INSTALACIONES-2

DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCIONES ARQUITECTÓNICAS

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7-0

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Profesor: Julián Domene García4º C

TEMA 12.- CÁLCULO DE INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN

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INTRODUCCIÓN

Dado que el acondicionamiento higrotérmico de un edificio siempre se realiza con una fase de invierno consistente en la calefacción de los espacios, es obligado el cumplimiento de la ficha según el CTE.

En cuanto a la fase de verano, la sistemática de cálculo es la misma, aunque en la realidad el sentido de flujo térmico no coincide, pero el concepto fundamental en el dimensionamiento de la instalación, es mas exigente que en las de calefacción, dependiendo además del uso que se le dé al local a tratar, afectando a la humedad, temperatura, filtraje del aire, etc.

Es necesario tener presente que siempre se insistirá en la oportunidad de que se ejecute un buen aislamiento térmico (incluso sobredimensionado) en todos los paramentos y particularmente en los huecos acristalados en lugar de sobredimensionar los equipos frigoríficos de más potencia.

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Verano:

Temperatura interior

Humedad relativa interior

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Invierno:

Temperatura seca interior

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CÁLCULO DE CARGAS FRIGORÍFICAS

El cálculo de la carga de verano e invierno de un acondicionamiento de aire de un local, es un problema complejo por la diversidad de factores variables a tener en cuenta.

La sensación de confortabilidad varía, según:

• las personas, su metabolismo, edad, sexo, estado físico, • ropa que usan, • actividad que desarrollan en el local, • condiciones atmosféricas exteriores, • estación del año, • características de edificación del local, etc.

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CÁLCULO DE CARGAS FRIGORÍFICAS

Un estudio realizado con millares de personas y en diferentes ciudades, sobre la condición ideal de lo que es confortable, en un intento de relacionar estadísticamente los factores de:

temperatura, humedad, movimiento y pureza del aire

Con los distintos grados de sensación de confortabilidad de esas personas, dio una zona central dentro del diagrama que relacionaba dichas magnitudes, llamados campos de bienestar especificados por la norma 55-1981 de ANSI/ASHRAE, correspondientes a condiciones ambientales de invierno y verano respectivamente y, en ambos casos, para individuos que desarrollen actividades fundamentalmente sedentarias.

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CAMPOS DE BIENESTAR

Invierno Verano

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DATOS DE PARTIDA

Al comenzar a calcular una instalación de aire acondicionado, es necesario reunir previamente los siguientes datos, que ahorrarán visitas e inspecciones al local:

Planos del local: planta, sección y fachadas. Situación, latitud, altura, tipo de atmósfera (industrial, clara,

etc.) Tipo de instalación deseada. Tipo de construcción, sección de paredes, suelos y techos. Tipos y características de cerramientos: ventanas, puertas,

claraboyas. Uso del local. Condiciones interiores: temperatura y humedad

en invierno y verano. Condiciones interiores de los locales contiguos. Densidad de personas por metro cuadrado o número exacto. Maquinaria instalada y horarios de funcionamiento. Iluminación instalada y horario de funcionamiento. Otros aparatos como estufas, hornos, etc., y sus características Fuentes de carga latentes como baños, duchas, depósitos y su

temperatura.

Horario de funcionamiento del local. Condiciones exteriores de base: temperatura y humedad en

invierno y en verano. Grado de tolerancia para la temperatura y humedad interiores. Tipo de combustible deseado para la calefacción. Medio disponible para refrigeración del condensador:

agua/aire. Temperatura del agua disponible y caudal. Características de la energía eléctrica, tensión. Dimensiones y situación de la sala de máquinas. Renovaciones de aire necesarias. Otras observaciones: sombras de otros edificios, usos de

persianas o parasoles, color de las cortinas, velocidad del aire en la localidad y dirección más frecuente, etc.

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CONCEPTO DE CARGA TÉRMICA

Se denomina así a cualquier agente cuyo efecto sea el de modificar la temperatura seca o humedad absoluta del espacio acondicionado.

Las cargas pueden ser: sensiblessensibles (la que modifica la temperatura seca del local) latenteslatentes (si la modificación afecta a la humedad absoluta del mismo) internasinternas (es decir producidas por agentes del interior de los locales) externas (externas (las producidas por agentes del exterior)

La carga total será la suma algebraica de cada una de las cargas presentes.

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La temperatura del cuerpo humano entre 36 y 37 ºC, hace que desprenda calor al ambiente en el que se encuentra (carga sensible) y no es prácticamente afectada por la actividad. En cambio los ocupantes de un lugar por el proceso metabólico, es decir por la ocupación o actividad que desarrollen, producen un aporte de humedad que es necesario contabilizar (carga latente).

