UV Climatizacion 3

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Tema N°3. “Confort térmico y Carga térmica de climatización. 21-10-2013 1 MDH/ING MECÁNICO PUCV

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Climatizacion

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Tema N°3.

“Confort térmico y Carga térmica de climatización.

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Objetivos.

• Comprender las necesidades de confort térmico.

• Fijar los estándares de confort térmico de un local.

• Conocer y definir aquellas fuentes de energía que afectan a lacarga térmica de climatización en un local.

• Disponer de los conocimientos necesarios para determinar lacarga térmica de climatización en cualquier local.

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Confort Térmico.

“Una necesidad que se remonta hasta los principios de los seres humanos”.

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El confort térmico.

• Confort térmico esta relacionado con elacondicionamiento del aire.

• Acondicionamiento del aire implica:

• Calentar.• Enfriar.• Humidificar.• Deshumidificar.• Limpieza.• Desodorización.

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¿Cuál es la finalidad del acondicionamientode aire?.

• Entregar una comodidad térmica enfocada a losocupantes del local y la actividad a desarrollar.

• Sin el acondicionamiento del aire adecuado el local esteno es amigables térmicamente con sus ocupantes.

• Es necesario comprender los aspectos térmicos delcuerpo humano para diseñar un sistema eficaz deacondicionamiento del aire.

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Índice Metabólico.

• Se puede interpretar como la velocidad de consumode energía por parte de un organismo.

• Un hombre promedio de 30 años de edad, 70kg, 1.73 m de estatura, 1.8 m2 de área superficial) elíndice metabólico basal es de 84 W o 84 J/s.

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Índice Metabólico.

• Es decir, el organismo está convirtiendo laenergía química de los alimentos o de la grasadel cuerpo, si la persona no hubiera comido.

• Se supone que toda la energía liberada en elmetabolismo se libera como calor.

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Índice Metabólico.

• El índice metabólico crece con la actividad física a realizar.

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Índice Metabólico.

• A mayor edad el índice metabólico disminuye(IMPORTANTE).

• En las mujeres el índice metabólica es un 50%menor que en los hombres.

• El metabolismo se libera en forma de calorsensible y latente.

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Índice Metabólico.

ASHRAE Define ciertos índices metabólicos útiles en

climatización.

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Factores que afectan al confort térmico.

• Temperatura 20-25°C.

• La humedad relativa 40%-50%.

• Movimiento del aire 5 m/min.

• Se considera que un ambiente alcanza el confort térmicosi existe como máximo un 10% de insatisfacción.

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Condiciones promedio de confort térmico.

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Otros fenómenos interesantes.

• Zonas frías.

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Otros fenómenos interesantes.

• Calor sensible y Latente.

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Otros fenómenos interesantes.

• Disminución del flujo sanguíneo y la temperatura dela piel.

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En base a lo anterior, conocen las condiciones de frontera para generar

confort térmico.

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Carga Térmica de Climatización.

Calefacción y refrigeración

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Carga Térmica de Climatización.

• Calefacción.

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Carga Térmica de Climatización.

• Enfriamiento.

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Carga Térmica de Climatización.

Tipo de carga Calor sencible Calor latenteCerramientos si noRadiación si noVentilación si siPersonas si siIluminación si no

Aparatos eléctricos si si

La carga térmica puede ser por calor sensible o latente.

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Carga Térmica de Climatización.

• Cerramiento.

– Depende del tipo de construcción a emplear.

– Existen normativas como la NCh 2795 Of 2003-NCh 2791 Of 2003 que regulan la carga térmica encerramientos.

– Se determinación es en base a la teoría deresistencias térmicas.

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Carga Térmica de Climatización.

La caída de temperatura a través de una capa es

proporcional a su resistencia térmica.

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Carga Térmica de Climatización.

• Estimación del coeficiente de convección en basea las siguientes ecuaciones (Según: ManualTRANE).

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Carga Térmica de Climatización.

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Carga Térmica de Climatización.

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Carga Térmica de Climatización.

• Transferencia de calor en techos.– Techos con cámaras de aire de volumen variables o

fijas actúan como bloqueadores de radiación enverano.

– Áticos levemente ventilados favorece a tener unacarga de climatización baja en verano.

– En áticos no ventilados la determinación de laresistencia térmica no debe ser evaluada comoconducción.

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Carga Térmica de Climatización.

• Ventaja de los techos ventilados y barrerasradiantes.

• Techos ventilados disminuyen la carga térmica ganada por radiaciónsolar.

• La ganancia de calor por radiación en techos implica el 20-25% deltotal de la carga térmica de climatización e verano.

• Barreras radiantes reducen la ganancia de calor en verano y laperdida de calor en invierno.

• Las barreras radiantes son hojas de aluminio o papel tipo aluminio.

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Carga Térmica de Climatización.

• Techo ventilado y barrera radiante.

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Carga Térmica de Climatización.

Las barreras radiantes reducen la ganancia decalor entre un 15%-45% en verano.

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Carga Térmica de Climatización.

• Resistencia térmica en áticos.– NUNCA CONSIDERARLAS EQUIVALENTES A UN

RESISTENCIA TÉRMICA POR CONDUCCION.

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Carga Térmica de Climatización.

• Personas.

– Depende del índice metabólico de las personas.

– La actividad que desarrolla la persona implica un determinado aporte de calor.

– El calor a generar es sensible y latente.

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Carga Térmica de Climatización.

• Personas.

– Es transferido por conducción radiación yconvección.

