Análisis comparativo de carga térmica del Sr. Cota (página 2)

Partes: 1, 2

al.

Resistividad térmica (R); es el reciproco de la conductancia
X 2
K2
X1
K1
1
C
+
+
R =
Donde: K1, K2 y C son conductancias de materiales.
Coeficiente total de transferencia de calor (U); es la cantidad de calor transmitido a
través de un material compuesto de paredes paralelas, resulta después de considerar la
conductividad, conductancia y coeficientes peliculares de la superficie se expresa en
BTU/ (h)(ft2)(°F DT).

Carta psicometrica; es una grafica en la cual se representan todas las propiedades del
aire. A condiciones de presión barométrica estándar como son temperatura de bulbo
seco, temperatura de bulbo húmedo, humedad relativa, humedad especifica, temperatura
de roció.

1.4.5 PLANO ARQUITECTONICO

1.5 CALCULO DE CARGA TÉRMICA ACTUAL (sin aislamiento)

Tomando en cuenta una temperatura de diseño exterior de 99°F e interior 78°F y 7in de
espesor en el muro.

1.5.1 CARGA TÉRMICA POR TRANSMISIÓN

Por muros;
1
Rm
U m =
1
h1
1
h0
X a
Ka
X m
Km
+
+
+
Rm =
1
1.46
7
12
1
4
= 0.25+0.583+ 0.68 =1.51
+0+
+
Rm =
1
1.51
= 0.662
U m =
Nota; h0y hi son tomados del anexo tabla 2 y Km de la tabla 3

Q = AU mDTE = ft 2(BTU / h* ft 2 *F)(F)

Qnorte = (203.43)(0.662)(12) =1616.05BTU /h

Anorte = 203.43ft 2

Qeste = (453.48)(0.662)(24) = 7204.89BTU /h

Aeste = 523.126-69.64 = 453.48ft 2

Qoeste = (435.93)(0.662)(13) = 3751.61BTU /h

Aoeste = 435.93ft 2

Qsur = (213.14)(0.662)(17) = 2398.68BTU /h

Aeste = 261.26- 48.42 = 213.14 ft 2

Qinterior = (589.66)(0.662)(12) = 4684.26BTU /h

Ainterior = 665.53-75.84 = 589.66 ft 2

Qmuros =1616.05+7204.89+3751.61+ 2398.68+ 4684.26 =19655BTU /h

Qmuros =19655BTU /h

Nota: los valores DTE son tomados del anexo tabla 4a sumando 1 a todos como construcción medio
liviana y siendo el valor DTE para interiores 12 por ser (90-78)= 12

Por techos;
1
Rt
Ut =
1
h1
1
h0
X a
Ka
X c
Kc
+
+
+
Rt =
1
1.08
6
12
1
4
= 0.25+ 0.5+ 0.92 =1.67
+ 0 +
+
Rt =
1
1.67
= 0.598
Ut =
Nota; h0y hi son tomados del anexo tabla 2 y Kc de la tabla 3

Q = AUtDTE = ft2(BTU / h* ft2 *F)(F)

Qt = (1023.65)(0.598)(17) =10406BTU /h

Atecho =1023.65ft 2

Qtechos =10406BTU /h

Nota: los valores DTE son tomados del anexo tabla 4b sumando 1 al valor seleccionado en construcción
mediana.

Por cristales;

Qc = qfA = ft 2(BTU /h* ft 2)
q es tomado del anexo tabla 5 ( latitud 30° norte
Nota; f =1 Por ser vidrio común del anexo tabla 6 y
para agosto 3pm)

