Capítulo III Sensación de bienestar – Influencia del medio ambiente CAPÍTULO III SENSACIÓN DE BIENESTAR – INFLUENCIA DEL MEDIO AMBIENTE 3.1 INTRODUCCIÓN Dijimos en él capitulo anterior que el acondicionamiento del aire de un local nos permite lograr condiciones ambientales satisfactorias para las personas que lo ocupan, consiguiendo su bienestar. Conseguir las condiciones ambientales satisfactorias implica conocer los factores ambientales que influyen sobre el bienestar del hombre. El organismo humano genera continuamente una cierta cantidad de calor para mantener la temperatura del cuerpo, cuando esta emisión se produce sin molestias y fatiga se dice que el cuerpo esta en equilibrio homeotérmico con el medio ambiente, obteniéndose la sensación de bienestar. Esta energía calórica es emitida al medio en dos formas calor sensible y calor latente. El calor sensible produce un aumento de temperatura del aire ambiente que rodea a nuestro cuerpo, y se disipa por conducción y radiación. Mientras que el calor latente es emitido por la exudación y la exhalación, en ambos casos se produce vapor de agua que viene a aumentar la cantidad de humedad en el ambiente. Las dos formas de transmisión del calor del cuerpo al ambiente, sensible y latente, se compensan entre sí de tal manera que su suma permanece constante, con independencia de las condiciones ambiente que los rodea. Si la temperatura del aire ambiente baja, el calor cedido por convección, radiación y conducción aumenta, disminuyendo el calor cedido por evaporación. El organismo humano altera la composición del aire de los ambientes en los que vive elevando el porcentaje de CO2, disminuyendo el de O2 emitiendo sustancias aromáticas, humo de tabaco y elevando la concentración de bacterias patógenas. 3.2 CONFORT HOMEOTÉRMICO Podemos definir el confort térmico como un estado de sensación de bienestar físico de las personas, con respecto a las condiciones homeotérmicas del medio ambiente que lo rodea. Los factores que afectan a las condiciones de confort los podemos agrupar en: a) Factores que dependen del individuo b) Factores que dependen del medio ambiente a) La cesión de calor, del cuerpo al ambiente se produce por: -Radiación de la superficie de la piel y la vestimenta a las paredes y muebles del local. -Conducción y convección de la superficie de la piel y de la vestimenta al aire del local. -Evaporación del vapor de agua por, exudación de la piel. -Respiración caliente y prácticamente saturada de humedad. Ing. Díaz, Victorio Santiago – Ing. Barreneche, Raúl Oscar 41 Capítulo III Sensación de bienestar – Influencia del medio ambiente ó aci i d Ra Convección n Tra Res p n irac ión ión c a r spi Con duc ción La suma del calor transmitida por radiación, conducción y convección se la denomina calor sensible seco del cuerpo humano. La suma de calor transmitida por evaporación y respiración se la denomina calor latente o húmedo del cuerpo humano. La suma de calor sensible y de calor latente permanece constante para distintas temperaturas, dependiendo su variación de la edad, la dimensión física, el sexo, la vestimenta y la actividad que desarrolla y de la velocidad del aire. Por ejemplo, si bajamos la temperatura del aire ambiente, el calor sensible aumenta, disminuyendo el calor latente en la misma proporción que aumento. Se logrará confort térmico cuando la eliminación del calor sensible y latente del cuerpo humano se realice con el mínimo esfuerzo. b) Los factores que determinan la sensación de confort de las personas en el interior de un local son básicamente los siguientes: Temperatura del aire: Temperatura media de las superficies que rodean el local. Humedad relativa. Velocidad del aire en la Zona de permanencia. Ventilación y purificación del aire. Ruido. Estos factores que influyen en el bienestar homeotérmico son los componentes del clima de un local. Para la sensación de confort homeotérmico no hay valores absolutos, ya que con las mismas condiciones de clima de un local varía la sensación para cada individuo en particular. Existen factores independientes del clima del local como ser el ritmo de trabajo, el grado de fatiga, edad sexo, vestimenta, estado de salud, etc. Influyen además