Repblica Bolivariana de VenezuelaInstituto Universitario PolitcnicoSantiago MarioExtensin MaracaySeccin: Ml

Autor.Lara JuniorC.I: 20.906.687

Maracay, Mayo de 2015.

INTRODUCCIN.

Es muy evidente que la carga trmica es la suma de la carga trmica ambiental y el calor generado en los procesos metablicos. El objeto de controlar la carga trmica es determinar la exposicin o no del trabajador a calor excesivo en los puestos de trabajo que se consideren conflictivos. La medicin consiste en determinar el TGBH (Indice de Temperatura Globo Bulbo Termmetro). Para obtener este ndice se deben medir en el ambiente tres temperaturas: temperatura de bulbo seco, de bulbo hmedo y de globo.En Venezuela, la ubicacin geogrfica hace que el clima del pas sea tropical. De hecho, segn Rosales (2007) en muchas de sus principales ciudades, donde se concentra la mayor parte de la poblacin, existe un predominio de la regin climtica clida hmeda durante todo el ao. Debido a estos efectos climticos es comn que las edificaciones venezolanas estn dotadas de equipos de acondicionamiento ambiental, razn por la cual, el estudio de carga trmica de estos recintos constituye un aspecto primordial para evitar el derroche de energa por sobre dimensionamiento de los sistemas a instalar.Ahora bien, producto de la ausencia de normativas venezolanas para el clculo de la carga trmica, lo usual es emplear los procedimientos y metodologas establecidos por la Sociedad Americana de Ingenieros de Calefaccin, Refrigeracin y Aire Acondicionado (ASHRAE). La desventaja de emplear estos procedimientos, segn Colman et al (2012) es que no estn adaptados a la realidad de los sistemas constructivos comnmente emplea- dos en nuestro pas, tenindose que emplear algn tipo de equivalencia que introduce incertidumbres en las estimaciones obtenidas.

Tipos de Cargas Trmicas. Concepto.La carga trmica est asociada a sistemas de climatizacin (calefaccin y refrigeracin), as como a sistemas frigorficos. Se trata de la cantidad de energa trmica por unidad de tiempo (potencia trmica) que un recinto cerrado intercambia con el exterior debido a las diferentes condiciones higrotrmicas del interior y del exterior, considerando las exteriores como las ms desfavorables posible. El clculo de estas cargas permite disponer los sistemas adecuados de calefaccin o refrigeracin para compensarlas.Las Cargas Trmicas Pueden Deberse a dos Solicitaciones: Cargas de calefaccin, que seran las que se producen en condiciones exteriores de invierno (y que fsicamente traducen el calor perdido por el edificio hacia el exterior en la unidad de tiempo) y las cargas de refrigeracin que anlogamente, se refiere a las producidas en las condiciones de la estacin clida (fsicamente, calor ganado por los locales en la unidad de tiempo).Las cargas trmicas se deben a varios fenmenos de intercambio de calor del edificio con el exterior, as como a ganancias de calor interiores (en la estacin clida): Transmisin por conduccin a travs de los elementos constructivos que separan el interior del exterior o de otros locales no climatizados.Dependen de la diferencia de temperatura (salto trmico) entre el interior y el exterior, de las caractersticas constructivas de cada elemento (muros, huecos) en lo que se refiere al aislamiento trmico (expresado por la transmitancia trmica, U) y de la superficie de cada elemento. En el caso de los muros o de las ventanas con vidrio coloreado, el calentamiento de su superficie por el sol, cuando estn expuestos, hace que el salto trmico sea mayor en verano, lo que hay que tener en cuenta.Tambin deben considerarse los llamados puentes trmicos que son los lugares donde los elementos constructivos tienen una discontinuidad en el aislamiento trmico. Se dan en los bordes de ventanas y puertas, en el encuentro de muros y forjados entre otros. Tratamiento trmico del aire exterior necesario para la ventilacin y renovacin de aire de los ambientes.Dependen del salto trmico interior-exterior y del caudal de ventilacin necesario. En ciertos casos, cuando la construccin no es de buena calidad, hay que tener en cuenta las infiltraciones de aire del exterior, no deseadas, por las rendijas y juntas de cierre de los huecos que separan del exterior, ventanas o puertas. Calor entrante debido al soleamiento por los cierres de los huecos acristalados (ventanas).Se produce por efecto invernadero: al atravesar el espectro visible de la radiacin solar un vidrio transparente, calienta los objetos que hay tras el vidrio; los objetos emiten radiacin en infrarrojos, y para ciertas longitudes de onda de los infrarrojos el vidrio es opaco, de modo que el calor queda atrapado tras el vidrio, aumentando la temperatura del ambiente. Este efecto es favorable en invierno (reduce la carga trmica) y desfavorable en verano (la aumenta). Calor interno producido por las personas, la iluminacin elctrica y los aparatos que hay en el interior de los edificios (como en el caso anterior puede ser favorable o desfavorable segn la estacin). Tambin es otra carga trmica el tratamiento de la humedad del aire para conseguir en los ambientes una humedad relativa adecuada. El vapor puede proceder de fuentes internas (evapotranspiracin de las personas, de ciertos aparatos y externas (contenido de humedad del aire exterior)Al enfriar una masa de aire (refrigeracin) con un contenido determinado de vapor de agua, aumenta la humedad relativa, por lo que es necesario eliminar parte del vapor para mantener la humedad relativa dentro de lmites adecuados. Por el contrario, al calentar (calefaccin) una masa de aire disminuye la humedad relativa. En este caso, a menudo la evapotranspiracin de los ocupantes puede ser suficiente para compensar esa disminucin, pero si no lo fuera (temperaturas exteriores muy bajas), habra que aadir vapor para conseguir una humedad relativa adecuada.Hay ciertos fenmenos que no se toman en cuenta en el clculo de las condiciones de invierno, pues mejoran las condiciones interiores en esa estacin (soleamiento, ocupacin...), pero que tienen importancia en las condiciones de verano pues aportan calor a los locales desde su interior; en invierno, los sistemas de control del ambiente interior las tendrn en consideracin. As pues, las cargas de invierno solamente dependen de las condiciones exteriores, y las de verano, tanto de las interiores y de las exteriores.Condiciones Interiores.Las normativas de la mayora de los pases fijan unos valores lmite para las condiciones del interior de los recintos. Estos lmites vienen determinados por un lado, por la comodidad de los usuarios y por el otro extremo por el necesario ahorro de energa. Dependiendo las cargas de la diferencia de temperaturas entre el exterior y el interior, cuando menor sea esa diferencia, menores sern las cargas trmicas.

