1 TEMA 3. CALCULO DE CARGAS TÉRMICAS INTRODUCCIÓN Este material ha sido preparado a partir de la metodología y la información brindada por el texto Manual de aire Acondicionado de la Carrier, con el mismo se puede realizar el cálculo de carga térmica para la climatización de locales de uso general, así como el flujo de aire requerido para la instalación lo que permite la selección de los equipos pertinentes en correspondencia con criterios que contribuyan a mejorar el desempeño energético de la instalación. Las bajas y altas temperaturas producto de las inclemencias del medio ambiente, fueron en los orígenes de la humanidad un enemigo a vencer, el agua fría y la sombra, tal vez, fueron los únicos medios para mitigar las inclemencias del hábitat en el cual se desarrollaba la especie humana. En épocas más recientes, por ejemplo, los antiguos romanos tuvieron la idea de colgar mantas húmedas frente a las puertas, principalmente en climas secos, con ello se lograba un enfriamiento por evaporación. Uno de los pioneros en el desarrollo de maquinaria capaz de contrarrestar las adversidades del medio ambiente, es sin duda Leonardo da Vinci, quien diseño un enfriador por evaporación, el cual satisfacía las necesidades de varios locales. El desarrollo de los sistemas de la calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC), se inició en los últimos 100 años. Los sistemas de calefacción central se desarrollaron en el siglo XIX y el acondicionamiento de aire mediante refrigeración mecánica ha progresado notablemente en los últimos 50años. Desde la segunda mitad de los años setenta, el ahorro o uso racional y eficiente de la energía ha sido fundamental para mantener los niveles de bienestar y desarrollo de las sociedades industrializadas. En Colombia país donde cada vez hay mayor interés en promover planes, programas y medidas de uso eficiente de la energía (Revolución energética), con objeto de minimizar los consumos haciendo de esta manera más racional el uso de la energía. Por esta razón el objetivo de este manual es facilitar al ing. una herramienta de cálculo con la debida información para que pueda tomar las respectivas medidas para hacer así del equipo de aire acondicionado un elemento eficiente dentro de la revolución que llevamos adelante. La función principal del aire acondicionado es procurar condiciones de confort térmico a las personas que ocupan un local, una nave industrial o, en general, cualquier tipo de edificación. En ocasiones es difícil evaluar su participación, debido a que la energía empleada en este concepto no es directamente atribuible a la productividad de la empresa. Los procesos industriales que requieren de aire acondicionado son poco frecuentes, aunque sí existen procesos que requieren condiciones muy controladas del ambiente en cuanto a temperatura y humedad. En instalaciones comerciales se presenta una situación contraria, debido a que este rubro llega a representar uno de los principales cargos; de su adecuada selección se deriva la economía de la instalación,
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TEMA 3. CALCULO DE CARGAS TÉRMICAS INTRODUCCIÓN Este material ha sido preparado a partir de la metodología y la información brindada por el texto Manual de aire Acondicionado de la Carrier, con el mismo se puede realizar el cálculo de carga térmica para la climatización de locales de uso general, así como el flujo de aire requerido para la instalación lo que permite la selección de los equipos pertinentes en correspondencia con criterios que contribuyan a mejorar el desempeño energético de la instalación. Las bajas y altas temperaturas producto de las inclemencias del medio ambiente, fueron en los orígenes de la humanidad un enemigo a vencer, el agua fría y la sombra, tal vez, fueron los únicos medios para mitigar las inclemencias del hábitat en el cual se desarrollaba la especie humana. En épocas más recientes, por ejemplo, los antiguos romanos tuvieron la idea de colgar mantas húmedas frente a las puertas, principalmente en climas secos, con ello se lograba un enfriamiento por evaporación. Uno de los pioneros en el desarrollo de maquinaria capaz de contrarrestar las adversidades del medio ambiente, es sin duda Leonardo da Vinci, quien diseño un enfriador por evaporación, el cual satisfacía las necesidades de varios locales. El desarrollo de los sistemas de la calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC), se inició en los últimos 100 años. Los sistemas de calefacción central se desarrollaron en el siglo XIX y el acondicionamiento de aire mediante refrigeración mecánica ha progresado notablemente en los últimos 50años. Desde la segunda mitad de los años setenta, el ahorro o uso racional y eficiente de la energía ha sido fundamental para mantener los niveles de bienestar y desarrollo de las sociedades industrializadas. En Colombia país donde cada vez hay mayor interés en promover planes, programas y medidas de uso eficiente de la energía (Revolución energética), con objeto de minimizar los consumos haciendo de esta manera más racional el uso de la energía. Por esta razón el objetivo de este manual es facilitar al ing. una herramienta de cálculo con la debida información para que pueda tomar las respectivas medidas para hacer así del equipo de aire acondicionado un elemento eficiente dentro de la revolución que llevamos adelante. La función principal del aire acondicionado es procurar condiciones de confort térmico a las personas que ocupan un local, una nave industrial o, en general, cualquier tipo de edificación. En ocasiones es difícil evaluar su participación, debido a que la energía empleada en este concepto no es directamente atribuible a la productividad de la empresa. Los procesos industriales que requieren de aire acondicionado son poco frecuentes, aunque sí existen procesos que requieren condiciones muy controladas del ambiente en cuanto a temperatura y humedad. En instalaciones comerciales se presenta una situación contraria, debido a que este rubro llega a representar uno de los principales cargos; de su adecuada selección se deriva la economía de la instalación,
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con el cumplimiento cabal de las condiciones de confort. En un edificio comercial, el aire acondicionado puede llegar a representar entre 10 y 20% del costo total de la inversión inicial en instalaciones y el primer lugar en el consumo de electricidad. Por esta razón se expondrá a continuación una secuencia recomendaciones y metodología de cálculo RECOMENDACIONES PARA COMENZAR EL CÁLCULO 1. Orientación del edificio: Situación del local a acondicionar con respecto a:
a) Puntos cardinales: efectos de sol y viento. b) Estructuras permanentes próximas: efectos de sombra. c) Superficies reflectantes: agua, arena, lugares de estacionamiento, etc.
2. Destino del local: oficina, hospital, local de ventas, fábrica, taller de montaje, etc. 3. Dimensiones del local o locales: largo, ancho y alto. 4. Altura del techo: de suelo a suelo, de suelo a techo, espacio entre el cielo raso y las vigas. 5. Columnas y vigas: tamaño, profundidad y cartelas o riostras angulares. 6. Materiales de construcción: materiales y espesor de paredes, techos, suelos y tabiques y su posición relativa en la estructura. 7. Condiciones de circunambiente: color exterior de las paredes y techumbre, sombra proyectada por edificios adyacentes y luz solar. Áticos: ventilados o sin ventilar, por gravedad o ventilación forzada. Espacios circundantes acondicionados o no; temperatura de los no acondicionados, tales como: salas de calderas; cocinas, etc. Suelo sobre tierra, levantado o sótano. 8. Ventanas: dimensiones y situación, marcos de madera o metal, cristal simple o múltiple, tipo de persiana, dimensiones de los salientes de las ventanas y distancia del marco de la ventana a la cara exterior de la pared. 9. Puertas: situación, tipo, dimensiones y frecuencia de empleo. 10. Escaleras, ascensores y escaleras mecánicas: situación, temperatura del espacio adyacente si no está acondicionado. Potencia de los motores, ventilados o no. 11. Ocupantes: número, tiempo de ocupación, naturaleza de su actividad, alguna concentración especial. Algunas veces es preciso estimar los ocupantes a base de metros cuadrados por persona o promedio de circulación.
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12. Alumbrado: potencia en la hora punta. Tipo: Incandescente, fluorescente, directo o indirecto. Si el alumbrado es indirecto deben ser previstos el tipo de ventilación que tiene y el sistema de salida y alimentación del aire. Si se carece de información exacta se recurre a hacer un cálculo de la iluminación en vatios por metro cuadrado. 13. Motores: situación, potencia nominal y empleo. Este último dato es muy importante y debe valorarse cuidadosamente. La potencia de entrada de los motores eléctricos no es necesariamente igual a la potencia útil dividida por el rendimiento. Frecuentemente, los motores trabajan con una permanente sobrecarga o bien por debajo de su capacidad nominal. Es siempre conveniente medir la potencia consumida, cuando sea posible. Esto es muy importante en los proyectos de instalaciones industriales en las que la mayor parte de la carga térmica se debe a la maquinaria. 14. Utensilios, maquinaria comercial, equipo electrónico: situación, potencia indicada, consumo de vapor o gas, cantidad de aire extraído o necesario y su empleo. Puede obtenerse más precisión midiendo los consumos de energía eléctrica o de gas durante las horas punta. Los contadores normales sirven frecuentemente para este objeto con tal de que una parte del consumo de gas o energía no esté incluida en las aportaciones de calor al local. Es preciso evitar la acumulación de ganancias de calor por distintos conceptos. Por ejemplo, un tostador o una parrilla eléctrica puede que no se utilice por la noche, así como una sartén no sea utilizada por la mañana. Tampoco todas las máquinas comerciales que hay en un mismo local funcionan simultáneamente. Un equipo electrónico exige frecuentemente su propio acondicionamiento de aire. En estos casos deben seguirse las instrucciones del fabricante en cuanto a variaciones de humedad y temperatura, las cuales son, con frecuencia, muy restrictivas. 15. Ventilación: metros cúbicos por persona o por metro cuadrado (de acuerdo con el cliente). Excesivo humo u olores. Extractores de humos: tipo, tamaño, velocidad, caudal. 16. Almacenamiento térmico: comprende el horario de funcionamiento del sistema (12, 16 ó 24 horas al día) con especificación de las condiciones punta exteriores, variación admisible de temperatura en el espacio durante el día, alfombras en el suelo, naturaleza de los materiales superficiales que rodean el espacio acondicionado. 17. Funcionamiento continuo o intermitente: si el sistema debe funcionar cada día laborable durante la temporada de refrigeración o solamente en ocasiones, como ocurre en las iglesias y salas de baile. Si el funcionamiento es intermitente hay que determinar el tiempo disponible para la refrigeración previa o preenfriamiento.
