CURSO: AIRE ACONDICIONADOPROFESOR: Ing. Ing. Willian Morales

CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS PARA ENFRIAMIENTO

INTRODUCCIÓN.La importancia de la estimación de la carga térmica de un ambiente radica en la mejor selección de la unidad acondicionadora a instalar. Una mala estimación de la carga térmica puede ocasionar lo siguiente:

a) Subdimensionado del equipo acondicionador (carga térmica real mayor a la capacidad del equipo). El equipo trabaja más horas diarias de lo normal, lo cual conlleva a la disminución de su vida útil. Puede ocurrir también que nunca se logre en el ambiente la temperatura requerida.

b) Sobredimensionado del equipo acondicionador (carga térmica real menor a la capacidad del equipo). Si bien es cierto que un equipo sobredimensionado “trabaja” menos. El problema en que podría ocupar más espacio, pero sobre todo, el costo inicial es alto.

Vamos a desarrollar dos métodos el abreviado y el tabular siendo el abreviado un método sujeto a recálculo de acuerdo a los posteriores ajustes de las condiciones del ambiente pero muy práctico para una primera decisión. El método tabular en cambio permite una mejor evaluación del ambiente sin dejar de hacer el ajuste a las condiciones exteriores reales del ambiente.

1. MÉTODO ABREVIADO

1.1. MÉTODO 1: PARA CLIMAS TEMPLADOS. (costa y sierra del Perú)Una de las condiciones fundamentales para instalar aire acondicionado en un ambiente, es seleccionar el equipo adecuado.Eso se logra mediante los cálculos que se hacen de los siguientes factores:1. La transmisión de calor a través de las paredes, techos, etc.2. El calor cedido por las personas que ocupan la habitación.3. El calor producido por la iluminación artificial.4. El calor generado por motores, por resistencias, por fricción, por llamas de

combustión, etc. (máquinas eléctricas de copiar, escribir, calcular, refrigeradores y artefactos en general).

5. La radiación solar a través de las ventanas.

Normas para el cálculo de Btu necesarias en las instalaciones.

1. Aparatos eléctricos e iluminación…………………. Vatios x 3.413 = BTU/hr.2. Personas Presentes……………………………................. Nº x 500 = BTU/hr.3. Ventanas (con mala orientación)…………………………. m2 x 500 = BTU/hr.4. Ventanas (con buena orientación)……………………….. m2 x 200 = BTU/hr.5. Paredes exteriores (hacia el sol)…………………………. m2 x 300 = BTU/hr.6. Paredes exteriores (a la sombra)…………………………. m2 x 150 = BTU/hr.7. Paredes interiores…………………………………………… m2 x 100 = BTU/hr.8. Techos al aire libre………………………………………….. m2 x 200 = BTU/hr.

9. Techos (con otro piso arriba o aislamiento)………………. m2 x 60 = BTU/hr.10. En caso de existir motores en la sala a acondicionarse. el caballaje del mismo tendrá el siguiente equivalente……………………………. 1HP X 2,545 BTU/hr.

NOTA: Una capacidad de enfriamiento de 12,000 Btu/h es equivalente a una tonelada de capacidad de enfriamiento. No es válido para casos de locales comerciales, discotecas, Gym.

1.2. MÉTODO 2: PARA CLIMAS TROPICALESIMPORTANTE: Antes de comenzar:Use la siguiente Guía para asegurarse de que usted haya seleccionado la unidad de aire acondicionado que enfriará en forma adecuada el área que usted desea. Esta guía se ha desarrollado para habitaciones donde el aislamiento, el número de ventanas y la exposición al sol son normales, y para acomodar la presencia de dos personas en el área de enfriamiento.Ajuste la capacidad de la unidad de aire acondicionado indicada en la tabla adjunta según las siguientes condiciones:

1. Aumente la capacidad en un 10% para áreas con mucha sombra.2. Aumente la capacidad en un 25% para áreas muy soleadas.3. Añada 600 Btu/h por cada persona adicional (cuando hay más de dos personas).4. Añada 4000 Btu/h si el área de enfriamiento es una cocina.