De invierno: La temperatura estar comprendida entre 18 y 22 C, la Normativa espaola fija como mximo una temperatura de 21 C. La humedad relativa estar comprendida entre el 45% y el 60%.Esta temperatura puede ser menor cuando los usuarios realicen tareas que requieran un esfuerzo fsico mediano o considerable.De verano: Las temperaturas adecuadas de verano estarn comprendidas entre 24 y 26 C para los locales cuyos ocupantes estn ocupados en tareas que requieran poco esfuerzo fsico (trabajo de oficinas, comercio, vagones de ferrocarril de viajeros...). La humedad relativa deber estar comprendida, como en el caso de la calefaccin, entre el 45% y el 60%.Aunque a veces mucha gente piense que estas temperaturas son excesivas, y casi "no se nota" el fresco al entrar desde la calle, al cabo de cierto tiempo de estar en el recinto se nota mayor comodidad y, si fueran ms bajas, se notara fro. Es importante recordar que, as como en invierno se llega desde el exterior con ropa de abrigo de la que se prescinde al entrar en un recinto calefactado, en verano no se lleva una ropa de abrigo bajo el brazo para prevenir temperaturas interiores demasiado bajas.Condiciones Exteriores.Tambin en este caso las normativas suelen dar unas temperaturas de clculo obtenidas a partir de datos meteorolgicos tomados a lo largo de una serie de aos.Condiciones de Invierno.La manera de darlas vara de unos pases a otros. En algunos se dan zonas climticas mediante mapas fijando para cada una de ellas una temperatura de clculo. En otros se dan para cada localidad concreta, a veces con una tabla de ajuste de esas temperaturas para localidades menores (generalmente sin observatorio meteorolgico) en funcin de la diferencia de altitud con respecto al nivel del mar, de la localidad con observatorio. En general se dan solamente las temperaturas y no la humedad relativa.En Espaa se definen dos temperaturas de clculo. Una de ellas es la mnima superada en un 97,5% de las horas de los meses de diciembre, enero y febrero, para cada localidad; es decir que habr temperaturas menores durante unas 54 horas en esa temporada, pero teniendo en cuenta que sern horas nocturnas, en que la calefaccin debe de estar reducida. La otra definicin es igual pero para el 99% de las horas y se aplica a hospitales, residencias de ancianos, guarderas, en las que es necesario evitar que en ciertos momentos pueda haber escasez de temperatura en los ambientes.El problema de esta definicin aparentemente tan exacta, es que deja fuera muchas localidades en las que se debern obtener estas temperaturas por aproximacin o mediante tablas que las normativas no se atreven a fijar.Condiciones de Verano.Para verano deben darse tanto la temperatura de clculo como la humedad relativa de clculo. En general la temperatura se da de dos modos: una temperatura de clculo, hallada como media de temperaturas elevadas a lo largo de cierto periodo extenso, y una temperatura mxima que se puede alcanzar con cierta frecuencia, pero en periodos cortos, en la localidad o zona.Respecto a la humedad relativa exterior, se dan los datos del mismo modo: una humedad relativa media mxima y un valor de humedad relativa punta. Se deja a criterio del proyectista prevenir una o la otra (la segunda da como resultado aparatos ms potentes), en funcin del uso de los locales y de la necesidad especfica de comodidad que requieran los usuarios.Tambin es importante conocer la posicin del sol en los momentos ms desfavorables (que se suele dar a finales del mes de julio en el hemisferio norte, finales de febrero en el sur) para poder calcular el soleamiento que recibirn los elementos acristalados, para lo que debe conocerse la latitud y la inclinacin de las ventanas. En ese sentido es importante que no haya elementos acristalados inclinados (ventanas en el faldn de la cubierta) en lugares de clima clido. En cuanto a la hora en que esta solicitacin se producir, depender de la orientacin de esos elementos acristalados por lo que habr que estudiar cada fachada segn su orientacin, a una hora distinta.No debe olvidarse que, ante el soleamiento, no valen los aislamientos trmicos (doble acristalamiento), siendo solo realmente efectivo impedir el soleamiento mediante elementos que den sombra desde el exterior a las superficies acristaladas.Mtodo de Clculo.El mtodo de clculo de las cargas es demasiado extenso para presentarlo aqu, pero empieza por el clculo de prdidas o ganancias de cada uno de los locales que componen el edificio a estudiar. Este clculo permitir dimensionar el aparato terminal (radiador, ventiloconvector o caudal y temperatura del aire, mediante sus conductos y rejillas de impulsin), que climatizar dicho local. La suma de las cargas de todos los locales, en su caso corregidas para tener en cuenta horarios distintos en distintos locales, ser la potencia de los equipos centralizados de produccin de calor o de fro.

