
1.88
21
78.96
0.96
2.04
2
1.26
2.39
4
1.21
2.45
0.96
0.1
NIVEL 1
0.96
0.78
20
14.98
515
0.68
5,240.95
17,887.19
0.86
0.78
20
13.42
515
0.68
4,695.01
16,023.94
0.96
1.64
22
34.64
515
0.68
12,121.37
41,369.86
1.78
3.37
20
119.97
515
0.68
41,984.96
143,293.38
1.44
3.37
2
9.71
515
0.68
3,396.54
11,592.27
1.78
2.51
2
8.94
515
0.68
3,127.07
10,672.59
0.77
1.48
2
2.28
515
0.68
797.62
2,722.25
2
2.25
1
4.5
515
0.68
1,574.80
5,374.76
0.97
0.3
2
0.58
515
0.68
203.67
695.14
0.96
0.1
62
5.95
515
0.68
2,082.94
7,109.01
NIVEL 2
0.96
0.78
20
14.98
515
0.68
5,240.95
17,887.19
0.86
0.78
20
13.42
515
0.68
4,695.01
16,023.94
0.96
1.64
20
31.49
515
0.68
11,019.43
37,608.96
1.78
3.37
20
119.97
515
0.68
41,984.96
143,293.38
1.44
3.37
2
9.71
515
0.68
3,396.54
11,592.27
0.96
0.1
77
7.39
515
0.68
2,586.88
8,828.93
NIVEL 3
0.96
1.64
21
33.06
515
0.68
11,570.40
39,489.41
1.78
3.37
20
119.97
515
0.68
41,984.96
143,293.38
1.44
3.37
2
9.71
515
0.68
3,396.54
11,592.27
0.96
0.57
6
3.28
515
0.68
1,148.98
3,921.42
0.96
0.46
1
0.44
515
0.68
154.54
527.44
0.96
0.25
3
0.72
515
0.68
251.97
859.96
0.96
0.1
377
36.19
515
0.68
12,665.62
43,227.37
Tabla 3.11 Resultados para el mes de abril
Página | 75
CAPITULO III
BALANCE TÉRMICO
MAYO
TABLA DE RESULTADOS PARA EL MES DE MAYO
PLANTA BAJA
COEFICIENTE
DE GANANCIA
SOLAR DEL
VIDRIO
TOTAL DE
RADIACIÓN SOLAR
TRANSMITIDA (W)
EQUIVALENCIA
EN BTU/Hr
671
0.68
36,011.56
122,906.34
3.92
671
0.68
1,786.35
6,096.75
4
12.05
671
0.68
5,493.68
18,749.76
2.45
2
5.93
671
0.68
2,704.06
9,228.87
0.96
0.1
216
20.74
671
0.68
9,457.14
32,276.92
0.96
0.78
20
14.98
671
0.68
6,830.16
23,311.11
0.86
0.78
20
13.42
671
0.68
6,118.68
20,882.87
0.96
1.64
22
34.64
671
0.68
15,796.92
53,914.42
1.78
3.37
20
119.97
671
0.68
54,716.04
186,744.17
1.44
3.37
2
9.71
671
0.68
4,426.47
15,107.39
1.78
2.51
2
8.94
671
0.68
4,075.29
13,908.84
0.77
1.48
2
2.28
671
0.68
1,039.48
3,547.72
2
2.25
1
4.5
671
0.68
2,052.33
7,004.54
0.97
0.3
2
0.58
671
0.68
265.43
905.92
0.96
0.1
62
5.95
671
0.68
2,714.55
9,264.67
RADIACIÓN
Cantidad A (m²)
SOLAR
(W/m²)
a
(m)
h
(m)
2
1.88
21
78.96
0.96
2.04
2
1.26
2.39
1.21
NIVEL 1
NIVEL 2
0.96
0.78
20
14.98
671
0.68
6,830.16
23,311.11
0.86
0.78
20
13.42
671
0.68
6,118.68
20,882.87
0.96
1.64
20
31.49
671
0.68
14,360.84
49,013.11
1.78
3.37
20
119.97
671
0.68
54,716.04
186,744.17
1.44
3.37
2
9.71
671
0.68
4,426.47
15,107.39
0.96
0.1
77
7.39
671
0.68
3,371.29
11,506.13
0.96
1.64
21
33.06
671
0.68
15,078.88
51,463.76
1.78
3.37
20
119.97
671
0.68
54,716.04
186,744.17
1.44
3.37
2
9.71
671
0.68
4,426.47
15,107.39
0.96
0.57
6
3.28
671
0.68
1,497.38
5,110.51
0.96
0.46
1
0.44
671
0.68
201.40
687.38
0.96
0.25
3
0.72
671
0.68
328.37
1,120.73
0.96
0.1
377
36.19
671
0.68
16,506.21
56,335.19
NIVEL 3
Tabla 3.12 Resultados para el mes de mayo
Página | 76
CAPITULO III