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SITUACIÓN DEL EQUIPO Y SERVICIOS El análisis del local debe incluir también la información que permita al ingeniero seleccionar la situación del equipo y planificar los sistemas de distribución de aire y agua. A continuación se da una guía para obtener esta información: 1. Espacios disponibles: situación de los huecos de escalera, de ascensor, chimeneas en desuso de conductos, montacargas, etc, y espacios para unidades de ventilación, máquinas de refrigeración, torres de enfriamiento, bombas y servicios. 2. Posibles obstrucciones: situación de las condiciones eléctricas, cañerías o interferencias en general que pueden estar situadas en el trazado de los conductos. 3. Situación de los tabiques y cortafuegos: se requieren registros o llaves de humero. 4. Situación de las entradas de aire exterior: en relación con la calle, otros edificios, dirección del viento, suciedad y desvío de contaminadores nocivos. 5. Suministro de energía eléctrica: situación, capacidad, limitaciones de corriente, tensión, fases y frecuencias, tres o cuatro hilos, forma de incrementar la energía en caso necesario y dónde. 6. Suministro de agua: situación, dimensiones de tuberías, capacidad, presión, temperatura máxima. 7. Suministro de vapor: situación, dimensiones de tuberías, capacidad, temperatura, presión, tipo de sistema de retorno. 8. Refrigeración: salmuera o agua fría (si las suministra el cliente): tipo de sistema, capacidad, temperatura, caudal, presión. 9. Características arquitectónicas del local: para seleccionar las salidas de aire que se va a impulsar. 10. Equipo y conductos de aire existentes: para su posible empleo. 11. Desagües: situación y capacidad, disposición de la red de drenaje. 12. Facilidades de control: generador de aire comprimido y presión. Control eléctrico. 13. Fundación o basamiento: necesidades y disponibilidades, resistencia del edificio. 14. Requisitos de condiciones sonoras y control de vibraciones: relación entre la situación de los aparatos de refrigeración y ventilación y las zonas críticas.
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15. Accesibilidad del equipo al lugar del montaje: ascensores, escaleras, puertas, acceso desde la calle. 16. Reglamentación, local y nacional: líneas de utilización, desagüe, suministros de agua, ventilación de la refrigeración, construcción de las salas de máquinas, conductos, registros o llaves de humero y ventilación de los locales en general y de las salas de máquinas en particular. ESTIMACIÓN DE LA CARGA DEL ACONDICIONAMIENTO DE AIRE La estimación de la carga sirve de base para seleccionar el equipo de acondicionamiento. Debe tenerse en cuenta el calor procedente del exterior en un “día de proyecto”, lo mismo que el calor que se genera en el interior del local. Por definición "día de proyecto" es aquel en que: 1. Las temperaturas de los termómetros seco y húmedo alcanzan el máximo simultáneamente. 2. Apenas existe niebla en el aire que reduzca la radiación solar ("Ganancias por insolación de las superficies de vidrio"). 3. Todas las cargas internas son normales ("Ganancias interiores y ganancias debidas a la instalación"). La hora de carga máxima puede establecerse generalmente por simple examen de las condiciones del local; no obstante, en algunos casos deben hacerse estimaciones a diversas horas del día. En realidad, rara vez ocurre que todas las cargas alcancen su máximo a la misma hora. Para obtener resultados reales deben aplicarse varios factores de diversidad a algunos de los componentes de la carga; "Almacenamiento de calor, diversidad y estratificación". CARGAS EXTERIORES Las cargas exteriores consisten en: 1. Rayos de sol que entran por las ventanas. Estas tablas proporcionan los datos para conocer la carga solar a través del cristal. La ganancia de calor solar suele reducirse por medio de pantallas en el interior o exterior de las ventanas: los factores de amortiguamiento. Debe tenerse en cuenta que toda o parte de la ventana puede estar sombreada por los salientes o por edificios próximos.
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Una gran parte de la ganancia de calor solar es energía radiante y será almacenada. Se determinan los factores de almacenamiento estos deben aplicarse a las ganancias de calor solar para determinar la carga real de refrigeración impuesta al equipo de acondicionamiento de aire. 2. Rayos de sol que inciden sobre las paredes y techo. Éstos, junto con la elevada temperatura del aire exterior, hacen que afluya el calor en el espacio acondicionado. 3. Temperatura del aire exterior. Una temperatura del exterior más alta que la del interior hace que el calor fluya a través de las ventanas, tabiques y suelos. Las tablas dan los coeficientes de transmisión. Las diferencias de temperatura que se utilizan para estimar el flujo de calor a través de estas estructuras están reseñadas al final de cada tabla. 4. Presión del vapor de agua. Una elevada presión de vapor de agua alrededor del espacio acondicionado, hace que el vapor fluya a través de los materiales que constituyen el edificio. Esta carga sólo es apreciable en los casos de bajo punto de rocío interior. 5. Viento que sopla contra una pared del edificio. El viento hace que el aire exterior, con mayor temperatura y contenido de humedad, se infiltre a través de las rendijas de puertas y ventanas, con lo que resulta una ganancia de calor latente y sensible. Toda o parte de esta infiltración puede anularse por el aire que se introduce a través del aparato de acondicionamiento a efectos de ventilación. 6. Aire exterior necesario para la ventilación. Generalmente, se necesita aire exterior para renovar el interior y suprimir olores. Este aire de ventilación impone al equipo de acondicionamiento una carga de enfriamiento y de deshumectación, ya que hay que sustraer calor o humedad, o ambos. La mayoría de equipos de acondicionamiento permiten desviar al aire exterior de la superficie de enfriamiento. Este aire exterior desviado constituye una carga en el espacio acondicionado, análoga a la infiltración; en vez de introducirse por las rendijas de las ventanas, entra en el local por el conducto de aire. La cantidad de aire exterior desviado depende del tipo de aparato que se utiliza, como se indica en el capítulo 8. La tabla 45, página 91, provee los datos necesarios para estimar los requisitos de ventilación de la mayoría de aplicaciones de confort. Las mencionadas cargas constituyen, en conjunto, la parte de carga impuesta al equipo acondicionador, que se origina en el exterior, y común a todas las instalaciones.
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CARGAS INTERNAS Los datos necesarios para hacer una estimación de las ganancias térmicas originadas por la mayoría de elementos que generan calor en el interior del espacio acondicionado. La carga interna o calor generado en el local depende de la aplicación. En cada caso habrá que aplicar a todas las cargas internas el correspondiente factor de diversidad y empleo. Lo mismo que la ganancia de calor solar, algunas ganancias internas consisten en calor radiado que es parcialmente almacenado y, por tanto, reducen la carga impuesta al equipo acondicionador. Generalmente, las ganancias internas provienen de algunas (o todas) de las siguientes fuentes: 1. Personas. El cuerpo humano, en razón de su metabolismo, genera calor en su interior y lo cede por radiación, convección y evaporación desde su superficie, y por convección y evaporación a través del sistema respiratorio. La cantidad de calor generado y disipado de la temperatura ambiente y del grado de actividad de la persona. 2. Alumbrado. Los elementos de iluminación convierten la energía eléctrica en calor y en luz. Una parte de este calor es radiante y se almacena también parcialmente. 3. Utensilios. Los restaurantes, hospitales, laboratorios y determinados establecimientos (salones de belleza) tienen aparatos eléctricos, de gas o de vapor que desprenden calor. 4. Máquinas eléctricas de calcular. Consultar los datos de fábrica para valorar la ganancia de calor procedente de las máquinas eléctricas de calcular. Como normalmente todas las máquinas no se usarán simultáneamente, habrá que aplicar un factor de empleo o diversidad a la ganancia de calor a plena carga. Estas máquinas pueden estar también cubiertas o tener refrigeración interna parcial, lo cual reduce la carga impuesta al equipo de acondicionamiento. 5. Motores eléctricos. Los motores eléctricos constituyen una carga muy importante en las instalaciones industriales, por lo que debe hacerse un cuidadoso análisis respecto a las horas de trabajo y su capacidad antes de hacer una estimación de la carga (“Características del local acondicionado y fuentes de carga térmica”). Frecuentemente no constituye problema la medida de esta carga en las instalaciones existentes, y debe hacerse siempre que sea posible. 6. Tuberías y depósitos de agua caliente. Las tuberías de agua caliente o de vapor que pasan por el espacio acondicionado, lo mismo que los depósitos de agua caliente, aportan calor. En muchas aplicaciones industriales estos depósitos son abiertos, por lo que se produce evaporación de agua 101 a 103, facilitan los datos para evaluar la ganancia de calor procedente de estos elementos.
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7. Diversas fuentes de calor. Pueden existir otras fuentes de calor y de humedad dentro del espacio acondicionado, como por ejemplo:, escapes de vapor (máquinas de lavar y planchar), o absorción de agua por medio de materiales higroscópicos (papel, tejidos, etc.). Además de las ganancias de calor que tienen su origen en el exterior o en el interior del espacio acondicionado, el propio equipo de acondicionamiento y el sistema de conductos producen una ganancia o pérdida de calor. Los ventiladores y bombas que se utilizan para distribuir el aire o el agua en el sistema generan calor; también se añade calor cuando los conductos de impulsión de aire o de retorno atraviesan espacios más calientes. En los conductos de impulsión pueden producirse fugas de aire frío y en los de retorno fugas de aire caliente. El método para evaluar las ganancias de calor debidas a estas fuentes valoradas en tanto por ciento de la carga de calor sensible, de calor latente y de calor total. CONDICIONES INTERIORES PARA LA INDUSTRIA Las temperaturas más corrientes y las humedades relativas que se utilizan en la preparación, elaboración y fabricación de distintos productos, así como para el almacenamiento de mercancías en crudo o acabadas. Estas condiciones son las que se emplean más comúnmente y pueden variar con distintas aplicaciones. También pueden variar cuando se produzca un cambio en la fabricación en el producto o en la información disponible acerca del efecto de la humedad y la temperatura. En todos los casos debe tenerse en cuenta que siempre se deben establecer estas condiciones de común acuerdo con el usuario. Algunas de las condiciones que se mencionan en esta tabla no tienen más efecto sobre el producto o sobre el proceso de fabricación que el aumentar el rendimiento del personal manteniendo las condiciones de confort. Esto normalmente mejora la calidad de la mano de obra y la uniformidad del producto, disminuyendo las piezas rechazadas y los costos de fabricación. En algunos casos puede ser aconsejable establecer una transacción entre las condiciones requeridas y las de confort, a fin de mantener la calidad de la producción compatible con bajos costos de fabricación. Generalmente, se adoptan las adecuadas condiciones específicas en las aplicaciones de la industria por uno o más de los siguientes motivos: 1. Es necesaria una temperatura constante cuando se trata de realizar medidas con escasa tolerancia, calibraciones u operaciones de fresado o esmerilado para evitar las expansiones y contracciones de las piezas de maquinarias, de los productos maquinados o de los instrumentos de medida.
