LLOBERAS - TOIGO - LOMBARDI 2013 1

Taller Vertical de Instalaciones L+T+L (2013) Páginas 17

Taller Vertical de Instalaciones I – II

L+T+L LLOBERAS - TOIGO - LOMBARDI

Facultad de Arquitectura y Urbanismo

2013 Universidad Nacional de La Plata

Nivel 1

U.T. N°2

CLIMATIZACION

Introducción Relación entre clima y arquitectura

Comportamiento térmico de la envolvente edilicia Intercambio de calor Concepto de Balance Térmico Sistemas complementarios de Acondicionamiento Clasificación de los Sistemas Ventilación Glosario

CONTENIDO

� VIVIENDA Y CLIMA Arq. ACOSTA, Wladimiro. Editorial NUEVA VISIÓN. 1976

� SOL Y ARQUITECTURA BARDOU | ARZOUMAN. Editorial GUSTAVO GILLI. Barcelona. 1984

� IRAM. Clasificación Bioambiental de la Rep. Argentina. Acondic. Térmico de Edificios Norma IRAM 11603. Bs. As. 1980

� DISEÑO BIOCLIMATICO DE VIVIENDAS Arqs.COLLET | MARISTANY. Ediciones EUDECOR. Córdoba. 1997

� HABITAT Y ENERGIA CORNOLDI | LOS. Editorial GUSTAVO GILLI. Barcelona. 1982

� DISEÑO BIOAMBIENTAL Y ARQUITECTURA SOLAR EVANS | SCHILLER. EUDEBA. 1988

BIBLIOGRAFIA

INTRODUCCION Una de las funciones más importantes de todo edificio es la de resguardar al hombre de las rigurosidades del clima, haciendo posible filtrar, repeler o absorber estos efectos. Se trata de obtener el máximo sentido de confort, definiendo al confort, como la situación de bienestar físico, mental y social. Cuando el confort se plantea desde el control de la temperatura, se define como confort térmico. Cuando se hace referencia a la temperatura y la humedad se habla de confort higrotérmico, es necesario combinar estos dos parámetros ya que solo tener en cuenta la temperatura, no permite alcanzar una óptima sensación de bienestar. Se requiere también, actuar sobre un tercer parámetro, la calidad de aire interior o de la zona ocupada, esto es de vital importancia cuando el aire a tratar responde a características determinadas de pureza, todo ambiente debe contar con una cantidad de renovaciones del aire interior por aire nuevo y esto lo definimos como ventilación. Para la sensación de confort no hay valores absolutos, esta varía de acuerdo a cada individuo, influyendo: la edad, actividad que desarrolle, sexo, estado de salud, etc. El confort térmico es una sensación neutra de la persona respecto a un ambiente térmico determinado. Según la norma ISO 7730 el confort térmico “es una condición mental en la que se expresa la satisfacción con el ambiente térmico”. Las variables que intervienen en el confort térmico son: ambiente interior, ambiente exterior y la envolvente. El ambiente exterior depende de cada región y establece las condiciones predominantes, denominado clima. El ambiente interior es la situación resultante, condicionada por la orientación, características constructivas de la envolvente y diseño de un hecho arquitectónico. En el interior de todo ser viviente se produce en forma constante calor, esto es debido a la oxidación de los alimentos, permitiendo mantener la temperatura corporal en 37ºC, este calor es emitido al ambiente, produciéndose el equilibrio homeotérmico. El mantenimiento de este equilibrio esta producido por el sistema nervioso, que por medio de la piel, provocando dilatación o contracción de las fibras musculares que rodean los vasos sanguíneos, aumenta o disminuye la circulación de la sangre. Haciendo elevar o descender la temperatura del cuerpo, contrarrestando las variaciones que puedan suceder en las condiciones del ambiente (temperatura, humedad, velocidad del aire). Calor Metabólico El cuerpo humano mediante el metabolismo produce calor y energía, lo que le posibilita realizar trabajos internos y externos. El metabolismo se divide en dos procesos conjugados: catabolismo y anabolismo. Las reacciones catabólicas liberan energía. Las reacciones anabólicas, en cambio, utilizan esta energía liberada para recomponer enlaces químicos y construir componentes de las células como lo son las proteínas y los ácidos nucleicos. Cuando un cuerpo se encuentra en reposo, la velocidad con que desarrolla el metabolismo es mínima, pero cuando efectúa alguna actividad aumenta notablemente. Este calor metabólico se designa con las letras MET (Metabolic Energy Termal), y su unidad de medida esta determinada por una persona sentada en reposo y es igual a 50 Kcal/ hm2 o también como 58,2W/m2, la cesión de calor que realiza al ambiente es de aproximadamente 100 Watt, lo que equivale a 1 MET. Cuando la persona se encuentra realizando una actividad intensa la cesión de calor es de alrededor de 365 Watt = 3,6 MET.