El clculo se hace para las condiciones exteriores ms desfavorables. Los sistemas de regulacin y control de la instalacin se encargarn de adaptar la potencia de los aparatos terminales a las cargas reales en cada momento.Fotografa infrarroja de las prdidas de calor por transmisin de un edificio; cuanto mayor es la temperatura superficial, mayores son las prdidas en ese puntoBsicamente, el clculo consiste en obtener las prdidas o ganancias por trasmisin de cada uno de los elementos de cierre del local, que son funcin de su transmitancia trmica, de su superficie y de la diferencia de temperaturas de clculo entre el interior y el exterior (o de otro local con temperatura distinta a la del estudiado). Un clculo ms afinado exige que tambin se calculen las prdidas o ganancias por los puentes trmicos que pueda haber en los separadores, que se hace de modo anlogo. Luego se calcula la cantidad de energa trmica necesaria para calentar o enfriar el aire de ventilacin, funcin del caudal exigido por la normativa y de la diferencia de temperaturas.Especficamente para refrigeracin, adems de lo dicho en el prrafo anterior, hay que tener en cuenta tambin el soleamiento que pueda entrar por los huecos acristalados, funcin de la superficie, de la orientacin y de la inclinacin de estos, en el da ms desfavorable del ao; es muy importante tambin tener en cuenta los elementos exteriores que puedan impedir la entrada del sol por los vidrios (que arrojen sombra sobre ellos). Tambin las cargas interiores, por ocupacin, iluminacin y maquinaria (que en calefaccin son favorables). Y, por supuesto, las cargas latentes, debidas a la necesidad de condensar la humedad del aire, tanto interiores (especialmente la evapotranspiracin de los ocupantes, as como las posibles actividades productoras de vapor), como las exteriores (humedad contenida en el aire de ventilacin). Como en muchas ciencias aplicadas, existe software especializado para realizar estos clculos.