costumbres, alimentación modos de vivir, etc. Ing. Díaz, Victorio Santiago – Ing. Barreneche, Raúl Oscar 42 Capítulo III Sensación de bienestar – Influencia del medio ambiente Temperatura del medio ambiente: Una sensación de frío o de calor excesivos no es satisfactoria. Por ello la temperatura en la zona de permanencia es relevante para que las personas se sientan confortables, dependiendo de la época del año. Ello se debe que el metabolismo del cuerpo humano se adapta a las condiciones climáticas extremas. Las temperaturas a adoptar dependerán de la época del año, la actividad que desarrolle el individuo dentro del local, como esta vestido, su sexo y hasta su peso corporal. En la práctica podemos adoptar para personas en actividad sedentaria o moderadas los siguientes valores: Invierno (Vestimenta normal) 18 ºC a 22 ºC Verano (Vestimenta liviana) 23 ºC a 27 ºC Humedad relativa del aire: Un ambiente demasiado seco produce sequedad de las mucosas, mientras que un ambiente excesivamente húmedo produce sensación de ahogo. Dijimos que mediante la exudación, evaporación a través de la piel, eliminábamos calor del cuerpo, la misma se verá favorecida si la humedad relativa baja y se retarda si es elevada. La humedad relativa debe estar entre el 30% y el 70%, considerándose como valor optimo en verano como en invierno el 50% de humedad relativa. Si la humedad relativa disminuye por debajo del 30% se provoca un resecamiento de las mucosas respiratorias, y si se supera el 70%, se tiene una sensación de pesadez, se produce ahogo dificultándose la respiración. Velocidad del aire – Circulación: Velocidades excesivas de circulación del aire puede producir sensación de molestia, en cambio circulación lenta del aire puede producir una sensación de encierro. También la circulación del aire esta relacionada con la temperatura del local, debido a que un movimiento excesivo en verano puede dar una sensación de frescura pero si bajamos la temperatura del local se puede provocar molestias y efectos nocivos para la salud. En general suele considerarse en zonas de permanencia de las personas una velocidad de inyección del aire tratado de alrededor de 5 a 8 m/min. Ventilación y purificación del aire: El ser humano produce al respirar anhídrido carbónico produciendo un enrarecimiento del aire, además éste contiene polvo y agentes patógenos perjudiciales para la salud. Por ello hay que renovar el aire y a su vez purificarlo tanto fisicoquímicamente como bacteriológicamente. Ruido: La instalación de aire acondicionado debe funcionar sin producir ruidos molestos. Manejar estos factores nos permitirá obtener la sensación de bienestar buscado. 3.3 TEMPERATURA EFECTIVA Los ensayos llevados a cabo en laboratorios pusieron de manifiesto que combinando diferentes temperaturas, velocidades y humedades del aire podíamos definir la influencia que Ing. Díaz, Victorio Santiago – Ing. Barreneche, Raúl Oscar 43 Capítulo IV Condiciones de diseño - Estudio de cargas térmicas CAPÍTULO IV CONDICIONES DE DISEÑO - ESTUDIO DE CARGAS TÉRMICAS 4.1 INTRODUCCIÓN Acondicionar térmicamente un local requerirá que introduzcamos o extraigamos calor según la época del año. Para calefaccionar o refrigerar adecuadamente un local hay que agregar o extraer tanto calor como sea necesario, ahora bien ¿cuánto calor debemos introducir o extraer del local para alcanzar las condiciones de temperatura interior deseada? La respuesta es sencilla: el mismo calor que se pierde o gana debido a la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior del local. La carga térmica es el calor que entra o sale del local, su determinación permite diseñar y determinar el o los equipos de aire acondicionado. 