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http://es.wikipedia.org/wiki/Catabolismo

http://es.wikipedia.org/wiki/Catabolismo

http://es.wikipedia.org/wiki/Anabolismo

http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa

http://es.wikipedia.org/wiki/Prote%C3%ADna

http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cidos_nucleicos

El calor de todo ser viviente se manifiesta de dos formas, calor sensible y calor latente. Este intercambio de calor sensible es emitido y disipado por distintos procesos físicos: transmisión, conducción, convección y radiación. El calor sensible produce una elevación de temperatura del aire ambiente que esta en contacto con nuestro cuerpo. A medida que la temperatura del aire aumenta, la transmisión de calor sensible disminuye llegando a ser nula cuando el ambiente alcanza 37ºC. Por sobre esta temperatura es el cuerpo humano, el que recibe calor del ambiente, debiendo ser eliminado para mantener el equilibrio homeotérmico, realizando la cesión como calor latente.

El calor latente es emitido por evaporación, mediante la transpiración y respiración. El calor latente produce una elevación de la humedad del aire del ambiente, a medida que la humedad relativa del ambiente aumenta, se dificulta la evaporación del sudor, llegando a ser nula en un ambiente saturado de humedad. La disipación de calor del cuerpo humano en reposo a una temperatura ambiente de 20ºC, se realiza por calor sensible y calor latente. Estas se compensan entre si de tal manera que su suma permanece constante y determinan el calor total que el cuerpo cede al ambiente. Factores que influyen en la sensación de confort.

Distintos factores son los que intervienen para que una persona se encuentre en una situación de confort, por un lado los factores personales , que tiene que ver con la edad de las personas, sexo, actividad que desarrolla, vestimenta, estado de salud y costumbres. Estas distintas situaciones en las que las personas pueden encontrarse, son las que determinan los gastos energéticos horarios que pueden producir, pero sobre todo en distintas actividades que desarrolle.

Por otro lado intervienen los factores ambientales, que hacen que la persona experimente, ganancias o perdidas de calor en su cuerpo. Los parámetros a medir son los que afectan esa transferencia de energía; temperatura, humedad, radiación solar, velocidad del aire interior, temperatura de las superficies de la envolvente, aclimatación y situación geográfica. Temperatura del aire El cuerpo se adapta a las temperaturas exteriores, pero también las personas varían el tipo de vestimenta para poder encontrarse en confort, según la época del año, invierno o verano. La temperatura ambiente o temperatura de bulbo seco, afecta la velocidad de disipación de calor por conducción.


Temperatura de confort interior de Invierno. 18 a 22 ºC Temperatura de confort interior de Verano. 23 a 27 ºC Humedad del aire La humedad relativa ambiente, afecta la velocidad de disipación por evaporación, esta se favorece con una humedad relativa baja y se retarda si es alta. La humedad del aire se debe encontrar entre ciertos valores para que el cuerpo no pierda la situación de confort. Los altos porcentajes de humedad, en algunos casos producen, pesadez y dificultades respiratorias y los bajos porcentajes resecan las mucosas provocando una desagradable sensación. Humedad del aire interior en Invierno, con temperaturas entre 20 a 22 ºC hasta 65%. Humedad del aire interior en verano, con temperaturas entre 25 a 26 ºC hasta 55%. Velocidad del aire El hombre no percibe la velocidad del aire interior, lo que siente es el enfriamiento, dado que el movimiento del aire sobre el cuerpo humano, incrementa la disipación de calor sensible Radiación solar Los efectos térmicos de la radiación solar dependen de la posición del cuerpo en relación al sol, de la ropa, del factor de reflexión del entorno y de la velocidad del aire. La ropa intercepta la radiación solar a una cierta distancia de la piel, una parte del calor se disipa al entorno. RELACIÓN ENTRE CLIMA Y ARQUITECTURA “Las relaciones entre arquitectura y entorno, demuestra hasta que punto éstas determinan la morfología de los edificios y más aun el diseño de las instalaciones.” Sergio Los. Los datos que se conocen del clima, permiten determinar pautas de diseño relacionados en forma directa al clima de cada lugar, determinar las características de diseño en relación a la necesidad o no de asoleamiento, ventilación, o determinar en que épocas del año es necesario que se realicen. Como también determinar los materiales de construcción de la envolvente. La temperatura y la humedad son los particularmente ligados al confort humano, pero también lo son la radiación solar y el viento en cuanto a dirección e intensidad. Algunos métodos permiten determinar estrategias de diseño generales relacionados con el confort. Método de OLGYAY

Es un sistema que establece una zona de confort térmico, relacionada a la temperatura del aire (TBS. ºC) y la humedad relativa (HR. %). La zona de confort determina en relación con la radiación solar, el enfriamiento evaporativo, los límites necesarios de sombras y vientos. Este diagrama propone estrategias teniendo en cuenta, velocidad del aire, gramos de agua por kilo de aire seco, radiación solar horaria necesaria, temperaturas medias radiantes del entorno, ocultamiento del sol y límites para ciertas actividades.