Los Factores que Definen la Carga Trmica son: La orientacin del edificio o local con respecto a los puntos cardinales. Destino o uso del local Oficinas Teatros Bancos Iglesia Apartamentos, entre otros Dimensiones del local Materiales de construccin utilizados en el edificio o local:Condiciones de Proyecto.Al realizarse clculos de las instalaciones de aire acondicionado se fijan unos valores para las temperaturas y humedades relativas en el interior y el exterior del local, y los mismos se denominan condiciones del proyecto. Las condiciones exteriores del proyecto se determinan en base a los datos meteorolgicos de la regin. Estos datos climatolgicos tienden a ser muy variables, por lo que comnmente se recomienda trabajar en funcin de condiciones crticas promedio anual. En Venezuela podemos fijar una temperatura de 20 a 23C y una humedad de 40 a 60% como condiciones interiores de diseo (Brito C, 2007 Aire acondicionado y Refrigeracin )Carga Trmica Total.Es la suma de las cargas internas y externas, y nos da el estimado de la capacidad que debe tener el equipo a instalarse.Zona.Ambiente o grupos de ambientes a ser acondicionados, cuyo suministro de aire parte de una seccin comn del equipo que maneja el suministro de aire acondicionado.Criterios para la Agrupacin de Ambientes: Iguales condiciones de diseo exterior e interior Similitud en cuanto a la magnitud de las cargas trmicas de los ambientes Variacin simultnea en los ambientes de la relacin: carga sensible interna a carga total interna Horario de ocupacin Exigencias similares en cuanto a exactitud de control y volumen de aire fresco Poca importancia a la transmisin de ruidos de un ambiente a otroEs el momento en el cual se produce para el sistema o para el ambiente en consideracin la mxima carga trmica.Una vez que se haya recopilado toda la informacin detallada sobre el ambiente a acondicionar, se procede a realizar lo siguiente:Clculo del Da y Hora Crtica de DiseoLa hora de carga mxima puede establecerse generalmente por simple examen de las condiciones del local; no obstante, en algunos casos deben hacerse estimaciones de diversas horas del da.En realidad rara vez ocurre que todas las cargas alcancen su mximo a la misma hora. Es vlido basarse en la poca ms caluroso donde la temperatura tiende a aumentar ms de lo normal, generalmente en verano. Por otro lado el Carrier nos suministra tablas que contiene las aportaciones solares sobre los vidrios en todos los meses del ao, a travs de esta, se pueden determinar las carga totales, al tomar en cuenta las reas tanto de paredes como ventanas, y multiplicando por estas aportaciones. A pesar de ser una carga sobre vidrios, algunas Empresas toman como criterio considerarlas sobre los muros tambin, para tener un valor ms lgico, lo que ha dado excelentes resultados para esta estimacin.Para facilitar este clculo se utiliz un programa, que se bas principalmente en los dos criterios nombrados anteriormente que nos da como resultado (numrico y grfico) todas las cargas trmicas generadas incluyendo la mxima carga. Condiciones Exteriores de Diseo.Son la temperatura exterior de bulbo seco y la humedad relativa exterior del ambiente donde se requiere calcular la carga de diseo.Los sistemas de calefaccin, ventilacin y aire acondicionado (HVAC), deben contrarrestar las fuerzas del tiempo cuando la temperatura al aire libre (temperatura del ambiente exterior) o humedad se mueve en un rango aceptable en favor de la seguridad y comodidad (confort). Por consiguiente, un entendimiento claro del comportamiento del tiempo es til para diseadores y operadores de estos sistemas. Limitaciones en esa comprensin son a menudo la raz de problemas, que envuelve calidad del aire interior pobre y deterioro prematuro de la edificacin y del equipo.Ingenieros, tcnicos de servicio y operadores de la construccin constantemente analizan y localizan fallas en problemas normales de sistemas HVAC (siglas en ingles). A menudo, conocer las condiciones del tiempo presente y reciente pueden ayudar a explicar la causa de un problema, y lleva a una rpida solucin. Recientemente, el World Wide Web (mundo virtual en internet) ha llegado a ser una fuente para observaciones actuales.Extremos de Humedad Correctos.Algo sorprendente (quiz a causa del nfasis en controlar temperatura en lugar de humedad), los manuales de la ASHRAE anteriores a 1.997 no incluyeron descripcin de datos extremos de humedad. El de 1.993 y los manuales anteriores mostraron slo el promedio de la humedad durante perodos de temperatura extrema. Esos valores no representan la humedad extrema, que ocurre a temperaturas moderadas durante temporales o durante la maana cuando el roco se evapora.La mala impresin o informacin sobre la humedad produjo que en la temperatura superior a menudo era bastante significante el margen de error. Se puede ver un ejemplo en la inscripcin por Huntsville, Ala.. La temperatura pico de bulbo seco es 94F (34.4C) con un promedio de temperatura de bulbo hmedo (MWB) de 75F (23.9C). Esos valores pico de bulbo seco producen la impresin que la relacin de la humedad extrema es 14.3 gr./Kg. De hecho, la humedad del pico real es muy superior a 19.3 g/ kg., por tener un 0.4% en las columnas del punto del roco. Estas columnas tambin muestran que la humedad pico ocurre a un promedio de temperatura de bulbo seco (MDB) de 83F (28.3C) en lugar de a 95F (35C). Esto representa una reduccin significante en la relacin del calor sensible para un espiral refrescante del aire externo, y probablemente sugiere una seleccin del equipo diferente para tales aplicaciones.Contar con datos correctos de la humedad pico debe significar mejoras en los equipos y sistemas para la deshumidificacin.Momento del da con Carga Pico de Enfriamiento.Este momento no es detectable fcilmente, ya que los componentes principales de la carga de enfriamiento no se dan al mismo tiempo. La carga mxima de temperatura exterior se toma como las 3:00 p.m., la mxima ganancia solar a travs de vidrios llega a cualquier hora desde la 7:00 a.m. hasta las 5:00 p.m., dependiendo de la orientacin geogrfica. Las ganancias de calor internas pueden llegar a su pico en cualquier momento. Se hace necesario entonces efectuar un clculo de las ganancias de calor en varios puntos a lo largo del da para poder determinar el pico mximo de la carga de enfriamiento.Debido a la variedad de factores que influyen en el clculo de la carga pico, es recomendable que en los casos en que haya alguna duda; se calcule la carga para varias horas.Un aspecto importante del clculo de cargas de enfriamiento a horas diferentes de las 3:00 p.m. y que algunas veces es obviado, es la correccin que debe hacerse a la temperatura exterior de diseo de bulbo seco para cada momento del da en particular. Obviamente si la mxima temperatura exterior de bulbo seco se presenta todos los das a las 3:00 p.m., en cualquier otro momento debe ser menor. Por consiguiente, la temperatura interior y la exterior de bulbo seco a otras horas distintas de las 3:00 p.m. ser menor que en las condiciones de diseo que se presentan a las 3:00 p.m.Las correcciones no solamente afectan la diferencia de temperatura de exterior a interior, sino tambin las diferencias totales equivalentes en las temperaturas de paredes y techos.Ganancia de Calor por Radiacin Solar a travs de VidriosSe refiere a cualquier abertura vidriada en la envoltura de la edificacin. Los componentes del fenestraje incluyen: (1) Material vidriado ya sea vidrio o plstico. (2) Marcos, divisiones, etc. (3) Dispositivos externos de sombreado. (4) Dispositivos internos de sombreado. (5) Sistemas integrales de sombreado (entrevidrios).El diseador debe considerar los siguientes factores a la hora de seleccionar ventanas: (1) arquitectnicas: identificando las opciones de diseo y su capacidad de lograr conservacin de energa, incluyendo el posible uso de iluminacin elctrica y luz del da con controles para reducir la luz elctrica automticamente cuando la luz del da est disponible; (2) Trmico: Diseando para prdidas de calor y/o ganancia para el confort de los ocupantes y conservacin de la energa. (3) Econmico: evaluando los costos y los costos de ciclos de vida de los diseos de ventanas alternativas. (4) La necesidad humana determinando el deseo psicolgico o la necesidad fsica para ventanas y los estndares de iluminacin apropiada para el proyecto de uso del espacio, para el confort de los ocupantes y aceptacin.Sombreado de Ventanas con Aleros.Cuando una ventana est sombreada con un alero, la porcin del vidrio que no recibe el sol est sujeta a la mnima ganancia de calor solar que recibe una ventana segn la tabla de "Ganancias de calor por radiacin solar a travs de vidrios", del manual N publicado por la ACCA.Ganancias de Calor a Travs de Componentes EstructuralesLa conduccin es el modo de transferencia de calor por el cual se verifica un intercambio de energa desde una regin de alta temperatura hacia otra de baja temperatura, debido al impacto cintico o directo de molculas.La ley de Fourier de la conduccin de calor establece que la rapidez de flujo por conduccin en un sentido dado es proporcional al gradiente de temperatura en ese sentido y al rea normal a la direccin del flujo de calor.Es decir, el flujo de calor en la direccin x, qx, est dado por la ecuacin:Q: Es el vector de flujo de calor por unidad de superficie (W m-2).k: Es una constante de proporcionalidad, llamada conductividad trmica (W m-1 K-1).T: Es el gradiente del campo de temperatura en el interior del material ( K m-1).