Por lo tanto el calor sensible que las personas aportan, varía muy poco con la actividad que desarrollen, sin embargo el calor latente desprendido por un individuo es mucho menor en el caso de estar en reposo, que si se encuentran realizando un esfuerzo físico.

Por ello es conveniente conocer tanto la ocupación de los locales a acondicionar, como su actividad.

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Los agentes originarios de las cargas son:

a) Cerramientos opacos: muros, tejados, cubiertas y tabiques.

b) Cerramientos semitransparentes: vidrio.

c) Ocupantes.

d) Iluminación.

e) Otros equipos eléctricos

f) Ventilación y/o infiltración.

Aportaciones por transmisión

Como sabemos, se realizan mediante las fórmulas:

Q = SxUx(Te –Ti) Pérdidas frigoríficas en verano Q = SxUx(Ti –Te) Pérdidas caloríficas en invierno

Los coeficientes de transmitancia U (W/m²k), serán los mismos en los dos casos, calculándose según el CTE, ya conocido. Correspondientes a cada uno de los agentes que originan la carga.

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Resulta necesario tener presente que las cargas de ventanas en una vivienda pueden llegar a ser del orden del 90 % del total del balance térmico del espacio cerrado.

Aportaciones por radiación

Para obtenerlas el sistema consiste en multiplicar los metros cuadrados de superficies de ventanas, en cada una de las orientaciones, por los coeficientes de radiación correspondientes.

Como superficies de ventanas se adoptarán los huecos de la pared donde estén instaladas. Los valores medios de ganancia de calor sensible a través de éstos, son:

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Nota: estos valores se prevén para carpinterías sencillas y vidrios normales. Se aplicarán coeficientes de reducción del 0,5 al 60 %, para

otros casos

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Como norma general puede considerarse que una persona produce unas 110 kcal/h, divididas en:

54 en calor sensible

56 en latente

Valor que puede variar según la actividad del local, hasta 140 kcal/h

Calor desprendido por las personas

Para obtener el valor pues, se utiliza:

Q = nº de personas x ganancia por persona

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La simplificación que se realiza es grande, pero resulta efectiva. Tomamos la potencia de las máquinas y la transformamos en calor mediante:

1 CV = 0,736 kW

1 kW x 860 = kcal/h

Calor desprendido por la maquinaria instalada

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Nos referimos a los valores de infiltración a través de las carpinterías, y de renovación de aire del local debido a la presencia de personas y a la contaminación interior (UNE 100011).

Se producirán por lo tanto, unas ganancias de calor en verano y unas pérdidas en invierno.

Caudal de ventilación-1

Generalmente se considera solamente el calor sensible, y se calcula según:

La relación volumen/persona oscila entre 15 y 25 m³/h

Ce = calor especifíco del aire

ieev TTVCQ 1

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Por otra parte, tenemos que tener en cuenta las renovaciones del local, en este caso, se calcula:

Caudal de ventilación-2

La solución recomendable es la de comparar ambos valores y elegir el mayor de ellos.

ieTev TTVRCQ 2

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En resumen, el volumen de impulsión debe ser igual a:

Volumen de recirculación + Volumen exterior

Se dimensiona definitivamente la máquina frigorífica con las demandas térmicas totales y el ventilador obtenido para dicho volumen de impulsión.

Aunque la proporción de aire de impulsión y aire de retorno es variable según los tipos de instalación, una aproximación válida consiste en dimensionar el caudal de retorno con el mismo valor que el aire de impulsión.

Caudal de ventilación

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INSTRUCCIONES A SEGUIR EN EL CÁLCULO DE CARGAS MEDIANTE UNA HOJA DE CÁLCULO

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INSTRUCCIONES A SEGUIR EN EL CÁLCULO DE CARGAS MEDIANTE UNA HOJA DE CÁLCULO

1. Multiplicar los m² de superficie de ventanas, en cada una de las orientaciones, por el factor correspondiente.

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INSTRUCCIONES A SEGUIR EN EL CÁLCULO DE CARGAS MEDIANTE UNA HOJA DE CÁLCULO

1. Multiplicar los m² de superficie de ventanas, en cada una de las orientaciones, por el factor correspondiente.

2. Multiplicar los m² de superficie de todas las ventanas de la habitación o recinto por el factor correspondiente.

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INSTRUCCIONES A SEGUIR EN EL CÁLCULO DE CARGAS MEDIANTE UNA HOJA DE CÁLCULO

1. Multiplicar los m² de superficie de ventanas, en cada una de las orientaciones, por el factor correspondiente.

2. Multiplicar los m² de superficie de todas las ventanas de la habitación o recinto por el factor correspondiente.

3. Multiplicar la longitud (metros lineales) de todas las paredes expuestas al exterior por el correspondiente factor (ligera o pesada).