El Método de Olgyay fue el primero en relacionar las condiciones climáticas y el diseño arquitectónico. El procedimiento tiene sus límites en referencia a las necesidades fisiológicas, parte de datos climáticos exteriores, lo que lo hace inapropiado para espacios interiores, pero permite mejorar las condiciones que afectan la envolvente. Método de GIVONI El método esta basado en el uso del diagrama psicrometrico, sobre el cual se traza a partir de valores de temperatura y humedad del aire los límites de la zona de confort. También áreas sobre las cuales se propone estrategias dirigidas a restablecer el confort en el interior de los edificios construidos bajo esas condiciones climáticas.

Al ingresar al diagrama con los datos de temperatura y humedad, horaria, diaria o mensual, se obtiene una posición en el diagrama que permite sacar conclusiones sobre el tipo de estrategia a tomar en el diseño ambiental, a fin de adaptarlo al medio climático en el cual se encuentra. Zona 1: Confort de Invierno. Zona 2: Confort de Verano. Zona 3: Ventilación Cruzada. La ventilación permite desalojar el aire caliente del interior de la vivienda, como el exceso de humedad. Es un recurso en climas con humedad relativa alta. En climas de altas temperaturas y secos, este sistema es inútil pues el aire contribuye a aumentar la sensación de disconfort. Zona 4: Inercia Térmica y Ventilación Selectiva. Los materiales constructivos pesados con capacidad de almacenar calor, se los considera de alta inercia térmica, al absorber calor en su masa y restituirlo más tarde, permite disminuir las amplitudes de temperaturas interiores, logrando que las temperaturas máximas y mínimas se acerquen a las medias. Zona 5: Enfriamiento evaporativo. El agua tiene gran capacidad de absorber y retener calor. En temperaturas altas y baja humedad relativa, proporcionando agua al ambiente se disminuye la temperatura del aire seco y se aumenta la humedad. Zona 6: Humidificación. La humidificación del aire se hace necesaria para temperaturas y humedades menores a los 27 ºC y 20%. Zona 7: Sistemas solares pasivos. En esta zona se produce el aprovechamiento del sol, para elevar la temperatura interior a niveles de confort. Debiendo construirse teniendo en cuenta el


aprovechamiento del sol. Cuando esta no es suficiente se debe recurrir a formas de calefacción activa o calefacción tradicional. Variación Diaria de la Temperatura y la Humedad. La variación diaria de la temperatura y la humedad relativa en las distintas épocas del año, es importante para poder realizar estudios sobre el comportamiento de un edificio. Cuando se tiene en cuenta todo un día, calculado a partir de los datos de un mes determinado, se denomina día tipo de diseño, para ese mes y se utiliza para establecer estrategias de control térmico de la época del año considerada. Los valores de temperatura se calculan a partir de los datos de temperatura máxima y mínima, de las estaciones meteorológicas cercanas al lugar. Grados día. Este indicador climático es utilizado por normas de varios países para clasificar el clima, para uso, en Eficiencia energética edilicia, así limitar las cargas térmicas en calefacción de los edificios, facilitar la determinación de cargas térmicas anuales o mensuales. Grados día de calefacción. Se define como la suma de las diferencias horarias de la temperatura media del aire exterior, inferior a la temperatura base determinada como temperatura de confort (18, 20, 22º C), con respecto a ese valor para todos los días del año. Grados día de refrigeración. Se define como la suma de las diferencias horarias de la temperatura máxima del aire exterior, superior a la temperatura base de enfriamiento determinada como temperatura de confort (23, 25, 27º C), con respecto a ese valor para todos los días del año. COMPORTAMIENTO TÉRMICO DE LA ENVOLVENTE EDILICIA La situación térmica externa debe pasar a través de la envolvente antes de afectar el ambiente interior. Las fluctuaciones de temperatura diaria que tienden a seguir los materiales, se distorsionan en amplitud y se retrasan en el tiempo a medida que pasan su estructura. Estas cualidades que tienen los materiales utilizándolas en forma apropiada, pueden lograr equilibrios térmicos favorables en el interior del edificio. El análisis del comportamiento de la envolvente, se puede realizar manteniendo las condiciones interiores constantes durante todo el día, lo que también simplificando los parámetros de las condiciones exteriores las mismas se establecen constantes, que las aparta de la situación real. Determinando de esta manera un régimen estacionario. Si el acercamiento a los procesos de intercambio se produce tal como se presentan en realidad, a partir de la capacidad calorífica e inercia térmica de los elementos que intervienen en la envolvente, se encuentra una variación cíclica de las variables climáticas a lo largo de un día determinado. Esta variación da lugar al régimen no estacionario o transitorio. La fluctuación de la temperatura, durante todo un día se considera como un ciclo completo de ascenso y descenso. El calor producido en la superficie externa de un elemento sometido a radiación solar, se transmite en forma paulatina al interior del local. La transmisión que se realiza de partícula en partícula, que implica un retardo en el tiempo, desde que una determinada condición exterior, afecta el interior de la envolvente. Parte de la energía recibida queda en el interior del elemento receptor. Es importante estudiar los elementos constructivos, las características físicas de estos producirán los efectos en el interior del local. Propiedades termo físicas de los materiales El intercambio de calor de los materiales se efectúa de forma similar al que se produce entre las personas y ambiente circundante, conducción, convección, radiación y evaporación o condensación.