Concentracin de Personas como Base de Diseo.Las personas que ocupan el espacio que debe ser acondicionado contribuyen con cantidades importantes de calor sensible y calor latente, que aumenta la carga total de enfriamiento de dicho espacio.El clculo debe basarse en el nmero promedio de personas dentro del espacio durante el periodo de la mxima carga de enfriamiento de diseo. La cantidad de calor debida a las personas, que va a aumentar la carga total de enfriamiento, debe estar de acuerdo a la actividad desarrollada por ests personas como indica la Tabla "Ganancias de calor por persona". La tabla publicada en el manual N de la ACCA titulada "Concentracin de personas estimados" muestra valores estimados en pies cuadrados por personas para ser usados cuando no se disponga de datos ms exactos.Ganancias de Calor Originadas por Equipos Instalados en El Interior de un Espacio a Acondicionar.Entre las fuentes de calor dentro del espacio que ser condicionado estn las luces, las mquinas de oficina, equipos de computacin, los electrodomsticos y los motores elctricos. La tablas anexas que muestran la ganancia de calor generada por algunos de estos aparatos son, "Ganancias de calor por motores elctricos" y "Ganancias de calor por electrodomsticos" y "Ganancias de calor generado por equipos de oficinas", del manual N publicado por la ACCA.Cuando los equipos que producen calor estn cubiertos por una campana de extraccin, debe calcularse la carga adicional debida al aire fresco que se debe introducir para compensar el aire extrado por la campana. Esto se calcula en la secuencia de Ganancias de calor por infiltracin y ventilacin.Con respecto al alumbrado, el mismo constituye una fuente de calor sensible. Este calor se emite por radiacin, conveccin y conduccin. Un porcentaje del calor emitido por radiacin es absorbido por los materiales que rodean el local, pudiendo tambin producirse estratificacin del calor emitido por conveccin. Las ganancias de calor reales se determinan aplicando los valores mostrados en la tabla "Ganancias debidas al alumbrado".Las lmparas incandescentes transforman en luz un 10% de la energa absorbida, mientras el resto la transforman en calor que se disipa por radiacin, conveccin y conduccin. Un 80% de la potencia absorbida se disipa por radiacin, y solo el 10% restante por conduccin y conduccin.Los tubos fluorescentes transforman un 25% de la energa absorbida en luz, mientras que otro 25% se disipa por radiacin hacia las paredes que rodean el local, y el resto por conduccin y conveccin. Debe tenerse en cuenta, adems, el calor emitido por la reactancia o resistencia limitadora, que representa un 25% de la energa absorbida por la lmpara.Tabla de Ganancias Debidas al Alumbrado.

