Carga de calor Transmisión de calor a través de muros, techos y pisos La carga de calor más importante para calcular la calefacción se debe, por lo general, a la transmisión de calor a través de muros, techos y pisos. Estas pérdidas se pueden determinar a partir de la expresión 𝑄 = 𝑈 𝐴 (𝑇𝑖 − 𝑇𝑒 ) Dónde: Q: es la pérdida de calor. A: es el área neta en pies2 U: es el coeficiente de transmisión de calor en Btu/h-pie2 ºF Ti : es la temperatura de diseño interior en ºF Te :es la temperatura de diseño exterior en ºF Transmisión de calor por conducción a través de los diferentes materiales de una barrera. 𝑑𝑄 𝑑𝑇 = −𝐾𝐴 𝑑Ɵ 𝑑𝑥 Donde: K: factor proporcional llamado conductividad térmica, expresado en Btu-pie/h-pie2 ºF 𝑑𝑇 𝑑𝑥 Gradiente de temperatura en dirección del flujo de calor, expresado en ºF/pie 𝑞 = −𝐾𝐴 𝑑𝑇 𝑑𝑥 𝑇2 𝑞 = −𝐾𝐴 ∫ 𝑇1 𝑑𝑇 𝑑𝑥 𝑞 = 𝐾 𝐴 (𝑇1 − 𝑇2 ) = 𝐾 La resistencia térmica vale: 𝑅= 𝑥 𝐾𝐴 𝐴 ∆𝑇 𝑥 𝑞= 𝑇1 − 𝑇2 𝑇1 − 𝑇2 = 𝑥 𝑅 𝐾𝐴 Transmisión de calor por convección entre la superficie y el aire 𝑞 = 𝑓𝐴 (𝑇𝑠 − 𝑇∝ ) Donde: Q: calor transmitido por unidad de tiempo Btu/h f: coeficiente de convección térmica térmica o de la película Btu/h-pie2 ºF A: superficie de transmisión de calor pie2 𝑇𝑠 ∶ 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒 º𝐹 𝑇∝ : Temperatura del fluido ºF En este caso la resistencia térmica sera: 𝑅= 1 𝑓𝐴 Los valores constantes de 𝑓𝑖 = 1,65 𝑓𝑒 = 6,0 𝐵𝑡𝑢 ℎ 𝑝𝑖𝑒 2 º𝐹 𝐵𝑡𝑢 ℎ 𝑝𝑖𝑒 2 º𝐹 Al sumar todos los valores del calor transmitido nos queda de la siguiente manera 𝑞= 𝑇𝑖 − 𝑇𝑒 ∑𝑅 𝑞 𝑇𝑖 − 𝑇𝑒 = 1 𝑋𝑎 𝑋 𝑋 1 𝐴 + + 𝐾𝑏 + 𝐾𝑐 + 𝑓𝑖 𝐾𝑎 𝑓 𝑏 𝑐 𝑒 ∑𝑅 = 1 𝑈 Ejemplo: Suponga que la pared mostrada en la figura se compone de un muro de una pulgada de ladrillo, cinco pulgadas de concreto y media pulgada de aplanado de cemento. Sabiendo que 𝐾𝑏 = 5,0 (𝑙𝑎𝑑𝑟𝑖𝑙𝑙𝑜 𝑐𝑜𝑚𝑢𝑛) 𝐾𝑐 = 12,0 (𝑐𝑜𝑛𝑐𝑟𝑒𝑡𝑜) 𝐾𝑝 = 8,0 (𝑎𝑝𝑙𝑎𝑛𝑎𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜) El aire interior está a 66 ºF y el exterior a 15 ºF con un viento de 15 mph calcule: a) b) c) d) la resistencia térmica de la pared. La conductividad de la pared. El calor trasferido por hora y por pie2 . El calor transferido no tomando en cuenta la resistencia fílmica Solución:
