REFRIGERACION Y AIRE ACONDICIONADO

4 Condiciones de confort y calefaccion

4.1 Reacciones fisiologicas a calefaccion y enfriamiento

4.2 Carta de confort

4.3 Perdida de calor del cuerpo humano

4.4 Ventilacion

4.5 Calculo de carga de calentamiento

4.6 Seleccion de equipo

REACCIONES FISIOLÓGICAS A CALEFACCION Y ENFRIAMIENTO

Termofisiologia

Es el estudio de las variaciones de temperatura que adquiere el ser humano o cualquier organismo

vivo, estas variaciones se generan por diferentes circunstancias como son el estado del clima o por

alguna enfermedad que se tenga, de igual forma se estudia las causas que lo provocan.

El mantenimiento de la temperatura corporal depende del calor producido por la actividad

metabólica y el perdido por los mecanismos corporales, así como de las condiciones ambientales.

La termogénesis, o generación de la temperatura se realiza por dos vías:

Rápida: termogénesis física, producida en gran parte por el temblor y el descenso del flujo

sanguíneo periférico

Lenta: termogénesis química, de origen hormonal y movilización de sustratos procedentes del

metabolismo celular.

El cuerpo humano tiene una temperatura interna de 37ºc, mientras que la temperatura cutánea es

de 33.5ºc. El calor ganado y perdido por el cuerpo depende de múltiples factores.

Calor metabólico

la producción de calor se incrementa con la actividad metabólica del músculo-esquelético, como

ocurre durante el ejercicio. En condiciones basales, la producción total de calor genera entre 65-80

cal/h, que pueden incrementarse hasta 300-600-900 cal/h durante el ejercicio. La ingesta de

alimentos, el aumento del metabolismo basal (por la acción de las hormonas tiroideas, adrenalina,

en menor parte noradrenalina y la estimulación simpática) son importantes factores

termogenéticos

La temperatura corporal se obtiene del balance entre el calor producido y el eliminado. Un

ejercicio duro, puede elevar la temperatura rectal a 40ºc.

En un cuerpo en reposo con intercambio de calor cero, el calor metabólico podría aumentar la

temperatura corporal unos 2º por hora y si el sujeto estuviera andando sería dos o tres veces más

rápida.

Radiación: es el calor ganado a consecuencia de la radiación solar y es independiente de la

temperatura del aire.

Convección: con temperaturas ambientales superiores a los 33.5ºc, el cuerpo gana calor por

convección esto es, las moléculas del aire transportan el calor hacia la piel.

Conducción: no es más que el paso del calor al cuerpo por el contacto directo de una molécula a

otra (ropas calientes). Juega un papel menos importante, debido al efecto aislante del aire.

Respuesta fisiológica del cuerpo frente al calor y el frío

Si estamos demasiado tiempo expuestos al frío temblamos y si por el contrario estamos expuestos

al calor sudamos. Estas reacciones del cuerpo a las variaciones de temperatura se producen

gracias a los sensores altamente sensibles al calor o al frío que poseemos en toda la piel.

Las reacciones del cuerpo

Los estímulos térmicos del exterior los perciben varios tipos de células sensoriales. En cuanto la

temperatura superficial de la piel rebasa la estrecha franja comprendida entre 33 y 35ºc si bien el

cuerpo intenta mantener una temperatura interna de unos 37ºc, la temperatura corporal en la

piel puede variar mucho. Los sensores de frío transmiten impulsos nerviosos hasta una

temperatura de 35ºc, mientras que los de calor empieza a producirlos a partir de los 30ºc. Con

temperaturas ambientales superiores a 40ºc o inferiores a 20ºc, una persona puede sentir calor o

frío persistentes a pesar de la compensación térmica de la temperatura de la piel.

Cuanto más se estimulen los sensores térmicos de la piel, más rápida será la sucesión de impulsos

nerviosos. Las células responden con especial intensidad sobre todo a cambios notorios de

temperatura. Si, en cambio, la temperatura permanece estable durante un tiempo prolongado, se

produce un efecto de habituación: aunque las células receptoras siguen produciendo impulsos

nerviosos, se reprime parcialmente el procesamiento de la información en el cerebro. Este efecto

se registra, por ejemplo, cuando tomamos un baño caliente. Al poco rato, percibimos el agua

muchos menos caliente que al sumergirnos en ella. Si la temperatura de la piel baja muy despacio,

puede ocurrir que los receptores del frío apenas respondan. Más baja, más veloz. El cuerpo suele

responder inmediatamente a un cambio de temperatura. Cuanto más baja sea la temperatura

inicial en la piel, un enfriamiento producirá más rápido la sensación de frío. Con una temperatura

inicial de 28ºc en la piel, una bajada de sólo 0,02ºc por segundo se percibe como un enfriamiento

brusco.