BALANCE TÉRMICO
JUNIO
TABLA DE RESULTADOS PARA EL MES DE JUNIO
PLANTA BAJA
RADIACIÓN
SOLAR
(W/m²)
COEFICIENTE
TOTAL DE
DE GANANCIA
EQUIVALENCIA
RADIACIÓN SOLAR
SOLAR DEL
EN BTU/Hr
TRANSMITIDA (W)
VIDRIO
a
(m)
h
(m)
2
1.88
21
78.96
597
0.68
32,060.86
109,422.72
0.96
2.04
2
3.92
597
0.68
1,590.37
5,427.90
1.26
2.39
4
12.05
597
0.68
4,890.99
16,692.78
1.21
2.45
2
5.93
597
0.68
2,407.41
8,216.40
0.96
0.1
216
20.74
597
0.68
8,419.63
28,735.94
Cantidad A (m²)
NIVEL 1
0.96
0.78
20
14.98
597
0.68
6,080.84
20,753.73
0.86
0.78
20
13.42
597
0.68
5,447.42
18,591.88
0.96
1.64
22
34.64
597
0.68
14,063.90
47,999.66
1.78
3.37
20
119.97
597
0.68
48,713.34
166,257.12
1.44
3.37
2
9.71
597
0.68
3,940.85
13,450.01
1.78
2.51
2
8.94
597
0.68
3,628.20
12,382.95
0.77
1.48
2
2.28
597
0.68
925.44
3,158.51
2
2.25
1
4.5
597
0.68
1,827.18
6,236.10
0.97
0.3
2
0.58
597
0.68
236.31
806.54
0.96
0.1
62
5.95
597
0.68
2,416.75
8,248.28
0.96
0.78
20
14.98
597
0.68
6,080.84
20,753.73
0.86
0.78
20
13.42
597
0.68
5,447.42
18,591.88
0.96
1.64
20
31.49
597
0.68
12,785.36
43,636.05
1.78
3.37
20
119.97
597
0.68
48,713.34
166,257.12
1.44
3.37
2
9.71
597
0.68
3,940.85
13,450.01
0.96
0.1
77
7.39
597
0.68
3,001.44
10,243.83
NIVEL 2
NIVEL 3
0.96
1.64
21
33.06
597
0.68
13,424.63
45,817.85
1.78
3.37
20
119.97
597
0.68
48,713.34
166,257.12
1.44
3.37
2
9.71
597
0.68
3,940.85
13,450.01
0.96
0.57
6
3.28
597
0.68
1,333.11
4,549.86
0.96
0.46
1
0.44
597
0.68
179.31
611.97
0.96
0.25
3
0.72
597
0.68
292.35
997.78
0.96
0.1
377
36.19
597
0.68
14,695.37
50,154.85
Tabla 3.13 Resultados para el mes de junio
Página | 77
CAPITULO III
BALANCE TÉRMICO
JULIO
TABLA DE RESULTADOS PARA EL MES DE JULIO
PLANTA BAJA
RADIACIÓN
SOLAR
(W/m²)
COEFICIENTE
DE GANANCIA
SOLAR DEL
VIDRIO
78.96
646
0.68
34,658.75
118,289.25
2
3.92
646
0.68
1,719.24
5,867.72
2.39
4
12.05
646
0.68
5,287.30
18,045.40
1.21
2.45
2
5.93
646
0.68
2,602.48
8,882.18
0.96
0.1
216
20.74
646
0.68
9,101.87
31,064.41
6,573.57
22,435.41
a
(m)
h
(m)
2
1.88
21
0.96
2.04
1.26
Cantidad A (m²)
TOTAL DE
EQUIVALENCIA
RADIACIÓN SOLAR
EN BTU/Hr
TRANSMITIDA (W)
NIVEL 1
0.96
0.78
20
14.98
646
0.68
0.86
0.78
20
13.42
646
0.68
5,888.83
20,098.39
0.96
1.64
22
34.64
646
0.68
15,203.50
51,889.07
1.78
3.37
20
119.97
646
0.68
52,660.58
179,728.95
1.44
3.37
2
9.71
646
0.68
4,260.18
14,539.87
1.78
2.51
2
8.94
646
0.68
3,922.20
13,386.34
0.77
1.48
2
2.28
646
0.68
1,000.43
3,414.45
2
2.25
1
4.5
646
0.68
1,975.23
6,741.41
0.97
0.3
2
0.58
646
0.68
255.46
871.89
0.96
0.1
62
5.95
646
0.68
2,612.57
8,916.64
0.96
0.78
20
14.98
646
0.68
6,573.57
22,435.41
0.86
0.78
20
13.42
646
0.68
5,888.83
20,098.39
0.96
1.64
20
31.49
646
0.68
13,821.36
47,171.88
1.78
3.37
20
119.97
646
0.68
52,660.58
179,728.95
1.44
3.37
2
9.71
646
0.68
4,260.18
14,539.87
0.96
0.1
77
7.39
646
0.68
3,244.65