http://es.wikipedia.org/wiki/Edificio_energ%C3%A9ticamente_eficiente

Hay Conducción cuando un flujo de calor, atraviesa un material por contacto de sus moléculas, la transferencia es en el sentido de temperaturas decrecientes. Se produce dentro de la misma sustancia o varias puestas en contacto.

Hay Convección cuando las moléculas se desplazan de un lugar a otro intercambiando al calor que ellas contienen. Este desplazamiento se produce por las variaciones de densidad dentro de las porciones de fluido que reciben calor.

La Radiación es el paso de calor de un foco productor, produciendo un intercambio por ondas electromagnéticas a través del espacio.

La Evaporación y la Condensación implican un cambio de estado, produciendo absorción o emisión de calor. La Conductividad Térmica, es una propiedad del material y determina el flujo de calor que por unidad de tiempo, atraviesa una unidad de espesor en una unidad de superficie de un material, sometido a un gradiente de temperatura igual a la unidad. = Kcal . / m . h . ºC La inversa de la conductividad térmica (1/) es la resistividad térmica del material. La resistividad y conductividad son independientes de la dimensión y del espesor de los elementos de

construcción. El flujo instantáneo de calor que atraviesa un elemento, no depende solo de la conductividad térmica del material, sino también del espesor. De la dimensión del espesor depende la importancia del flujo de calor. Es así que la Resistencia térmica del elemento se define como: se designa con la letra R

R = e /


La inversa de esta resistencia térmica se conoce como Transmitancia térmica. Determina el flujo de calor que atraviesa un elemento de construcción. Se designa con la letra K K = 1/ R Unidades y conversiones Conductividad Térmica W/ m. ºC Kcal/m. h. ºC 1,000 0,861 1,163 1,000

Transmitancia Térmica W/ m2. ºC Kcal/m2. h.ºC 1,000 0,861 1,163 1,000

Resistencia Térmica m2. ºC/ W m2. h.ºC/Kcal 1,000 1,163 1,861 1,000

Superficies expuestas a la radiación solar. Los materiales opacos tienen tres propiedades determinantes de su comportamiento frente a los intercambios de calor radiantes, que se desarrolla en su superficie externa, absorción, reflexión y emisión. La mayoría de las superficies absorben solo una parte de la radiación incidente, reflejando el resto. Capacidad calorífica. Indica la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de una unidad de volumen o de superficie, en un grado centígrado. En condiciones variables cuando la envolvente es calentada y enfriada periódicamente, como es el caso de las variaciones de temperatura exterior y la radiación solar, o la variación interior por medio de calefacción o refrigeración intermitente, la capacidad calorífica es importante en la determinación de las condiciones térmicas interiores. INTERCAMBIO DE CALOR Tomando al edificio como una unidad, se analizan los procesos de intercambio de calor con el ambiente exterior. Hay factores que producen ganancias de calor y otros producen perdidas, según los mecanismos de transmisión, convección, conducción, radiación. Las funciones térmicas y sus variaciones, humedad, ventilación, temperatura del aire externo, radiación solar, ocupación, inciden sobre la envolvente y el ambiente interno de un edificio. Hay una determinada cantidad de energía que se transfiere al ambiente o desde el ambiente, considerándose según el caso como ganancias o pérdidas de calor. Las personas ceden tanto calor sensible como calor latente. Las renovaciones de aire transfieren pérdidas o ganancias, ya que alteran las condiciones interiores de temperatura y humedad que es necesario mantener, por efecto de la ventilación en algunos casos o por efecto de la infiltración en otros. La ventilación natural es un mecanismo utilizado en climas cálidos para eliminar el exceso de calor de los espacios interiores. Se consigue normalmente mediante aperturas en muros exteriores opuestos que contribuyen a la formación de corrientes de aire cruzadas. Para conseguir que la ventilación natural sea óptima los muros abiertos deberán estar orientados a la zona de viento dominante del entorno. La ventilación, sin embargo debe realizarse de una manera controlada para que la pérdida de calor que produce sea admisible con la sensación de confort. Las juntas de las aperturas de muros para ventilar, también deben ser tratadas para evitar las infiltraciones de aire sobre todo en momentos de mucho viento.