NOTA: Una capacidad de enfriamiento de 12,000 Btu/h es equivalente a una tonelada de capacidad de enfriamiento. No es válido para casos de locales comerciales, discotecas, Gym.

Área de enfriamiento (m2)Largo x Ancho

Capacidad nominal aprox. de enfriamiento (Btu/hr)

10 – 1212 – 1414 – 16 16 – 20 20 – 2426 – 3030 – 3545 - 50

80009000

100001200014000180002100030000

2. MÉTODO TABULAR Este método nos permite en una forma muy rápida pero efectiva determinar la carga

térmica de cualquier ambiente a acondicionar. Cada tipo de carga térmica (a través de las paredes, techo, ventanas u otros) se puede determinar por la siguiente relación:

Q1 = ÁREA (A) x COEFICIENTE (B) x COEFICIENTE (f)

Y la suma de estas cargas representa la carga térmica total del ambiente a acondicionar.

Los tipos de cargas térmicas a determinar son:a) Carga térmica debido al calor que ingresa por las paredes expuestas ala aire

exterior.b) Carga térmica debido al calor que ingresa por el techo expuesto.c) Carga térmica debido al calor que ingresa por las ventanas.d) Carga térmica debido al calor que ingresa a través de las paredes compartidas.e) Carga térmica debido al calor que ingresa por techos y pisos.f) Carga térmica debido al calor que ingresa con el aire infiltrado.g) Carga térmica debido al calor que generan las fuentes internas de calor.

2.1. CARGA TÉRMICA DEBIDO ALA CALOR QUE INGRESA POR LAS PAREDES EXPUESTAS AL AIRE EXTERIOR. Seleccionar el coeficiente B de la tabla 1 y multiplicarlo por el área de la pared en Cuestión (excluir el área de las ventanas).

TABLA 1 Coeficiente B ( Kcal/m2h )

TIPO DE PARED S(N)

E(E)

N(S)

O(O)

SE(NE)

NE(SE)

NO(SO)

SO(NO)

LIGERA (madera, prefabric.)

17 37 29 51 28 34 43 42

MEDIA (ladrillo y concreto)

15 40 34 56 32 38 48 45

PESADA (20cm de concreto)

16 34 31 37 29 34 40 26

Nota: La orientación entre paréntesis implica coeficientes B para ambientes localizados en el hemisferio Norte.

2.2. CARGA TÉRMICA DEBIDO AL CALOR QUE INGRESA POR EL TECHO EXPUESTO.

Seleccionar el coeficiente B de la tabla 2 y multiplicarlo por el área del techo en cuestión.

TABLA 2TIPO DE TECHO Coeficiente B

( Kcal/m2h )LIGERA Sin cielo

raso165

Con cielo raso

60

MEDIA Sin cielo raso

92

Con cielo raso

38

PESADA Sin cielo raso

43

Con cielo raso

23

2.3. CARGA TÉRMICA DEBIDO AL CALOR QUE INGRESA POR LAS VENTANAS. En caso que el ambiente a acondicionar cuente con ventanas en 2 o más

direcciones (Paredes) la ventana que tenga el mayor valor del resultado de área x chef B (obtenida de la tabla 3) se tomara en cuenta como la única expuesta ala sol y las demás ventanas tendrán el coeficiente correspondiente a ventanas bajo sombra. De la tabla 4, además, se encogerá el coeficiente f que corregirá el cálculo para aquellas ventanas cubiertas por cortinas o persianas.

TABLA 3

TIPO DE VENTANACOEFICIENTE B ( Kcal/m2h )

Ventana sombrea

da

S(N)

E(E)

N(S)

O(O)

SE(NE)

NE(SE)

NO(SO)

SO(NO

)Vidrio ordinario(3mm)

60 150 590 310 710 440 430 530 540

Vidrio ordinario(6mm)

55 140 540 290 650 400 390 480 490

Vidrio tipo absorbente de calor (3mm)

35 90 370 220 440 270 270 340 340

Tipo Duplex:Ext: absorbente de calorInt: vidrio de 6mmm

30 70 290 170 340 215 210 260 260

Adobe de vidrio 25 40 330 130 360 200 190 230 240

Nota: La orientación entre paréntesis implica coeficientes B para ambientes localizados en el hemisferio Norte.