4.2 CONDICIONES DE DISEÑO DE LAS INSTALACIONES DE CALEFACCIÓN Y AIRE ACONDICIONADO La función principal del acondicionamiento del aire es mantener, dentro de un local determinado, las condiciones de confort, o bien las condiciones necesarias para la conservación de un producto, o para la un proceso de fabricación. Nosotros trataremos exclusivamente las instalaciones de confort. Condiciones de diseño exterior: Para la determinación de las condiciones de diseño exterior no se adoptan los valores extremos de temperatura y humedad relativa, ya que los mismos se presentan durante pocos días y por lo general son picos de corta duración. El criterio que se adopta es el de promediar las condiciones de temperaturas extremas con las medias, lo mismo con las humedades relativas. Para nuestro país se puede adoptar los valores establecidos en la tabla Nº 1. Condiciones de diseño interior: Los parámetros de diseño para lograr las condiciones de confort, dependerán principalmente de la estación del año, ya sea verano o invierno. Además del destino que le demos al local. En la práctica, suelen adaptarse las condiciones establecidas en la tabla Nº 2. Cabe aclarar que en las instalaciones de calefacción por paneles radiantes, debido a que la transferencia del calor se realiza por radiación desde el panel radiante hacia el ambiente a calefaccionar, se adopta de 3 a 5 grados menos que la temperatura del aire de diseño (dependiendo del grado de actividad que se desarrolle en el local). La temperatura interior se considera para personas en reposo y se debe medir en la zona de respiración a 1,5 metros desde el piso y a no menos de 1 metro de las paredes exteriores 4.3 ESTUDIO DE LAS CARGAS TÉRMICAS DE LAS INSTALACIONES DE AIRE ACONDICIONAMIENTO Definiremos como carga térmica de acondicionamiento a la cantidad de calor que hay que extraer en verano o incorporar en invierno. El cálculo de las cargas térmicas de una instalación de aire acondicionado consiste en determinar las cantidades de calor sensible y de calor latente, que hay que extraer en verano o aportar en invierno para producir y mantener en el local Ing Díaz, Victorio Santiago – Ing. Barreneche, Raúl Oscar 47 Capítulo IV Condiciones de diseño - Estudio de cargas térmicas acondicionado las condiciones de temperatura y humedad relativa prefijadas. El mismo permitirá determinar las características y dimensiones de la instalación. Antes de hacer la estimación de la carga es necesario realizar un estudio completo que garantice la exactitud de la evaluación de las componentes de carga. Es indispensable que el estudio sea lo más preciso y completo posible, no debiendo subestimarse la importancia de ningún factor. 1- Planos de los locales a acondicionar a acondicionar – Arquitectura, estructura, instalaciones, etc. 2- Tipo de instalación deseada. 3- Orientación del edificio - Condiciones de diseño exterior a) Coordenadas geográficas, orientación de los locales. b) Edificios próximos. c) Superficies reflectantes 4- Destino del local - Condiciones de diseño interior. 5- Tiempo de funcionamiento diario previsto de la instalación. 6- Dimensiones del local - ancho, alto y largo. 7- Estructura - características. 8- Materiales de construcción - pisos, paredes, techos, carpinterías- (constitución, calidad, espesores, dimensiones, etc.). 9- Características y dimensiones de los cerramientos, puertas, ventanas, lucernarios, persianas o cortinas (interiores o exteriores). 10- Accesos, escaleras, conductos de humo. 11- Condiciones mantenidas en verano e invierno en los locales adyacentes. 12- Ocupantes- cantidad y ocupación. 13- Alumbrado- potencia, tipo, horas de uso. 14- Motores, utensilios, maquinarias- potencia, ubicación. 15- Ventilación- de acuerdo a los ocupantes, por excesiva acumulación de humos, olores, etc. 16- Almacenamiento térmico- comprende el horario de funcionamiento y la capacidad de almacenamiento e inercia térmica de las paredes, pisos, techos y carpinterías. 17- Funcionamiento continuo o intermitente- Si, el sistema debe funcionar durante todo el día, o solamente en ocasiones. 18- Situación de los equipos y servicios a) Espacios disponibles para ubicar los equipos. b) Posibles obstrucciones, para trazado de cañerías y conductos. c) Situación de tomas de aire exterior. d) Accesibilidad a los equipos para su control y mantenimiento. 19- Locales y espacios previstos para la instalación del sistema de aire acondicionado. 