Cargas trmicas de climatizacinEl concepto de carga trmica est asociado a sistemasde climatizacin (calefaccin y refrigeracin), as como a sistemas frigorficos. Setrata de la cantidad de energa trmica por unidad de tiempo (potencia trmica)que un recinto cerrado intercambia con el exterior debido a lasdiferentes condiciones higrotrmicas del interior y del exterior, considerando lasexteriores como las ms desfavorables posible. El clculo de estas cargas permitedisponer los sistemas adecuados de calefaccin o refrigeracin paracompensarlas.

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1 Cargas trmicas2 Determinacin de los parmetros

2.1 Condiciones interiores2.2 Condiciones exteriores

2.2.1 Condiciones de invierno2.2.2 Condiciones de verano

3 Mtodo de clculo4 Vase tambin5 Bibliografa

Las cargas trmicas pueden deberse a dos solicitaciones:

cargas de calefaccin, que seran las que se producen en condicionesexteriores de invierno (y que fsicamente traducen el calor perdido por eledificio hacia el exterior en la unidad de tiempo) ylas cargas de refrigeracin que anlogamente, se refiere a las producidas enlas condiciones de la estacin clida (fsicamente, calor ganado por los localesen la unidad de tiempo).

Las cargas trmicas se deben a varios fenmenos de intercambio de calor deledificio con el exterior, as como a ganancias de calor interiores (en la estacinclida):

Transmisin por conduccin a travs de los elementos constructivos queseparan el interior del exterior o de otros locales no climatizados.Dependen de la diferencia de temperatura (salto trmico) entre el interior y elexterior, de las caractersticas constructivas de cada elemento (muros, huecos)en lo que se refiere al aislamiento trmico (expresado por la transmitanciatrmica, U) y de la superficie de cada elemento. En el caso de los muros o delas ventanas con vidrio coloreado, el calentamiento de su superficie por el sol,cuando estn expuestos, hace que el salto trmico sea mayor en verano, lo quehay que tener en cuenta.Tambin deben considerarse los llamados puentes trmicos que son loslugares donde los elementos constructivos tienen una discontinuidad en elaislamiento trmico. Se dan en los bordes de ventanas y puertas, en elencuentro de muros y forjados, etc.

Cargas trmicas [editar]

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Tratamiento trmico del aire exterior necesario para la ventilacin y renovacinde aire de los ambientes.Dependen del salto trmico interior-exterior y del caudal de ventilacinnecesario. En ciertos casos, cuando la construccin no es de buena calidad,hay que tener en cuenta las infiltraciones de aire del exterior, no deseadas, porlas rendijas y juntas de cierre de los huecos que separan del exterior, ventanaso puertas.

Calor entrante debido al soleamiento por los cierres de los huecos acristalados(ventanas).Se produce por efecto invernadero: al atravesar el espectro visible de laradiacin solar un vidrio transparente, calienta los objetos que hay tras el vidrio;los objetos emiten radiacin en infrarrojos, y para ciertas longitudes de onda delos infrarrojos el vidrio es opaco, de modo que el calor queda atrapado tras elvidrio, aumentando la temperatura del ambiente. Este efecto es favorable eninvierno (reduce la carga trmica) y desfavorable en verano (la aumenta).

Calor interno producido por las personas, la iluminacin elctrica y los aparatosque hay en el interior de los edificios (como en el caso anterior puede serfavorable o desfavorable segn la estacin).Tambin es otra carga trmica el tratamiento de la humedad del aire paraconseguir en los ambientes una humedad relativa adecuada. El vapor puedeproceder de fuentes internas (evapotranspiracin de las personas, de ciertosaparatos...) y externas (contenido de humedad del aire exterior)Al enfriar una masa de aire (refrigeracin) con un contenido determinado devapor de agua, aumenta la humedad relativa, por lo que es necesario eliminarparte del vapor para mantener la humedad relativa dentro de lmitesadecuados. Por el contrario, al calentar (calefaccin) una masa de airedisminuye la humedad relativa. En este caso, a menudo la evapotraspiracinde los ocupantes puede ser suficiente para compensar esa disminucin, pero sino lo fuera (temperaturas exteriores muy bajas), habra que aadir vapor paraconseguir una humedad relativa adecuada.

Hay ciertos fenmenos que no se toman en cuenta en el clculo de las condicionesde invierno, pues mejoran las condiciones interiores en esa estacin (soleamiento,ocupacin...), pero que tienen importancia en las condiciones de verano puesaportan calor a los locales desde su interior; en invierno, los sistemas de controldel ambiente interior las tendrn en consideracin. As pues, las cargas de inviernosolamente dependen de las condiciones exteriores, y las de verano, tanto de lasinteriores y de las exteriores.