11,073.89
NIVEL 2
NIVEL 3
0.96
1.64
21
33.06
646
0.68
14,512.43
49,530.48
1.78
3.37
20
119.97
646
0.68
52,660.58
179,728.95
1.44
3.37
2
9.71
646
0.68
4,260.18
14,539.87
0.96
0.57
6
3.28
646
0.68
1,441.13
4,918.53
0.96
0.46
1
0.44
646
0.68
193.84
661.56
0.96
0.25
3
0.72
646
0.68
316.04
1,078.63
0.96
0.1
377
36.19
646
0.68
15,886.14
54,218.90
Tabla 3.14 Resultados para el mes de julio
Página | 78
CAPITULO III
BALANCE TÉRMICO
AGOSTO
TABLA DE RESULTADOS PARA EL MES DE AGOSTO
PLANTA BAJA
COEFICIENTE
DE GANANCIA
SOLAR DEL
VIDRIO
TOTAL DE
RADIACIÓN SOLAR
TRANSMITIDA (W)
EQUIVALENCIA
EN BTU/Hr
586
0.68
31,470.33
107,407.27
3.92
586
0.68
1,561.08
5,327.92
4
12.05
586
0.68
4,800.90
16,385.32
2.45
2
5.93
586
0.68
2,363.06
8,065.07
0.1
216
20.74
586
0.68
8,264.55
28,206.65
RADIACIÓN
Cantidad A (m²)
SOLAR
(W/m²)
a
(m)
h
(m)
2
1.88
21
78.96
0.96
2.04
2
1.26
2.39
1.21
0.96
NIVEL 1
0.96
0.78
20
14.98
586
0.68
5,968.84
20,371.47
0.86
0.78
20
13.42
586
0.68
5,347.09
18,249.44
0.96
1.64
22
34.64
586
0.68
13,804.86
47,115.56
1.78
3.37
20
119.97
586
0.68
47,816.09
163,194.85
1.44
3.37
2
9.71
586
0.68
3,868.27
13,202.28
1.78
2.51
2
8.94
586
0.68
3,561.38
12,154.87
0.77
1.48
2
2.28
586
0.68
908.40
3,100.34
2
2.25
1
4.5
586
0.68
1,793.52
6,121.24
0.97
0.3
2
0.58
586
0.68
231.96
791.68
0.96
0.1
62
5.95
586
0.68
2,372.23
8,096.35
NIVEL 2
0.96
0.78
20
14.98
586
0.68
5,968.84
20,371.47
0.86
0.78
20
13.42
586
0.68
5,347.09
18,249.44
0.96
1.64
20
31.49
586
0.68
12,549.87
42,832.32
1.78
3.37
20
119.97
586
0.68
47,816.09
163,194.85
1.44
3.37
2
9.71
586
0.68
3,868.27
13,202.28
0.96
0.1
77
7.39
586
0.68
2,946.16
10,055.15
NIVEL 3
0.96
1.64
21
33.06
586
0.68
13,177.36
44,973.94
1.78
3.37
20
119.97
586
0.68
47,816.09
163,194.85
1.44
3.37
2
9.71
586
0.68
3,868.27
13,202.28
0.96
0.57
6
3.28
586
0.68
1,308.55
4,466.05
0.96
0.46
1
0.44
586
0.68
176.00
600.70
0.96
0.25
3
0.72
586
0.68
286.96
979.40
0.96
0.1
377
36.19
586
0.68
14,424.70
49,231.05
Tabla 3.15 Resultados para el mes de agosto
Página | 79
CAPITULO III
BALANCE TÉRMICO
SEPTIEMBRE
TABLA DE RESULTADOS PARA EL MES DE SEPTIEMBRE
PLANTA BAJA
RADIACIÓN
SOLAR
(W/m²)
COEFICIENTE
DE GANANCIA
SOLAR DEL
VIDRIO
78.96
464
0.68
24,930.01
85,085.37
2
3.92
464
0.68
1,236.65
4,220.65
2.39
4
12.05
464
0.68
3,803.15
12,980.05
1.21
2.45
2
5.93
464
0.68
1,871.96
6,388.95
0.96
0.1
216
20.74
464
0.68
6,546.97
22,344.61
4,728.37
16,137.77
a
(m)
h
(m)
2
1.88
21
0.96
2.04
1.26
Cantidad A (m²)
TOTAL DE
EQUIVALENCIA
RADIACIÓN SOLAR
EN BTU/Hr
TRANSMITIDA (W)
NIVEL 1
0.96
0.78
20
14.98
464
0.68
0.86
0.78
20
13.42
464
0.68
4,235.83
14,456.75
0.96
1.64
22
34.64
464
0.68
10,935.87
37,323.77
1.78
3.37
20
119.97
464
0.68
37,878.72
129,278.91
1.44
3.37
2
9.71
464
0.68
3,064.35
10,458.52
1.78
2.51
2
8.94
464
0.68
2,821.23
9,628.79
0.77
1.48
2
2.28
464
0.68