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Normalmente, más importante que mantener un nivel determinado de temperatura es conseguir que ésta sea constante. En cuanto a la humedad relativa ya no es tan importante mantener su constancia, pero debe evitarse que sobrepase el 45% para evitar la formación de películas de humedad. Los materiales no higroscópicos, tales como: metales, vidrio, plásticos, etc., tienen la propiedad de retener moléculas de agua en el interior de grietas microscópicas que se producen en su superficie, formando de este modo una película superficial invisible y discontinua. La densidad de esta película aumenta con la humedad relativa. Por esto en muchos casos debe mantenerse la película por debajo de un punto crítico, a partir del cual los metales pueden rayarse o la resistencia eléctrica de algunos materiales aislantes puede disminuir de una forma muy notable. 2. En los talleres donde se fabrican o almacenan piezas de superficie muy pulimentadas se mantiene constante la humedad relativa y la temperatura para evitar la formación de esta película de humedad. En estos casos se mantienen ambas ligeramente por debajo de las condiciones de confort para reducir al mínimo la transpiración del operario. También se mantienen constantes la humedad y la temperatura en salas de máquinas para evitar el rayado o la corrosión de ciertas partes de la maquinaria. En estos casos, si las condiciones no se mantienen durante las 24 horas del día, la puesta en marcha del sistema de acondicionamiento, después de un período prolongado de parada, debe hacerse con mucho cuidado: (1) durante el verano la humedad acumulada debe reducirse antes de reducir la temperatura; (2) durante el invierno debe evitarse la introducción de humedad antes de que los materiales hayan sufrido un calentamiento, si éstos se han enfriado a consecuencia de los períodos de parada del sistema de acondicionamiento. 3. Es necesario el control de la humedad relativa para mantener la resistencia, flexibilidad y recuperación de materiales higroscópicos, tales como el papel y los tejidos. También debe controlarse la humedad si se quiere reducir la posibilidad de formación de cargas de electricidad estática. Éstas se reducen a un mínimo con humedades relativas superiores al 55%. 4. Son necesarios el control de la temperatura y el de la humedad cuando se quiere regular la velocidad de las reacciones químicas o bioquímicas, como, por ejemplo: el secado de barnices, recubrimiento de azúcar, preparación de fibras sintéticas o sustancias químicas, fermentación de la cerveza, etc. Generalmente, las temperaturas elevadas acompañadas de humedad relativa baja aumentan las velocidades de secado; las temperaturas elevadas aumentan la velocidad de reacción química, y acompañadas de humedad relativa alta aceleran procesos como el de fermentación de la cerveza. 5. Los laboratorios requieren un control preciso de la humedad y la temperatura, o de una de las dos. Los destinados a control de calidad y verificación suelen estar proyectados para mantener unas condiciones de 23ºC y 50% de humedad relativa, de
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acuerdo con las condiciones estándar de la ASTM*. 6. En algunas aplicaciones industriales en que la carga térmica es excesiva y las máquinas o materiales no se benefician del control de humedad y temperatura, puede ser aconsejable realizar una refrigeración local para el alivio o descanso de los operarios. Generalmente las condiciones que han de mantenerse por estos procedimientos estarán por encima de las condiciones normales de confort. SELECCIÓN DEL EQUIPO Después de hacer la evaluación de la carga, debe elegirse el equipo cuya capacidad sea suficiente para neutralizar esta carga. El aire impulsado hacia el espacio acondicionado debe tener las condiciones necesarias para satisfacer las cargas de calor sensible y latente que han sido estimadas. En el capítulo 8, “Empleo de diagrama psicrométrico”, se exponen los procedimientos, y ejemplos, para determinar los criterios por los que se seleccionan el equipo de acondicionamiento (cantidad de aire, punto de rocío del equipo, etc.). Es necesario advertir que para local con personas como pueden ser laboratorios, viviendas etc. Si la temperatura se disminuye mucho lejos de sentirse a gusto se tendrá sensación de frio por lo que es recomendable mantenerse en la zona de confort.
Figura 1. Zona de Confort.
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Tabla 1. Condiciones de proyecto recomendadas para ambiente interior* invierno y verano
TIPO DE APLICACIÓN
VERANO INVIERNO
DE LUJO PRÁCTICA COMERCIAL CON HUMECTACIÓN SIN HUMECTACIÓN
Temp. Seca (oC)
HR %
Temp. Seca (oC)
HR %
Variación de temperatura
(oC)**
Temp. Seca (oC)
HR %
Variación de temperatura
(oC)***
Temp. Seca (oC)
Variación de temperatura
(oC)***
CONFORT GENERAL Apartamento, Chalet hotel,
Oficina, colegio, Hospital, etc.
23-24
50-45
25-26
50-45
1 a 2
23-24
35-30
-1.5 a -2
24-25
-2
TIENDAS COMERCIALES (Ocupación de corta duración) bancos, Barbero y peluquería,
Grandes almacenes, Supermercados, etc.
24-26
50-45
26-27
50-45
1 a 2
22-23
35-30 ****
-1.5 a -2
23-24
-2
APLICACIONES DE BAJO FACTOR DE CALOR SENSIBLE
(Carga latente elevada) Auditorio, Iglesia, Bar,
Restaurante, cocina, etc.
24-26
55-50
26-27
60-50
0.5 a 1
22-23
40-35
-1 a -2
23-24
-2
CONFORT INDUSTRIAL Secciones de montaje, Salas de máquinas, etc.
25-27
55-45
26-29
60-50
2 a 3
20-22
35-30
-2 a -3
21-23
-3
*La temperatura seca de proyecto para el ambiente interior debería ser reducida cuando hay paneles radiantes calientes, adyacentes a los ocupantes, e incrementada cuando aquellos son fríos, a fin de compensar el incremento o disminución con el calor radiante intercambiado desde el cuerpo. Un panel frío o caliente puede ser un cristal sin sombras o muros exteriores acristalados (calientes en verano, fríos en invierno), o tabiques delgados con espacios adyacentes calientes o fríos. Un suelo directamente sobre tierra y muros por debajo del nivel del suelo son paneles fríos durante el invierno y con frecuencia también durante el verano. Tanques calientes, hogares y máquinas son paneles calientes. ***La variación de temperatura es por encima de la posición del termostato durante la máxima carga térmica en el verano. ***La variación de temperatura es por debajo de la posición del termostato durante la máxima carga térmica en invierno (sin luces, ocupantes o aportaciones solares). ****La humectación durante el invierno se recomienda para tiendas de confección, para conservar la calidad del género.
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Tabla 2. Condiciones interiores para aplicaciones industriales
Laboreo y batido 21-24 55-70 Sala laminación polivinilo 13 15 Cardado 28-31 50-55
Estirado y bobinado 27 55-60
Hilado de anillos Encaje clásico 27-30 60-70
Trama larga 27-30 Trabajo normal 27-30 55-60
Bobinado y urdido 26-27 60-65 Tejido 26-27 70-85
Almacenaje 24 65-70 Peinado 24 55-65
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3.1. GANANCIA DE CALOR POR PAREDES Y TECHOS 3.1.1. Calor debido a la radiación y transmisión a través de fachadas Las ganancias debidas a la insolación y convección con la cara externa de la fachada se transmiten al interior del recinto pero de igual forma sólo genera calor sensible. Para calcular esta ganancia es necesario conocer el material constructivo que compone la fachada, que indicará el coeficiente global de transmisión y la orientación. Estos dos datos permiten conocer la diferencia equivalente de temperaturas a través de las tablas de carrier. También es necesario conocer el color de la fachada y los metros cuadrados de la fachada sin ventanas.
𝑸𝒇 =(𝑨𝑭𝒂𝒄𝒉𝒂𝒅𝒂). (𝑲𝑻𝒓𝒂𝒏𝒔). (𝑫𝑻𝑬𝑪𝒐𝒓𝒓𝒆𝒈𝒊𝒅𝒐)
𝟏𝟎𝟎𝟎
Donde:
Qf = Ganancia por transmisión a través de la fachada [kW]. A Fachada = Metros cuadrados de fachada sin ventanas [m2]. K Trans = Coeficiente de transmisión global del muro. [W/m2°K]. [tabla 9–tabla 17]. DTE Corregido = Diferencia equivalente de temperatura corregida.
𝑫𝑻𝑬𝑪𝒐𝒓𝒓𝒆𝒈𝒊𝒅𝒐 = (∆𝑻𝒆𝒒𝒖𝒊𝒗 + 𝒂) ∗ 𝒃
Donde:
ΔTequiv = Diferencia equivalente de temperatura sin corregir. (Temperatura exterior – Temperatura interior). [ºC].
a = Corrección de la diferencia equivalente de temperaturas. Necesaria para ajustar la variación de la temperatura exterior en 24 horas a las adecuadas a nuestro caso, y para ajustar la temperatura exterior menos la temperatura interior para el mes de estudio [ºC].
b = Coeficiente adimensional que considera el color de la cara exterior de la fachada. Siendo su valor de: (1 colores oscuros, 0.85 colores intermedios y 0.55 colores claros).
3.1.2. Calor debido a la radiación solar a través de las superficies acristaladas Las ganancias por insolación a través de las ventanas sólo generan calor sensible. Al calcular estas ganancias, es necesario conocer la orientación de la fachada para encontrar cuales son las aportaciones solares a través del vidrio, esto genera una serie de valores dependiendo del mes de cálculo y de la hora solar. También es necesario conocer los metros cuadrados de ventana del recinto y el tipo de marco que tiene (si lo hubiera).
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Asimismo, se debe conocer qué espesor de vidrio tiene la ventana y el color del vidrio. Finalmente, se debe indicar si tiene cortina o no, y donde se encuentra ubicada.
Para el caso que se tenga cristales las ganancias por conducción se determina por 𝑄 =𝐾𝐴∆T
1000, pero para la radiación se determina por:
𝑸 =(𝑮𝒎). (𝑨). (𝑪𝒔). (𝟑. 𝟓)
𝟑𝟎𝟐𝟒
Donde;
Gm = es la ganancia máxima que puede tener el tipo de cristal a la hora que se esté ejecutando el cálculo [kcal/h.m2]. [tabla 3 y tabla 4].
A = Área de la superficie [m2]. Cs = Coeficiente que tiene en cuenta el sombreado. [tabla 5]. Q = Ganancia de calor por radiación [kW].