La sensación de frío o de calor es subjetiva y depende de la temperatura anterior que se toma

como valor de referencia. Un simple experimento lo demuestra: primero se llenan tres cuencos

con agua, uno con agua fría, el segundo con agua tibia y el último con agua caliente. Después se

mete una mano en el agua fría y la otra en el agua caliente y se aguarda un momento. Acto

seguido se cambian ambas manos al agua tibia. A pesar de que ambas manos están ahora en la

misma agua, nos parece que una está en agua más caliente y la otra en agua más fría.

Los sensores de calor de la mano que antes estaba en el agua fría responden plenamente a la

diferencia de temperatura entre frío y tibio. Lo mismo sucede con los sensores de frío de la otra

mano, que estaba en el agua caliente. Por ello se producen sensaciones diferentes que, al poco

tiempo, volverán a equilibrarse cuando los sensores de temperatura de ambas manos se hayan

adoptado a la nueva temperatura. Compensación térmica. Cuando los sensores de calor en la piel

indican una temperatura excesiva, el cuerpo reacciona: comienza a sudar y refuerza el riego

sanguíneo en aquellas zonas de la piel especialmente dotadas para disipar el calor al exterior. El

cuerpo responde de distintas maneras a las señales procedentes de los sensores de frío y en

función de la localización de las partes afectadas.

Consecuencias típicas del frío son la piel de gallina y castañeteo de los dientes. Todos estos

procesos son regulados por nuestro termostato natural, el hipotálamo, encargado de mantener

constante la temperatura corporal.

El clima define la comodidad o la incomodidad de un destino para el turismo. Hablamos de las

condiciones de “Confort Climático” para un pasajero en ese destino.

El Clima no es lo mismo que el Estado del Tiempo.

El clima de un destino se refiere a las condiciones globales y estables que rigen en ese espacio

durante por lo menos 30 años. El estado del tiempo, hace referencia a las mediciones que se

efectuaron en un determinado espacio, en un momento determinado, que puede ser, un día, una

semana o un mes.

Cuando recomendamos a un pasajero ir o no hacia determinado destino, lo hacemos en base a su

poder adquisitivo, en base a sus gustos e intereses, pero también, conociendo el valor que tiene el

clima como recurso turístico que modifica en gran medida la decisión de visitar o no determinado

espacio.

El clima y el turismo

El clima son un conjunto de condiciones meteorológicas que tiene un determinado espacio. Dichas

condiciones estarán dadas por los elementos del clima: temperatura, humedad, precipitaciones,

presión atmosférica, vientos globales y sensación térmica.

La sensación térmica se refiere a la sensación de confort o incomodidad que posee el cuerpo en

relación a los factores externos que influyen en él. Hablamos de una sensación provocada por la

temperatura y la humedad en el ambiente.

El clima también posee factores que modifican los elementos primarios del clima. Así por ejemplo,

una corriente marina calida o fría, modificará la elección de los turistas que busquen sol y playa en

determinado destino, por encontrar agua más cálida o más fría. La latitud, es decir, cuanto más o

menos cerca del Ecuador, Trópicos o Círculos Polares se encuentre el destino a elegir, también

tendrá influencia en la mayor o menor temperatura a encontrar por el grado de inclinación de los

rayos del sol sobre la superficie. El relieve, sea que vayamos a una región llana, o a una región

montañosa. Si cada 180 metros que ascendemos en altura la temperatura disminuye 1 grado, en

regiones de montañas muy altas no será extraño encontrarnos con cumbres nevadas durante todo

el año. Finalmente la vegetación reinante, es otro de los factores que modifican el clima.

Por lo tanto, en cuanto a lo natural, el clima, que etimológicamente significa, inclinación de los

rayos del sol, juega un papel primordial como condicionante en la elección de visitar o no

determinado espacio. Para hablar de clima, debemos analizar las condiciones imperantes en un

espacio, por lo menos similares en los últimos 30 años.

CALOR EN EL CUERPO HUMANO (PÉRDIDAS Y GANANCIAS

El calor corporal se produce por las calorías ingeridas más el oxígeno respirado, allí se produce la

combustión y se genera energía mecánica, termodinámica y grasa que queda como reserva de

energía, además de mantener en funcionamiento todos los órganos del cuerpo y alimentar a todas

las células, en todos estos procesos se genera calor.

La temperatura del cuerpo depende de la alimentación, el metabolismo y el sistema circulatorio

entre otras cosas.

Obviamente también de las infecciones que desencadenan en el organismo un aumento de la

temperatura para defenderse de lo que las enferma.