4.4 CLASIFICACIÓN DE LAS CARGAS: Las cargas de acondicionamiento las podemos clasificar de la siguiente manera: 1) Por la forma: a) Calor sensible b) Calor latente Ing Díaz, Victorio Santiago – Ing. Barreneche, Raúl Oscar 48 Capítulo IV Condiciones de diseño - Estudio de cargas térmicas 2) Por la fuente: a) Interna b) Externa 3) Por el tipo: a) b) c) d) e) f) g) h) i) Transmisión Radiación solar Infiltración Ventilación Personas Iluminación Motores Artefactos Otras fuentes 4.5 ANÁLISIS DE LAS CARGAS DE ACONDICIONAMIENTO Las cargas de acondicionamiento las dividiremos en dos ciclos: Carga térmica ciclo invierno - Calefacción Carga térmica ciclo verano - Refrigeración 4.6 CARGA TÉRMICA CICLO INVIERNO El estudio de las cargas térmicas para el ciclo invierno de los locales a tratar, permite determinar cuanto calor debe suministrar el sistema de calefacción para compensar las pérdidas de calor que en el mismo se producen, lo cual me permitirá mantener la temperatura confortable de los ambientes tratados. La valorización de la carga térmica para el ciclo invierno, sirve de base para seleccionar el equipo de calefacción. Normalmente se calcula dicha carga con las temperaturas invernales que se producen generalmente de noche, por ese motivo no se toman en consideración las ganancias de calor producidas por las fuentes internas (personas, alumbrado, etc.). La evaluación de la carga debe entonces tener en cuenta: -Las pérdidas por transmisión de calor por cerramientos: Se producen a través de las paredes, ventanas, puertas, techos, pisos que componen los cerramientos del local estudiado -Las pérdidas por infiltración - Ventilación: El calor necesario para compensar las entradas de aire exterior, producidas por infiltración a través de las carpinterías que dan al exterior, o el necesario para la ventilación del local para conservar las condiciones de salubridad. a) Pérdida de calor sensible correspondiente al calor necesario para calentar el aire de infiltración desde la temperatura exterior a la temperatura ambiente. b) Pérdida de calor latente correspondiente al caudal de agua que debe ser evaporada para llevar el aire de infiltración desde la humedad específica exterior a la requerida interior. c) En caso de que la instalación de calefacción sea realizada por aire es, además, necesario agregar: El calor necesario para llevar el aire exterior de ventilación introducido por el acondicionador desde las condiciones de temperatura y humedad exteriores a las interiores. Ing Díaz, Victorio Santiago – Ing. Barreneche, Raúl Oscar 49 Capítulo IV Condiciones de diseño - Estudio de cargas térmicas EXTERIOR Te POR TECHOS POR PAREDES EXTERIORES POR CARPINTRIAS POR PAREDES INTERIORES Te EXTERIOR POR INFILTRACION POR RENOVACION POR CARPINTERIAS INTERIORES INTERIOR Ti POR PISOS 1) Cantidad de calor a suministrar por perdidas por transmisión – cerramientos: Las pérdidas de calor por transmisión en régimen estacionario de cada una de las superficies del contorno del local considerado, (pisos cielorrasos, paredes, aventanamientos, etc.), se calculan, según las leyes de la transmisión, mediante la siguiente fórmula: Fórmula Qt’ = K x S x (ti – te) Simbología K S ti te coeficiente total de transmisión de calor área considerada temperatura del aire interior temperatura del aire exterior Unidades K S ti, te [ W/m2 ºK] [ Kcal/m2 ºC] [m2] [ºK] [ ºC] • Para las paredes y carpinterías que limitan con locales calefaccionados, si los mismos se encuentran a igual temperatura, no existe transmisión de calor, dado que el salto térmico, es igual a cero. • Si la temperatura del local estudiado es menor que las temperaturas de los locales que los rodean no se consideran las posibles ganancias de calor al local. • Cuando los elementos del contorno del local estudiado, limitan locales no calefaccionados, la temperatura de dichos locales debe estimarse en función de las características del mismo y su vinculación con el exterior y los demás locales que lo rodean. Suele adoptarse la siguiente temperatura de los locales no acondicionados térmicamente adyacentes a los ambientes calefaccionados: Ing Díaz, Victorio Santiago – Ing. Barreneche, Raúl Oscar 50 Capítulo IV Condiciones de diseño - Estudio de cargas térmicas Halls, pasillos, cocinas, toilettes Escaleras internas Escaleras con acceso al exterior Hall principal del edificio Edificios linderos Garajes : : : : : : 285 ºK 283 ºK 278 ºK 278 ºK 283 ºK 276 ºK (12 ºC) (10 ºC) ( 5 ºC) ( 5 ºC) (10 ºC) ( 3 ºC) Para otros casos comunes, y siempre