Para convertir de °F a °C o viceversa se procede de la siguiente manera:
°𝑭 = (°𝑪 ∗ 𝟏. 𝟖) + 𝟑𝟐
o
°𝑪 = °𝑭 − (𝟑𝟐 ∗ 𝟎. 𝟓𝟓)
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Tabla 3. Máximas aportaciones solares a través de cristal sencillo [kcal/h.m2]
LATITUD NORTE
MES ORIENTACIÓN (LATITUD NORTE)
MES LATITUD
SUR N** NE E SE S SO O NO Horiz
0o
Junio 160 423 398 113 38 113 398 423 612 Diciembre
0o
Julio y Mayo 130 414 412 141 38 141 412 414 631 Nov. y Enero
Agosto y Abril 67 382 442 214 38 214 442 382 664 Oct. y Febrero
Sept. y Marzo 27 320 452 320 38 320 452 320 678 Sept. y Marzo
Oct. y Febrero 27 214 442 382 92 382 442 214 664 Agosto y Abril
Nov. Y Enero 27 141 412 414 181 414 412 141 631 Julio y Mayo
Diciembre 27 113 398 423 222 423 398 113 612 Junio
10o
Junio 108 414 420 149 38 149 420 414 659 Diciembre
10o
Julio y Mayo 81 401 428 179 38 179 428 401 669 Nov. y Enero
Agosto y Abril 35 352 442 254 38 254 442 352 678 Oct. y Febrero
Sept. y Marzo 27 279 444 344 75 344 444 279 669 Sept. y Marzo
Oct. y Febrero 27 179 420 404 198 404 420 179 623 Agosto y Abril
Nov. Y Enero 24 100 387 436 287 273 387 100 569 Julio y Mayo
Diciembre 24 75 371 442 324 442 371 75 547 Junio
20o
Junio 70 417 433 198 38 198 433 417 678 Diciembre
20o
Julio y Mayo 51 374 442 230 38 230 442 374 680 Nov. y Enero
Agosto y Abril 29 320 447 306 70 306 447 320 669 Oct. y Febrero
Sept. y Marzo 27 235 442 379 176 379 442 235 631 Sept. y Marzo
Oct. y Febrero 24 141 398 433 301 433 398 141 564 Agosto y Abril
Nov. Y Enero 21 70 347 444 382 444 347 70 488 Julio y Mayo
Diciembre 21 48 328 452 404 452 328 48 461 Junio
30o
Junio 54 377 436 244 57 244 436 344 678 Diciembre
30o
Julio y Mayo 43 355 444 271 81 271 444 355 667 Nov. y Enero
Agosto y Abril 29 292 447 349 170 349 447 292 637 Oct. y Febrero
Sept. y Marzo 24 244 428 412 284 412 428 244 574 Sept. y Marzo
Oct. y Febrero 21 105 366 442 393 442 366 105 485 Agosto y Abril
Nov. Y Enero 19 43 314 439 431 439 314 43 393 Julio y Mayo
Diciembre 16 32 284 439 442 439 284 32 355 Junio
40o
Junio 46 360 439 301 146 301 439 360 642 Diciembre
40o
Julio y Mayo 40 344 444 339 187 339 444 344 631 Nov. y Enero
Agosto y Abril 29 276 439 395 276 396 439 276 580 Oct. y Febrero
Sept. y Marzo 24 157 404 439 379 439 404 157 496 Sept. y Marzo
Oct. y Febrero 19 94 330 442 439 442 330 94 349 Agosto y Abril
Nov. Y Enero 13 32 271 423 450 423 271 32 279 Julio y Mayo
Diciembre 13 27 233 401 447 401 233 27 230 Junio
50o
Junio 43 341 444 366 252 366 444 341 596 Diciembre
50o
Julio y Mayo 38 317 442 387 287 387 442 317 572 Nov. y Enero
Agosto y Abril 29 254 428 425 374 425 428 254 501 Oct. y Febrero
Sept. y Marzo 21 157 374 442 428 442 374 157 401 Sept. y Marzo
Oct. y Febrero 13 78 284 425 452 425 284 78 254 Agosto y Abril
Nov. Y Enero 10 24 173 344 414 344 173 24 143 Julio y Mayo
Diciembre 8 19 127 314 382 314 127 19 108 Junio
S SE E NE N NO O SO Horiz
ORIENTACIÓN (LATITUD SUR)
Coeficiente de
Corrección
Marco Metálico o Ningún marco x 1/0.85 ó 1.17
Limpidez
-15% máx.
Altitud
+0.7% por 300 m
Punto de rocío Superior a 19.5oC
-5% por 4ºC
Punto de rocío inferior
a 19.5oC +5% por 14ºC
Latitud Sur Dic. A Enero
+7%
17
Tabla 4. Aportaciones solares a través de vidrio sencillo [kcal/h x (m2 de abertura)] 0° 0° 0o Latitud Norte HORA SOLAR 0o Latitud Sur
Época Orientación 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Orientación Época
N NE E
SE S
SO O
NO Horizontal
0 0 0
122 322 314
176 423 398
200 417 366
211 360 252
217 267 116
222 143 38
217 54 38
211 38 38
200 35 35
176 29 29
122 16 16
0 0 0
S SE E
22 diciembre
0 0 0
100 16 16
113 29 29
73 35 35
40 38 38
38 38 38
38 38 38
38 38 38
38 38 40
35 35 73
29 29 113
16 16
100
0 0 0
NE N
NO
0 0 0
16 16 75
29 29 235
35 35
398
38 38 518
38 54
588
38 143 612
116 267 588
252 360 518
366 417 398
398 483 235
314 322 75
0 0 0
O SO
Horizontal
N NE E
SE S
SO O
NO Horizontal
0 0 0
100 320 328
146 414 410
165 406 377
176 336 260
179 233 116
181 116 38
179 43 38
176 38 38
165 35 35
146 29 29
100 16 16
0 0 0
S SE E
21 enero y
21 noviembre
0 0 0
124 16 16
141 29 29
97 35 35
48 38 38
38 38 38
38 38 38
38 38 38
38 38 48
35 35 97
29 29 141
16 16
124
0 0 0
NE N
NO
0 0 0
16 16 78
29 29 246
35 35
409
38 38 528
38 44
605
38 116 631
116 233 604
260 336 528
377 406 409
412 414 263
328 320 84
0 0 0
O SO
Horizontal
N NE E
SE S
SO O
NO Horizontal
0 0 0
46 298 349
75 382 442
84 360 401
89 276 279
92 165 125
92 65 38
92 38 38
89 38 38
84 35 35
75 32 32
46 16 16
0 0 0
S SE E
20 febrero y
23 octubre
0 0 0
181 16 16
214 32 32
176 35 35
94 38 38
41 38 38
38 38 38
38 38 40
38 38 94
35 35
176
32 32 214
16 16
181
0 0 0
NE N
NO
0 0 0
16 16 84
32 32 263
35 35
406
38 38 558
38 38
634
38 65 664
124 165 634
279 276 558
401 360 406
442 382 263
349 298 84
0 0 0
O SO
Horizontal
N NE E
SE S
SO O
NO Horizontal
0 0 0
16 257 363
32 320 452
35 273 409
38 184 290
38 84
127
38 38 38
38 38 38
38 38 38
35 35 35
32 32 32
16 16 16
0 0 0
S SE E
22 marzo y
22 septiembre
0 0 0
257 16 16
320 32 32
273 35 35
184 38 38
84 38 38
38 38 38
38 38 84
38 38 184
35 35
273
32 32 320
16 16
257
0 0 0
NE N
NO
0 0 0
16 16 86
32 32 263
35 35
442
38 38 569
38 38
650
38 38 678
127 84
650
290 184 569
409 273 442
452 320 271
363 257 86
0 0 0
O SO
Horizontal
N NE E
SE S
SO
0 0 0
16 181 349
32 214 442
35 176 401
38 94 279
38 40
124
38 38 38
38 38 38
38 38 38
35 35 35
32 32 32
16 16 16
0 0 0
S SE E
20 abril
y 24 agosto
0 0 0
298 46 16
382 75 32
360 84 35
276 89 38
165 92 38
65 92 65
38 92
165
38 89 276
35 84
360
32 75 382
16 46
298
0 0 0
NE N
NO
18
O NO
Horizontal
0 0 0
16 16 84
32 32 263
35 35
406
38 38 558
38 38
634
38 38 664
124 40
634
279 94 558
401 176 406
442 214 263
349 181 84
0 0 0
O SO
Horizontal
N NE E
SE S
SO O
NO Horizontal
0 0 0
16 124 328
29 141 412
35 97
377
38 48 260
38 38
116
38 38 38
38 38 38
38 38 38
35 35 35
29 29 29
16 16 16
0 0 0
S SE E
21 mayo y
23 julio
0 0 0
320 100 16
414 146 29
406 165 35
336 176 38
233 179 43
116 181 116
43 179 233
38 176 336
35 165 406
298 146 414
16 100 320
0 0 0
NE N
NO
0 0 0
16 16 78
29 29 246
35 35
409
38 38 528
38 38
604
38 38 631
116 38
604
260 48 528
377 97
409
412 141 246
328 124 78
0 0 0
O SO
Horizontal
N NE E
SE S
SO O
NO Horizontal
0 0 0
16 100 314
29 113 398
35 73
366
38 40 252
38 38
116
38 38 38
38 38 38
38 38 38
35 35 35
29 29 29
16 16 16
0 0 0
S SE E
21 junio
0 0 0
322 122 16
423 176 29
417 200 35
360 211 38
257 217 54
143 222 143
54 217 257
38 211 360
35 200 417
29 176 423
16 122 322
0 0 0
NE N
NO
0 0 0
16 16 75
29 29 235
35 35
398
38 38 518
38 38
588
38 38 612
116 38
588
252 40 518
366 73
398
398 113 235
314 100 75
0 0 0
O SO
Horizontal
Correcciones
Marco metálico o con ningún marco x 1/0,85 ó
1,17
Defecto de Limpieza 15% máx.