Comemos y respiramos para generar energía. Esta creación de genera calor.

Cada molécula del cuerpo recibe oxigeno y sustancias de los alimentos para combinarlas y generar

energía y consecuentemente calor.

MECANISMOS DE PÉRDIDA DE CALOR.

El animal siempre está perdiendo calor, ya sea ambientales o por procesos biológicos, éstos puede

ser externos o internos. Una vez producido el calor, este es transferido y repartido a los distintos

órganos y sistemas.

MECANISMOS EXTERNOS DE PÉRDIDA DE CALOR.

En éstas se incluyen Radiación, Conducción, Convección y Evaporación

--Radiación

Como todo cuerpo con temperatura mayor que 26.5 grados, los seres vivos también irradian calor

al ambiente por medio de ondas electromagnéticas. Es el proceso en que más se pierde calor: el

60%

--Conducción

Es la transferencia de calor por contacto con el aire, la ropa, el agua, u otros objetos (una silla, por

ejemplo). Si la temperatura del medio circundante es inferior a la del cuerpo, la transferencia

ocurre del cuerpo al ambiente (pérdida), sino, la transferencia se invierte (ganancia). En este

proceso se pierde el 3% del calor, si el medio circundante es aire a temperatura normal. Si el

medio circundante es agua, la transferencia aumenta considerablemente porque el coeficiente de

transmisión térmica del agua es mayor que el del aire. Es el flujo de calor por gradiente. El

fundamento físico es la transferencia de energía calorífica entre molécula.

--Convección

Este proceso, que ocurre en todo fluido, hace que el aire caliente ascienda y sea reemplazado por

aire más frío. Así se pierde el 12% del calor. La tela (ropa) disminuye la pérdida. Si existe una

corriente de aire (viento o ventilador mecánico) se produce una convención forzada y la

trasferencia es mayor. Si no hay aire más fresco para hacer el reemplazo el proceso se detiene.

Esto sucede, por ejemplo, en una habitación pequeña con muchas personas.

--Evaporación

Se pierde así el 22% del calor corporal, mediante el sudor, debido a que el agua tiene un elevado

calor específico, y para evaporarse necesita absorber calor, y lo toma del cuerpo, el cual se enfría.

Una corriente de aire que reemplace el aire húmedo por el aire seco, aumenta la evaporación.

Para que se evapore 1g. de sudor de la superficie de la piel se requieren aproximadamente 0.58

kcal.las cuales se obtienen de la piel, con lo que esta se enfría y consecuentemente el organismo.

La evaporación de agua en el organismo se produce por los siguientes mecanismos :

--Evaporación insensible o perspiración; se realiza en todo momento y a través de los poros de la

piel, siempre que la humedad del aire sea inferior al 1oo%,Asimismo se pierde agua a través de las

vías respiratorias. -Formación del sudor por parte de las glándulas sudoríparas ,que están

distribuidas por todo el cuerpo, pero especialmente en la frente ,palmas de manos y pies y zona

axilar y púbica

Mecanismos internos de pérdida de calor. Éstos son controlados por el organismo:

--Sudoración

Cuando el cuerpo se calienta de manera excesiva, se envía información al área preóptica, ubicada

en el cerebro, por delante del hipotálamo. Éste desencadena la producción de sudor. El humano

puede perder hasta 1,5 litros de sudor por hora.

--Transpiración insensible.

Cada persona, en promedio, pierde 800 ml de agua diariamente. Ésta proviene de las células e

impregna la ropa, que adquiere el olor característico.

--Vasodilatación

Cuando la temperatura corporal aumenta, los vasos periféricos se dilatan y la sangre fluye en

mayor cantidad cerca de la piel para enfriarse. Por eso, luego de un ejercicio la piel se enrojece, ya

que está más irrigada.

--Jadeo

Muchos animales no tienen glándulas sudoríparas, con lo que han desarrollado el jadeo,

controlado por un centro nervioso en la protuberancia anular. Pequeñas cantidades de aire

ingresan rápidamente a los pulmones, lo que produce la evaporación del agua contenida en las

vías respiratorias y de grandes cantidades de saliva desde la superficie de la boca y la lengua,

determinando la pérdida de calor.

MECANISMOS DE GANANCIA DE CALOR.

Al igual de la pérdida de calor, éstos pueden ser externos e internos. Se incluyen la radiación

directa del Sol y la irradiación de la atmósfera.

--Radiación directa del sol

La superficie del cuerpo absorbe una gran cantidad de calor como radiación infrarroja. Se ha

calculado que el cuerpo humano obtiene un 97%

--Irradiación desde la atmósfera

La atmósfera actúa como una pantalla amplificadora frente a las radiaciones provenientes del Sol,

y hace incidir las radiaciones infrarrojas directamente sobre el cuerpo.