719.61
2,456.01
2
2.25
1
4.5
464
0.68
1,420.78
4,849.09
0.97
0.3
2
0.58
464
0.68
183.75
627.15
0.96
0.1
62
5.95
464
0.68
1,879.22
6,413.73
NIVEL 2
0.96
0.78
20
14.98
464
0.68
4,728.37
16,137.77
0.86
0.78
20
13.42
464
0.68
4,235.83
14,456.75
0.96
1.64
20
31.49
464
0.68
9,941.70
33,930.70
1.78
3.37
20
119.97
464
0.68
37,878.72
129,278.91
1.44
3.37
2
9.71
464
0.68
3,064.35
10,458.52
0.96
0.1
77
7.39
464
0.68
2,333.87
7,965.44
0.96
1.64
21
33.06
464
0.68
10,438.78
35,627.24
1.78
3.37
20
119.97
464
0.68
37,878.72
129,278.91
1.44
3.37
2
9.71
464
0.68
3,064.35
10,458.52
0.96
0.57
6
3.28
464
0.68
1,036.60
3,537.90
0.96
0.46
1
0.44
464
0.68
139.43
475.86
0.96
0.25
3
0.72
464
0.68
227.33
775.85
0.96
0.1
377
36.19
464
0.68
11,426.89
38,999.62
NIVEL 3
Tabla 3.16 Resultados para el mes de septiembre
Página | 80
CAPITULO III
BALANCE TÉRMICO
OCTUBRE
TABLA DE RESULTADOS PARA EL MES DE OCTUBRE
PLANTA BAJA
RADIACIÓN
SOLAR
(W/m²)
COEFICIENTE
DE GANANCIA
SOLAR DEL
VIDRIO
78.96
537
0.68
28,848.29
98,458.31
2
3.92
537
0.68
1,431.02
4,884.01
2.39
4
12.05
537
0.68
4,400.90
15,020.13
1.21
2.45
2
5.93
537
0.68
2,166.18
7,393.10
0.96
0.1
216
20.74
537
0.68
7,575.96
25,856.53
5,471.53
18,674.16
a
(m)
h
(m)
2
1.88
21
0.96
2.04
1.26
Cantidad A (m²)
TOTAL DE
EQUIVALENCIA
RADIACIÓN SOLAR
EN BTU/Hr
TRANSMITIDA (W)
NIVEL 1
0.96
0.78
20
14.98
537
0.68
0.86
0.78
20
13.42
537
0.68
4,901.58
16,728.93
0.96
1.64
22
34.64
537
0.68
12,654.66
43,189.98
1.78
3.37
20
119.97
537
0.68
43,832.15
149,597.78
1.44
3.37
2
9.71
537
0.68
3,545.97
12,102.29
1.78
2.51
2
8.94
537
0.68
3,264.65
11,142.15
0.77
1.48
2
2.28
537
0.68
832.71
2,842.02
2
2.25
1
4.5
537
0.68
1,644.09
5,611.23
0.97
0.3
2
0.58
537
0.68
212.64
725.72
0.96
0.1
62
5.95
537
0.68
2,174.58
7,421.78
NIVEL 2
0.96
0.78
20
14.98
537
0.68
5,471.53
18,674.16
0.86
0.78
20
13.42
537
0.68
4,901.58
16,728.93
0.96
1.64
20
31.49
537
0.68
11,504.24
39,263.62
1.78
3.37
20
119.97
537
0.68
43,832.15
149,597.78
1.44
3.37
2
9.71
537
0.68
3,545.97
12,102.29
0.96
0.1
77
7.39
537
0.68
2,700.69
9,217.37
0.96
1.64
21
33.06
537
0.68
12,079.45
41,226.80
1.78
3.37
20
119.97
537
0.68
43,832.15
149,597.78
1.44
3.37
2
9.71
537
0.68
3,545.97
12,102.29
0.96
0.57
6
3.28
537
0.68
1,199.53
4,093.95
0.96
0.46
1
0.44
537
0.68
161.34
550.65
0.96
0.25
3
0.72
537
0.68
263.05
897.80
0.96
0.1
377
36.19
537
0.68
13,222.86
45,129.22
NIVEL 3
Tabla 3.17 Resultados para el mes de octubre
Página | 81
CAPITULO III
BALANCE TÉRMICO
Como se puede apreciar en las tablas anteriores la mayor cantidad de radiación
solar recibida por el edificio fue en los meses de mayo y julio mientras que en los
meses de enero y febrero se presentaron las ganancias mas bajas.
En la siguiente tabla se da un resumen de la ganancia de calor por radiación solar
en cada uno de los niveles del edificio.