TABLA 4TIPO DE CUBIERTA Coef f

Persianas colocadas en el lado interior

0,7

Cortinas 0,8 - 0,9

2.4. CARGA TÉRMICA DEBIDO AL CALOR QUE INGRESA A TRAVÉS DE LAS PAREDES COMPARTIDAS.

Seleccionar el coeficiente B de la tabla 5 y multiplicarlo por el área de la pared Correspondiente. Cuando el ambiente adyacente está acondicionado, ya no es Necesario cálculo de la carga térmica.

TABLA 5TIPO DE PAREDCOMPARTIDA

COEFICIENTE( Kcal/m2h )

Pantallas o vidrio 13Oros 8

2.5. CARGA TÉRMICA DEBIDO AL CALOR QUE INGRESA POR TECHOS Y PISOS. Seleccionar el coeficiente B de la tabla 6 y multiplicarlo por el área del techo o piso Correspondiente. Cuando los ambientes superior é inferior están acondicionados no

existe calor que pueda trasladarse desde o hacia un ambiente a acondicionar, por lo tanto, el cálculo de la carga térmica es innecesaria.

TABLA 6TIPO DE TECHO O PISO Coeficiente B ( Kcal/m2h )Concreto 10Recubierto con alfombra o linoleum 7Piso en contacto con el terreno 0

2.6. CARGA TÉRMICA DEBIDO AL CALOR QUE INGRESA CON EL AIRE INFILTRADO.

Seleccionar el coeficiente B de la tabla 7 y multiplicarlo por el número de ocupantes o el volumen del ambiente, tomando como carga única cualquiera que represente el mayor valor.

TABAL 7Coeficiente B ( Kcal/h – ocup )

Bancos, tiendas de departamentos, teatros, área de no fumadores.

136

Oficinas, salas de conferencia, hoteles, restaurantes, hospitales, apartamentos.

208

Salas privadas, área de fumadores. 400

Coeficiente B (Kcal/m3h )Standard 8Pasadizos de mucha frecuencia de gente, muchas ventanas expuestas ala aire exterior.

12 - 16

Cuando no se conoce el número de ocupantes, se debe estimar así:Hoteles, salas de espera, ambientes privados en hospitales 1 ocupante / m2

Oficinas, salones de belleza, barberías, foto estudios 2 ocupante / m2

Tiendas, residencias, apartamentos 3 ocupante / m2

Salas de conferencias, restaurantes, bares 6 ocupante / m2

2.7. CARGA TÉRMICA DEBIDO AL CALOR QUE GENERAN LAS FUENTES INTERNAS DE CALOR.

Las personas deben considerarse como la principal fuente de calor interna del ambiente. Multiplicar el coeficiente B de la tabla 9 por el número de ocupantes.

TABLA 9Condición del Ocupante

Tipo de Ambientes Coeficiente B ( Kcal/h – ocupantes)

Sentado Teatros, salas de te 100Haciendo trabajo de empleado

Oficinas, hoteles, restaurantes, tiendas, etc.

120

Haciendo trabajo físico

Fabricas, gimnasios, etc. 200

Para el cálculo de cargas térmicas de otras fuentes internas de calor tales como sistemas de alumbrado, artefactos eléctricos y aparatos a gas se deben considerar sus máximas capacidades (o potencias) multiplicadas por un factor de simultaneidad entre 0,5 y 0,8 según la cantidad de aparatos y la frecuencia de uso de cada uno. (a criterio del calculista).

Una vez obtenida la carga térmica total (sumatoria de todas las cargas previamente calculadas), se debe seleccionar una unidad acondicionadora que tenga una capacidad frigorífica ligeramente mayor a la calculada.

Se debe tener en cuenta que la tabulación del método esta hecha para una diferencia entre el confort y el exterior de 10° C, debiéndose ajustar el cálculo en forma proporcional a la diferencia real de las condiciones trabajadas.

RETER EIRL.4471065