Los artefactos de iluminación desprenden una cantidad de calor sensible, que según la función de cada edificio es importante su incidencia.

La energía radiante que incide sobre una superficie transparente, una parte es reflejada y no tiene efecto térmico sobre el interior, otra es absorbida por el material y posteriormente disipada hacia el interior y otra se transmite directamente hacia el interior. La proporción de cada una de ellas esta en relación al ángulo de incidencia de los rayos solares, dependiendo de la latitud, hora solar, orientación de la superficie, momento del año de exposición de la superficie que la recibe.

La diferencia térmica entre dos ambientes separados por una pared, produce un flujo de calor a través de esta, que va desde el ambiente de mayor temperatura, hacia el de menor temperatura. Si alguno de los ambientes se encuentra afecto por un flujo térmico radiante, el proceso de transmisión térmica se ve afectado de manera considerable, este es generalmente el comportamiento de los edificios tomado como totalidad y de los locales que lo componen. BALANCE TERMICO El balance térmico energético es el método a seguir para poder determinar las modificaciones y ajustes de los elementos que intervienen en el edificio, verificar un resultado óptimo y si es necesario calcular la carga térmica de climatización, necesaria para equilibrar las ganancias y pérdidas energéticas.

En términos generales, las condiciones térmicas de un edificio dependen de la magnitud de las pérdidas y ganancias de calor que está teniendo en un momento dado. El edificio tenderá a calentarse cuando las ganancias de calor sean mayores que las pérdidas, y a enfriarse en la situación contraria. En cualquiera de los dos casos se puede llegar fácilmente a condiciones interiores de disconfort, las cuales, en situaciones extremas, exigirán sistemas de climatización artificial (refrigeración y/o calefacción) para ser contrarrestadas. De acuerdo al método de la ecuación del balance térmico el equilibrio térmico de un edificio ocurre cuando la suma de las pérdidas y ganancias de calor es igual a cero, llegando a un punto neutral que se expresa mediante la siguiente ecuación:


Q pers. + Q equip. + Q radiac. + - Q trans. + - Q infil. +- Qenvol. = 0

Los seis valores en el lado izquierdo de la ecuación se refieren a las principales fuentes de ganancias y/o pérdidas de calor de un edificio. Ganancias internas Las ganancias internas representan fuentes de calor al interior del edificio e incluyen personas, estufas, focos y prácticamente todos los aparatos que consumen energía. Una persona desarrollando actividades ligeras puede añadir unos 180W de energía calorífica al espacio, mientras que una televisión puede añadir más de 300W, dependiendo de su tamaño. Para estimar las ganancias internas de calor es recomendable calcular los aportes que se pueden dar en un momento dado. Esto significa que no deben considerarse encendidos todos los aparatos al mismo tiempo, sino que es necesario establecer un promedio razonable. Ganancias por radiación La radiación solar que incide sobre el edificio puede generar importantes ganancias de calor. Cuando éstas se dan a través de superficies opacas (muros y cubiertas, por ejemplo) se denominan indirectas, y cuando ocurren a través de superficies transparentes, como el vidrio, se llaman directas. Ganancias solares directas. Ganancias solares directas, a través de los elementos transparentes. Ganancias solares indirectas Las ganancias solares indirectas implican un proceso en el que la radiación solar incidente, primero aumenta la temperatura de la superficie exterior de los cerramientos, para después generar un flujo de calor por conducción a través de éstos. Para calcular las ganancias solares indirectas, independientemente de la temperatura del aire exterior. Elementos a tener en cuenta para determinar la carga de calefacción. 1. Determinar la temperatura interior de confort. 2. Determinar la temperatura exterior de cálculo. 3. Calcular los coeficientes de transmisión K, para pisos, muros, aberturas, techos. 4. Calcular el área de cada uno de los elementos intervinientes. 5. Calcular las pérdidas por transmisión de todas las superficies. Q = K . S . ( ti – te) 6. Calcular las pérdidas por infiltración de aire. Q = ce . pe . Vol. ( ti – te) 7. Adoptar los coeficientes a incrementar según orientación. Sur 20% - Este 15% - Oeste 10% - Norte 0% 8. Suma algebraica de cada una de las pérdidas por transmisión. Rol del balance térmico Permite calcular la carga térmica necesaria para mantener los niveles térmicos de confort. Calcular la demanda del vector energético adicional. Establecer tipo y cantidad de equipamiento de acondicionamiento. Es una herramienta para el diseño y la toma de decisiones con respecto a los elementos que intervienen en el proyecto, permitiendo variar los que fueran necesarios y de esa manera favorecer la realización de un proyecto con características de conciencia energética.