TipoGanancia de Calor Sensible en btu/hr

Fluorescente

Potencia til en vatios x 4,1

Incandescente

Potencia til en vatios x 3,4

Generalmente la placa de identificacin de los equipos darn la informacin necesaria para obtener el dato aproximado del calor generado por el aparato. En la placas que se especifique la potencia consumida, esta se puede tratar del mismo modo que las luces incandescentes, multiplicando los vatios por 3,4 para obtener Btu/hr. Si lo especificado es la potencia del motor, puede usarse la tabla "Ganancias de calor por motores elctricos" para obtener Btu/hr. Si solo se especifican el voltaje y los amperios consumidos a plena carga, se multiplica el voltaje por el amperaje por un factor de utilizacin razonable (se recomienda 0,6 para motores pequeos y 0,9 para motores grandes) y por 3,4 para obtener Btu/hr. En todos los casos, aplique un factor de utilizacin.Ganancia de Calor por Infiltracin y Ventilacin.El aire del exterior que fluye a travs de una edificacin, ya sea como aire de ventilacin, o no intencionalmente como infiltracin (y exfiltracin) es importante por dos razones. El aire del exterior es utilizado muchas veces para diluir contaminantes en el aire del interior y la energa asociada con calentamiento o enfriamiento de este aire exterior es una significativa carga de relacin espacio - acondicionamiento. La magnitud de estos valores de flujo de aire debe ser conocida a mxima carga para calcular adecuadamente el tamao de equipo y en condiciones promedio, estimar adecuadamente el consumo de energa promedio y estacionario. Deben conocerse tambin los valores de intercambio de aire para asegurar un adecuado control de los niveles de contaminantes en el interior. En grandes edificaciones deben ser determinados el efecto de infiltracin y ventilacin en distribucin, y los patrones de flujo de aire interzonal, los cuales incluyen patrones de circulacin de humo en caso de incendio.El intercambio de aire entre el interior y las afueras est dividido en: ventilacin (intencional e idealmente controlada) e infiltracin (no intencional y descontrolada). La ventilacin puede ser natural y forzada. La ventilacin natural: es un flujo de aire sin energa a travs de ventanas abiertas, puertas y otras aberturas intencionales de una edificacin.La Ventilacin Forzada: es intencional, es un intercambio de aire propulsado por un ventilador y con ventanillas de toma y descarga o escapes que son especialmente designadas e instaladas para ventilacin.La infiltracin: es flujo de aire no controlado a travs de grietas, intersticios y otras aberturas no intencionales. Infiltracin, exfiltracin y flujo de ventilacin natural son causados por diferencias de presin debido al viento, diferencia de temperatura interior exterior y operaciones de aplicaciones o dispositivos.Este trabajo, se enfoca en residencias y pequeas edificaciones comerciales en las cuales el intercambio de aire es debido primeramente a infiltracin. Los principios fsicos tambin son discutidas en relacin a grandes edificaciones en las cuales el intercambio de aire depende ms de ventilacin mecnica que en el rendimiento de la envoltura de la edificacin.Tipos de Intercambio de Aire.Los edificios tienen tres diferentes modos de intercambio de aire: (1) ventilacin forzada; (2) ventilacin natural (3) infiltracin. Estos modos difieren significativamente en como ellos afectan la energa, la calidad del aire y el confort trmico. Tambin ellos difieren en la habilidad de mantener una cuota de intercambio deseada. La cuota de intercambio de aire de una edificacin en un momento dado generalmente incluye los 3 modos y todos ellos deben ser considerados aunque uno de ellos sea el predominante.La cuota de intercambio de aire asociada con sistemas de ventilacin forzada depende en la taza de flujo de aire en los sistemas de ventilacin, de la resistencia al flujo de aire asociada con los sistemas de distribucin, de la resistencia del flujo de aire entre las zonas del edificio y el hermetismo de la envoltura del edificio. Si alguno de estos factores no est a nivel de diseo o no esta propiamente calculado, la taza o cuota de intercambio de aire del edificio puede resultar diferente de sus valores de diseo.La Ventilacin Forzada. Proporciona el mayor potencial para el control de la cuota de intercambio de aire y la distribucin de aire dentro de una edificacin a travs de un diseo adecuado. Un sistema de ventilacin forzada ideal tiene una cuota suficiente de ventilacin para controlar los niveles de contaminante en el interior y a la misma vez evita la sobre ventilacin, adicionalmente mantiene un buen confort trmico.La Ventilacin Forzada. Es generalmente obligatoria en grandes edificaciones, donde una mnima cantidad de aire exterior es requerida para la salud y confort de los ocupantes y donde los sistemas mecnicos de expulsin aconsejables son necesarios. La ventilacin forzada generalmente no es utilizada en residencias o en otro tipo de estructuras con envolturas. Sin embargo, edificaciones ms hermticas requieren mayores sistemas de ventilacin para asegurar una adecuada cantidad de aire exterior para mantener una aceptable calidad de aire interior.La Ventilacin Natural a travs de Aberturas Intencionales. Es causada por presiones del viento y diferencias de temperaturas interior exterior.Flujo de aire a travs de Ventanas y Puertas u otras Aberturas de Diseo. Pueden ser utilizadas para proveer una ventilacin adecuada para diluir contaminantes y controlar temperaturas. Aperturas no intencionales en la envoltura de la edificacin y la infiltracin asociada puede interferir con los patrones de distribucin de aire de ventilacin natural deseada y cargas mayores que la tasa de diseo de flujo de aire. La ventilacin natural algunas veces incluye infiltracin.Infiltracin. Es flujo de aire descontrolado a travs de aberturas no intencionales producidas por vientos, diferencia de temperaturas y presiones inducidas de aplicacin. Infiltracin es menos confiable de proveer ventilacin adecuada y distribucin, ya que este depende de condiciones climticas y la distribucin de aberturas no intencionales.Es la fuente principal de distribucin, en edificios de envolturas dominante y tambin es un factor importante en edificaciones ventiladas mecnicamente.Ventilacin y Cargas Trmicas.El aire exterior introducido en una edificacin forma parte de la carga de acondicionamiento del espacio, la cual es una razn para limitar la cuota de intercambio de aire en las edificaciones a un mnimo requerido. El intercambio de aire tpicamente representa de un 20% a un 40% de la carga trmica de la edificacin.El intercambio de aire incrementa la carga trmica de una edificacin de 3 maneras:La Primera. El aire entrante debe ser calentado o enfriado desde la temperatura del aire exterior a la temperatura del aire interior. La tasa de consumo de energa est dada porq s = Carga de calor sensible bth/hr, DondeQ = Tasa de flujo de aire, cfm.e = Densidad de aire, lbm/ft3 (aprox. 0.075)CP = Calor especfico del aire, Btu/lbf (aprox 0.24)D t = Diferencia de temperatura interior exterior, F.Segundo.El intercambio de aire incrementa el contenido de humedad, particularmente en verano y en algunas reas cuando el aire hmedo del exterior debe ser deshumidificado. El consumo de energa asociada con estas cargas est dado por: Q1= QHfgDonde,q1 = Carga de calor latente, Btu/hHfg = Calor latente de vapor a la temperatura del aire apropiado, Btu/lbm (aprox. 1.000)DW = Radio de humedad de aire interior menos el radio de humedad del aire exterior, lbm agua/ lbm aire seco.Finalmente el intercambio de aire puede incrementar la carga en una edificacin, disminuyendo el rendimiento del sistema de envoltura o aislamiento. El aire fluyendo alrededor y a travs del aislamiento puede incrementar la tasa de transferencia sobre las tasas de diseo. El efecto de dicho flujo de aire en el rendimiento del sistema de aislamiento es difcil de cuantificar, pero debe ser considerado. El flujo de aire en el sistema de aislamiento puede disminuir tambin el rendimiento del sistema debido a la humedad condensada dentro y sobre el aislamiento.