GANANCIA DE CALOR POR RADIACIÓN (kW)
ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE
PLANTA
BAJA
NIVEL 1
599
611
975
936
1,165
1,086
1,174
1,066
845
933
1,060
1,079
1,724
1,655
2,059
1,920
2,076
1,885
1,493
1,649
NIVEL 2
971
989
1,580
1,516
1,886
1,759
1,902
1,727
1,368
1,511
NIVEL 3
1,003
1,021
1,632
1,566
1,948
1,817
1,964
1,783
1,413
1,560
TOTAL (KW)
3,633
3,700
5,912
5,673
7,057
6,582
7,116
6,461
5,118
5,654
Tabla 3.18 Ganancias de calor por radiación
A continuación se presentan los valores de la ganancia solar directa o energía
total que fue recibida por el edificio durante los 10 meses de estudio, estos
resultados fueron obtenidos tomando en cuenta las 6 horas de incidencia que se
mostraron en la tabla 3.7.
GANANCIA SOLAR
(KW)
HORAS DE INCIDENCIA
ENERGÍA SOLAR
DIRECTA (KWH)
PLANTA BAJA
9,390
6
56,339
NIVEL 1
16,600
6
99,603
NIVEL 2
15,210
6
91,259
NIVEL 3
15,706
6
94,238
TOTAL (KWH)
341,439
Tabla 3.19 Energía solar directa en condiciones normales
Página | 82
CAPITULO III
BALANCE TÉRMICO
3.5.2
ESTUDIO CON LA PELÍCULA DE CONTROL SOLAR
Una vez realizados los cálculos para las condiciones normales del edificio se hará
el cálculo utilizando la película de control solar, cuyas propiedades ya se
mencionaron en el capitulo 2.
Para este estudio solo se tomaran los valores de la energía solar total que fue
ganada por el edifico en condiciones normales, que se presentaron en la tabla
anterior, y el coeficiente de ganancia solar. La expresión matemática que se va a
utilizar es:
Qdir = Qincidente · SHGC
Ec. 3.2
En la tabla que sigue que presentan los cálculos realizados para el análisis usando
el aislante térmico y las propiedades del mismo.
GANANCIA SOLAR
(KWh)
COEFICIENTE DE
GANANCIA SOLAR
GANANCIA SOLAR
DIRECTA (KWh)
PLANTA BAJA
56,339
0.46
25,916.07
NIVEL 1
99,603
0.46
45,817.19
NIVEL 2
91,259
0.46
41,979.34
NIVEL 3
94,238
0.46
43,349.28
TOTAL (KWh)
157,062
Tabla 3.19 Energía solar directa con Hüper Optik
Se puede observar que la cantidad de energía total que es recibida por los
cristales del edificio cuando es aplicada la película aislante disminuye
significativamente, con lo cual logramos que el ambiente en el interior sea
agradable y no sea necesario utilizar o se usen en menor proporción los equipos
de aire acondicionado.
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CAPITULO III
BALANCE TÉRMICO
Diferencia de energía resultado del balance
Una vez realizados los dos estudios energéticos se procede a elaborar el cálculo
en donde se compruebe si existe un ahorro de energía y cual es su proporción, el
procedimiento consiste en una simple diferencia entre la energía que se recibe con
el implemento de la película aislante y la energía que es recibida teniendo
condiciones normales en el edificio, esta información se ve en la tabla que sigue:
AHORRO DE ENERGÍA
Anual Sin Hüper
Optik
Anual Con Hüper Optik
AHORRO KWh
PLANTA BAJA
56,339.27
25,916.07
30,423.21
NIVEL 1
99,602.59
45,817.19
53,785.40
NIVEL 2
91,259.44
41,979.34
49,280.10
NIVEL 3
94,237.57
43,349.28
50,888.29
TOTAL (KWh)
184,376.99
Tabla 3.20 Ahorro de energía
Como se aprecia en la tabla es evidente y significativo el ahorro de energía que se
pudo lograr con la implementación de la película Hüper Optik en los 10 meses que
se estudiaron, este ahorro además de traer beneficios económicos para la
empresa también brinda muchos beneficios al medio ambiente ya que se dejan de
emitir gases de efecto invernadero.
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CAPITULO III
BALANCE TÉRMICO
3.5.3 AHORRO
A continuación se mostraran los diferentes tipos de ahorros que se obtuvieron a
partir del estudio realizado en el edifico, también se señalaran los costos que
conlleva el uso de los equipos de refrigeración para disminuir el calor que ha sido
generado tanto con la aplicación del aislamiento térmico como sin el.
Por otro lado, es importante señalar que para realizar los cálculos relacionados
con los costos, se reviso la tarifa eléctrica a la cual esta conectado el edificio,
siendo esta la HM y de a cuerdo a CFE "esta tarifa se aplicará a los servicios que
destinen la energía a cualquier uso, suministrados en media tensión, con una
demanda de 100 kilowatts o más". Cabe mencionar que el precio de esta tarifa no
es un valor fijo, es decir, es variable de acuerdo a la hora del día, por lo que para
la elaboración de este trabajo se tomo un precio promedio por kWH consumido en
cada nivel del edificio.