Las normativas de la mayora de los pases fijan unos valores lmite para lascondiciones del interior de los recintos. Estos lmites vienen determinados por unlado, por la comodidad de los usuarios y por el otro extremo por el necesarioahorro de energa. Dependiendo las cargas de la diferencia de temperaturas entreel exterior y el interior, cuando menor sea esa diferencia, menores sern las cargastrmicas.

Determinacin de los parmetros [editar]

Condiciones interiores [editar]

De invierno: la temperatura estar comprendida entre 18 y 22 C, la Normativaespaola fija como mximo una temperatura de 21 C. La humedad relativaestar comprendida entre el 45% y el 60%.Esta temperatura puede ser menor cuando los usuarios realicen tareas querequieran un esfuerzo fsico mediano o considerable.

De verano: Las temperaturas adecuadas de verano estarn comprendidas entre24 y 26 C para los locales cuyos ocupantes estn ocupados en tareas querequieran poco esfuerzo fsico (trabajo de oficinas, comercio, vagones deferrocarril de viajeros...). La humedad relativa deber estar comprendida, comoen el caso de la calefaccin, entre el 45% y el 60%.Aunque a veces mucha gente piense que estas temperaturas son excesivas, ycasi "no se nota" el fresco al entrar desde la calle, al cabo de cierto tiempo deestar en el recinto se nota mayor comodidad y, si fueran ms bajas, se notarafro. Es importante recordar que, as como en invierno se llega desde elexterior con ropa de abrigo de la que se prescinde al entrar en un recintocalefactado, en verano no se lleva una ropa de abrigo bajo el brazo paraprevenir temperaturas interiores demasiado bajas.

Tambin en este caso las normativas suelen dar unas temperaturas de clculoobtenidas a partir de datos meteorolgicos tomados a lo largo de una serie deaos.

La manera de darlas vara de unos pases a otros. En algunos se dan zonasclimticas mediante mapas fijando para cada una de ellas una temperatura declculo. En otros se dan para cada localidad concreta, a veces con una tabla deajuste de esas temperaturas para localidades menores (generalmente sinobservatorio meteorolgico) en funcin de la diferencia de altitud con respecto alnivel del mar, de la localidad con observatorio. En general se dan solamente lastemperaturas y no la humedad relativa.

En Espaa se definen dos temperaturas de clculo. Una de ellas es la mnimasuperada en un 97,5% de las horas de los meses de diciembre, enero yfebrero, para cada localidad; es decir que habr temperaturas menores duranteunas 54 horas en esa temporada, pero teniendo en cuenta que sern horasnocturnas, en que la calefaccin debe de estar reducida. La otra definicin esigual pero para el 99% de las horas y se aplica a hospitales, residencias deancianos, guarderas, en las que es necesario evitar que en ciertos momentospueda haber escasez de temperatura en los ambientes.El problema de esta definicin aparentemente tan exacta, es que deja fueramuchas localidades en las que se debern obtener estas temperaturas poraproximacin o mediante tablas que las normativas no se atreven a fijar.

Para verano deben darse tanto la temperatura de clculo como la humedadrelativa de clculo. En general la temperatura se da de dos modos: unatemperatura de clculo, hallada como media de temperaturas elevadas a lo largo

Condiciones exteriores [editar]

Condiciones de invierno [editar]

Condiciones de verano [editar]

de cierto periodo extenso, y una temperatura mxima que se puede alcanzar concierta frecuencia, pero en periodos cortos, en la localidad o zona.

Respecto a la humedad relativa exterior, se dan los datos del mismo modo: unahumedad relativa media mxima y un valor de humedad relativa punta. Se dejaa criterio del proyectista prevenir una o la otra (la segunda da como resultadoaparatos ms potentes), en funcin del uso de los locales y de la necesidadespecfica de comodidad que requieran los usuarios.

Tambin es importante conocer la posicin del sol en los momentos msdesfavorables (que se suele dar a finales del mes de julio en el hemisferio norte,finales de febrero en el sur) para poder calcular el soleamiento que recibirn loselementos acristalados, para lo que debe conocerse la latitud y la inclinacin de lasventanas. En ese sentido es importante que no haya elementos acristaladosinclinados (ventanas en el faldn de la cubierta) en lugares de clima clido. Encuanto a la hora en que esta solicitacin se producir, depender de la orientacinde esos elementos acristalados por lo que habr que estudiar cada fachada segnsu orientacin, a una hora distinta.

