BALANCE TÉRMICO ANÁLISIS DE CARGAS TÉRMICAS




Su objetivo es:

·       Análisis del comportamiento térmico de un local o una zona.
·       Cómputo del ingreso de calor, obteniendo la cantidad de calor total del local a retirar para lograr el confort térmico deseado.
·       Elección de la tipología constructiva apropiada.
·       AHORRO ENERGÉTICO... EDIFICIOS SUSTENTABLES.
TRASMISION DE CALOR
Se lo define como la cantidad de calor en kilocalorías que se trasmite en una hora a través de 1 m2 de superficie. Los coeficientes K están tabulados por la Norma IRAM 11.601.
Para el cálculo del coeficiente de transmitancia térmica total K de un cerramiento simple:
Rt: 1 / K : Rsi +(e / λ ) + Rse
Donde:
o   Rt: resistencia térmica total, inversa de K (m2 . °C / Kcal)
o   e: espesor del ceramiento (m)
o   λ: coeficiente de conductibilidad térmica  (Kcal / h . m. °C)
o   Rsi: resistencia superficial interna (m2 . h . °C / Kcal)
o   Rse: resistencia superficial externa (m2 . h . °C / Kcal)
CARGAS DE AIRE ACONDICIONADO
Es la cantidad de calor que hay que extraer en verano, o incorporar en invierno, para mantener una temperatura y humedad prefijadas. Su cálculo permite dimensionar la instalación. En verano se las denomina “cargas de refrigeración” y en invierno “cargas de calefacción”
CARGAS DE REFRIGERACION
Las unidades que suelen utilizarse son:
·       Frigoría / hora = Kcal / hora
·       Tonelada de refrigeración = 3024 Frigoría / hora, es una unidad inglesa.
·       KW = 860 frigoría / hora
Las cargas pueden clasificarse en:
·       EXTERNAS del local, son las que provienen del exterior
o   Trasmisión del calor (qts) : debido a la diferencia de temperatura entre el aire exterior e interior a través de muros, techos y ventanas.
§  Paredes y techos exteriores: es la cantidad de calor trasmitido por efecto de la diferencia de temperatura.
qts = S . K . (Δ t )
Donde:
·       qts : ganancia de calor total por trasmisión  (Kcal / hora)
·       S: superficie del muro o techo (m2)
·       K: coeficiente de transmitancia total del cerramiento (Kcal / h . m2 . °C)
·       Δ t: diferencia de temperatura ext – int.  (°C)
Paredes y techos interiores: puede suponerse una temperatura 3°C menos a la exterior en verano.
o   Radiación (qrs): aporte por efecto invernadero y pasaje retardado sobre muros y techos en virtud de la inercia térmica del material.
qrs = S.K.R
Donde:
·       S: superficie del cerramiento (m2)
·       K : coeficiente de transmisión térmica (Kcal / h . m2)
·       R: coeficiente de radiación solar. Factor solar, depende de:
o   Angulo de incidencia
o   Horario
o   Orientación
o   Color, textura, acabado superficial
o   protecciones
Por efecto invernadero, todo el calor que penetro en el local queda almacenado, por ese motivo, la protección solar de las ventanas constituye un factor primordial para reducir las cargas de aire acondicionado de verano.
o   Cargas por Ventilación o del sistema (qv): Calor proveniente del caudal de aire exterior para satisfacer las necesidades de ventilación. Una parte en forma de calor sensible y otra en forma de calor latente por la humedad. Depende del número de personas, tipo de ocupación y actividad.
V = a% . C
Donde:
o   V: caudal de ventilación, aire nuevo exterior (m3 / min).
o   a: porcentaje de aire nuevo (%)
Locales con muchas personas: 25 al 30%
Edificios de oficinas: 15 al 25%
Viviendas 10 al 20%
o   C: caudal de aire en circulación (m3/min)
C = QSi / 170 (m3/min)
En la práctica, suele tomarse para edificios residenciales, departamentos u oficinas un valor mínimo de V: ¿? m3/h  persona. Cantidad de personas
qvs: (Kcal / h) = V . Pe . Ce . Δ t
              Donde:
V: caudal de ventilación, aire nuevo exterior (m3 / h).
Pe: peso especifico del aire 1.19 (kg / m3)
Ce: calor especifico del aire 0.24 (Kcal / kg . °C)
Δ t: diferencial  temperatura del aire exterior  e interior (°C)
 qvl: (Kcal / h) = V . Pe . L . Δ Ha
              Donde:
V: caudal de ventilación, aire nuevo exterior (m3 / h).
Pe: peso especifico del aire 1.19 (kg / m3)
L: calor latente de vaporización 0.575 (Kcal / kg)
Δ Ha: diferencial  humedad de humedades absolutas del aire exterior (gr / kg)
·       INTERNAS del local, son las que se originan en el interior:
o   Personas (Qps): disipan calor sensible y latente, por el aporte de humedad de la sudoración y respiración
Qps = N° personas . Qs / hora de permanencia
Donde:
N : personas: según factor de ocupación. Datos del código de edificación artículo 4721
Qs : Kcal o Watts por hora y por persona, dato de tabla según la actividad.
o   Personas (Qpl):
Qpl = N° personas . Ql / h.per
Donde:
N : personas: según factor de ocupación. Datos del código de edificación artículo 4721
Ql : Kcal o Watts por hora y por persona, dato de tabla según la actividad.
o   Iluminación (Qis): es calor sensible. Cuando no hay datos se puede estimar 15 a 25, Watts / m2, para iluminación fluorescente se agrega un 20% por las calor que irradian los balastros.
1 watt = 0.86 kcal/h
o   Otras fuentes: maquinas, motores, etc. (Qse): del tipo de maquinaria pueden modificar la temperatura y / o la humedad
Motor: Qms= 73 kcal / h . HP
Cafeterias: Qcs= 227 kcal / h  Qcl= 55 kcal / h
Compotator: Qcs = 250 kcal/h
Qse: Qms+Qcs+Qcs
Qle: Qcl
CARGA TOTAL DE  CALOR SENSIBLE (qS)
QS=Qst + Qsr + Qsv + Qsp + Qsi + Qse (Kcal / h) + 10%
CARGA TOTAL DE  CALOR LATENTE (qS)
QL= Qlv + Qlp + Qle (Kcal / h) + 5%
CARGA TOTAL DE  CALOR (qT)
Q total: QS +QL (Kcal / h)
Numero Índice: Qtotal / Volumen del local analizado (Kcal . m3 / h )
SUPOSICIONES DEL CÁLCULO
o   Puertas: se estiman dentro del área de la pared, dada que las diferencias son despreciables.
o   Piso sobre tierra: no se considera ganancia de calor ya que esta más frio que el aire interior.
o   Locales no acondicionados: se los considera con una temperatura menor de 3 °C respecto al exterior.
o   Locales acondicionados: no se considera ganancia de calor.
 
 
 
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