Altitud +0,7% por 300 m
Punto de rocío superior a 19,5ºC -
14% por 10ºC
Punto de rocío superior a 19,5ºC +14% por 10ºC
Latitud Sur Dic. O Enero
+7%
10° 10°
0o Latitud Norte HORA SOLAR 0o Latitud Sur
Época Orientación 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Orientación Época
21 junio
N NE E
51 149 146
119 355 363
135 414 420
122 379 377
119 287 265
116 176 111
111 75 38
116 38 38
119 38 38
122 35 35
135 29 29
119 21 21
5 5 5
S SE E
22 diciembre
SE S
SO
48 5 5
132 21 21
149 29 21
116 35 35
67 38 38
38 38 38
38 38 38
38 38 38
38 38 67
35 35 116
29 29 149
21 21 132
5 5
48
NE N
NO
O NO
Horizontal
5 5
10
21 21
119
21 21 290
35 35 450
38 38 556
38 48 631
38 75 659
111 176 631
265 287 556
377 379 450
420 414 290
363 355 119
146 149 10
O SO
Horizontal
22 julio y
21 mayo
N NE E
13 113 135
92 344 366
105 401 428
94 360 385
89 295 265
84 151 116
81 59 38
84 38 38
89 38 38
94 35 35
105 29 29
92 19 19
13 2 2
S SE E 21 enero
y 21 noviembre SE
S SO
70 2 2
154 19 19
179 29 29
151 35 35
86 38 38
38 38 38
38 38 38
38 38 38
38 38 86
35 35 151
29 29 179
19 19 154
2 2
70
NE N
NO
19
O NO
Horizontal
2 2 8
19 19
113
29 29 290
35 35 450
38 38 569
38 38 640
38 59 669
116 151 640
265 295 569
385 360 450
428 401 290
364 344 113
135 113 8
O SO
Horizontal
24 agosto y
20 abril
N NE E
2 46 67
40 306 374
43 352 442
40 301 404
40 217 282
38 92 124
38 38 38
38 38 38
40 38 38
40 35 35
43 29 29
40 19 19
2 2 2
S SE E
20 febrero y
23 octubre
SE S
SO
48 2 2
214 19 19
254 29 29
230 35 35
162 38 38
73 38 38
38 38 38
38 38 73
38 38 162
35 35 230
29 29 254
19 19 214
2 2
48
NE N
NO
O NO
Horizontal
2 2 5
19 19
103
29 29 284
35 35 452
38 38 577
38 38 656
38 38 678
124 92 656
282 217 577
404 301 452
442 352 284
374 306 103
67 46 5
O SO
Horizontal
22 septiembre y
22 marzo
N NE E
2 2 2
16 241 352
29 279 444
35 217 409
38 122 287
38 46 127
38 38 38
38 38 38
38 38 38
35 35 35
29 29 29
16 16 16
2 2 2
S SE E
22 marzo y
22 septiembre
SE S
SO
2 2 2
263 16 16
344 35 29
330 51 35
254 65 38
151 73 38
57 75 57
38 73 151
38 65 254
35 51 330
29 35 344
16 16 263
2 2 2
NE N
NO
O NO
Horizontal
2 2 2
16 16 84
29 29 263
35 35 433
38 38 561
38 38 637
38 38 669
127 46 637
287 122 561
409 217 433
444 279 263
352 241 84
2 2 2
O SO
Horizontal
23 octubre y
20 febrero
N NE E
0 0 0
13 157 320
27 179 420
35 119 393
38 75 271
38 38 108
38 38 38
38 38 38
38 38 38
35 35 35
27 27 27
13 13 13
0 0 0
S SE E
20 abril y
24 agosto
SE S
SO
0 0 0
279 48 13
398 108 27
404 149 35
333 176 38
219 192 48
124 198 124
48 192 219
38 176 333
35 149 404
27 108 398
13 48 279
0 0 0
NE N
NO
O NO
Horizontal
0 0 0
13 13 59
27 27 230
35 35 377
38 38 523
38 38 596
38 38 623
108 38 596
271 75 523
393 119 377
420 179 230
320 157 59
0 0 0
O SO
Horizontal
21 noviembre y
21 enero
N NE E
0 0 0
10 73
268
24 100 387
32 46 358
35 35 252
38 38 105
38 38 38
38 38 38
35 35 35
32 32 32
24 24 24
10 10 10
0 0 0
S SE E
21 mayo y
23 julio
SE S
SO
0 0 0
268 94 10
414 176 24
436 246 32
396 260 46
295 282 84
189 287 189
84 282 295
46 260 396
32 246 436
24 176 414
10 94 298
0 0 0
NE N
NO
O NO
Horizontal
0 0 0
10 10 46
24 24 168
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O SO
Horizontal
22 diciembre
N NE E
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S SE E
21 junio
20
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SO
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NO
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0 0 0
O SO
Horizontal
Correcciones
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Punto de rocío superior a 19,5ºC -
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Punto de rocío superior a 19,5ºC +14% por 10ºC
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20° 20°
0o Latitud Norte HORA SOLAR 0o Latitud Sur
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21 junio
N NE E
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S SE E
22 diciembre
SE S
SO
75 8 8
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NE N
NO
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O SO
Horizontal
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N NE E
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S SE E
21 enero y
21 noviembre
SE S
SO
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84
NE N
NO
O NO
Horizontal
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O SO
Horizontal
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38 38 38
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S SE E
20 febrero y
23 octubre
SE S
SO
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306
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NE N
NO
O NO
Horizontal
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O SO
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21
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N NE E
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S SE E
22 marzo y
22 septiembre
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SO
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NE N
NO
O NO
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O SO
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N NE E
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S SE E
20 abril y
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SO
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NO
O NO
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O SO
Horizontal
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21 enero
N NE E
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S SE E
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SO
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NO
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O SO
Horizontal
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N NE E
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S SE E
21 junio
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0 0 0
O SO
Horizontal
Correcciones
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Altitud +0,7% por 300 m
Punto de rocío superior a 19,5ºC -
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Punto de rocío superior a 19,5ºC +14% por 10ºC
Latitud Sur Dic. O Enero
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22
30° 30° 0o Latitud Norte HORA SOLAR 0o Latitud Sur
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N NE E
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S SE E
22 diciembre
SE S
SO
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NE N
NO
O NO
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O SO
Horizontal
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N NE E
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S SE E
21 enero y
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SE S
SO
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NE N
NO
O NO
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O SO
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N NE E
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35 35 35
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S SE E
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NO
O NO
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N NE E
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S SE E
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22 septiembre
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NO
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N NE E
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S SE E
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23
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SO
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NE N
NO
O NO
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N NE E
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S SE E
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NO
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O SO
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N NE E
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292 442 292
195 431 387
75 385 439
24 306 425
10 173 309
0 0 0
0 0 0
NE N
NO
O NO
Horizontal
0 0 0
0 0 0
10 10 51
24 24 172
29 29
263
32 32 330
32 32
355
86 32 330
217 29
263
284 24 172
249 27 51
0 0 0
0 0 0
O SO
Horizontal
Correcciones
Marco metálico o con ningún marco x 1/0,85 ó
1,17
Defecto de Limpieza 15% máx.
Altitud +0,7% por 300 m
Punto de rocío superior a 19,5ºC -
14% por 10ºC
Punto de rocío superior a 19,5ºC +14% por 10ºC
Latitud Sur Dic. O Enero
+7%
40° 40°
0o Latitud Norte HORA SOLAR 0o Latitud Sur
Época Orientación 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Orientación Época
21 junio
N NE E
87 320 341
54 360 436
32 303 439
35 198 385
38 81 257
38 38 119
38 38 38
38 38 38
38 38 38
35 35 35
32 32 32
54 27 27
86 16 16
S SE E
22 diciembre SE S
SO
138 16 16
238 27 27
295 32 32
301 51 35
268 94 38
192 119 38
92 146 92
38 119 192
38 94 268
35 51 301
32 32 295
27 27 238
16 16 138
NE N
NO
24
O NO
Horizontal
16 16 84
27 27 222
32 32 363
35 35 485
38 38 569
38 38 629
38 38 642
119 38 629
257 81 569
385 198 485
439 303 363
436 360 222
341 320 84
O SO
Horizontal
22 julio y
21 mayo
N NE E
65 287 320
38 344 436
32 284 444
35 179 390
38 70 265
38 38 116
38 38 38
38 38 38
38 38 38
35 35 35
32 32 32
38 27 27
65 13 13
S SE E
21 enero y
21 noviembre
SE S
SO
146 13 13
260 27 27
322 35 32
339 70 35
298 119 38
222 170 40
113 187 113
40 170 222
38 119 298
35 70 339
32 35 322
27 27 260
13 13 146
NE N
NO
O NO
Horizontal
13 13 65
27 27 198
32 32 341
35 35 463
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38 38 610
38 38 631
116 38 610
265 70 550
390 179 463
444 284 341
436 344 198
320 287 65
O SO
Horizontal
24 agosto y
20 abril
N NE E
19 184 227
21 276 398
29 222 439
35 124 393
38 43 273
38 38 122
38 38 38
38 38 38
38 38 38
35 35 35
29 29 29
21 21 21
19 8 8
S SE E
20 febrero y
23 octubre
SE S
SO
130 8 8
284 21 21
374 65 29
396 138 35
377 241 38
290 263 67
179 276 179
67 263 290
38 241 377
35 138 396
29 65 374
21 21 284
8 8
130
NE N
NO
O NO
Horizontal
8 8
24
21 21 127
29 29 271
35 35 406
38 38 501
38 38 556
38 38 580
122 38 556
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393 124 406
439 222 271
398 276 127
227 184 24
O SO
Horizontal
22 septiembre y
22 marzo
N NE E
0 0 0
13 138 314
24 157 404
32 70 377
35 35 268
35 35 122
38 38 38
35 35 35
35 35 35
32 32 32
24 24 24
13 13 13
0 0 0
S SE E
22 marzo y
22 septiembre
SE S
SO
0 0 0
257 32 13
390 119 24
439 219 32
425 298 38
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111 330 360
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24 119 390
13 32 257
0 0 0
NE N
NO
O NO
Horizontal
0 0 0
13 13 57
24 24 181
32 32 336
35 35 414
35 35 447
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122 35 477
268 35 414
377 70 336
404 157 181
314 138 57
0 0 0
O SO
Horizontal
23 octubre y
20 febrero
N NE E
0 0 0
5 94 230
16 89 317
27 32 330
29 29 238
32 32 105
32 32 32
32 32 32
29 29 29
27 27 27
16 16 16
5 5 5
0 0 0
S SE E
20 abril y
24 agosto
SE S
SO
0 0 0
219 57 5
358 160 16
336 282 27
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0 0 0
NE N
NO
O NO
Horizontal
0 0 0
5 5
21
16 16 78
27 27 173
29 29 273
32 32 333
32 32 349
105 32 333
238 29 273
330 32 173
317 89 78
230 94 21
0 0 0
O SO
Horizontal
21 noviembre y
21 enero
N NE E
0 0 0
0 0 0
8 32 246
19 19 271
24 24 200
27 27 89
29 29 29
27 27 27
24 24 24
19 19 19
8 8 8
0 0 0
0 0 0
S SE E
21 mayo y
23 julio
25
SE S
SO
0 0 0
0 0 0
295 160 8
390 282 19
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390 428 189
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19 182 390
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0 0 0
0 0 0
NE N
NO
O NO
Horizontal
0 0 0
0 0 0
8 8
43
19 19 116
24 24 198
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29 29 279
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200 24 198
271 19 116
246 32 43
0 0 0
0 0 0
O SO
Horizontal
22 diciembre
N NE E
0 0 0
0 0 0
5 19 195
16 16 233
24 24 184
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27 27 27
27 27 27
24 24 24
16 16 16
5 5 5
0 0 0
0 0 0
S SE E
21 junio
SE S
SO
0 0 0
0 0 0
238 138 35
363 268 19
401 363 81
285 428 198
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19 268 363
5 138 238
0 0 0
0 0 0
NE N
NO
O NO
Horizontal
0 0 0
0 0 0
5 5
21
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24 24 149
27 27 206
27 27 230
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184 24 149
233 16 86
195 19 21
0 0 0
0 0 0
O SO
Horizontal
Correcciones
Marco metálico o con ningún marco x 1/0,85 ó
1,17
Defecto de Limpieza 15% máx.