Qoeste = (148)(1)(52.42) = 7758.16BTU /h

Aoeste = 52.42 ft 2

Qeste = (27)(1)(48.42) =1307.34BTU /h

A = 48.42 ft 2

Qcristales = 7758.16+1307.34 = 9065.5BTU /h

Qcristales = 9065.5BTU /h

Qtransmision = Qcristales +Qmuros +Qtecho = 9065.5+19655+10406 = 39126BTU /h

Qtransmision = 39126BTU /h

1.5.2 CARGA TÉRMICA POR INFILTRACIÓN
Tbh=78°F diseño

F=50%

W=120g/lb
Tbs= 99°F exterior

F=50%

W=142g/lb
Volumen total del recinto (VT) = área total*altura total=(95.1m2)(2.70m)= 256.77m3
Volumen total del recinto(VT) =9067.75ft3

Volumen de infiltración= (VT)(C.A/h) / 60

Volumen de infiltración= (9067.75)(10) / 60=1511.29ft3

Volumen de ventilación= (# personas)(CFM/persona)

Volumen de ventilación= (7)(30)=210ft3

De estos valores obtenidos se escoge el de mayor valor siendo el de infiltración

Nota; valores W obtenidos de la carta psicometríca así como el valor C.A/h del anexo tabla 8 asi como el
valor CFM/persona de la tabla 8.

Qs =1.8(V)(Te -Ti) =1.8(1511.29)(99-78) = 57126.8BTU /h

Ql = 0.68(V)(We -Wi) = 0.68(1511.29)(142-120) = 22608.9BTU /h

Qinf iltracion = Ql +Qs = 57126.8+ 22608.9 = 79735BTU /h

1.5.3 CARGA TÉRMICA POR MISCELÁNEOS

Por iluminación;
Qilu minacion = watts(3.4) = BTU /h
Si se considera 1watt/ft2
Siendo una área total de 1023.65ft2 entonces serán 1023.65 watts con lo cual tenemos

Qilu minacion =1023.65(3.4) = 3480.41BTU /h

Por personas;

Qs = (# personas)(calorsensibleproducido) = BTU /h

Ql = (# personas)(calorlatenteproducido) = BTU /h

Qs = (7)(220) =1540BTU /h

Ql = (7)(280) =1960BTU /h

Qpersonas = Qs +Ql =1540+1960 = 3500BTU /h

Nota; calor latente y sensible tomados del anexo tabla 9.

Por equipos;

BTU/h= watts (3.4)

Cocina

Cafetera 3 galones
Estufa
Refrigerador
Horno de microondas
Licuadora
Batidora

Sala

Estereo
Abanico

Baño

Plancha
Secadora de pelo

T.V.

Video
TV
Computadora
DVD

Recamara (2)

Video
TV
Abanico
Estereo
3740BTU/h
4800 BTU/h
648 BTU/h
2380 BTU/h
1190 BTU/h
340 BTU/h

200 BTU/h
200 BTU/h

1360 BTU/h
2300 BTU/h

120 BTU/h
500 BTU/h
1020 BTU/h
48 BTU/h

120(2)=240 BTU/h
500(2) =1000 BTU/h
200(2)=400 BTU/h
200(2)=400 BTU/h
Qequipos = 3740+ 4800+ 648+ 2380+1190+340+ 200+ 200+1360+ 2300+120+500+1020
+ 48+ 240+1000+ 400+ 400 = 20886BTU /h

Qmiscelaneas = Qiluinacion +Qpersonas +Qequipos = 3480.41+3500+ 20886 = 28226BTU /h

Qmiscelaneas = 28226BTU /h

Qtotal = Qtransmision +Qinf iltracion +Qmiselaneas =

Qtotal = 39126+79735+ 28226 =147087BTU /h
147087
12000
=12.25toneladas
capacidad =

1.6 CALCULO DE CARGA TÉRMICA (con aislamiento)

Tomando en cuenta una temperatura de diseño exterior de 99°F e interior 78°F
El aislamiento a utilizar es poliuretano expandido con un espesor de 1.5 in o pulgadas
tanto como para muros y techos con una conductividad de K=0.17

