Carcas Térmicas

INTRODUCCION

Este trabajo tiene como finalidad realizar el calculo de las cargas térmicas (Sensibles y Latentes),

para el Salón Excelencia de la Escuela de Estudios Industriales y Empresariales de la Universidad

Industrial de Santander UIS; por medio del método manual trabajado en clase con base en el

Cooling and Heating Load Calculation Manual.

1. OBJETIVOS

 Determinar las cargas sensibles y latentes del Salón Excelencia, por medio del método manual

CLTD/SCL/CLF.

 Realizar la comparación entre el sistema de acondicionamiento de aire instalado y un sistema

seleccionado con base en el método manual.

2. CALCULO DE CARGAS EXTERNAS

Las el calculo de las Cargas externas se resume en la ganancia de calor a través de paredes, techos

y la ganancia a través de los vidrios. Estas cargas térmicas se resumen en cargas de calor sensible,

las cuales mas adelante deben ser sumadas con las cargas internas para de esta manera obtener la

capacidad total de enfriamiento.

2.1 CALCULO DE CALOR SENCIBLE ATRAVEZ DE LAS PAREDES

La ganancia de calor a través de las paredes se subdivide en dos categoría denominando pared a

aquella superficie la cual la radiación solar incida directamente sobre ella a diferencia de las

paredes las cuales se utilizan para dividir dos o mas recintos adyacentes o en otras palabras la

radiación solar no incide directamente sobre ellas siendo denominadas como particiones. A

continuación se presenta el procedimiento de cálculo para las diferentes paredes y/o particiones

del salón de Excelencia de la escuela de estudios industriales y empresariales.

Figura 1. Ecuación característica de la conducción de calor a través de la estructura exterior

Fuente: Autores

Figura 2: Esquema de una pared

Fuente: Diplomado en Refrigeración y aire acondicionado. UIS

2.1.1 Calculo de la pared sur

Figura 3. Pared soleada Salón Excelencia

Fuente: http://carpintero.uis.edu.co/eisi/

2.1.1.1 Calculo del coeficiente global de transferencia de calor

En primer lugar se es necesario determinar los materiales de los cuales se compone la pared,

tomando como base las capas de materiales que se muestran en la tabla 8.5 del manual de calculo

para cargas de enfriamiento, a continuación se presentan los componentes de la pared y se

respectivo valor de resistencia.

Cuadro 1. Materiales de la pared soleada

Fuente: Autores

Teniendo el valor de la resistencia de cada uno de los materiales es posible determinar el

coeficiente de transferencia de calor global, el cual consiste en el inverso de la suma de todos los

valores de resistencias como se muestra a continuación:

Rtotal = RA0 + RE0 + 2 · RA1 + RA2 + 2 · RA6

2.1.1.2 Calculo del tipo de pared

Para determinar el tipo de pared es necesario utilizar las tablas 8.6 del manual para el cálculo de

cargas térmicas, teniendo en cuenta la ubicación de la masa principal, con la siguiente distinción:

 Si la masa principal esta localizada fuera del aislamiento (Tabla 8.6 A)

 Si la masa principal esta repartida uniformemente (Tabla 8.6 B)

 Si la masa principal esta localizada dentro del aislamiento (Tabla 8.6 C)

Por lo anterior se tiene en este caso que la pared contiene la masa principal repartida

uniformemente (Tabla 8.6 B). Seguidamente se ingresa a la tabla con el material secundario y se

cruza con el material principal, por lo que la intersección de estos datos arroja el tipo de pared,

resultando que es de Tipo 3.

Cuadro 2. Determinación del tipo de pared

Fuente: Cooling and Heating Load Calculation Manual

Rtotal = 0,33 + 0,69 + 2 · 0,21 + 0,43 + 2 · 0,17

Rtotal = 2,21 [F*ft

2

*h/Btu]

Utotal =

1

Rtotal

Utotal =

1

2,21 [F*ft

2

*h/Btu]

Utotal = 0,4525 [Btu/(ft

2

*h*F)]2.1.1.3 Calculo del CLTD de pared

Para la determinación del CLTD es necesario dirigirse a las tablas 8.3, para lo cual se necesita el

tipo de pared ya seleccionado, la orientación de la pared, la hora solar y la latitud del lugar. Vale la

pena resaltar que dichas tablas se encuentran para valores de:

 24,36 y 48 Latitud Norte

 Temperaturas interiores de 78[F], Exteriores 95[F], temperaturas promedio de 85[F] y un

rango de temperatura de 21[F].

Por lo que se hace necesario aplicar ciertos factores de corrección, los cuales se analizaran mas

adelante.

Tomando como tipo de pared 3, la orientación de la esta es Sur y para una hora solar de 14:00 se

obtiene mediante la tabla 8.3B, que el valor por tabla del CLTD es:

Cuadro 3. CLTD para carga de enfriamiento.

Fuente: Cooling and Heating Load Calculation Manual

Como se pudo observar el CLTD=34. A este valor es necesario realizarle tres correcciones, las

cuales son: corrección por el mes del año ya que por ser una pared con dirección sur, ya que mes

que el sol incidirá directamente sobre la pared será en diciembre y todas las tablas son para el

mes de Julio. Por otro lado se debe realizar una corrección por la temperatura del interior del

recinto la cual debe ser de 75.2 [F] (24[C]); finalmente una corrección por la temperatura media ya

que en Bucaramanga el rango de temperatura promedio es de 82.85 [F].

Donde:

CLTDc = ( CLTD +

...