CONCEPTOS INVOLUCRADOS EN EL ACONDICIONAMIENTO TÉRMICO. ● Búsqueda del confort y la calidad del aire interior. Un edificio es un sistema artificial costoso, creado por el hombre para satisfacer sus necesidades y desarrollar sus actividades en condiciones de confort. El edificio debe funcionar coherentemente con el clima y de acuerdo al uso eficiente de recursos y tecnologías ● Integración de aspectos energéticos. La integración de los aspectos energéticos significa: respuesta a las condiciones climáticas con las tecnologías disponibles, que implica considerar, recursos de diseño, recursos naturales, instalaciones, sistemas de regulación permitiendo el manejo y control de la energía para lograr confort y eficiencia energética. SISTEMAS COMPLEMENTARIOS DE ACONDICIONAMIENTO. Dependen del lugar y de la función del edificio, que determinar el uso del sistema artificial de climatización, como apoyo al diseño del edificio. Los sistemas de acondicionamiento deben ser considerados desde las primeras etapas del proyecto. El nivel de eficacia depende de la adecuación del sistema y la resolución de diversos aspectos. El sistema debe adecuarse a: Necesidades de confort. Uso previsto (continuo, discontinuo, formas de utilización). Costos de la instalación. Funcionamiento y mantenimiento. Energía disponible en el lugar. Requerimientos del edificio. La resolución debe tener en cuenta: Criterios de selección del sistema. Condiciones exteriores. Temperatura del aire. Temperatura ambiental. Tipo de edificio, situación, orientación. Características de la envolvente, inercia térmica. Nivel de aislamiento y protecciones, eficiencia de la ventilación natural. Zonificación del edificio. Sistema de regulación del sistema. Variables de Confort Condiciones del local Respuesta del sistema Temperatura Humedad Movimiento del aire Temperatura del aire Pureza del aire

Volumen Altura Superficie Tipo de local

Velocidad de respuesta Distribución de temperatura Renovación del aire

CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS Inicialmente se pueden dividir en tres grandes grupos. Sistemas de Calefacción. Sistemas de Aire Acondicionado. Sistemas de Ventilación Mecánica.


Calefacción, es el proceso térmico que controla solamente la temperatura de bulbo seco, de un local durante el periodo frío. Por lo tanto los sistemas de calefacción generan únicamente calor. Sistemas Centrales. Individuales. Ambos sistemas son convectivos o radiantes, que pueden ser a la vez, sistemas directos o por acumulación Sistemas de calefacción central. Son aquellos que la fuente térmica esta centralizada en un solo lugar.

FUENTE MEDIO DE TRANSPORTE EMISOR Generación de calor De la Energía Elementos terminales Caldera de agua Caldera de vapor Resistencia eléctrica

Agua Vapor Aire

Convectivo o Radiante

Convectivos Estos sistemas emiten calor por convección, ya sea natural o forzada, proceso por el cual calientan el aire del ambiente. Radiadores

Son unidades terminales que seden calor a los locales, se constituye por secciones, que de acuerdo a la necesidad de calor de cada local aumenta el número de las mismas. Deben tener adecuada resistencia mecánica, para soprtar las presiones de funcionamiento. Deben contar con una reducida capacidad de agua para lograr una menor inercia térmica, que disminuye el tiempo de precalentamiento.

Tubos y zócalos

Es un sistema de calefacción perimetral, se instalan a la altura del zócalo del ambiente. Son gabinetes, que en su interior se instalan tubos con aletas por donde circula agua. Funcionan por convección natural, la distribución del calor es uniforme


Caloventiladores.

Funcionan por convección forzada del aire, utilizando un ventilador montado en un gabinete. Contiene tubos de cobre en su interior por los cuales circula agua caliente. Se ubican colgados a alturas mayores a 2,50mts., son ruidos en su funcionamiento debido al ventilador. Son de aplicación en usos industriales o grandes naves.

Fan-Coil

Es un gabinete con una serpentina, por donde circula agua, y ventiladores centrífugos que producen la recirculación de aire del local.

Equipos de aire caliente

Es similar a un caloventilador de mayor tamaño, consiste en un gabinete que contiene un ventilador de alta presión, un serpentín por donde circula agua caliente o vapor o una batería eléctrica y un filtro de aire. Realiza la distribución del aire por conductos.