Ventilacin y Calidad de Aire.Los requerimientos del aire exterior han sido discutidos por ms de un siglo, y diferentes estudiosos han producido estndares de ventilacin radicalmente diferentes (Klauss et al 1970, Yaglou 1936, 1937). Las consideraciones han incluido la cantidad de aire requerida para remover aire exhalado y para controlar la humedad interior, dixido de carbono (CO2) y olor.El mantenimiento de los niveles de dixido de carbono (CO2) es un criterio comn para determinar la cuota de ventilacin. Una concentracin tpica exterior del CO2 es 0.03 %. El estndar 62 de la ASHRAE especifica la tasa de ventilacin requerida para mantener una aceptable calidad del aire interior para una variedad de usos de espacios. La forma contiene un requerimiento bsico de 15 cfm de aire exterior por persona basado en un lmite de concentracin de CO2 de 0,1 %.Mientras una persona de salud normal tolera 0.5 % de CO2 sin sntomas desagradables (Mc. Hattie 1.960) y los submarinos algunas veces operan con 1% de CO2 en la atmsfera a nivel de 0.1 % provee un factor de seguridad para actividad continua, carga de ocupacin inusual, ventilacin reducida y control de olores.Alternativamente la norma 62 puede ser completada manteniendo la concentracin de ciertos contaminantes dentro de los lmites prescritos por la norma, por medio de la combinacin de control de fuentes, tratamiento del aire y ventilacin.En caso de fuentes contaminantes de alto nivel, imprcticamente se requieren altos niveles de ventilacin para controlar los niveles de contaminacin, ya que otros mtodos de control son ms efectivos. Una efectiva forma de control es la remocin o reduccin de fuentes contaminantes, otra alternativas es especificar materiales de construccin con bajas cuotas de emisin de contaminantes.Selladores pueden ser utilizados en algunas situaciones para prevenir entrada de gases. Ventilacin del lugar como ventanillas del bao, rejillas para controlar una fuente determinada es tambin efectiva.Las partculas pueden ser removidas por medio de filtros de aire. Gases contaminantes con mayor peso molecular pueden ser controladas con carbn activo, con pelotillas de almina impregnadas con sustancias como permanganato de potasio. El captulo 10 del volumen HVAC de 1.988 tiene informacin sobre la limpieza del aire. La norma 62 permite que el aire limpio sea sustituido por aire del exterior.La cuota de circulacin debe incrementarse pero debe haber ahorro de energa al acondicionar aire del exterior. Cada contaminante y un mtodo apropiado de limpieza debe ser considerado. La prctica de ventilacin industrial est bien desarrollada y es discutida en los captulos 41 y 43 del volumen HVAC de 1995 y el Manual de Ventilacin Industrial ACEIH de 1.986.Mecanismo de Funcionamiento.La ventilacin natural y la infiltracin son producidas por diferencias de presin causadas por viento, diferencias de temperatura entre el aire del interior y el aire del exterior (efecto de chimenea), y la operacin de equipos como dispositivas de combustin y sistemas de ventilacin mecnica.Las diferencias de presin en una zona depresin de la magnitud de estos mecanismos de funcionamiento, as tambin como de las caractersticas de las aberturas en el diseo de la edificacin, su ubicacin y la relacin entre las diferencias de presin y el flujo de aire para cada abertura.Las diferencias de presin a lo largo de la estructura de la edificacin estn basadas en los requerimientos de que el flujo de la masa de aire que entra en la edificacin son iguales a las masas que fluyen hacia fuera. En general la diferencia de densidad entre las interiores y las exteriores pueden ser descartadas, tal que la tasa de flujo de aire volumtrico que entra al edificio se iguala a la tasa de aire volumtrico que sale. Asumiendo que las diferencias de presin de la envoltura pueda ser determinada siempre, tal determinacin requiere una gran cantidad de informacin detallada que sencillamente es imposible de obtener.Cuando el viento choca contra una edificacin produce una distribucin de presiones estticas sobre la superficie exterior de la edificacin, la cual depende de la direccin del viento y de la ubicacin en el exterior de la edificacin.Cuando existe una diferencia de temperatura interior exterior, se impone un gradiente en la diferencia de presin. Esta diferencia de presin D pi es una funcin de la altura y la diferencia de temperatura.Luces. Los requerimientos tpicos son de 1 a 1/2 watt por ft2. Las cmaras de cortes o proceso pueden ser del doble de capacidad estimado. Cada watt es multiplicado por 3.42 BTU/W para obtener un BTU estimado. Este es entonces multiplicado por 24 para tener un porcentaje diario estimado.Motores.Los motores ms pequeos usualmente son menos eficientes y tienden a generar ms calor por HP que los motores ms grandes. Por sta razn, la tabla 2 est dividida en grupos de HP

1. Para uso cuando la carga y las prdidas por motores son disipadas dentro del espacio refrigerado: motores que impulsan ventiladores para forzar la circulacin de los evaporadores.

2. De aplicacin cuando las prdidas de los motores son disipadas fuera del espacio refrigerado y trabajo til del motor empleado: bomba de circulacin de salmuera o sistema de agua helada, motor ventilador en el exterior del espacio refrigerado que lo impulsa para la circulacin del aire.Carga por Cambios de Aire.Siempre que la puerta de una cmara de refrigeracin est abierta, cierta cantidad de aire caliente del exterior entra en la cmara. Este aire deber ser enfriado a la temperatura de la cmara refrigerada, resultando una considerable fuente de ganancia de calor. Esta carga es algunas veces llamada carga de infiltracin. El nmero probable de cambios de aire por da y el calor que debe ser removido por cada pie cbico de aire infiltrado se muestran en las tablas basadas en la experiencia (ver tablas 3, 4 y 5). Para uso pesado la infiltracin puede ser del doble o ms. Como una alternativa para el cambio de aire promedio, el mtodo es usar la carta psicromtrica. La siguiente frmula puede ser usada para calcular la infiltracin resultante de la ventilacin natural (sin viento) a travs de las aperturas de las puertas. [(4.88.) (altura de puerta) (rea/2) (minuto de apertura) (DTF) (entalpa de aire entrante entalpa del aire del almacn)] [(1-X)]

Los Sistemas de Expansin Directa.La expansin directa es un sistema para climatizacin, siendo parte fundamental en un equipo de aire acondicionado, donde su principal factor de enfriamiento es un refrigerante, el cual puede combinarse con agua, dependiendo del equipo que se utilice y la demanda que presenta. Una caracterstica clave de este tipo de sistemas es que el refrigerante utilizado para ser introducido al evaporador se convierte 100% en vapor, no existe retorno de refrigerante lquido. Disponen de un sistema de climatizacin a dos tubos, el cual proporciona calefaccin y refrigeracin simultneamente, realizando la condensacin por agua.Se caracterizan por que el refrigerante que ingresa al evaporador se convierte 100% en vapor, no existe retorno de refrigerante lquido

Unidades tipo fan & Coil. Marcas

Los Sistemas de Expansin Indirecta.Estos sistemas utilizan una unidad enfriadora de agua, la cual es distribuida a equipos de tratamiento de aire donde el serpentn trabaja con agua fra, denominados fan-coil; (ventilador-serpentn), que puede ser del tipo central constituido por un gabinete que distribuye el aire ambiente por medio de conductos o individuales verticales que se ubican sobre pared o bajo ventana u horizontales para colgar bajo el cielorraso.Maquinas Enfriadoras de Liquidos o Chiller1. Condensadas por Aire.2. Condensadas por Agua.