MECANISMOS INTERNOS DE GANANCIA DE CALOR.

--Vasoconstricción

En el hipotálamo posterior existen centros nerviosos simpático encargados de enviar señales que

causan una disminución del diámetro de los vasos sanguíneos cutáneos; ésta es la razón por la

cual la gente palidece con el frío.

--Piloerección

La estimulación del sistema nervioso simpático provoca la contracción de los músculos erectores,

ubicados en la base de los folículos pilosos, lo que ocasiona que se levanten. Esto cierra los poros y

evita la perdida de calor. también crea una capa densa de aire pegada al cuerpo. lo que evita la

perdida de calor por convección

--Termogénesis química

En el organismo, la estimulación del Sistema nervioso simpático puede incrementar la producción

de adrenalina y noradrenalina, ocasionando un aumento de metabolismo celular y, por ende, del

calor producido.

--Espasmos musculares

O tiritones. En el hipotálamo se encuentra el "termostato" del organismo; son estructuras

nerviosas, encargadas de controlar y regular la temperatura corporal. En el posterior se produce la

tiritación.

--Fiebre

Los animales homeotermos han desarrollado mecanismos fisiológicos que les permiten tener una

temperatura corporal constante. Sin embargo, el equilibrio calórico de un organismo se puede

perder con gran facilidad y ocasionar alteraciones como la fiebre

La fiebre es una alteración del "termostato" corporal, ubicado en el hipotálamo, que conduce a un

aumento de la temperatura corporal sobre el valor normal

Éstos pueden ser causados por: - Enfermedades Infecciosas Bacterinas - Lesiones Cerebrales -

Golpes de Calor

Enfermedades infecciosas bacterianas

Es el caso de las bacterias que generan toxinas, que afectan al hipotálamo, aumentando el termo

estado. Esto afecta a los mecanismos de ganancia de calor, los cuales se activan. Los compuestos

químicos que generan aumento de temperatura son los pirógenos

--Lesiones cerebrales

Al practicar cirugías cerebrales se puede causar daño involuntariamente en el Hipotálamo, el cual

controla la temperatura corporal.

Esta alteración ocurre también por tumores que crecen en el cerebro, específicamente en el

Hipotálamo, de manera que el termostato corporal se daña, desencadenando estados febriles

graves. Cualquier lesión a esta importante estructura puede alterar el control de la temperatura

corporal ocasionando fiebre permanente.

--Golpes de calor

El límite de calor que puede aumentar el humano, está relacionado con la humedad ambiental.

Así, si el ambiente es seco y con viento, se pueden generar corrientes de convección, que enfrían

el cuerpo.

Por el contrario, si la humedad ambiental es alta, no se producen corrientes de convección y la

sudoración disminuye, el cuerpo comienza a absorber calor y se genera un estado de fiebre. Esta

situación se agudiza más aún si el cuerpo está sumergido en agua caliente.

En el ser humano se produce una aclimatación a las temperaturas altas, así nuestra temperatura

corporal puede llegar a igualar la del medio ambiente sin peligro de muerte. Los cambios físicos

que conducen a esta aclimatación son: el aumento de la sudoración, el incremento del volumen

plasmático y la disminución de la pérdida de sal a través del sudor.

VENTILACION.

La ventilación puede definirse como la técnica de sustituir el aire ambiente interior de un recinto,

el cual se considera indeseable por falta de temperatura aduecuada, pureza o humedad, por otro

que aporta una mejora.

Esto es logrado mediante un sistema de ingestión de aire y otro de extracción, provocando a su

paso un barrido o flujo de aire constante, el cual se llevará a su paso todas las partículas

contaminadas o no deseadas.

DEFINICIÓN DE CARGA TÉRMICA:

También nombrada como carga de enfriamiento, es la cantidad de energía que se requiere vencer

en un área para mantener determinadas condiciones de temperatura y humedad para una

aplicación específica (ej. Confort humano). Es la cantidad de calor que se retira de un espacio

definido, se expresa en BTU, la unidad utilizada comercialmente relaciona unidad de tiempo,

Btu/hr.

INTRODUCCIÓN, INFORMACIÓN GENERAL:

A través de años de trabajo, diversas compañías y organizaciones han evaluado múltiples factores

requeridos para determinar las cargas de enfriamiento en diversas aplicaciones. Cuando se utilizan

estos factores para el cálculo de cargas en espacios y edificios, lo importante es aplicar un buen

criterio para desarrollar algún procedimiento definido.

Para realizar el estimado de la carga de enfriamiento requerida con la mayor exactitud posible en

espacios y edificios, las siguientes condiciones son de las más importantes para evaluar:

* Datos atmosféricos del sitio.