Altitud +0,7% por 300 m
Punto de rocío superior a 19,5ºC -
14% por 10ºC
Punto de rocío superior a 19,5ºC +14% por 10ºC
Latitud Sur Dic. O Enero
+7%
50° 50°
0o Latitud Norte HORA SOLAR 0o Latitud Sur
Época Orientación 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Orientación Época
21 junio
N NE E
78 341 377
32 339 444
32 254 439
35 135 368
38 43
254
38 38 111
38 38 38
38 38 38
38 38 38
35 35 35
32 32 32
32 27 27
78 21 21
S SE E
22 diciembre
SE S
SO
173 21 21
276 27 27
341 43 32
366 105 35
336 164 38
265 235 62
165 252 165
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35 105 366
32 43
341
27 27 276
21 21 173
NE N
NO
O NO
Horizontal
21 21
119
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32 32
360
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38 38
534
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38 38
596
111 38 580
254 43
534
368 135 469
439 254 360
444 339 233
377 341 119
O SO
Horizontal
22 julio y
21 mayo
N NE E
57 309 355
29 317 436
32 235 442
35 119 382
38 40
260
38 38 116
38 38 38
38 38 38
38 38 38
35 35 35
32 32 32
29 27 27
57 16 16
S SE E
21 enero y
21 noviembre
SE S
SO
176 16 16
290 27 27
363 57 32
387 135 35
368 217 38
295 265 70
189 287 189
70 265 295
38 217 368
35 135 387
32 57
363
27 27 290
16 16 176
NE N
NO
O NO
Horizontal
16 16 89
27 27 203
32 32
322
35 35 431
38 38
509
38 38 556
38 38
572
116 38 556
260 40
509
382 119 431
442 235 322
436 317 203
355 309 89
O SO
Horizontal
26
24 agosto y
20 abril
N NE E
21 206 254
21 254 393
27 189 428
32 84 382
35 35
265
38 38 122
38 38 38
38 38 38
35 35 35
32 32 32
27 27 27
21 21 21
21 10 10
S SE E
20 febrero y
23 octubre
SE S
SO
143 10 10
301 24 21
390 97 27
425 198 32
414 284 35
358 352 108
241 374 241
108 352 358
35 284 414
32 198 425
27 97
390
21 24 301
10 10 143
NE N
NO
O NO
Horizontal
10 10 35
21 21 124
27 27
241
32 32 355
35 35
433
38 38 485
38 38
501
122 38 485
265 35
433
382 84 355
428 189 241
393 254 124
254 206 35
O SO
Horizontal
22 septiembre y
22 marzo
N NE E
0 0 0
10 157 276
21 124 374
27 43 352
32 32
252
32 32 116
32 32 32
32 32 32
32 32 32
27 27 27
21 21 21
10 10 10
0 0 0
S SE E
22 marzo y
22 septiembre
SE S
SO
0 0 0
233 29 10
377 138 21
439 252 27
442 355 46
393 406 151
284 428 284
151 406 393
46 355 442
27 252 439
21 138 377
10 29 233
0 0 0
NE N
NO
O NO
Horizontal
0 0 0
10 10 40
21 21
132
27 27 238
32 32
320
32 32 379
32 32
401
116 32 379
252 32
320
352 43 238
374 124 132
276 157 40
0 0 0
O SO
Horizontal
23 octubre y
20 febrero
N NE E
0 0 0
0 78 198
10 54
268
19 19 284
24 24
214
27 27 94
29 29 29
27 27 27
24 24 24
19 19 19
10 10 10
0 0 0
0 0 0
S SE E
20 abril y
24 agosto
SE S
SO
0 0 0
187 46 0
301 143 10
393 268 19
425 371 65
390 425 187
311 452 311
187 425 390
65 371 425
19 268 393
10 143 301
0 46 187
0 0 0
NE N
NO
O NO
Horizontal
0 0 0
0 0 5
10 10 51
19 19 122
24 24
195
27 27 233
29 29
254
94 27 233
214 24
195
284 19 122
268 54 51
198 78 5
0 0 0
O SO
Horizontal
21 noviembre y
21 enero
N NE E
0 0 0
0 0 0
2 13
138
10 10 173
16 16
154
21 21 75
24 24 24
21 21 21
16 16 16
10 10 10
2 2 2
0 0 0
0 0 0
S SE E
21 mayo y
23 julio
SE S
SO
0 0 0
0 0 0
168 92 2
257 189 10
344 314 57
344 387 181
290 414 290
181 387 344
57 314 344
10 189 257
2 92
168
0 0 0
0 0 0
NE N
NO
O NO
Horizontal
0 0 0
0 0 0
2 2 10
10 10 35
16 16 81
21 21 127
24 24
143
75 21 127
154 16 81
173 10 35
138 13 10
0 0 0
0 0 0
O SO
Horizontal
22 diciembre
N NE E
0 0 0
0 0 0
0 0 0
8 8
73
13 13
127
16 16 62
19 19 19
16 16 16
13 13 13
8 8 8
0 0 0
0 0 0
0 0 0
S SE E
21 junio SE S
SO
0 0 0
0 0 0
0 0 0
111 84 8
290 268 67
314 355 168
271 382 271
168 355 314
67 268 290
8 84 115
0 0 0
0 0 0
0 0 0
NE N
NO
27
O NO
Horizontal
0 0 0
0 0 0
0 0 0
8 8
13
13 13 51
16 16 89
19 19
108
62 16 89
127 13 51
73 8
13
0 0 0
0 0 0
0 0 0
O SO
Horizontal
Correcciones
Marco metálico o con ningún marco x 1/0,85 ó
1,17
Defecto de Limpieza 15% máx.
Altitud +0,7% por 300 m
Punto de rocío superior a 19,5ºC -
14% por 10ºC
Punto de rocío superior a 19,5ºC +14% por 10ºC
Latitud Sur Dic. O Enero
+7%
Tabla 5. Factor de sombreado de cristales Cs
Factor de sombreado de cristales (Cs)
Tipo de vidrio
Sin
persiana o
pantalla
Persianas venecianas interiores, listones
horizontales, verticales, inclinados o cortinas de tela
Persianas exteriores, listones horizontales
inclinados 45o
Persianas exteriores Listones inclinados
17o horizontales
Cortina exterior de tela Circulación del aire arriba y lateralmente
Color claro
Color medio
Color oscuro
Color claro
Ext claro int oscuro
Color medio
Color oscuro
Color claro
Color Medio u oscuro
Vidrio sencillo ordinario
1 0.56 0.65 0.75 0.15 0.13 0.22 0.15 0.2 0.25
Vidrio sencillo 6 mm
0.94 0.56 0.65 0.74 0.14 0.12 0.21 0.14 0.19 0.24
Vidrio absorbente : Coeficiente
de absorbente 0.4 - 0.48
0.8 0.56 0.62 0.72 0.12 0.11 0.18 0.12 0.16 0.2
Vidrio absorbente : Coeficiente
de absorbente 0.48 - 0.56
0.73 0.53 0.59 0.62 0.11 0.1 0.16 0.1 0.15 0.18
Vidrio absorbente : Coeficiente
de absorbente 0.56 - 0.7
0.62 0.51 0.54 0.56 0.1 0.1 0.14 0.1 0.12 0.16
Vidrio doble ordinario
0.9 0.54 0.61 0.67 0.14 0.12 0.2 0.14 0.18 0.22
Vidrio doble ordinario 6 mm
0.8 0.52 0.59 0.65 0.12 0.11 0.18 0.12 0.16 0.2
28
Vidrio ext. abs. 0.48-0.56
0.52 0.36 0.39 0.43 0.1 0.1 0.11 0.1 0.1 0.13
Vidrio pintado color claro
0.28 - - - - - - - - -
Vidrio pintado color medio
0.39 - - - - - - - - -
Vidrio pintado color oscuro
0.5 - - - - - - - - -
Vidrio de color ámbar
0.7 - - - - - - - - -
Vidrio de color oscuro
0.56 - - - - - - - - -
Vidrio de color azul
0.6 - - - - - - - - -
Vidrio de color gris
0.32 - - - - - - - - -
Vidrio de color gris-verde
0.46 - - - - - - - - -
Opalescente claro
0.43 - - - - - - - - -
Opalescente 0.37 - - - - - - - - -
Tabla 6. Diferencia de temperaturas en °F para algunos tipos de techo
Tipo de la construcción
Hora solar
8 10 12 14 16 18 20 22 00
Expuesta al sol
Construcción ligera o azotea de madera de 1´´ ó 2 ´´ 12 38 54 62 50 26 10 4 0
Construcción media de azotea
Const. Media de azotea 2 ´´de concreto, Const. Media de azotea 2´´de concreto + 1´´ ó 2´´ de aislante, Const. Media de azotea 2´´de
madera
6
30
48
58 50 32
14
6
2
2´´ de yeso, 2´´ de yeso + 1´´ de aislante, 1´´ , 2´´ , 3´´ , de yeso, 2´´ concreto +4´´ de lana, techo forrado
0 20 40 5 2
5 4
4 2
20 10 6
4´´ de concreto, 4´´ de concreto + 2´´ de aislante 0 20 38 5 0
5 2
4 0
22 12 6
Construcción pesada expuesta al sol
6´´ de concreto 4 6 24 3 8
4 6
4 4
32 18 12
6´´ de concreto + 2´´ de aislante 6 6 20 3 4
4 2
4 4
34 20 14
29
Azotea expuesta al sol con cubierta de agua
Ligera construcción cubierta con 1´´ de agua 0 4 16 22 18 14 10 2 0
Pesada construcción cubierta con 1´´ de agua -2 -2 -4 10 14 16 14 10 6
Otra construcción con 6´´ de agua -2 0 0 6 10 10 8 4 0
Azotea con spray de agua expuesta al sol
Construcción ligera 0 4 12 18 16 14 10 2 0
Construcción pesada -2 -2 2 8 1 1 12 10 6
Tabla 7. Diferencia de temperaturas en °F para algunos tipos de paredes Estos valores de diferencia de temperatura tienen en cuenta la radiación difusa
TABLA 8. Factores de almacenamiento de la carga. Ganancias de calor debidas al alumbrado *Luces en funcionamiento durante 10 horas **, con equipo de acondicionamiento funcionando 12, 16 y 24 horas, Temperatura del local constante