1.6.1 CARGA TÉRMICA POR TRANSMISIÓN

Por muros;
1
Rm
U m =
1
h1
1
h0
X a
Ka
X m
Km
+
+
+
Rm =
1
1.46
1.5
0.17
7
12
1
4
= 0.25+0.583+8.82+ 0.68 =10.33
+
+
+
Rm =
1
18.57
= 0.096
U m =
Nota; h0y hi son tomados del anexo tabla 2 y Km de la tabla 3

Q = AU mDTE = ft 2(BTU / h* ft 2 *F)(F)

Qnorte = (203.43)(0.096)(10) =195.29BTU /h

Anorte = 203.43ft 2

Qeste = (453.48)(0.096)(20) = 870.68BTU /h

Aeste = 523.126-69.64 = 453.48ft 2

Qoeste = (435.93)(0.096)(12) = 502.19BTU /h

Aoeste = 435.93ft 2

Qsur = (213.14)(0.096)(12) = 245.53BTU /h

Aeste = 261.26- 48.42 = 213.14 ft 2

Qinterior = (589.66)(0.662)(12) = 4684.26BTU /h

Ainterior = 665.53-75.84 = 589.66 ft 2

Qmuros =195.29+870.68+502.19+ 245.53+ 4684.26 = 6497BTU /h

Qmuros = 6497BTU /h

Nota: los valores DTE son tomados del anexo tabla 4a sumando 1 a todos como construcción medio
pesada y siendo el valor DTE para interiores 12 por ser (90-78)= 12

Por techos;
1
Rt
Ut =
1
h1
1
h0
X a
Ka
X c
Kc
+
+
+
Rt =
1
1.08
1.5
0.17
6
12
1
4
= 0.25+ 0.5+8.82+0.92 =10.49
+
+
+
Rt =
1
10.49
= 0.095
Ut =
Nota; h0y hi son tomados del anexo tabla 2 y Kc de la tabla 3

Q = AUtDTE = ft2(BTU / h* ft2 *F)(F)

Qt = (1023.65)(0.095)(16) =1555.94BTU /h

Atecho =1023.65ft 2

Qtecho =1555.94BTU /h

Nota: los valores DTE son tomados del anexo tabla 4b sumando 1 al valor seleccionado en construcción
pesada

Por cristales;
Qc = qfA = ft 2(BTU /h* ft 2)
Nota; f =1 Por ser vidrio común del anexo tabla 6 y q es tomado del anexo tabla 5 ( latitud 30° norte
para agosto 3pm)
Qoeste = (148)(1)(52.42) = 7758.16BTU /h
Aoeste = 52.42 ft 2
Qeste = (27)(1)(48.42) =1307.34BTU /h
A = 48.42 ft 2
Qcristales = 7758.16+1307.34 = 9065.5BTU /h
Qcristales = 9065.5BTU /h
Qtransmision = Qcristales +Qmuros +Qtecho = 9065.5+6497 +1555.94 =17118BTU /h
Qtransmision =17118BTU /h

Tbh=78°F diseño

F=50%

W=120g/lb
1.6.2 CARGA TÉRMICA POR INFILTRACIÓN

Tbs= 99°F exterior

F=50%

W=142g/lb
Volumen total del recinto (VT) = área total*altura total=(95.1m2)(2.70m)= 256.77m3
Volumen total del recinto(VT) =9067.75ft3

Volumen de infiltración=(VT)(C.A/h) / 60

Volumen de infiltración=(9067.75)(10) / 60=1511.29ft3

Volumen de ventilación=(# personas)(CFM/persona)

Volumen de ventilación=(7)(30)=210ft3

De estos valores obtenidos se escoge el de mayor valor siendo el de infiltración

Nota; valores W obtenidos de la carta psicometríca así como el valor C.A/h del anexo tabla 8 así como el
valor CFM/persona de la tabla 8.