* La característica de la edificación, dimensiones físicas.

* La orientación del edificio, la dirección de las paredes del espacio a acondicionar.

* El momento del día en que la carga llega a su pico.

* Espesor y características de los aislamientos.

* La cantidad de sombra en los vidrios.

* Concentración de personar en el local.

* Las fuentes de calor internas.

* La cantidad de ventilación requerida.

Existen diferentes métodos para calcular la carga de enfriamiento en un área determinada, en

cualquier caso es necesario evaluar diversas características como las condiciones del lugar

(condiciones atmosféricas), tipo de construcción y aplicación del espacio a acondicionar.

CONSIDERACIONES

Las variables que afectan el cálculo de cargas térmicas son numerosas, frecuentemente difíciles

para definir en forma precisa, y no siempre están en cada momento mutuamente relacionadas.

Muchas variables de cargas de enfriamiento cambian extensamente en magnitud durante un

período de 24 horas. Los cambios de estas variables pueden producirse en momentos diferentes

unos de otros, por ello deben analizarse detalladamente para establecer la carga de enfriamiento

necesaria para un establecimiento o dividirse este en zonas.

La necesidad de dividir un sistema en zonas, origina mayor capacidad de carga de enfriamiento

que un sistema total; pero permite manejar la carga para cada zona en su hora pico.

En el cálculo de carga de enfriamiento, es determinante el uso de valores adecuados para

aplicarlos en un procedimiento determinado. La variación en los coeficientes de transmisión de

calor de los materiales y montajes compuestos en edificio típicos, la forma de construcción,

orientación del edificio y la manera en cual el edificio opera son algunas de las variables que

imposibilitan un cálculo numéricamente preciso.

Mientras que los procedimientos sean usados en forma razonable por el diseñador para incluir

estos factores, él cálculo es aceptado como correcto, pero todavía es solamente una estimación

buena de la real carga de enfriamiento.

TASA DE FLUJO DE CALOR:

En diseño de aire acondicionado existen cuatro (4) tasas relativas de flujo de calor, cada una de las

cuales varía en el tiempo y debe ser diferenciada:

1. Aumento de calor del espacio

2. Carga de enfriamiento del espacio

3. Tasa de extracción de calor del espacio

4. Carga del serpentín.

La ganancia de Calor Espacial (tasa instantánea de aumento de calor) es la tasa a la cual el calor

entra y/o es generado internamente en un espacio en un momento determinado. La ganancia de

calor es clasificada por (1) El modo en el cual entra en el espacio y (2) Si es una ganancia sensible o

latente.

Los modos de ganancia de calor pueden ser como (1) radiación solar a través de fuentes

transparentes, (2) conducción de calor a través de paredes exteriores y techos, (3) conducción de

calor a través de divisiones internas, techos y pisos, (4) calor generado en el espacio por los

ocupantes, luces y aplicaciones, (5) energía transferida como resultado de ventilación e infiltración

de aire del exterior o (6) aumentos de calor misceláneos. La ganancia de calor es directamente

agregada a espacios acondicionados por conducción, convención, radiación eventualmente el

factor acumulación.

CONSIDERACIONES INICIALES DE DISEÑO

Para calcular la carga de enfriamiento de un espacio, se requiere información de diseño detallada

de la edificación e información climática a las condiciones de diseño seleccionados. Generalmente,

los siguientes pasos deben ser seguidos:

Características de la Edificación.

Obtenga las características de la Edificación.

Materiales de construcción, tamaño de los componentes, colores externos de fuentes y formas

son normalmente determinados a partir de los planos de la edificación y especificaciones.

Configuración:

Determine la ubicación, orientación y sombra externa de la edificación a partir de los planos y

especificaciones. La sombra de edificaciones adyacentes pueden ser determinadas por un plano

del sitio o visitando el sitio propuesto. Su permanencia probable debe ser cuidadosamente

evaluada de ser incluida en los cálculos.

Condiciones Exteriores de Diseño:

Obtenga información climática apropiada y seleccione las condiciones de diseño exterior. La

condición climática puede ser obtenida de la estación meteorológica local o del centro climático

nacional.

Condiciones de Diseño Interior:

Seleccione las condiciones de diseño interior tales como temperatura de bulbo seco interior,

temperatura interior de bulbo húmedo y tasa de ventilación. Incluya variaciones permisibles y

límites de control.

Rutina de Operación:

Obtenga una rutina de iluminación, ocupantes, equipo interno, aplicaciones y procesos que

contribuyan a incrementar la carga térmica interna. Determine la probabilidad de que el equipo de

refrigeración sea operado continuamente o apagado durante períodos de no ocupación (ej.