que el local no calefaccionado tenga elementos de cierre que impidan la entrada directa del aire exterior la temperatura que se adopta será el promedio de la temperatura de diseño exterior e interior. ti + te t'l = ---------Temperatura interior del local no calefaccionado 2 Para el cálculo de las pérdidas de calor en el caso de pisos sobre tierra se emplea también la ecuación de transmisión, adoptando un coeficiente K práctico de 1,16 W/m2 ºK o 1 kcal/h m2 y una temperatura de piso igual a la temperatura de diseño exterior más 10 ºK. La suma de todas las pérdidas individuales de cada uno de los elementos del contorno del local representa la pérdida de calor por transmisión de todo el local Qt en régimen estacionario de modo que: Qt = Σ Qt’ Suplemento por orientación (Qo): A las pérdidas de calor por transmisión Qt, le adicionaremos un suplemento por orientación Qo. La magnitud del suplemento a adicionar a la pérdida de calor por transmisión está determinada por la diferente exposición solar del local. Se adopta como porcentaje (So) del calor de transmisión Qt pudiéndose considerar los siguientes valores para el hemisferio sur: Norte, Nordeste, Noroeste Este, Oeste. Sur, Sudeste, Sudoeste. So +0% +5% +10 % La orientación del local viene dada por: 1) Local con una pared al exterior, la orientación de esa pared. 2) Local con dos paredes exteriores en ángulo o esquina, la orientación será la del ángulo o esquina. 3) Local con dos paredes exteriores que no se encuentren en ángulo, tres o cuatro paredes exteriores, se adopta el mayor de los suplementos. Ing Díaz, Victorio Santiago – Ing. Barreneche, Raúl Oscar 51 Capítulo IV Condiciones de diseño - Estudio de cargas térmicas Qo = So x QT Interior Orientación Norte 0% Interior Interior S E Exterior Interior Orientacion Noroeste 0% Interior O N Exterior NO Exterior 2 ) Cantidad de calor a suministrar por pérdida por infiltración del aire exterior Filtración de aire: Las filtración del aire exterior a través de las puertas, ventanas, conductos de ventilación natural, etc. se deben a dos causas fundamentales: a) La presión que ejerce el viento. b) Las diferentes densidades del aire exterior y el interior, debido al salto térmico existente. Como consecuencia de la presión del viento ejercida sobre una de las caras del edificio, una cantidad de aire exterior entra al mismo por las hendiduras existentes y una cantidad igual sale por el lado opuesto. Si el sistema de calefacción adoptado es por aire caliente con incorporación de una cierta cantidad de aire exterior, (ya sea porque lo exigen las condiciones del local, o para que funcione el sistema de calefacción), podremos provocar una cierta sobrepresión. Evitando la entrada del aire exterior por infiltración a través de las carpinterías que dan al exterior. Por lo tanto la estimación de la pérdida de calor producida por la filtración de aire exterior dependerá del sistema de calefacción que proyectemos, debiéndose cuantificar su valor para los sistemas de agua caliente (circulación natural o forzada), o vapor a baja presión, que alimenten a radiadores o convectores. La filtración del aire por efecto de la diferencia de temperaturas entre el interior y el exterior (efecto chimenea) en los edificios altos, tiende aumentar las infiltraciones por puertas y ventanas de los niveles inferiores y a disminuirlas en los superiores. Al proyectar y construir un edificio se deben tomar los recaudos necesarios para disminuir sus efectos. Ing Díaz, Victorio Santiago – Ing. Barreneche, Raúl Oscar 52 Capítulo IV Condiciones de diseño - Estudio de cargas térmicas El aire infiltrado determina pérdidas de calor que deben considerarse en el balance térmico, porque alteran las condiciones interiores de temperatura y humedad que se quiere mantener y por lo tanto deben computarse. Pérdida de calor sensible por infiltración de aire exterior: Fórmula QInfs = Ce x Vinf x pe x (ti – te) Simbología QInfs Ce Vinf Pe ti te = pérdida de calor sensible por infiltración = calor específico del aire a presión constante = volumen del aire que ingresa al local por infiltración = peso específico del aire a la te = temperatura interior = temperatura exterior [W] [W/Kg] [m3/h] [Kg/m3] [ºK] [ºK] Pérdida