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CAPITULO III
BALANCE TÉRMICO
3.5.3.1
COSTO DE LA PELÍCULA HÜPER OPTIK
Para comenzar el análisis de costos primero debemos saber cual es el precio del
producto que se va a utilizar, que en este caso será una película aislante, para
esto se realizaron las mediciones correspondientes para conocer la totalidad de
superficie que será cubierta por este material (descrito en el capitulo 3), una vez
obtenida esta información se solicito una cotización a la empresa HÜPER OPTIK
sucursal en la ciudad de Veracruz, la que se describirá a continuación.
Cabe señalar que los precios que se exponen en la cotización se manejan en
dólares, y para realizar la evaluación económica se acudió a la página del BANCO
DE MÉXICO en donde se obtuvo el precio del mismo el día 1 de noviembre
tomándose el valor de $12.35 pesos.
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CAPITULO III
BALANCE TÉRMICO
3.5.3.2
COSTOS POR REFRIGERACIÓN
En las siguientes tablas se presentaran los costos estimados por refrigeración en
el edificio para los 10 meses de estudio del año 2010, estos valores fueron
obtenidos para condiciones normales y para cuando se instalo la película aislante
Hüper Optik.
Condiciones normales
En la tabla se indican en primer lugar el calor ganado por cada uno de los niveles,
luego su equivalencia unidades británicas y en la ultima columna los gastos que se
generaron por contrarrestar ese calor con los equipos de aire acondicionado.
GANANCIA SOLAR
DIRECTA
EQUIVALENTE EN
BTU/Hr
COSTO ANUAL
POR
REFRIGERACIÓN $
PLANTA BAJA
56,339
192,284.21
$102,886.68
NIVEL 1
99,603
339,940.58
$145,617.94
NIVEL 2
91,259
311,465.65
$126,922.26
NIVEL 3
94,238
321,629.94
$138,333.50
TOTAL $
$513,760.38
Tabla 4.1 Costos por refrigeración en condiciones normales
Como se puede apreciar en la tabla anterior, los gastos generados por disminuir el
calor fueron considerablemente elevados tomando en consideración que el gasto
total del edificio para sus usos propios fue de $985,097.69 pesos, lo que quiere
decir que del total de la energía del edificio un 52.15% fue destinado para
refrigeración.
Fig. 4.1 Uso de la energía
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CAPITULO III
BALANCE TÉRMICO
Costos con Hüper Optik
Ahora se mostraran los valores para cuando esté instalada la película de control
solar, al igual que la tabla anterior se indicaran los valores de la energía solar que
se tratara de reducir, el valor que representa en el sistema británico y el importe
generado por el uso de la energía que se empleó en refrigeración.
GANANCIA SOLAR
DIRECTA
EQUIVALENTE EN
BTU/Hr
COSTO ANUAL POR
REFRIGERACIÓN $
PLANTA
BAJA
25,916
88,450.74
47,327.87
NIVEL 1
45,817
156,372.67
66,984.25
NIVEL 2
41,979
143,274.20
58,384.24
NIVEL 3
43,349
147,949.77
63,633.41
TOTAL $
$236,329.77
Tabla 4.2 Costos por refrigeración con Hüper Optik
Como notamos en esta tabla, el costo que tiene que absorber la empresa por
conceptos de refrigeración cuando se supone estaría instalada la película aislante
disminuyen en gran porcentaje con respecto a las condiciones normales, esto
equivale a tener un magnifico ahorro de energía y por consiguiente un ahorro
económico.
Es evidente que con la instalación de la película de control solar el consumo de
energía en aire acondicionado se reduce en gran proporción, lo que trae consigo
un resultado positivo para la empresa en cuando a economía se refiere, ya que
entre menor cantidad de energía se consume menor es gasto que tienen que
hacer.
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CAPITULO III
BALANCE TÉRMICO
3.5.3.3
AHORRO ECONÓMICO
En este apartado se hará un comparativo de costos de la energía utilizada para la
refrigeración, en condiciones normales y con la película Hüper Optik, para obtener
el ahorro neto que se hubiese obtenido en los 10 meses de estudio.
AHORRO ECONÓMICO
Anual Sin Hüper
Optik $
Anual Con Hüper Optik
$
AHORRO $
PLANTA BAJA
102,886.68
47,327.87
55,558.81
NIVEL 1
145,617.94
66,984.25
78,633.69
NIVEL 2
126,922.26
58,384.24
68,538.02
NIVEL 3
138,333.50
63,633.41
74,700.09
TOTAL $
$277,430.60
Tabla 4.3 Ahorro económico
Como se observa en la tabla gracias a la aplicación del aislante térmico se logro
una importante reducción de $277,430.60 en costos, esto representa el 54% del
total que se gasto en el uso de los equipos de enfriamiento.
En la siguiente figura se muestran los ahorros que se lograron obtener en los 10
meses.