Equipos enfriados por agua con bomba de calor (WSHP). Son equipos separados de expansin indirecta, que utilizan como fluido termodinmico el agua dotados con una unidad enfriadora de agua que transporta el fluido frio a terminales denominadas fan-coil. Por ellos circulan agua fra y/o caliente, desde el mismo sistema mediante la inversin del ciclo o a travs de un serpentn secundario separado alimentado por calderas.Unidad Enfriadora de Agua.

Cada unidad terminal fan coil est constituida por un gabinete que contiene la toma de aire, filtro, serpentn y ventiladores centrfugos, que son de doble entrada montados sobre un eje comn a un motor elctrico que distribuye el aire a travs de una reja horizontal o vertical sin utilizar conductos, por eso se denomina sistema todo agua.Estos equipos permiten introducir cierta cantidad de aire exterior a travs de una pequea abertura en la pared hacia un pleno de mezcla en la parte inferior, este aire se mescla con el aire de retorno, pasa por un filtro y se enfra o calienta para ser inyectada al ambiente. Pueden ser: Condensados por Aire, son Equipos Condensadores para ubicar en el Exterior.

Condensadores enfriadores por agua, con torre de enfriamiento de flujos paralelos, la terminal condensadora y la maquina enfriadora de lquidos son equipos aptos para ubicar en el interior. El calor extrado por el agua del condensador se lo enva mediante una bomba recirculndola a una torre de enfriamiento exterior donde se le extrae el calor. La calefaccin se realiza con agua caliente de una caldera o resistencias elctricas.

Temperatura de Bulbo Hmedo o Temperatura Hmeda. Es la temperatura que da un termmetro bajo sombra, con el bulbo envuelto en una mecha de algodn hmedo bajo una corriente de aire. La corriente de aire se produce mediante un pequeo ventilador o poniendo el termmetro en un molinete y hacindolo girar. Al evaporarse el agua, absorbe calor rebajando la temperatura, efecto que reflejar el termmetro. Cuanto menor sea la humedad relativa del ambiente, ms rpidamente se evaporar el agua que empapa el pao. Este tipo de medicin se utiliza para dar una idea de la sensacin trmica, o en los psicrmetros para calcular la humedad relativa y la temperatura del punto de roco.Temperatura Seca.Es la temperatura del aire, prescindiendo de la radiacin calorfica de los objetos que rodean ese ambiente concreto, y de los efectos de la humedad relativa y de los movimientos de aire. Se puede obtener con el termmetro de mercurio, respecto a cuyo bulbo, reflectante y de color blanco brillante, se puede suponer razonablemente que no absorbe radiacin.Globotermmetro.Con este termmetro se mide la temperatura del globo y consiste en una esfera hueca de cobre, pintada de color negro mate, con un termmetro o termo culpa inserto en ella, de manera que el elemento sensible est ubicado en el centro de la misma, con espesor de paredes de 0,6 mm. y su dimetro de 150mm.aproximadamente. Se verificar la lectura del mismo cada 5 minutos, leyendo su graduacin a partir de los primeros 20 minutos hasta obtener una lectura constante.

CONCLUSIN

La determinacin de la carga trmica es un paso obligado previo a la seleccin de equipos de climatizacin, ya que brinda cmo se comporta trmicamente un local. El conocimiento de la carga trmica no es para el confort humano solamente, sino con otras finalidades, como es el caso de locales con materiales combustibles almacenados que debe ser evaluado el riesgo de incendio, y en las cmaras de clima controlado posibilita estimar de forma precisa las condiciones trmicas naturales que deben ser modificadas para el desarrollo de organismos. En todos los casos un balance trmico preciso conlleva a realizar una seleccin fiable del sistema de climatizacin. En este artculo se muestra el anlisis de la carga trmica de una cmara de clima controlado solar denominado.Una dificultad comn en la estimacin de la carga trmica es que los procedimientos y estndares internacionales se desarrollan para configuraciones de paredes y techos que no se adecan a la realidad constructiva de las edificaciones en Venezuela. El objetivo de este trabajo es adaptar a la realidad venezolana el mtodo Diferencia de Temperatura Equivalente Total (DTET), empleado para la estimacin de cargas trmicas en envolventes opacas exteriores. Para ello, se modela la carga trmica como un problema unidimensional de conduccin peridica asumiendo un slido semi-infinito, obtenindose las ecuaciones para la atenuacin y retardo trmico de la configuracin estudiada.Luego, con las temperaturas sol-aire de la localidad a evaluar, se procede a calcular los DTET deseados segn los lineamientos de la ASHRAE. De la comparacin de los resultados con los obtenidos por otros autores, se concluye que la adaptacin propuesta es un procedimiento vlido para su aplicacin en Venezuela.BIBLIOGRAFA.

https://termoaplicadaunefm.files.wordpress.com/2009/02/guia-de-cargas-termicas1.pdfhttp://es.wikipedia.org/wiki/Cargas_t%C3%A9rmicas_de_climatizaci%C3%B3nhttp://www.monografias.com/trabajos4/cargasterm/cargasterm.shtmlhttp://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn255.html#seccion22Prez, C y Campbell, H. Comportamiento Trmico de Edificios. Instituto de Ingeniera Universidad Autnoma de Baja California, Mxico, 2003. 129 p. McQuiston, F., Parker, J., Spitler, J. Calefaccin Ventilacin y Aire Acondicionado: Anlisis y diseo. LIMUSA; Mxico. 2008. 622 p