Qs =1.8(V)(Te -Ti) =1.8(1511.29)(99-78) = 57126.8BTU /h

Ql = 0.68(V)(We -Wi) = 0.68(1511.29)(142-120) = 22608.9BTU /h

Qinf iltracion = Ql +Qs = 57126.8+ 22608.9 = 79735BTU /h

1.6.3 CARGA TÉRMICA POR MISCELÁNEOS

Por iluminación;
Qilu minacion = watts(3.4) = BTU /h
Si se considera 1watt/ft2
Siendo una área total de 1023.65ft2 entonces serán 1023.65 watts con lo cual tenemos

Qilu minacion =1023.65(3.4) = 3480.41BTU /h

Por personas;

Qs = (# personas)(calorsensibleproducido) = BTU /h

Ql = (# personas)(calorlatenteproducido) = BTU /h

Qs = (7)(220) =1540BTU /h

Ql = (7)(280) =1960BTU /h

Qpersonas = Qs +Ql =1540+1960 = 3500BTU /h

Nota; calor latente y sensible tomados del anexo tabla 9.
Por equipos;
BTU/h= watts (3.4)

Cocina

Cafetera 3 galones
Estufa
Refrigerador
Horno de microondas
Licuadora
Batidora
3740BTU/h
4800 BTU/h
648 BTU/h
2380 BTU/h
1190 BTU/h
340 BTU/h

Sala

Estereo
Abanico

Baño

Plancha
Secadora de pelo

T.V.

Video
TV
Computadora
DVD

Recamara (2)

Video
TV
Abanico
Estereo
200 BTU/h
200 BTU/h

1360 BTU/h
2300 BTU/h

120 BTU/h
500 BTU/h
1020 BTU/h
48 BTU/h

120(2)=240 BTU/h
500(2) =1000 BTU/h
200(2)=400 BTU/h
200(2)=400 BTU/h
Qequipos = 3740+ 4800+ 648+ 2380+1190+340+ 200+ 200+1360+ 2300+120+500+1020
+ 48+ 240+1000+ 400+ 400 = 20886BTU /h

Qmiscelaneas = Qiluinacion +Qpersonas +Qequipos = 3480.41+3500+ 20886 = 28226BTU /h

Qmiscelaneas = 28226BTU /h

Qtotal = Qtransmision +Qinf iltracion +Qmiselaneas =

Qtotal =17118+79735+ 28226 =125079BTU /h
125079
12000
=10.42toneladas
capacidad =

1.7 CONCLUSIÓN

Este calculo ha demostrado que en un recinto aislado se necesita un equipo de menor
capacidad de tonelaje que en lugar de uno que no este aislado con el mismo rendimiento
en cuanto a el desalojo de la carga térmica o de calor pero solo con la ventaja que tiene
mas beneficios por costos del equipo y a consumo de energía con esto nos damos cuenta
de la importancia de usar materiales aislantes con lo cual se disminuye los factores que
aumentan la carga de calor o térmica por transmisión tanto en muros y techos quedando
como sugerencia inequívoca el uso de este tipo de materiales en lugares a refrigerar.
1.8 BIBLIOGRAFIA

Fundamentos de aire acondicionado y refrigeración, Hernández Goribal Eduardo
décimo séptima edición, editorial LIMUSA.

Aire acondicionado y refrigeración, burgués H. Jennings y Samuel R. Lewis.

Principios de refrigeración, Roy J. Dossat, décimo quinta edición, editorial
CECSA, 1997.

Acondicionamiento de aire principios y sistemas, Edgard G. Pita, segunda
edición, Editorial CECSA, 1997.

1.10 ANEXOS

Tabla 1. Temperaturas exteriores de diseño en verano.
Tabla 2. Valores de ho y hi

Tabla 3. Coeficientes de transmisión de calor

Tabla 4ª. Valores de diferencial de temperatura equivalente (DTE) para muros

Tabla 4b. Valores de diferencial de temperatura equivalente (DTE) para techos.

Tabla 5. Ganancias de calor solar a través de cristales
Tabla 6. Factores de corrección para distintos tipos de dispositivos protectores contra la
luz solar

Tabla 7. Infiltración en verano
Tabla 8. CFM por persona
Tabla 9.Calor producido por las personas