Noches y/o fines de semana).

Fecha y Tiempo:

Seleccione el tiempo del día y el mes para realizar los cálculos de la carga de enfriamiento.

Frecuentemente varias horas del día y varios meses son requeridos.

Consideraciones Adicionales:

El diseño apropiado y el tamaño de los sistemas de aire acondicionado central requieren más que

el cálculo de la carga de enfriamiento en el espacio a ser condicionado.

El tipo de sistema de acondicionamiento de aire, energía de ventilación, ubicación del ventilador,

pérdida de calor de los ductos y ganancia, filtración de los ductos, sistemas de iluminación por

extracción de calor y tipo de sistema de retorno de aire, todos afectan la carga del sistema y el

tamaño de los componentes.

MÉTODOS DE CÁLCULO:

La ASHRAE reconoce la vigencia de cuatro métodos de cálculo de cargas térmicas para seleccionar

la capacidad de los equipos de aire acondicionado. Los cuales se nombran a continuación:

Uno de los procedimientos mayor utilizados es el método de Función de Transferencia (tmf). Una

versión simplificada de este método con aplicaciones para diferentes tipos de construcción fue

publicada en el manual de fundamentos ASHRAE de 1977.

* Este método tiene como fundamento el estimar las cargas de enfriamiento hora por hora,

predecir las condiciones del espacio para varios sistemas, establecer programas de control y

programas de operación.

* El método de función de transferencia (tfm) es aplicado para el cálculo de flujo unidimensional

de transferencia de calor en paredes y techos soleados. Los resultados debido a las variaciones de

construcción se consideran insignificantes, se si toman en cuenta la carga de los componentes

normalmente dominantes. La ASHRAE (1988) generó factores de decremento efectivos de calor y

períodos de retraso de tiempo para 41 diferentes tipos de pared y 42 tipos de techo, que son

presentados para utilizarse como coeficientes de función de transferencia.

El método de "Cálculo de Cargas por Temperatura Diferencial y Factores de Carga de

Enfriamiento" (cltd/clf). Es el método que debe ser aplicado al considerarse como la primera

alternativa de procedimiento de cálculo manual.

* El método de Temperatura Diferencial para Carga de Enfriamiento es simplificado, por utilizar

un factor "U" para calcular la carga de enfriamiento para techos y paredes, presentando

resultados equivalentes. Así, la ecuación básica para carga de enfriamiento en superficies

exteriores es: q = U * A (cltd).

* El método de cálculo de carga por temperatura diferencial se basa en la suposición de que el

flujo de calor a través de un techo o pared puede ser obtenido por multiplicar la temperatura

diferencial (exterior - interior) por los valores tabulados "U" de techos y paredes, respectivamente.

Otro procedimiento usado para el cálculo de cargas térmicas es el de "Valores de Temperatura

Diferencial Total Equivalente y Tiempo Promedio" (tetd/ta). La primera presentación de este

método se hizo en el manual de fundamentos ASHRAE de 1967, este procedimiento es

recomendado para usuarios experimentados.

* Para calcular la carga de enfriamiento de un espacio usando la convención del tetd/ta, aplican

los mismos procedimientos generales empleados para el tfm.

El cuarto método publicado es un capitulo especial de cltd/clf, utilizado para cálculo de cargas en

residencias.

El aplicar el procedimiento TETD/TA en forma manual, especialmente el cálculo de promedio de

tiempo, resulta tedioso en la práctica. Este hecho más el interés creciente en el TFM condujo a la

ASHRAE a desarrollar el proyecto de investigación RP-158, con el objetivo original de comparar las

diferencias y similitudes entre estos métodos (TEDT y TFM), para establecer un procedimiento

común para ambos. Se obtuvieron técnicas automatizadas, que al utilizar el TETD/TA provee

resultados aproximados a la precisión del TFM con menor esfuerzo en cuanto a cómputos se

refiere.

La técnica del CLTD evoluciona como una operación manual que involucra menos cálculos

matemáticos y reemplaza el procedimiento de TETD/TA, para cálculos manuales; pero requiere el

uso de tablas de factores precalculados. Proyectos de investigación subsiguientes (ASHRAE 1984,

1988) aclaran el alcance de aplicación efectiva de los factores utilizados para el método de CLTD.

Actualmente está en desarrollo la "Aprobación experimental del Cálculo de Cargas térmicas por

Balance de Calor / RTS (1117-TRP)"

Motivo para el desarrollo de este trabajo experimental

Motivado a que el Manual actual de Normas de la ASHRAE, en el Capítulo 28 incluye la discusión

de cuatro metodologías de cálculo de cargas térmicas (Equilibrio de Calor, TFM, CLTD/CLF y

TETD/TA) está confundiendo a los usuarios del Manual, la ASHRAE ha sometido una Propuesta de

la Investigación para desarrollar un método alternativo de cálculo de ganancias de calor bajo el

Título "Aprobación experimental del Cálculo de Cargas térmicas por Balance de Calor / RTS (1117-

TRP)".