No debe olvidarse que, ante el soleamiento, no valen los aislamientos trmicos(doble acristalamiento), siendo solo realmente efectivo impedir el soleamientomediante elementos que den sombra desde el exterior a las superficiesacristaladas.

El mtodo de clculo de las cargas es demasiado extenso para presentarlo aqu,pero empieza por el clculo de prdidas o ganancias de cada uno de los localesque componen el edificio a estudiar. Este clculo permitir dimensionar el aparatoterminal (radiador, ventiloconvector o caudal y temperatura del aire, mediante susconductos y rejillas de impulsin), que climatizar dicho local. La suma de lascargas de todos los locales, en su caso corregidas para tener en cuenta horariosdistintos en distintos locales, ser la potencia de los equipos centralizados deproduccin de calor o de fro.

El clculo se hace para las condiciones exteriores ms desfavorables.Los sistemas de regulacin y control de la instalacin se encargarn de adaptar lapotencia de los aparatos terminales a las cargas reales en cada momento.

Bsicamente, el clculo consiste enobtener las prdidas o ganancias portrasmisin de cada uno de loselementos de cierre del local, que sonfuncin de su transmitancia trmica,de su superficie y de la diferenciade temperaturas de clculo entre elinterior y el exterior (o de otro local contemperatura distinta a la delestudiado). Un clculo ms afinadoexige que tambin se calculen lasprdidas o ganancias por los puentes

Mtodo de clculo [editar]

Fotografa infrarroja de las prdidas decalor por transmisin de un edificio; cuantomayor es la temperatura superficial, mayoresson las prdidas en ese punto

trmicos que pueda haber en los separadores, que se hace de modo anlogo.Luego se calcula la cantidad de energa trmica necesaria para calentar o enfriar elaire de ventilacin, funcin del caudal exigido por la normativa y de la diferencia detemperaturas.

Especficamente para refrigeracin, adems de lo dicho en el prrafo anterior, hayque tener en cuenta tambin el soleamiento que pueda entrar por los huecosacristalados, funcin de la superficie, de la orientacin y de la inclinacin de estos,en el da ms desfavorable del ao; es muy importante tambin tener en cuentalos elementos exteriores que puedan impedir la entrada del sol por los vidrios (quearrojen sombra sobre ellos). Tambin las cargas interiores, por ocupacin,iluminacin y maquinaria (que encalefaccin son favorables). Y, por supuesto,las cargas latentes, debidas a la necesidad de condensar la humedad del aire,tanto interiores (especialmente la evapotranspiracin de los ocupantes, as comolas posibles actividades productoras de vapor), como las exteriores (humedadcontenida en el aire de ventilacin).

Como en muchas ciencias aplicadas, existe software especializado para realizarestos clculos.

ClimatizacinCalorDemanda de energa en calefaccinConfort higrotrmicoAislamiento trmicoDoble vidriado hermtico o DVH

Czajkowski, Jorge y Gmez, Anala. 1994. Diseo bioclimtico y economaenergtica edilicia. Fundamentos y mtodos. Ed. UNLP, Coleccin Ctedra. LaPlata, Argentina.Czajkowski, Jorge y Gmez, Anala. 2009. Arquitectura sustentable. Ed. Clarn.Buenos Aires, Argentina.M. A. Glvez Huerta; et alt. (2013). Instalaciones y Servicios Tcnicos. Madrid:Seccin de Instalaciones de Edificios. E.T.S.A., U.P.M. ISBN 97-884-9264-1253.IDAE (junio de 2010). Gua tcnica: Condiciones climticas exteriores deproyecto (Espaa) . Consultado el 20 de julio de 2014.Norma IRAM 11601. Acondicionamiento trmico de edificios. Condicionestrmicas de materiales y clculo de resistencia trmica y transmitancia trmica.(Argentina)Norma IRAM 11604. Acondicionamiento trmico de edificios. Coeficientevolumtrico global de prdidas trmicas G. Carga trmica de calefaccin.(Argentina)Norma IRAM 11605. Acondicionamiento trmico de edificios. Transmitanciastrmicas admisibles. (Argentina)Cdigo Tcnico de Edificacin. CTE-HE: Ahorro de energa y aislamientotrmico (Espaa)

Vase tambin [editar]

Bibliografa [editar]

Esta pgina fue modificada por ltima vez el 26 dic 2014 a las 08:17.

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Contacto

Yaez, Guillermo. 1982. Energa solar, edificacin y clima. Ed. Ministerio deObras Pblicas y Urbanismo, Madrid.

Categoras: Cargas trmicas de climatizacin Climatizacin CalefaccinRefrigeracin

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