3. Multiplicar la longitud (metros lineales) de todas las paredes interiores que separan el recinto acondicionado del que queda sin acondicionar por el factor dado (ligera o pesada).

.

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Pared sin aislamiento, espesor < 20 cm

Pared aislada, espesor > 20 cm

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INSTRUCCIONES A SEGUIR EN EL CÁLCULO DE CARGAS MEDIANTE UNA HOJA DE CÁLCULO

1. Multiplicar los m² de superficie de ventanas, en cada una de las orientaciones, por el factor correspondiente.

2. Multiplicar los m² de superficie de todas las ventanas de la habitación o recinto por el factor correspondiente.

3. Multiplicar la longitud (metros lineales) de todas las paredes expuestas al exterior por el correspondiente factor (ligera o pesada).

4. Multiplicar el total de m² de tejado o techo por el factor dado para cada tipo de construcción.

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INSTRUCCIONES A SEGUIR EN EL CÁLCULO DE CARGAS MEDIANTE UNA HOJA DE CÁLCULO

1. Multiplicar los m² de superficie de ventanas, en cada una de las orientaciones, por el factor correspondiente.

2. Multiplicar los m² de superficie de todas las ventanas de la habitación o recinto por el factor correspondiente.

3. Multiplicar la longitud (metros lineales) de todas las paredes expuestas al exterior por el correspondiente factor.

4. Multiplicar el total de m² de tejado o techo por el factor dado para cada tipo de construcción (ligera o pesada).

5. Multiplicar los m² de suelo por el factor dado. Omitir este apartado si el suelo está directamente sobre terreno.

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INSTRUCCIONES A SEGUIR EN EL CÁLCULO DE CARGAS MEDIANTE UNA HOJA DE CÁLCULO

6. Multiplicar el número de personas que normalmente van a ocupar el recinto acondicionado por el factor dado. Como mínimo hay que considerar dos personas.

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INSTRUCCIONES A SEGUIR EN EL CÁLCULO DE CARGAS MEDIANTE UNA HOJA DE CÁLCULO

6. Multiplicar el número de personas que normalmente van a ocupar el recinto acondicionado por el factor dado. Como mínimo hay que considerar dos personas.

7. Determinar en vatios la potencia total absorbida por la iluminación y equipo eléctrico restante que haya en el recinto acondicionado.

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INSTRUCCIONES A SEGUIR EN EL CÁLCULO DE CARGAS MEDIANTE UNA HOJA DE CÁLCULO

6. Multiplicar el número de personas que normalmente van a ocupar el recinto acondicionado por el factor dado. Como mínimo hay que considerar dos personas.

7. Determinar en vatios la potencia total absorbida por la iluminación y equipo eléctrico restante que haya en el recinto acondicionado.

8. Multiplicar la anchura total (metros lineales) de puertas o arcos que, estando continuamente abiertos, comunican el recinto acondicionado con el que esta sin acondicionar por el factor dado.

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INSTRUCCIONES A SEGUIR EN EL CÁLCULO DE CARGAS MEDIANTE UNA HOJA DE CÁLCULO

6. Multiplicar el número de personas que normalmente van a ocupar el recinto acondicionado por el factor dado. Como mínimo hay que considerar dos personas.

7. Determinar en vatios la potencia total absorbida por la iluminación y equipo eléctrico restante que haya en el recinto acondicionado.

8. Multiplicar la anchura total (metros lineales) de puertas o arcos que, estando continuamente abiertos, comunican el recinto acondicionado con el que esta sin acondicionar por el factor dado.

9. Sumar los ocho apartados anteriores.

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INSTRUCCIONES A SEGUIR EN EL CÁLCULO DE CARGAS MEDIANTE UNA HOJA DE CÁLCULO

6. Multiplicar el número de personas que normalmente van a ocupar el recinto acondicionado por el factor dado. Como mínimo hay que considerar dos personas.

7. Determinar en vatios la potencia total absorbida por la iluminación y equipo eléctrico restante que haya en el recinto acondicionado.

8. Multiplicar la anchura total (metros lineales) de puertas o arcos que, estando continuamente abiertos, comunican el recinto acondicionado con el que esta sin acondicionar por el factor dado.

9. Sumar los ocho apartados anteriores.

Multiplicar la CARGA BASE DE CÁLCULO obtenida en el apartado 9 por el factor de corrección que corresponda, según se deduce del mapa.

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INSTRUCCIONES A SEGUIR EN EL CÁLCULO DE CARGAS MEDIANTE UNA HOJA DE CÁLCULO

EL RESULTADO OBTENIDO ES EL TOTAL DE LA CARGA DE REFRIGERACIÓN EN FRIGORÍAS/HORA.

Para obtener los mejores resultados, debe seleccionarse el acondicionador o acondicionadores a instalar de forma que su potencia se aproxime lo más posible a la carga de refrigeración obtenida