– Definida la actividad desarrollada en local. Sedetermina la carga térmica de ocupantes en basea la tabla que se muestra a continuación.

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Carga Térmica de Climatización.

• Personas (Según: Manual Carrier).

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Carga Térmica de Climatización.

• Personas (Según: ASHRAE Hadbook).

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Carga Térmica de Climatización.

• Iluminación.– Dependen del tipo de luminaria a emplear y

SOBRETODO DE LA ACTIVIDAD A REALIZAR Y LAINTENCIDAD LUMINICA REQUERIDA.

– Fuente de Calor sensible.

– Es transferido por radiación, conducción y convección.

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Carga Térmica de Climatización.

• Iluminación.– En lámparas incandescentes solo el 10% de la

potencia entregada se transforma en luz, el resto escalor liberado al ambiente.

– En lámparas fluorescentes el 35% de la potenciaentrada se transforma en luz y el resto en calor.

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Carga Térmica de Climatización.

• Iluminación (Según: ISO 8995/iluminación incandescente)

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Carga Térmica de Climatización.

• Aparatos eléctricos.

– Todos los aparatos eléctricos son fuente de calorsensible o latente.

– Emitirán calor latente en función de su utilización.

– En cocinas, restaurantes, centros comerciales, etc.Esta disminuye si la extracción de aire esadecuada.

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Carga Térmica de Climatización.

• Aparatos eléctricos (Según: Manual Carrier).

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Carga Térmica de Climatización.

• Aparatos eléctricos (Según: Manual Carrier).

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Carga Térmica de Climatización.

• Aparatos eléctricos: Otros casos.

– Motores eléctricos.

– Computadores.

– Televisores.

– Cualquier cosa no tabulada.

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Carga Térmica de Climatización.

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0

ηgl -

ηgl -

Motor eléctrico.

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Carga Térmica de Climatización.

• Solar.

– Se debe conocer la radiación incidente en que se emplaza el local.

– Es importante conocer parámetros de radiación, para realizar el dimensionamiento adecuado.

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Carga Térmica de Climatización.

• Solar.

– Conceptos básicos:– Constante solar.

– Radiación directa difusa y reflejada.

– Altura solar.

– Angulo de Azimut.

– Reflectividad, Transmitancia y Absorbidad.

– Coeficiente de ganancia solar.

– Generación de sombra.

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Carga Térmica de Climatización.

• Solar: Constante solar.

– Relación entre la radiación emitida por el sol y la que llega a la atmosfera de la tierra.

– En un valor promedio de radiación incidente en un metro cuadrado de superficie.

Constante Solar.1367 (W/m2).

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Carga Térmica de Climatización.

• Solar: Constante solar.

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Carga Térmica de Climatización.

• Solar: Radiación directa e indirecta.

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Carga Térmica de Climatización.

• Solar: Radiación directa e indirecta.

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Carga Térmica de Climatización.

• Solar: Radiación difusa, directa y reflejada.

No toda la radiación solarincidente en ventanas es directa.IMPORTA LAS CONDICIONES DELSISTEMA.

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Carga Térmica de Climatización.

• Solar: Altura y Angulo de Azimut.

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Carga Térmica de Climatización.

• Solar: Altura y Angulo de Azimut.

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Carga Térmica de Climatización.

• Solar: Reflectividad, Transmitancia y Absorbidad.

1 = ρ+τ+α

ρ = Reflectividad.τ = Transmitancia.α = Absorbidad.

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Carga Térmica de Climatización.• Solar: Radiación solar en Chile (Fuente: UTFSM).

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Carga Térmica de Climatización.

• Solar: Radiación solar en Chile.

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Carga Térmica de Climatización.

• Solar: Factores de ganancia.

– Dependiendo de las condiciones del cerramiento la ganancia de calor puede ser máxima o mínima.

– El valor del factor es entre 0-1, mas cercano a cero implica una menor ganancia de radiación solar.

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Carga Térmica de Climatización.

• Solar: Coeficiente de ganancia solar (SHGC).

fi = Radiación solar absorbida que fluye hacia el interior.τs = Radiación transmitida.α = Absorbidad.

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Carga Térmica de Climatización.

• Solar: Coeficiente de ganancia solar (SHGC).

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Carga Térmica de Climatización.

• Solar: Coeficiente de ganancia solar (SHGC).

Para este caso el SHGC esta entre:0,56-0,75

Dependiendo del color de la persiana.

Efecto invernadero

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Carga Térmica de Climatización.

• Solar: Generación de sombra.

– Importante la elevación Solar.

– Sombras temporales: personas, vehículos, carteles, etc.

– Sombras permanentes: Por efectos de la situación, edificiosarboles, chimeneas, cables. etc.

– La sombra debe ser bien empleada, ya que un buen usoimplica ahorros en energía y un mal uso, lo contrario.

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Carga Térmica de Climatización.

• Solar: Generación de sombra.

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Carga Térmica de Climatización.

• Infiltración de aire.

– La infiltración es típica en puertas y ventanas.

– El tipo de construcción es fundamental.

– Las condiciones de velocidad de viento sonimportantes.

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Carga Térmica de Climatización.

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Carga Térmica de Climatización.

• Ventilación de aire.

– Todo local implica necesidades de ventilación.

– La ventilación es función de las actividades adesarrollar.

– El método mas sencillo para determinarlo. Es elVolumen de la habitación.

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Carga Térmica de Climatización.

• Ventilación de aire.

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