Duración de
funcionamiento de instalación
PESO(***) (Kg por m2 de
superf de suelo)
NÚMERO DE HORAS TRANSCURRIDAS DESDE QUE SE ENCIENDEN LAS LUCES
empotrado en falso techo que sirve de retorno de cámara
de pleno
24
750 y más
500 150
0.23 0.17
0
0.33 0.33 0.48
0.41 0.44 0.66
0.47 0.52 0.76
0.52 0.56 0.82
0.57 0.61 0.87
0.61 0.66 0.91
0.66 0.69 0.93
0.69 0.74 0.95
0.72 0.77 0.97
0.74 0.79 0.98
0.59 0.60 0.52
0.52 0.51 0.34
0.46 0.44 0.24
0.42 0.37 0.16
0.37 0.32 0.11
0.34 0.30 0.07
0.31 0.27 0.05
0.27 0.23 0.04
0.25 0.20 0.02
0.23 0.18 0.02
0.21 0.16 0.01
0.18 0.14
0
0.16 0.12
0
16
750 y más
500 150
0.57 0.47 0.07
0.64 0.60 0.53
0.68 0.67 0.70
0.72 0.72 0.78
0.73 0.74 0.84
0.73 0.77 0.88
0.74 0.78 0.91
0.74 0.79 0.93
0.75 0.80 0.95
0.76 0.81 0.97
0.78 0.82 0.98
0.59 0.60 0.52
0.52 0.51 0.34
0.46 0.44 0.24
0.42 0.37 0.16
0.37 0.32 0.11
12
750 y más
500 150
0.75 0.68 0.34
0.79 0.77 0.72
0.83 0.81 0.82
0.84 0.84 0.87
0.86 0.86 0.89
0.88 0.88 0.92
0.89 0.89 0.95
0.91 0.89 0.95
0.91 0.92 0.97
0.93 0.93 0.98
0.93 0.93 0.98
0.75 0.72 0.52
34
Tabla 9. Coeficiente de transmision global K – Muros con paramento [kcal/h.m2]
35
Tabla 10. Coeficiente de transmision global K – Muros de construccion ligera. Tipo industrial [kcal/h.m2]
36
Tabla 11. Coeficiente de transmision global K – Muros y tabiques de doble pared [kcal/h.m2]
37
Tabla 12. Coeficiente de transmision global K – Tabiques de albañileria [kcal/h.m2]
38
Tabla 13. Coeficiente de transmision global K – Terrazas [kcal/h.m2]
39
Tabla 14. Coeficiente de transmision global K – Techumbres [kcal/h.m2]
40
Tabla 15. Coeficiente de transmision global K – Techo y pavimento [kcal/h.m2]
41
Tabla 16. Coeficiente de transmision global K – Techo y pavimento, aire quieto en cada caras [kcal/h.m2]
42
Tabla 17. Coeficiente de transmision global K – Con aislamiento y capa o lamina de aire [kcal/h.m2]
43
3.2. GANANCIA DE CALOR POR VENTILACIÓN Para diferentes tipos de locales es necesario según normas renovar el aire para asegurar la respiración de las personas que en estos se encuentren, esto trae consigo que producto de este cambio de aire entre una cantidad de calor latente y sensible que se calcula por la siguiente forma: 3.2.1. Calor sensible por ventilación
𝑸𝒔𝒗 =�̇�𝒂𝒊𝒓𝒆. (𝟏. 𝟐)(∆𝑻𝒂𝒊𝒓𝒆)
𝟑𝟔𝟎𝟎
Donde:
Maire = masa de aire para el local [m3/h]. ΔTaire = diferencia de temperatura entre el medio de donde se va a tomar el aire
para la renovación y el local donde se va a introducir [°C]. Qsv = calor sensible por ventilación [kW].
3.2.2. Calor latente por ventilación
𝑸𝒍𝒗 =�̇�𝒂𝒊𝒓𝒆. (𝑾𝒆𝒙𝒕 − 𝑾𝒊𝒏𝒕)(𝟐𝟗𝟕𝟎)
𝟑𝟔𝟎𝟎
Donde:
Wext = contenido de humedad del medio exterior [kg agua/ kg de aire seco]. Wint = contenido de humedad del medio interior [kg agua/ kg de aire seco]. Qlv = calor latente por ventilación [kW].
Valores recomendados de flujo de aire por ocupante de acuerdo al local que ocupa:
Aplicación Flujo de aire exterior
(m3/h-persona)
Vivienda 10
Restaurantes 20
Cafeterías 40
Cocinas 50
Despachos y oficinas 20
Salas de reuniones 50
Fábricas 15
Laboratorios 25
44
3.3. GANANCIA DE CALOR POR PERSONAS Las personas presentes en un local para climatizar son un aporte principal de calor de acuerdo a la actividad que realizan estas aportan calor sensible y latente estos se calculan según: 3.3.1. Calor sensible por persona
𝑸𝒔𝒑 =(𝑸𝒔/𝒑𝒆𝒓𝒔). (𝒏𝒑). (𝑪𝒘)
𝟏𝟎𝟎𝟎
Donde:
Qs/pers = calor sensible por cada persona que ocupa el local en función de la actividad que desarrolla [W].
np = números de personas que ocupan el local. Cw = coeficiente que tiene en cuenta la presencia de la persona durante una hora
en el local. [tabla 18] Qsp = calor sensible por personas [kW].
3.3.2. Calor latente por persona
𝑸𝒔𝒑 =(𝑸𝒍/𝒑𝒆𝒓𝒔). (𝒏𝒑). (𝑪𝒘)
𝟏𝟎𝟎𝟎
Donde:
Ql/pers = calor latente por cada persona que ocupa el local en función de la actividad que desarrolla [W].
np = números de personas que ocupan el local. Cw = coeficiente que tiene en cuenta la presencia de la persona durante una hora
en el local. [tabla 18] Qlp = calor latente por personas [kW].
45
Tabla 18. Valores de ganancia térmica por ocupantes en ambientes acondicionados Cw.
Grado de actividad
Tipo de aplicación
Calor total
Adultos (watts)
Calor total corregidos
(watts)
Calor sensible (watts)
Calor Latente (watts)
Sentado en Reposo
Teatro, cine, auditórium
115 100 60 40
Sentado con trabajo muy
ligero de oficina
Servicios de hoteles, oficinas
140
120
65
55
Sentado comiendo
Cafeterías, restaurantes
150 150 75 75
Sentado con trabajo ligero, mecanografía
Servicios de hoteles oficinas
185
150
75
75
De pie, trabajo ligero o andando
lentamente
Servicios, hoteles, oficinas
235
185
90
95
Trabajo manual ligero
Taller, industria maquiladora
255 230 100 130
Andando a 1.3 m/s trabajo a máquina ligero
Taller, industria
305
305
100
205
Baile moderado Salón de baile 400 375 120 255
Trabajo pesado, Trabajo en
máquina pesada, cargar
Fabrica
470
470
165
305
Trabajo pesado atletismo
Gimnasio 285 525 185 340
3.4. GANANCIA DE CALOR POR EQUIPOS ELÉCTRICOS Las luces los motores u otros equipos eléctricos en un local representan aportes de calor puesto que una parte de la energía que absorben se pierde en calor por ejemplo para calcular la ganancia de lámparas de luz fría se hace de la siguiente forma:
nlamparas = número de lámparas. mtubos = número de tubos por lámpara. Nlamp = potencia de la lámpara [W]. Cw = coeficiente que tiene en cuenta el funcionamiento de las luces en una hora. 1.25 = tiene en cuenta la radiación del transformador. Qluces = Calor aportado por las luces [kW].
Para otros equipos se considera toda la potencia afectada por el coeficiente que tiene en cuenta la operación en una hora.
𝑸𝒆𝒒𝒖𝒊𝒑𝒐𝒔 = (𝑵#). (𝑷)
Donde:
n = número de lámparas. P = Potencia del equipo [W]. Qluces = Calor aportado por los equipos [kW].
A continuación se resumen las pérdidas de calor, en todo el recinto:
PERDIDAS DE CALOR CALOR LATENTE (kW) CALOR SENSIBLE (kW)
A través de ventanas
A través de fachadas
Infiltraciones de aire externo
Personas
Lámparas, Computadores, etc.
Total = ∑ 𝑸𝑪𝑳 = ∑ 𝑸𝑪𝑺
3.5. CÁLCULO DEL AIRE DE RENOVACIÓN Y DE IMPULSIÓN Para evitar la sensación desagradable que produce el aire viciado es necesario introducir una cierta cantidad de aire exterior que se llama de renovación. Este aire exterior se mezcla con una parte de aire del interior del recinto que recircula, la mezcla se llama aire de ventilación (o de impulsión) y deberá ser tratado en las baterías de enfriamiento del sistema de acondicionamiento de aire.
47
La cantidad de aire exterior que se utiliza en la mezcla, es el estrictamente necesario para producir una renovación conveniente del aire del recinto. En el RITE viene regulado en función de un concepto llamado IDA (aire de óptima calidad) definido a partir de:
IDA 1: Aire de óptima calidad: hospitales, clínicas, laboratorios y guarderías. IDA 2: Aire de buena calidad: oficinas, residencias, museos y similares. IDA 3: Aire de calidad media: edificios comerciales, cines, restaurantes y
similares. IDA 4: Aire de calidad baja.