Todos estos, forman parte de los Sistemas Centrales Directos, el calor producido es cedido al ambiente en forma directa. Radiantes. Estos sistemas emiten el calor por radiación y en menor valor por convección, calientan superficies. El dispositivo de calentamiento es invisible en el local ya que se encuentran embutidos en pisos, techos o paredes. Panel radiante

Son paneles constituidos por las superficies del propio edificio, el agua circula a baja temperatura, para no originar dilataciones en los componentes del edificio ni altas temperaturas superficiales. La serpentina de distribución se encuentra empotrada y se conectan a un gabinete de distribución, donde se aloja el colector de mando y colector de retorno.

Sistemas de calefacción individual. Son equipos autónomos diseñados para acondicionar ambientes individuales. La fuente térmica está en el local a acondicionar, sin requerir para su funcionamiento instalaciones auxiliares. Fuentes de energía: electricidad, gas por cañería.


Convectivos

Estufa de tiro balanceado.

Funcionan a gas. Toman aire del exterior para su funcionamiento y expulsan el aire de combustión al exterior.

Este calefactor debe instalarse colgado de la pared dejando, como mínimo, una distancia de 12 cm entre su parte inferior y el piso. Tiro balanceado horizontal Tiro balanceado vertical

Estufa de tiro natural.

Funcionan a gas. Toman aire del interior para su funcionamiento y expulsan el aire de combustión al exterior.

Radiadores

Tienen la ventaja de ser transportables. Son para locales reducidos, ya que su alcance de emisión es de poca longitud. Funcionan con energía eléctrica.

Radiantes

Panel radiante eléctrica

Se sustituye la cañería de agua, por un cableado independiente para cada local, lo que permite el control individual de la temperatura de cada ambiente.

Tubos radiantes

Son a gas para grandes ambientes (industriales o comerciales) y para espacios exteriores. En los espacios interiores el calentamiento de las superficies expuestas a los paneles, calienta el aire adyacente mejorando las condiciones térmicas.


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. VENTILACIÓN Es el proceso de renovación de aire de un local, ya sea por medios naturales o mecánicos. Son fundamentalmente de dos tipos, ventilación natural, ventilación mecánica. Ventilación natural: La ventilación natural es sin duda la estrategia de enfriamiento pasivo más eficiente y de uso más extendido. En su forma más simple la ventilación natural implica permitir el ingreso y la salida del viento en los ambientes interiores, una estrategia que se conoce como ventilación cruzada.

Es la renovación de aire, sin ayuda mecánica utilizando el movimiento convectivo natural del aire.

Sin embargo esta condición no siempre es factible, ya sea porque el viento es demasiado débil o porque la configuración de los edificios y/o su entorno reducen significativamente su fuerza. Por otro lado las condiciones del aire exterior, como la temperatura, la humedad relativa y el nivel de pureza no son siempre las más adecuadas.

Ventilación mecánica: Es la renovación de aire, sea extracción o inyección del aire exterior por medios mecánicos. La aplicación generalmente es en locales que no requieren un estricto control térmico. Por impulsión:La aplicación más usual es en locales limpios y/o con bajo riesgo de incendio. El local esta ventilado en sobrepresión, se puede controlar la calidad del aire introducido pero pueden propagarse contaminantes (humo, olores, etc.) producidos en este local a otros locales. Por extracción: La aplicación más usual es en locales sucios o con considerable riesgo de incendios. El local esta ventilado en depresión, se puede hacer una extracción controlada y directa sobre los focos contaminantes (inodoros, duchas, cocinas, etc.) pero no hay un control eficaz de la calidad del aire introducido. Por impulsión y extracción: La aplicación más usual es en locales con control de la circulación del aire o con control higrotérmico interior.


http://es.wikipedia.org/wiki/Calefacci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Refrigeraci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Humedad