de calor latente por infiltración de aire exterior: Pérdida de calor latente (solamente en invierno cuando queremos mantener alta la humedad relativa, nosotros no la consideraremos para el ciclo de invierno). Fórmula QInfl = Clv x Vinf x pe x (Hai - Hae) Simbología QInfl Clv Vinf pe Hai Hae = pérdida de calor latente por infiltración [ W] = calor latente de vapor del aire en la condición Hai [W/Kg] = volumen del aire que ingresa al local por infiltración o ventilación. [m3/h] = peso específico del aire a la ti [Kg/m3] = humedad específica del aire interior [Kg vapor/Kg aire seco] = humedad específica del aire exterior [Kg vapor/Kg aire seco] Determinado ti, te, de tablas, queda entonces calcular el volumen de aire que se infiltra del exterior. Cálculo del volumen del aire infiltrado: Para calcular el volumen de aire infiltrado, que ingresa al local a calefaccionar, producido por la presión de aire exterior podemos utilizar: a) Método de las hendiduras b) Método de las renovaciones de aire a) Método de las hendiduras: En el mercado existen distintas calidades de carpinterías. Teniendo en cuenta, sus formas constructivas, materiales, las dimensiones de las hendiduras y juegos entre los marcos y las hojas, se determinó para diferentes velocidades de viento, el volumen de aire que se filtra en m3/h por metro lineal de hendidura. Ing Díaz, Victorio Santiago – Ing. Barreneche, Raúl Oscar 53 Capítulo IV Condiciones de diseño - Estudio de cargas térmicas Se denomina hendidura o rendija al perímetro de abrir de una ventana o puerta. Para calcular los metros de longitud de hendija debe tener en cuenta los paños móviles de las carpinterías, es decir, sólo el perímetro de los paños por donde se filtra el aire. Volcadas en la tabla Nº 3 quedando determinado el volumen por hora que se filtra de aire [m3/h], por metro lineal de hendidura de acuerdo a las características de la carpintería y de la velocidad del viento. Ejemplo: Paño fijo H L L L H L Lh = 6 x L + 4 x H L Lf Lh = 4 x L + 3 x H El volumen por infiltración de las ventanas será entonces: Vinf.v. = Lh x (m3/h.m) Para las puertas que dan al exterior, el volumen de aire que se infiltra estará dado por el uso que se hace de la misma, del tipo, y de la velocidad del viento. El volumen estará dado en m3/h por cada m2 de superficie expuesta. Vinf- P. = m2 x (m3/h. m) El volumen total de infiltración del local por este Método será entonces la suma de las infiltraciones por las puertas y las ventanas. Vinf = Σ Vinfv + Σ Vinfp b ) Método de las renovaciones de aire: La cantidad de aire filtrado se determina en forma global, sobre la base de un cierto número de renovaciones necesarias de acuerdo al tipo, uso y ubicación del local. Volcadas en la tabla Nº 4 de acuerdo a las paredes que tenga expuestas al exterior el local. Si las carpinterías tienen burletes se puede reducir dichos volúmenes en un 33 %. Este Método es menos preciso que el anterior pero su aplicación es mucho más práctica. Vrenov. = Vlocal x Nº renovaciones Debemos adoptar el mayor de los dos volúmenes que hemos determinado por cada uno de los métodos. Vinf. > Vrenov. Vinf. < Vrenov. V = Vínf. V = Vrenov. Ing Díaz, Victorio Santiago – Ing. Barreneche, Raúl Oscar 54 Capítulo IV Condiciones de diseño - Estudio de cargas térmicas 4.7 CARGA DE REFRIGERACIÓN EN VERANO La determinación de las cargas de refrigeración permite conocer la cantidad de calor que el sistema gana, y cuyo fin es el de diseñar y/o seleccionar el equipo de aire acondicionado, para producir y mantener, las condiciones de humedad y de temperatura, preestablecidas dentro de los locales acondicionados. El estudio de las cargas de refrigeración es más complejo que el analizado para calefacción, debido a los diversos factores que actúan, y que deben ser tenidos en cuenta, como ser: • En verano la variación diaria de la temperatura es más pronunciada que en invierno, por lo que las cargas de refrigeración varían mucho durante el día, lo que requiere estimar las ganancias de calor a distintas horas del día, con el objeto de determinar la condición más desfavorable y en que momento se produce. • En invierno no se considera la radiación solar, puesto que representa un