Fig. 4.2 Ahorro
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CAPITULO IV
COSTO-BENEFICIO DEL PROYECTO
CAPITULO IV
COSTO – BENEFICIO
DEL PROYECTO
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CAPITULO IV
COSTO-BENEFICIO DEL PROYECTO
En este capitulo se describirá el análisis de costo-beneficio del proyecto de ahorro
de energía, mediante dos métodos que nos ayudaran a saber la viabilidad del
proyecto y el tiempo en que podremos recuperar la inversión inicial. Estos
métodos serán el del Valor Presente Neto (VPN) y el de la Tasa Interna de
Retorno (TIR).
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CAPITULO IV
COSTO-BENEFICIO DEL PROYECTO
4.1
ESTUDIO ECONÓMICO
Debido a que no se pudo obtener la información requerida para poder hacer
proyecciones de costos de energía y por consiguiente sacar los ahorros, se
supondrá que los ahorros y los consumos de energía que se obtuvieron para el
año 2010 serán los mismos para los siguientes 10 años.
Esta información será de vital importancia ya que con ella se trataran de estimar
el tiempo de recuperación de la inversión y por consiguiente la viabilidad del
proyecto.
En el apartado siguiente se hablara de los dos métodos que se emplearán para
obtener la rentabilidad del proyecto, se dará una breve explicación para después
aplicarlos.
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CAPITULO IV
COSTO-BENEFICIO DEL PROYECTO
4.2
MÉTODO DEL VALOR PRESENTE NETO.
El Valor presente neto es un método de evaluación de proyectos de inversión que
consiste en determinar el valor presente de los flujos de fondos del negocio,
usando la tasa de descuento acorde al rendimiento mínimo esperado, la cual debe
ser mayor a la tasa de interés.
Para calcular el valor presente neto, la inversión requerida inicial debe
considerarse con signo negativo desde el periodo cero, de manera que un
resultado positivo significará rendimientos superiores a la tasa de descuento
utilizada; por el contrario, un resultado negativo indicará que el rendimiento estará
por debajo de la tasa de descuento demostrando así que el proyecto no es viable.
En el proceso de los flujos de fondos, las cantidades que signifiquen inversión
deberán mostrarse con signo negativo, en tanto que la generación de fondos
deben tener signo positivo; esto se debe a que una inversión es una salida de
flujos y la generación son entradas.
La fórmula para calcular el Valor Presente Neto se da a continuación:
Donde:
VPN = es el Valor Presente Neto
Ft = es el flujo de efectivo neto o total
Io = es la inversión inicial
n = es el numero de periodos considerados
i = Tipo de interés
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CAPITULO IV
COSTO-BENEFICIO DEL PROYECTO
Criterios usados por el VPN



Si resulta que el VPN es positivo (VPN>0), la rentabilidad de la inversión es
mayor que la tasa actualizada o de rechazo. En consecuencia, el proyecto se
acepta.
Si el VPN es cero (VPN=0), entonces la rentabilidad es igual a la tasa de
rechazo, por lo que el proyecto puede considerarse aceptable.
Si el VPN es negativo (VPN<0), la rentabilidad se encuentra por debajo de la
tasa de rechazo y en consecuencia, el proyecto debe descartarse.
4.2.1
APLICACIÓN AL PROYECTO DEL VPN
A continuación se presenta la evaluación del proyecto, aplicando el método del
Valor Presente Neto, el interés manejado de 4.5% fue obtenido para 28 días en la
página del BANCO DE MÉXICO:
Datos de partida:
PERIODO
INGRESO
EGRESO
0
FLUJO DE
EFECTIVO
(Ft)
-1,513,166.00
1
$513,760.38
$236,329.77
$277,430.60
2
$513,760.38
$236,329.77
$277,430.60
3
$513,760.38
$236,329.77
$277,430.60
4
$513,760.38
$236,329.77
$277,430.60
5
$513,760.38
$236,329.77
$277,430.60
6
$513,760.38
$236,329.77
$277,430.60
7
$513,760.38
$236,329.77
$277,430.60
8
$513,760.38
$236,329.77
$277,430.60
9
$513,760.38
$236,329.77
$277,430.60
10
$513,760.38
$236,329.77
$277,430.60
INTERÉS (i )
4.50%
Tabla 4.4 Datos de partida
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CAPITULO IV
COSTO-BENEFICIO DEL PROYECTO
Al desarrollar la fórmula 4.1 con los datos que tenemos en la tabla 4.4 nos
quedaría de la siguiente manera:
VPN= $ 682,064.15
Al arrojarnos el valor de $ 682,064.15 se demuestra que EL PROYECTO DEBE
SER APROBADO, ya que se cumple con el criterio de aceptación del método que
dice que el VPN debe ser > a 0, esto nos indica que la rentabilidad de la inversión
es mayor que la tasa actualizada o de rechazo.