http://es.wikipedia.org/wiki/Climatizaci%C3%B3n

Glosario. Climatización Ambiente exterior: Condición predominante en cada lugar o región determinada por la confluencia de distintos elementos, sus combinaciones e interacciones. Los elementos climáticos principales con respecto al hombre y al diseño de los edificios son: radiación solar, temperatura, humedad, viento, precipitaciones. Cada uno se debe analizar según sus variaciones, mínima - medía - máxima, diaria – mensual – anual, frecuencia, dirección, velocidad, etc. Ambiente interior: Situación que resulta de las características constructivas y de diseño de un edificio. Debiendo proporcionar niveles de bienestar aceptables a sus ocupantes. Envolvente edilicia: Es la encargada de mantener las variables ambientales interiores fundamentalmente temperatura y humedad, constantes o con mínima variación. Clima se puede definir como el "conjunto de condiciones atmosféricas de carácter cíclico anual que caracterizan una zona o región". Las condiciones atmosféricas a consideran para identificar un tipo de clima son: la temperatura del aire, la humedad relativa, la radiación solar recibida, la cantidad de precipitaciones y la dirección e intensidad del viento. Se puede hacer una clasificación climática en tres grandes grupos o tipos de clima: cálidos, fríos y templados. Estas clasificaciones climáticas orientan sobre los parámetros ambientales de grandes áreas geográficas, pero es imprescindible analizar dentro de ellas el microclima del lugar que puede hacer variar las condiciones climáticas y en consecuencia de diseño del edificio. Clima Cálido: Temperaturas agradables incluso en los meses fríos pudiendo distinguir entre climas cálidos secos o húmedos, el primero con humedad muy baja y precipitaciones casi nulas (zonas desérticas cercanas al ecuador) y el segundo con un alto grado de humedad y precipitaciones fuertes e irregulares (zonas subtropicales marítimas). Clima Frío: Su parámetros característicos son la alta latitud, bajas temperaturas, reducida radiación solar y vientos desagradables procedentes de los polos. Clima Templado: Es el tipo de clima más complejo por la variabilidad de sus parámetros, aunque en general la radiación solar es intensa, los veranos secos y los inviernos lluviosos y más fríos en el interior que en las zonas costeras. Dentro de este tipo de clima se incluye el clima mediterráneo. Nuestro país a causa de su geografía es una de las zonas mediterráneas con mayor variedad de climas. Radiación solar se puede manifestar de tres formas distintas dependiendo de cómo se recibe en los objetos: Radiación Directa: Es la que procede directamente del sol. Radiación Difusa: Es la que se recibe de la atmósfera debido a la dispersión de la radiación solar en la misma. Radiación Reflejada: Es la que se refleja en la superficie terrestre. La superficies horizontales reciben más radiación difusa que reflejada y las superficies verticales más reflejada que difusa. Temperatura: La noción de frío y caliente responde a una de las percepciones sensoriales más comunes en el cuerpo humano. Esta idea intuitiva se ha plasmado en la teoría física en el concepto de la temperatura, una magnitud que expresa el valor de la transferencia de calor de unos cuerpos a otros. Magnitud relativa que define dos estados caloríficos de un cuerpo. (ºC). Calor: es una energía que se transmite de unos cuerpos a otros mediante tres tipos de mecanismos diferentes: Conducción: Es la manera de transferir calor desde una masa de temperatura más elevada a otra de temperatura inferior por contacto directo. El coeficiente de conducción de un material mide la capacidad del mismo para conducir el calor a través de la masa del mismo. Convección: La transmisión de calor por convección es un intercambio de calor entre el aire y una masa material que se encuentran a diferentes temperaturas. El transporte del calor se produce por


movimientos naturales debidos a la diferencia de temperaturas, se debe a variaciones de densidad dentro de las porciones de fluido que reciben calor. Radiación: Es un mecanismo de transmisión de calor en el que el intercambio se produce mediante la absorción y emisión de energía por ondas electromagnéticas, en forma radial y en todas las direcciones, en línea recta. Por lo que no existe la necesidad de que exista un medio material para el transporte de la energía. El sol aporta energía exclusivamente por radiación. Calor de vaporización: El agua, durante el proceso de evaporación, pasa de estado líquido a gaseoso, necesita absorber una cierta cantidad de calor de su entorno inmediato lo que resulta en un enfriamiento del mismo. El calor absorbido recibe el nombre de calor de vaporización. Evaporación: Es la transmisión unidireccional del organismo hacia el ambiente por la respiración cutánea y respiratoria. Depende de del volumen de aire, temperatura y presión de vapor de agua. Humedad: Se denomina humedad ambiental a la cantidad de vapor de agua presente en el aire. Se puede expresar de forma absoluta mediante la humedad absoluta, o de forma relativa mediante la humedad relativa o grado de humedad. Es importante considerar al edificio Humedad absoluta: La humedad absoluta es la cantidad de vapor de agua presente en el aire. Se expresa en gramos de agua por unidad de volumen (g/m³). A mayor temperatura, mayor es la cantidad de vapor de agua que permite acumular el aire. Humedad específica: La humedad específica es la cantidad de vapor de agua contenido en el aire medido en gramos de vapor por kilogramo de aire húmedo (g/kg).

Bibliografía

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http://es.wikipedia.org/wiki/Aire

http://es.wikipedia.org/wiki/Humedad_absoluta

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Humedad_espec%C3%ADfica&action=edit&redlink=1

LLOBERAS - TOIGO - LOMBARDI 2013 1

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