Tabla 19. Tasas de aire exterior persona
CATEGORÍA
UNIDAD
TASA DE AIRE EXTERIOR POR PERSONA
Zona de no fumadores Zona de fumadores
Intervalo típico Valor por defecto Intervalo típico Valor por defecto
IDA 1
m3/h/persona > 54 72 > 108 144
I/s/persona > 15 20 > 30 40
IDA 2
m3/h/persona 36 - 54 45 72 - 108 90
I/s/persona 10 - 15 12,5 20 - 30 25
IDA 3
m3/h/persona 22 - 36 29 43 - 72 58
I/s/persona 6 - 10 8 12 - 20 16
IDA 4
m3/h/persona < 22 18 < 43 36
I/s/persona < 6 5 < 12 10
Nota: Las tasas dadas para la zona de no fumadores toman en consideración el metabolismo humano así como las emisiones típicas en edificios de baja contaminación.
El IDA indica el caudal mínimo de aire de renovación por persona necesario. No es necesario renovar un caudal superior al indicado por el IDA y tampoco es recomendable ya que el aire que viene del exterior entra con una temperatura mucho mayor a la del aire de recirculación y supondría un gasto energético.
�̇�𝑨𝒊𝒓𝒆_𝑹𝒆𝒏𝒐𝒗𝒂𝒄𝒊ó𝒏 = (𝑰𝑫𝑨) ∗ (𝑵° 𝑷𝒆𝒓𝒔𝒐𝒏𝒂𝒔)
Donde:
ṁAire_Renovación = Caudal de aire de renovación procedente del exterior [m3/h]. NºPersonas = Número de ocupantes de forma permanente del recinto [Persona].
48
El aire de impulsión es el aire que resulta de mezclar el aire renovación (o exterior) con el aire de retorno que se hace recircular desde el mismo recinto.
�̇�𝑻𝒐𝒕𝒂𝒍_𝑨𝒊𝒓𝒆 = 𝑵°𝑹𝒆𝒏𝒐𝒗 ∗ 𝑽𝒐𝒍
Donde:
ṁTotal_Aire = Caudal de aire de impulsión [m3 de aire / h] NºRenov = Número de renovaciones por hora. Corresponde a la cantidad de veces
que debe renovarse totalmente el aire del recinto cada hora [Renovaciones/h]. Vol = Volumen del recinto [m3].
3.6. POTENCIA TÉRMICA DEL EQUIPO DE ACONDICIONAMIENTO DE AIRE El cálculo de la potencia térmica del equipo de acondicionamiento de aire se puede realizar mediante balances térmicos y de masas sobre el sistema compuesto por el recinto y el equipo de acondicionamiento. Para obtener los valores de las incógnitas de dicho sistema es preciso realizar sistemas de ecuaciones no lineales por lo que se necesita un programa de cálculo numérico, este cálculo es largo y complicado. Dado que el fin de este proyecto es obtener una herramienta de cálculo de necesidades térmicas y de elección de sistemas de acondicionamiento de aire adecuados, se ha optado por un cálculo utilizando valores del ábaco psicométrico del Manual de aire acondicionado de Carrier. Estos valores se obtienen a partir del ábaco psicométrico buscando el punto de intersección entre Text (Tbs y humedad relativa para el aire exterior), con estas condiciones se hallan el volumen específico del aire exterior, humedad específica y entalpía. Y en la intersección entre Tint (Tbs y humedad relativa para el aire interior) con estas condiciones se hallan el volumen específico del aire interior, humedad específica y entalpía. De la resta entre la entalpía específica del aire exterior y la entalpía específica del aire de retorno se obtiene la entalpía específica que debe absorber el sistema de acondicionamiento de aire. En las ecuaciones utilizadas para calcular la potencia térmica debida a las cargas por ventilación.
𝑸𝑽𝒆𝒏𝒕𝒊𝒍𝒂𝒄𝒊ó𝒏_𝑺𝒆𝒏𝒔𝒊𝒃𝒍𝒆 =
𝒎𝑨𝒊𝒓𝒆_𝒓𝒆𝒏𝒐𝒗𝒂𝒄𝒊ó𝒏̇𝒗𝑨𝒊𝒓𝒆_𝒓𝒆𝒏𝒐𝒗𝒂𝒄𝒊ó𝒏
∗ ∆𝒉𝒔𝒆𝒏𝒔𝒊𝒃𝒍𝒆
𝟏𝟎𝟎𝟎
49
𝑸𝑽𝒆𝒏𝒕𝒊𝒍𝒂𝒄𝒊ó𝒏_𝑳𝒂𝒕𝒆𝒏𝒕𝒆 =
𝒎𝑨𝒊𝒓𝒆_𝒓𝒆𝒏𝒐𝒗𝒂𝒄𝒊ó𝒏̇𝒗𝑨𝒊𝒓𝒆_𝒓𝒆𝒏𝒐𝒗𝒂𝒄𝒊ó𝒏
∗ ∆𝒉𝒍𝒂𝒕𝒆𝒏𝒕𝒆
𝟏𝟎𝟎𝟎
Donde:
QVentilación_Sensible = Calor sensible debido al aire de renovación. Es el calor sensible que debe superar el equipo de acondicionamiento de aire debido al aire de renovación procedente del exterior [kW].
QVentilación_Latente = Calor latente debido al aire de renovación. Es el calor latente que debe superar el equipo de acondicionamiento de aire debido al de renovación procedente del exterior [W].
ṁAire_Renovación = Caudal de aire de renovación procedente del exterior [laire/s]. vAire_renovación = Volumen específico del aire exterior [m3 aire húmedo / kg aire
seco]. ΔhSensible = Diferencia de entalpía específica debida a la diferencia de
temperaturas. Es la diferencia entre la entalpia del aire exterior y la entalpia del aire interior pero debido solamente a la diferencia de temperatura seca [kJ/kg aire seco].
ΔhLatente = Diferencia de entalpía específica debida a la diferencia de humedad. Es la diferencia entre la entalpia del aire exterior y la entalpia del aire interior pero debido solamente a la diferencia de gramos por kilogramo de aire seco entre el aire exterior y el aire interior [kJ/kg aire seco].
Finalmente, el valor de las potencias totales necesarias para conseguir las condiciones de confort definidas inicialmente se calculan mediante las siguientes ecuaciones:
QSensible_Final = Calor sensible final. Es el calor sensible total debido a las cargas internas y externas y las cargas debidas al aire exterior de ventilación.
QLatente_Final = Calor latente final. Es el calor latente total debido a las cargas internas y externas y las cargas debidas al aire exterior de ventilación.
QTotal_Equipo = Potencia total que debe absorber el equipo de acondicionamiento de aire para conseguir las condiciones de confort definidas inicialmente.
50
3.6.1. Factor de calor sensible efectivo del local (ESHF) Es necesario calcular el aire que necesita mover el equipo para poder transportar este calor generado desde la fuente generadora hasta el intercambiador del equipo este se determina según:
𝑬𝑺𝑯𝑭 =(𝚺𝑸𝒔 + 𝑸𝒗𝒔) ∗ 𝒇𝒃
((𝚺𝑸𝒔 + 𝑸𝒗𝒔) ∗ 𝒇𝒃) + ((𝚺𝑸𝒍 + 𝑸𝒍𝒔) ∗ 𝒇𝒃)
Donde:
Fb = Factor de by pass, que es el que tiene en cuenta el aire que NO se pone en contacto con la superficie de transferencia de calor de la batería. Se enuncia en la siguiente tabla:
Tabla 20. Factor de bypass
Factor de bypass Tipo de aplicación Ejemplo
0.3 - 0.5
Balance térmico pequeño o con medio
SHF (ganancias latentes
grandes)
Apartamentos
0.2 - 0.3
Acondicionamiento de confort clásico, balance térmico relativamente
pequeño, o algo mayor pero con pequeño SHF
Tiendas o pequeñas
fábricas
0.1 - 0.2 Acondicionamiento de
confort clásico Tiendas grandes,
Bancos.
0.05 - 0.1
Ganancias sensibles grandes o caudales de aire exterior grandes
Tiendas restaurantes, restaurantes, fábricas
0 - 0.1 Funcionamiento con aire
fresco total Hospital, quirófanos,
Fábricas.
3.6.2. Flujo de aire del sistema Determinar el flujo de aire necesario para evacuar el calor del local objeto de la climatización.
�̇�𝒕𝒓𝒂𝒕𝒂𝒅𝒐 =(𝚺𝑸𝒔 + 𝑸𝒗𝒔) ∗ 𝒇𝒃
(𝟏. 𝟐). (𝑻𝒍𝒐𝒄𝒂𝒍 − 𝑨𝑫𝑷)(𝟏 − 𝒇𝒃)
51
Donde:
mtratado = flujo de aire en [m3/h]. Tlocal = temperatura de bulbo seco del interior del local. ADP = (punto de rocío en el aparato). Este se determina de la siguiente tabla:
Tabla 21. Factor de punto de rocio en el aparato
52
53
54
55
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57
4. SELECCIÓN DEL EQUIPO Para la selección del equipo es necesario tener en cuenta un número de criterios para una correcta selección, entre ellos podemos encontrar:
1. El sistema que se utilizará (expansión directa o fan coil) etc. 2. Costo inicial y por mantenimiento. 3. Números de equipos a instalar. 4. Nivel de ruido que estos presentan. 5. Refrigerante que utiliza. 6. Otras afectaciones al medio ambiente.
Es necesario destacar que a la hora de la selección es difícil encontrar equipos con las características exactas que necesitamos dígase capacidad frigorífica y flujo de aire, es por esto que la selección tiene que ser cuidadosa, por ejemplo en un local donde necesitemos una capacidad frigorífica de 60,25 kW y un flujo de aire de 1500,75 m3/h se puede instalar una capacidad de 62 kW y un flujo de aire 1500 m3/h, pero en un local don se necesite una capacidad frigorífica de 2 kW y un flujo de 100 m3/h no se debe montar un equipo de 3 kW y un flujo mayor, puesto que los % de sobredimensión en uno y otro caso no son los mismos y estos al final repercute en el costo inicial y de explotación de la instalación. El mismo análisis hecho para la sobre dimensión es válido para la sub dimensión. Existen otros criterios que son necesario tener en cuenta pero se consideran como más importantes los antes expuestos. Las expresiones de cálculo y los valores aportados por las diferentes tablas permiten luego del cálculo realizar la selección adecuada de los equipos que garantizan el uso eficiente de los mismos en correspondencias con normas y criterios de eficiencia energéticas actuales.
Ing. Juan Guillermo García R. – Asignatura: Aire Acondicionado y Refrigeración.