Ver 1ª PARTE
Efectos del tiempo de demora
La energía que se absorbe por paredes, suelos, equipos,
etc., contribuye a la carga de enfriamiento pero tras un tiempo de demora. El
cálculo de estos efectos es un desafío principal en las cargas de enfriamiento.
MÉTODOS DE CÁLCULO DE LAS CARGAS DE ENFRIAMIENTO
Presentamos a continuación dos métodos de cálculo, el método
de balance térmico (HB) y la serie de tiempo radiante (RTS), que es una
simplificación del procedimiento HB.
La variación en los coeficientes de transmisión de calor de
materiales de construcción típicos y ensamblajes de compuestos, diferentes
formas de hacer edificios, filtraciones no controladas, y la forma como se
opera el edificio dan como resultado variables que hacen el cálculo imposible.
Incluso si el diseñador usa procedimientos razonables para tener en cuenta
estos factores, los cálculos nunca pueden ser más que una buena estimación de
la carga actual. Frecuentemente, una carga de enfriamiento debe calcularse
antes de que cada parámetro en el espacio acondicionado pueda ser definido
apropiadamente o completamente. Un ejemplo es una estimación de la carga de
enfriamiento para un nuevo edificio con muchos suelos de espacios sin revestir
para particiones detalladas, muebles, iluminación, y una distribución en planta
sin definir.
Los espacios perimétricos expuestos a ganancia térmica solar
a menudo necesitan enfriamiento durante los momentos de luz solar o después de
periodos de no ocupación, cuando los espacios adyacentes se han enfriado por
debajo de las temperaturas de diseño de interior. Las cargas de calentamiento
implicadas pueden ser estimadas convencionalmente para compensar o prevenir el
sobrecalentamiento, pero no tienen relaciones directas a las cargas de
calentamiento de diseño del espacio.
El diseño correcto y dimensionado de los sistemas de aire
acondicionado requiere más que cálculos de cargas de enfriamiento en el espacio
que se acondiciona. Debe evaluarse el tipo de aire acondicionado, la tasa de
ventilación, recalentamiento, energía de ventilador, localización del
ventilador, pérdidas y ganancias de calor en conductos, pérdidas en conductos,
sistemas de iluminación de extracción de calor, tipo de sistema de aire de
retorno, y cualquier recuperación de calor sensible o latente. El diseño del
sistema y sus componentes requiere que el rendimiento del sistema se analice
como procesos psicrométricos.
El diseño del sistema puede considerar cargas sensibles o
latentes, y ambos necesitan ser controlados. Cuando en el espacio hay cargas
sensibles, lo que suele ser habitual, el aire de suministro de enfriamiento
tendrá bastante capacidad para deshumidificar, pero esto es comúnmente
permisible.
El cálculo de las cargas de un espacio requiere información
detallada del diseño del edificio. Debe recopilarse la siguiente información:
- Características del edificio: Materiales constructivos, tamaños del componente, colores de superficie externa, y forma.
- Configuración: Determinar localización del edificio, orientación, y sombreado externo de edificios adyacentes.
- Condiciones de diseño exterior: Datos climáticos y condiciones de diseño de exterior. Las temperaturas de bulbo seco y húmedo pueden variar considerablemente de datos tradicionales usados en varias áreas.
- Condiciones de diseño interior: Es la selección de la temperatura del bulbo seco interior, humedad relativa, y tasa de ventilación.
- Área de fenestración: La fenestración se mide por el factor U y el coeficiente de ganancia solar SHGC
GANANCIAS DE CALOR INTERNAS
Las ganancias de calor internas proceden de personas,
iluminación, motores, aparatos, y equipos pueden contribuir a las cargas de
enfriamiento en los edificios. Normalmente las encontraremos tabuladas y serán
fácilmente cuantificables aunque el proceso es laborioso si queremos hacer un
análisis de detalle.
Personas
En la siguiente tabla representamos las tasas a las que el
calor sensible y la humedad son emitidos por humanos en diferentes tasas de
actividad. En espacios con alta densidad de personas la ganancia de calor
latente y sensible comprende una gran fracción de la carga total. Incluso para
una ocupación a corto plazo, el calor y humedad sensible introducido por las
personas es significativo.
Grado de actividad
|
Calor total, W
|
Calor sensible, W
|
Calor latent, W
|
% calor sensible que radia
|
|||
Hombre adulto
|
Hombre/mujer ajustado
|
Baja velocidad aire
|
Alta velocidad aire
|
||||
Sentado en un teatro
|
Teatro, matiné
|
115
|
95
|
65
|
30
|
||
Sentado en un teatro, noche
|
Teatro, noche
|
115
|
105
|
70
|
35
|
60
|
27
|
Sentado, trabajo muy ligero
|
Oficinas, hoteles,
apartamentos
|
130
|
115
|
70
|
45
|
||
Trabajo moderadamente activ0
|
Oficinas, hoteles,
apartamentos
|
140
|
130
|
75
|
55
|
||
Parado, trabajo ligero,
caminando
|
Tiendas, venta al menor
|
160
|
130
|
75
|
55
|
58
|
38
|
Caminando
|
Droguería, banco
|
160
|
145
|
75
|
70
|
||
Trabajo sedentario
|
Restaurante
|
145
|
160
|
80
|
80
|
||
Trabajo ligero
|
Fábrica
|
235
|
220
|
80
|
140
|
||
Baile moderado
|
Salón de baile
|
265
|
250
|
90
|
160
|
49
|
35
|
Caminando a 4,8 km/h; trabajo de máquina ligera
|
Fábrica
|
295
|
295
|
110
|
185
|
||
Bolos
|
Bolera
|
440
|
440
|
170
|
255
|
||
Trabajo pesado
|
Fábrica
|
440
|
440
|
170
|
255
|
54
|
19
|
Máquinas pesadas; elevación
|
Fábrica
|
470
|
470
|
185
|
285
|
||
Atletismo
|
Gimnasio
|
585
|
525
|
210
|
315
|
Iluminación
La iluminación a menudo es un componente principal de la
carga de enfriamiento, por lo que es necesaria una estimación exacta del calor
del espacio.
Ganancia de
calor instantánea de iluminación
La fuente primaria de calor de de la iluminación procede de
los elementos emisores, o lámparas, aunque puede generarse también calor de los
balastos y otros accesorios. Generalmente, la tasa instantánea de ganancia de
calor sensible ganada de la iluminación eléctrica puede calcularse a partir de
la siguiente expresión:
Donde:
- qel = ganancia de calor, W
- W = Vatios de iluminación totales, W
- Ful = Factor de uso de iluminación
- Fsa = Factor de tolerancia especial de iluminación
Los vatios de iluminación totales se obtienen sumando los
vatios de cada carga individual. No se incluyen los balastos, ya que se
consideran como un factor separado. Los vatios de un balasto magnético son
significativos, pero el consumo de los balastos electrónicos de alta eficiencia
puede ser insignificante comparado con el de las lámparas.
El factor de uso de iluminación es el ratio de los vatios en
uso, por las condiciones bajo las cuales se hace la estimación de carga. Para
aplicaciones comerciales tales como almacenes, el factor de uso es generalmente
1.
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