beneficio en los cálculos, mientras que en verano es un factor muy importante, que debe tenerse en cuenta. • En invierno no se consideran las disipaciones de calor de los elementos del interior de los locales, debido a que, como en el caso anterior, son cargas favorables en los cálculos. No ocurre lo mismo en la época de verano, dado que es una cantidad de calor a extraer con el equipo de aire acondicionado. • La eliminación de humedad de las personas en invierno en cierta medida representa un beneficio para la instalación, pero en verano todo aporte de humedad o vapor de agua en el interior del local son una fuente de calor latente, que hay que considerar en los cálculos. Además, el aire exterior que incorporamos al sistema aporta calor sensible, y el calor latente en forma de vapor de agua, debido a que en general en verano es más húmedo que el aire interior. GANANCIA DE CALOR POR RADIACION SOLAR GANANCIA DE CALOR GANANCIA DE CALOR POR TRANSMISION EXTERIOR Te He GANANCIA DE CALOR POR AIRE EXTERIOR GANANCIA DE CALOR POR ILUMINACION GANANCIA DE CALOR POR ARTEFACTOS ELECTRICOS Equipo de aire acondicionado GANANCIA DE CALOR POR PERSONAS (Sensible y Latente) GANANCIA DE CALOR INTERIOR INTERIOR GANANCIA DE CALOR POR TRANSMISION Ti Hi La evaluación de la carga debe entonces tener en cuenta las ganancias por radiación solar a través de elementos que componen el contorno (exterior) del local estudiado, es decir, Ing Díaz, Victorio Santiago – Ing. Barreneche, Raúl Oscar 61 Capítulo IV Condiciones de diseño - Estudio de cargas térmicas ventanas, paredes, puertas, techos y pisos, las ganancias por transmisión de calor que se producen a través de las paredes, ventanas, puertas, techos y pisos, las ganancias por la incorporación de aire exterior (ya sea para que funcione correctamente el sistema, o para cumplir con las normas de ventilación del local para conservar las condiciones de salubridad y confort) y las ganancias por las cargas interiores (personas, iluminación, motores, etc.). En el análisis de la carga de acondicionamiento no basta simplemente con determinar la carga total, o sea, la suma de todas las cargas, se debe establecer con precisión cuanto de calor sensible y cuanto de calor latente, se gana, tanto exterior como interior, con el fin de utilizar la cantidad y las condiciones adecuadas de temperatura y humedad del aire que vamos a inyectar al local y como consecuencia poder elegir o diseñar correctamente el equipo de acondicionamiento de aire que satisfaga las condiciones de confort proyectadas. • UNIDADES: La unidad básica en el SIMELA para medir la cantidad de calor que hay que extraer se mide en vatios [W], pero es de uso corriente trabajar en frigorías/h o toneladas de refrigeración, dado que las empresas que fabrican los distintos componentes que integran una instalación de acondicionamiento de aire, utilizan estas unidades para especificar los mismos. Frigorías/hora: es una unidad equivalente a 1,16 vatios (1 Kcal), pudiéndose definir como la cantidad de calor a sustraer a una masa de un kilogramo de agua para que disminuya su temperatura en un grado Kelvin de 287,5 ºK a 288,5 ºK (o en centígrado de 14,5 ºC a l5,5 ºC) a presión normal. El mercado del aire acondicionado traduce las ganancias del local a acondicionar calculadas en Kcal/h a Frigorías/hora a fin de especificar el equipo dado que se habla del mismo valor. 1 Frigoría/h = 1 Kcal/h = 1,16 W Toneladas de refrigeración: La unidad corriente para medir la potencia de los equipos de refrigeración es la tonelada. Se define la tonelada de refrigeración como 1a cantidad de calor necesario para transformar en hielo a una temperatura de 273 ºK (0 ºC) una tonelada inglesa (2.000 libras o 907 Kg) de agua a la misma temperatura en 24 horas. El calor latente de fusión de agua es de 80 Kcal/kg 8OKcal/Kg x 907 Kg = 72.560 Kcal = 72.560 frigorías Este valor es en 24 horas según la definición: Tonelada / hora Tonelada / hora Tonelada / hora = 72.560 frigorías / 24 horas = 3.024 frigorías/hora = 3.517 W El uso práctico ha llevado a aplicar este valor en números enteros: 1 tonelada de refrigeración ≈ 3.000 frigorías / hora ≈ 3500 W Ing Díaz, Victorio Santiago – Ing. Barreneche, Raúl Oscar 62
