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Cálculo de Cargas de Enfriamiento, Mariel Martínez Magdelein Tenas -…
Cálculo de Cargas
de Enfriamiento
6.11. INFILTRACIÓN
La infiltración de aire a través de fisuras en las ventanas o puertas ocasiona una ganancia de calor, tanto sensible como latente, en el recinto.
La mayor parte de los sistemas de acondicionamiento de aire en el verano tienen ventilación mecánica que emplea algo de aire del exterior, con 10 cual se reduce o se elimina la infiltración, porque se crea una presión positiva de aire dentro de la construcción.
6.15. CARGA PICO EN LA CONSTRUCCIÓN
Se usa el valor de cada una de las cargas pico del recinto para calcular la velocidad de enfriamiento de diseño para el mismo. Sin embargo, si se sumaran estas ganancias máximas de calor de cada recinto, el total sería mayor que la carga máxima de enfriamiento necesaria para la construcción completa, porque no se presentan al mismo tiempo.
Directrices :
1.Para edificaciones de planta aproximadamente cuadrada con construcción semejante en las cuatro paredes, la carga máxima se da en general en las últimas horas de la tarde durante el verano. Eso se debe a que es cuando la temperatura exterior es máxima, y no hay influencia especial de la radiación solar sobre un lado de la construcción.
Para construcciones con un lado largo expuesto hacia el sur o suroeste, que tienen grandes áreas de ventana, la carga pico se dará en el otoño, por el medio día, porque es entonces cuando la radiación es mayor. Este caso necesita de análisis cuidadoso.
Para construcciones de un piso con áreas de techo muy grandes la carga pico se presenta en general por las tardes durante el verano.
Las sugerencias anteriores se deben verificar en cada caso, debido a la gran variedad en las orientaciones y tipos de construcción de las edificaciones. Una vez que se determina la hora de la carga pico, se pueden calcular las ganancias totales de la construcción.
6.19. CALOR DESPRENDIDO EN VENTILADORES Y BOMBAS
El aire acondicionado que pasa por duetos gana calor de los alrededores. Si el dueto pasa a través de espacios acondicionados. la ganancia de calor ocasiona un efecto útil de enfriamiento, pero para los duetos que pasan por lugares no acondicionados representa una pérdida de calor sensible que se debe sumar a la RSHG.
Donde
Q = ganancia de calor del dueto. BTU/h
U = coeficiente general de transferencia de calor, BTU/h
A = superficie del dueto, ft2
DT = Diferencia de temperatura entre el aire en el dueto y los alrededores. °F
6.16. CARGA DE ENFRIAMIENTO O DE REFRIGERACIÓN
La carga de refrigeración será mayor que la carga de la construcción porque hay ganancias de calor que pasan al sistema de acondicionamiento de aire desde el exterior. Esas ganancias pueden provenir de:
Ventilación, aire exterior.
Ganancias de calor a duetos.
Calor producido por los ventiladores y bombas del sistema de acondicionamiento de aire.
Pugas de aire de los duetos.
6.21. OSCILACIONES DETEMPERATURA
Los cálculos de carga de enfriamiento que se describieron aquí se basan en mantener una temperatura constante en un recinto. Si se permite que la temperatura del recinto aumente más que el punto de ajuste del termostato, la llamada oscilación de temperatura puede reducir todavía más la carga de enfriamiento. Como las temperaturas de recinto se elevan para conservar energía, el autor no recomienda hacer correcciones por oscilación de temperatura, excepto en casos especiales.
6.18. GANANCIA DE CALOR EN DUCTOS
Algo de la energía de los ventiladores y bombas del sistema se convierte en calor debido a la fricción y otros efectos, y viene a ser parte de la ganancia de calor que debe sumarse a la carga de refrigeración. Se puede tomar en cuenta aproximadamente el calor del ventilador como sigue:
Para presión de 1 in de agua sumar 2.5% a la RSHG
Para presión de 2 in de agua sumar 5% a la RSHG
Para presión de 4 in de agua sumar 10% a la RSHG
El calor de la bomba de agua helada en los sistemas pequeños es poco en general y puede ignorarse, pero para los sistemas grandes puede ser de 1 a 2% del calor sensible y se debe sumar a la carga de refrigeración.
6.20. FUGAS DE AIRE EN DUCTOS
Los sistemas de ductería dejan escapar aire en las uniones. Con un trabajo cuidadoso se deben limitar las fugas de aire al 5% de los CFM totales. Si los duetos están fuera del espacio acondicionado, el efecto de las fugas se debe sumar a la RSHG y la RTHG del sistema.
6.17. VENTILACIÓN
El calor sensible y el latente de este aire es mayor que el del aire del recinto, por lo cual se vuelve parte de la carga de enfriamiento. Las ecuaciones para calcular las cargas de enfriamiento sensible y latente debidas al aire de ventilación son:
Donde:
Q¡ Q¡= cargas de calor sensible y latente debidas al aire de ventilación, BTU/h
CFM = flujo de aire de ventilación, ft2/min
CT = cambio de temperatura entre el aire exterior e interior, °F.
W'W.'= Relación de humedad exterior e interior, g de agua/lb aire seco
El calor Qt total retirado del aire de ventilación es Q¡= Q, + Q¡-
6.13. CARGA DE ENFRIAMIENTO DEL RECINTO
Es la velocidad a la cual se debe eliminar el calor de él, y es la suma de cada una de las ganancias netas corregidas para el recinto. Cuando se calculan las cargas de enfriamiento, se aconseja emplear formas ya preparadas para organizar e informar los datos y resultados.
6.12. TRANSFERENCIA DE CALOR A LOS ALREDEDORES
Se debe calcular esa pérdida de calor y corregir las ganancias de calor sensible al recinto por conducción, radiación solar, alumbrado, personas y equipo. Las siguientes ecuaciones se emplean para calcular la corrección para la transferencia de calor a los alrededores.
Fe = Factor para corregir cada ganancia de calor sensible de recinto
K = conductancia de la unidad de longitud, BTU/h - ft _°F
L = longitud de la pared exterior, ft
6.14. CARGAS PICO DE ENFRIAMIENTO
Hemos aprendido a calcular las cargas de enfriamiento, pero no sabemos calcular sus valore ", máximos. Como los sistemas de acondicionamiento de aire se deben dimensionar para manejar los periodos pico, debemos saber cómo calcularlos.
Ofrecemos algunas directrices para simplificar estos cálculos. En las tablas podemos notar lo siguiente:
Para ventanas que dan hacia el occidente, las ganancias de calor máximas totales se tienen en la tarde a mediados de verano.
Para ventanas que dan hacia el oriente, las ganancias máximas de calor solar se tienen al principio o a mediados del verano, por la mañana.
Para ventanas que dan al sur, la ganancia máxima de calor solar se da en el otoño o invierno, temprano por la tarde.
Para ventanas que dan al suroeste, las ganancias máximas de calor solar se presentan en el otoño por la tarde.
Para techos, las ganancias máximas de calor se tienen en el verano, durante la tarde o el anochecer. 6. Para paredes, las ganancias máximas de calor se tienen en el verano durante la tarde o el anochecer.
Mariel Martínez
Magdelein Tenas