El Equilibrio de Calor (HB) es el método científicamente más riguroso. En la descripción de este

método en el Manual de Fundamentos ASHRAE del año 2.001 se extenderán totalmente en el

procedimiento. Un nuevo y único método simplificado, el RTS (Serie de Tiempo Radiante),

derivado del método de equilibrio de calor, también será incluido en el Manual. Todos los otros

métodos simplificados (TFM, CLTD/CLF, y TETD/TA) quedarán anulados en este manual.

El proyecto de investigación ASHRAE 875 (RP-875) ha documentado el método de HB y ha

desarrollado el Método de RTS. Los resultados han estado impresos en una nueva publicación de

ASHRAE titulado, "PRINCIPIOS de CALCULO de CARGA." Se usarán datos de este proyecto para

hacer revisiones posteriores al Manual de Fundamentos de año 2.001.

Este cambio en metodologías será la culminación de 20 años de investigación y debate de la

ASHRAE. Casi todos estas investigaciones son basadas en simulaciones de computadoras.

El proyecto "Aprobación experimental del Cálculo de Cargas térmicas por Balance de Calor / RTS

(1117-TRP)" proporcionará la aprobación del método, debido a que ninguna aprobación

experimental de gran potencia hasta ahora a tenido la completación del método.

Justificación.

Aunque los principios de ganancias de calor incluyeron en el método de equilibrio de calor bien

conocido, ningún edificio se ha construido basado en cálculos que usan ese método. Para lograr

aceptación extendida del nuevo, las metodologías entre practicar una serie de experimentos

deben completarse medidas de carga térmicas. La aprobación experimental requiere que

proporcione evidencia de confianza en edificios, bien al diseñador que usa este procedimiento del

cálculo de carga para la primera vez. Los análisis de sensibilidad dirigieron como la parte de este

proyecto ayudará a todos los diseñadores a entender el impacto de las decisiones hicieron

rutinariamente como parte de la carga que estima un proceso.

Objetivo

El objetivo de este proyecto es proporcionar aprobación experimental del equilibrio de calor y la

serie de tiempo radiante a la metodología de cálculo de cargas térmicas y para mantener la

inclusión de datos en el Manual de Fundamentos.

Cronograma

Este esfuerzo es crítico al proceso de la revisión para Capítulo 28 del Manual de Fundamentos. La

aprobación debe estar completa a su debido tiempo para la inclusión de resultados preliminares y

dirección en ese capítulo. Basado en esta necesidad, el cronograma estimado por la ASHRAE es el

siguiente:

Enero, 2000, Resultados del informe de Literatura e Investigación. Finalización de cualquier

modificación necesaria para aprobar el plan construcción del modelo.

Mayo, 2000,

Completar la construcción del edificio de prueba e inicio de pruebas.

Junio, 2000,

Revisar progreso de las pruebas y análisis de resultados en Reunión del contratista con

representantes de la ASHRAE.

Septiembre, 2000,

Culminar las Prueba.

Octubre, 2000,

Informe de resultados del proyecto y comparación con cálculos de "equilibrio de calor y RTS". De

esto depende la entrada al Capítulo 28 del proyecto.

Enero, 2001,

Presentación y aprobación del documento técnico y metodológico, y revisión con representantes

de la ASHRAE.

Enero, 2001,

Revisiones finales al Manual capítulo 28 aprobado. La aprobación experimental y el análisis de

sensibilidad se estima pueda tomar aproximadamente 24 persona/mes de esfuerzo.

MÉTODO SELECCIONADO:

En este trabajo se desarrollara un procedimiento para el cálculo de las ganancias de calor en

locales comerciales que pueden utilizar equipos y sistemas de aire acondicionados unitarios. El

procedimiento no es utilizable para el caso de grandes edificios en los que se recomiendan

sistemas centrales. La información se basa en el manual N publicado por la ACCA, que es un

procedimiento reconocido como válido por la ASHRAE, siendo equivalente al método de "Cálculo

de Cargas por Temperatura Diferencial y Factores de Carga de Enfriamiento" (cltd/clf).

El objetivo de este trabajo es establecer los siguientes puntos:

1. El significado de los términos utilizados en el cálculo de cargas térmicas para Aire

Acondicionado.