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CAPITULO IV
COSTO-BENEFICIO DEL PROYECTO
4.3
MÉTODO DE LA TASA INTERNA DE RETORNO (TIR)
La tasa interna de retorno (TIR), es la tasa que iguala el valor presente neto a
cero. La tasa interna de retorno también es conocida como la tasa de rentabilidad
producto de la reinversión de los flujos netos de efectivo dentro de la operación
propia del negocio y se expresa en porcentaje. También es conocida como Tasa
crítica de rentabilidad cuando se compara con la tasa mínima de rendimiento
requerida (tasa de descuento) para un proyecto de inversión específico.
La evaluación de los proyectos de inversión cuando se hace con base en la Tasa
Interna de Retorno, toman como referencia la tasa de descuento. Si la Tasa
Interna de Retorno es mayor que la tasa de descuento, el proyecto se debe
aceptar pues estima un rendimiento mayor al mínimo requerido, siempre y cuando
se reinviertan los flujos netos de efectivo. Por el contrario, si la Tasa Interna de
Retorno es menor que la tasa de descuento, el proyecto se debe rechazar pues
estima un rendimiento menor al mínimo requerido.
Se calcula con la siguiente expresión:
Donde:
Ft = es el flujo de efectivo neto o total
Io = es la inversión inicial
n = es el numero de periodos considerados
TIR = Tasa Interna de Retorno
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CAPITULO IV
COSTO-BENEFICIO DEL PROYECTO
4.3.1 APLICACIÓN AL PROYECTO DE LA TIR
Ahora se desarrollara la formula 4.2 con los valores ya obtenidos:
TIR = 13 %
De acuerdo a lo que se menciono con anterioridad, EL PROYECTO DEBE
ACEPTARSE ya que el resultado de los cálculos muestra que la TIR es mayor a la
tasa de interés que manejamos del 4.5%.
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CAPITULO IV
COSTO-BENEFICIO DEL PROYECTO
4.4
TIEMPO DE RECUPERACIÓN DE LA INVERSIÓN
El Período de Recuperación, es el número de años que la empresa tarda en
recuperar la inversión en un determinado proyecto. Es utilizado para medir la
viabilidad de un proyecto.
El Periodo de Recuperación basa sus fundamentos en la cantidad de tiempo que
debe utilizarse, para recuperar la inversión, sin tener en cuenta los intereses. Es
decir, que si un proyecto tiene un costo total y por su implementación se espera
obtener un ingreso futuro, identifica el tiempo total en que se recuperará la
inversión inicial.
Este método selecciona aquellos proyectos mutuamente excluyentes cuyos
beneficios permiten recuperar más rápidamente la inversión, es decir, cuanto más
corto sea el periodo de recuperación de la inversión mejor será el proyecto, o bien,
la decisión de invertir se toma comparando este período de recuperación con
algún estándar predeterminado.
Es importante señalar que en la evaluación de cualquier proyecto de inversión se
deben tomar en cuenta las erogaciones que se deben realizar por las tasas
impositivas, es decir, siempre considerar el efecto fiscal.
Ventajas de la herramienta:




Es fácil de calcular y aplicar.
Es barato, por eso se emplea en la actualidad para evaluar decisiones de
pequeños gastos de capital cuando el costo de los otros métodos de
evaluación de proyectos, es superior a los beneficios de escoger mejores
elecciones entre las alternativas.
Proporciona una medición de la liquidez del proyecto o de la velocidad con
que el efectivo invertido es reembolsado.
Es útil para las organizaciones con escasa disponibilidad de efectivo.
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CAPITULO IV
COSTO-BENEFICIO DEL PROYECTO
Desventajas:



El defecto de los métodos estáticos (no tienen en cuenta el valor del dinero
en el tiempo).
Ignora el hecho de que cualquier proyecto de inversión puede tener
corrientes de beneficios o pérdidas después de superado el periodo de
recuperación o reembolso, lo cual es un sesgo para los proyectos a largo
plazo.
Si la organización establece una fecha como límite de selección, sólo se
aceptarán proyectos de corta duración.
Se calcula:
Incorporando los valores reales, la fórmula será:
Ya realizados los cálculos finales, se observa que con los ahorros que se logren
en los 15 años que dura la película se puede recuperar la inversión que se hizo en
un periodo corto, lo cual habla de la viabilidad del proyecto.
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CONCLUSIÓN
Una vez que se ha realizado el estudio energético en el edificio central de la
división de distribución oriente, se determino que con la película aislante Hüper
Optik se logra reducir en una gran proporción la cantidad de radiación solar que
ingresa a las oficinas, disminuyendo así el calor en el interior, con lo cual se
cumple el objetivo de reducir la energía destinada a los equipos de enfriamiento.
También se hizo un estudio económico por medio de tres métodos de valoración
de inversiones, llegándose a la conclusión de que el proyecto de ahorro de
energía puede llevarse a cabo, ya que ofrece la posibilidad de recuperara la
inversión hecha, gracias a sus ahorros, en aproximadamente 5.45 años, con lo
cual se logra determinar que es factible la instalación de la película de control solar
Hüper Optik en el edificio divisional de CFE.
Página | 100
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