Cálculo de cargas térmicas
En este trabajo se trata en forma resumida algunas condiciones a evaluar y las consideraciones a tomar en cuenta para diseñar proyectos de sistemas de aire acondicionado en locales comerciales. Se nombran además los diferentes métodos de cálculo publicados para este fin a nivel internacional incluyendo información sobre el método propuesto por la ASHRAE para utilizarse a partir del año 2.001; finalmente se describen los pasos indicados en manual N 8 publicado por la ACCA para el cálculo de cargas térmicas.
Calor sensible y latente
Cuando aplicamos calor a una substancia y ésta responde aumentando la temperatura estamos aplicando calor sensible.
Cuando aplicamos calor a una substancia y ésta no aumenta la temperatura pero si cambia de estado estamos aplicando calor latente.
Pero para cambiar de estado un fluido evaporándolo se necesita muchisimo calor, Este calor se llama calor latente de evaporación.
Entalpia
En un cambio de estado se intercambian una cantidad de calor, que para calcularse muchas veces se recurre a la entalpia, digamos que entalpia es como calor total …
Definición de carga térmica:
También nombrada como carga de enfriamiento, es la cantidad de energía que se requiere vencer en un área para mantener determinadas condiciones de temperatura y humedad para una aplicación específica (ej. Confort humano). Es la cantidad de calor que se retira de un espacio definido, se expresa en BTU, la unidad utilizada comercialmente relaciona unidad de tiempo, Btu/h.
Introducción
A través de años de trabajo, diversas compañías y organizaciones han evaluado múltiples factores requeridos para determinar la cargas de enfriamiento en diversas aplicaciones. Cuando se utilizan estos factores para el calculo de cargas en espacios y edificios, lo importante es aplicar un buen criterio para desarrollar algún procedimiento definido.
Para realizar el estimado de la carga de enfriamiento requerida con la mayor exactitud posible en espacios y edificios, las siguientes condiciones son de las más importantes para evaluar:
- Datos atmosféricos del sitio
- La característica de la edificación, dimensiones físicas
- La orientación del edificio, la dirección de las paredes del espacio a acondicionar
- El momento del día en que la carga llega a su pico
- Espesor y características de los aislamientos
- La cantidad de sombra en los vidrios
- Concentración de personas en el local
- Las fuentes de calor internas
- La cantidad de ventilación requerida
Existen diferentes métodos para calcular la carga de enfriamiento en un área determinada, en cualquier caso es necesario evaluar diversas características como las condiciones del lugar (condiciones atmosféricas), tipo de construcción y aplicación del espacio a acondicionar.
Consideraciones
Las variables que afectan el cálculo de cargas térmicas son numerosas, frecuentemente difíciles para definir en forma precisa, y no siempre están en cada momento mutuamente relacionadas.
Muchas variables de cargas de enfriamiento cambian extensamente en magnitud durante un período de 24 horas. Los cambios de estas variables pueden producirse en momentos diferentes unos de otros, por ello deben analizarse detalladamente para establecer la carga de enfriamiento necesaria para un establecimiento o dividirse este en zonas.
La necesidad de dividir un sistema en zonas, origina mayor capacidad de carga de enfriamiento que un sistema total; pero permite manejar la carga para cada zona en su hora pico.
En el cálculo de carga de enfriamiento, es determinante el uso de valores adecuados para aplicarlos en un procedimiento determinado. La variación en los coeficientes de transmisión de calor de los materiales y montajes compuestos en edificio típicos, la forma de construcción, orientación del edificio y la manera en cual el edificio opera son algunas de las variables que imposibilitan un cálculo numéricamente preciso.
Mientras que los procedimientos sean usados en forma razonable por el diseñador para incluir estos factores, él cálculo es aceptado como correcto, pero todavía es solamente una estimación buena de la real carga de enfriamiento.
Tasa de flujo de calor:
En diseño de aire acondicionado existen cuatro (4) tasas relativas de flujo de calor, cada una de las cuales varía en el tiempo y debe ser diferenciada:
1) Aumento de calor del espacio
2) Carga de enfriamiento del espacio
3) Tasa de extracción de calor del espacio
4) Carga del serpentín
La ganancia de Calor Espacial (tasa instantánea de aumento de calor) es la tasa a la cual el calor entra y/o es generado internamente en un espacio en un momento determinado. La ganancia de calor es clasificada por (1). El modo en el cual entra en el espacio y (2). Si es una ganancia sensible o latente.
Los modos de ganancia de calor pueden ser como (1) radiación solar a través de fuentes transparentes, (2) conducción de calor a través de paredes exteriores y techos, (3) conducción de calor a través de divisiones internas, techos y pisos, (4) calor generado en el espacio por los ocupantes, luces y aplicaciones, (5) energía transferida como resultado de ventilación e infiltración de aire del exterior o (6) aumentos de calor misceláneos. La ganancia de calor es directamente agregada a espacios acondicionados por conducción, convención, radiación eventualmente el factor acumulación.
Consideraciones Iniciales De Diseño
Para calcular la carga de enfriamiento de un espacio, se requiere información de diseño detallada de la edificación e información climática a las condiciones de diseño seleccionados. Generalmente, los siguientes pasos deben ser seguidos:
Autor: Gustavo José Tudare Prado. Ingeniero Mecánico. Venezuela.
Editor: Ricardo Santiago Netto (Administrador de Fisicanet)
Calor sensible y latente, entalpia, tasa de flujo de calor. Condiciones interiores de diseño.