2. Las condiciones de diseño interiores y exteriores.

3. Los requisitos de una ventilación adecuada.

4. Los procedimientos y factores a utilizar en el cálculo de las cargas de enfriamiento.

El procedimiento debe ser interpretado como un conjunto de prácticas recomendadas.

DESARROLLO DEL MÉTODO:

Carga de diseño

Carga impuesta en el equipo mientras este mantiene las condiciones interiores de diseño y cuando

las condiciones exteriores de temperatura y humedad están dentro de lo especificado.

Condiciones interiores de diseño

Son la temperatura interior de bulbo seco y la humedad relativa interior, especificadas para el

cálculo de una carga de diseño.

VENTILACION

Podemos definir como ventilación a la cantidad de aire que se necesita renovar en una

dependencia determinada; la ventilación es necesaria para cualquier individuo ya que de

tanto en tanto se necesita una completa renovación del aire. El proceso de ventilación puede

darse de dos maneras: a través de una consola de aire acondicionado, o a través de los

medios de ventilación mecánica: ventiladores, turbos, etc.

La ventilación más efectiva para

contrarrestar el calor es la que se

obtiene del aire acondicionado, ya

que no sólo renueva el aire de una

estancia sino que utiliza el mismo aire

solo que lo trata químicamente.

Este procedimiento de ventilación es

muy simple; el aire acondicionado

absorbe el aire viciado de la habitación

en la que fue instalado, y una vez

dentro su filtro será el encargado de

que este aire se purifique,

posteriormente este aparato disminuirá

su temperatura y lo devolverá al lugar

de donde solió completamente limpio.

La ventilación por aire acondicionado es la más efectiva de todas las alternativas ya que nos

permite respirar un aire limpio y como consecuencia sano; en cambio la ventilación por

dispositivos mecánicos no renueva completamente el aire. Los ventiladores tradicionales lo

único que realizan es una tarea de ventilación simple, es decir, mediante el movimiento de sus

paletas generan una corriente de aire pero sin filtrarlo. Estos dispositivos son sólo

recomendables cuando el calor no aprieta de gran forma, de lo contrario nuestro ambiente no

se vería ventilado ya que las altas temperaturas opacarían las tareas de la ventilación

mecánica.

El proceso de ventilación en el aire acondicionado puede variar ya que la cantidad de

frigorías no son las mismas en todas las consolas ya que cada una de ellas se adapta a las

necesidades de ventilación de cada habitación. La potencia de refrigeración, o cantidad de

frigorías, que requiere un cuarto amplio con grandes ventanales, expuesto constantemente al

sol, no será la misma que la de una pequeña habitación que no se encuentre orientada al sol y

que sea fácil de ventilar.

PERDIDAS POR VENTILACION

Las pérdidas por ventilación son aquellas pérdidas de

aire que se dan cuando se realiza este proceso; las

mismas ocurren cuando se hace un uso incorrecto del aire

acondicionado dejando de lado los parámetros que deben

seguirse para que la refrigeración sea óptima en cada lugar

de nuestra casa.

Las pérdidas de ventilación suelen darse cuando tenemos

encendido el aire acondicionado y las ventanas de la

dependencia a refrigerar abiertas, lo que ocurre aquí son dos

cosas: se pierde el aire refrigerado y se fuerza al equipo a

trabajar más de lo usual lo que puede llevar a un eventual

daño del aparato. Cada vez que tenemos el aire

acondicionado funcionando, debemos ser concientes de que

todo el cuarto debe estar casi herméticamente cerrado, de lo

contrario se producirían pérdidas por ventilación en

abundancia.

Los equipos de aire acondicionado están diseñados para alcanzar grandes

rendimientos, y la mayor parte de ellos cuenta con un sistema de “corte” auto-programado; el

mismo funciona siempre y cuando la habitación haya alcanzado la temperatura deseada. De

allí en más la función del aire acondicionado es mantener esta temperatura elegida.

Si la consola de refrigeración se encuentra funcionando y alguna de las dependencias a

climatizar no se encuentra adecuadamente cerrada, allí se estarían produciendo pérdidas por

ventilación.

El aire refrigerado dejaría el lugar

dándole paso a otra corriente de aire

caliente proveniente del exterior, ésta

se establecería en la habitación

elevando la temperatura del aire que ya

fue refrigerado. El aparato de aire

acondicionado notaría que la

temperatura se ha elevado, por lo tanto

seguiría realizando el proceso de

refrigeración, un proceso eterno ya

que si el cuarto permanece abierto el

“corte” autoprogramado no se

efectuaría nunca haciendo así que la

consola trabaje más de lo habitual.

Debemos evitar estas pérdidas por

ventilación si queremos prolongar la

vida útil de nuestro artefacto.

Calculo de caraga de calentamiento