nch0849_of87 aislación térmica - transmisión térmica - terminología, magnitudes, unidades y...

I

NORMA CHILENA OFICIAL NCh849.Of87

Aislación térmica - Transmisión térmica - Terminología,magnitudes, unidades y símbolos

Preámbulo

El Instituto Nacional de Normalización, INN, es el organismo que tiene a su cargo elestudio y preparación de las normas técnicas a nivel nacional. Es miembro de laINTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION (ISO) y de la COMISIONPANAMERICANA DE NORMAS TECNICAS (COPANT), representando a Chile ante esosorganismos.

La norma NCh849 ha sido preparada por la División de Normas del Instituto Nacional deNormalización, y en su estudio participaron los organismos y las personas naturalessiguientes:

Aislantes AISLAPOL S.A.C. e I. Daniel Longueira S.Walter Bischhoffshausen N.

Aislantes Nacionales Ltda. Jaime Hernández M.Centro de Ahorro de Energía Carlos Claussen W.Comisión Tecnológica del Colegio de Arquitectos Guillermo Knaudt C.Compañía Industrial El Volcán S.A. Agustín Echeverría de C.

Pedro Echeverría B.Mauricio Muñoz C.

Dirección General de Metro Roy Levis M.Empresa Nacional de Electricidad S.A., ENDESA Conrado Berkhoff C.Instituto de Investigaciones y Ensayes de Materiales,IDIEM, Universidad de Chile Miguel Bustamante S.Instituto Nacional de Normalización, INN Gabriel Rodríguez J.Instituto Profesional de Santiago Liliana Anduaga G.Ministerio de Obras Públicas, Dirección deArquitectura, MOP Rafael Varleta V.

NCh849

II

Ministerio de Vivienda y Urbanismo Jaime Arancibia C.Santiago Castillo R.

Universidad del Bío-Bío Ariel Bobadilla M.Roberto Goycoolea J.

Universidad de la Frontera Mario Inostroza D.Universidad Técnica Federico Santa María Pedro Sarmiento M.

El anexo A forma parte del cuerpo de la norma.

El anexo B no forma parte del cuerpo de la norma, se inserta sólo a titulo informativo.

Esta norma anula y reemplaza a la norma NCh849.Of82, declarada norma chilena Oficialde la República, por Decreto Nº25 del Ministerio de Vivienda y Urbanismo, de fecha 04 deFebrero de 1983.

Esta norma ha sido aprobada por el Consejo del Instituto Nacional de Normalización, ensesión efectuada el 21 de Enero de 1987.

Esta norma ha sido declarada Oficial de la República de Chile por Decreto Nº61, de fecha29 de Abril de 1987, del Ministerio de Vivienda y Urbanismo, publicado en el Diario Oficialdel 28 de Mayor de 1987.

1

NORMA CHILENA OFICIAL NCh849.Of87


0 Introducción

En todos los sistemas o elementos en los que se considera un flujo térmico, se supone laexistencia de dos superficies isotérmicas bien definidas, entre las que existe unadiferencia de temperatura.

Se entiende que los fenómenos de flujo térmico se rigen por la Ley de Fourier y que, engeneral, se consideran en estado estacionario.

Las unidades establecidas en esta norma son las del Sistema Internacional de Unidades(SI). Sin embargo, para facilitar el uso de valores tabulados en múltiples publicacionescientíficas y técnicas, se ha incluido en anexo B, a título informativo, otras unidades quepueden ser de interés.

1 Alcance y campo de aplicación

1.1 Esta norma establece la terminología básica, magnitudes, unidades y símbolos quedicen relación con los fenómenos de la transmisión de calor en el campo delacondicionamiento térmico.

1.2 Esta norma se aplica a la expresión de valores de transmisión de calor, ya sean éstosobtenidos por medición o por cálculo.

1.3 Esta norma se aplica a los materiales térmicamente homogéneos y elementoscompuestos al considerar la aislación térmica especialmente en el diseño de edificios, enla construcción en general, así como en otros proyectos tecnológicos similares.

NOTA - Se entiende por material térmicamente homogéneo aquel en que las heterogeneidades son macroscópicamente despreciables.

NCh849

2

2 Referencias

NCh31/4 Magnitudes y unidades de calor.NCh850 Aislación térmica - Método para la determinación de la conductividad

térmica en estado estacionario por medio del anillo de guarda.NCh851 Aislación térmica - Determinación de coeficientes de transmisión

térmica por el método de la cámara térmica.NCh853 Acondicionamiento térmico - Envolvente térmica de edificios - Cálculo

de resistencias y transmitancias térmicas.

3 Magnitudes físicas y definiciones

NOTA A - Los términos con asterisco no están contenidos en la norma NCh31/4 Magnitudes y unidades decalor.

NOTA B - Los términos con subíndice l (lineal) no corresponden a magnitudes físicas reales sino a definicionesconvencionales.

Símbolo de lamagnitud

Unidad

3.1 calor: cantidad de calor. Q J

3.2 capacidad térmica: magnitud definida por la ecuación: C J/K

dT dQ

= c

NOTA - Cuando la temperatura de un sistema aumenta en una cantidaddT por la adición de una pequeña cantidad de calor dQ , entonces la

cantidad dQ/dT es la capacidad térmica.

3.3 capacidad térmica específica: capacidad térmicadividida por la masa.

c J/(kg ⋅ K)

3.4 capacidad térmica específica a presión constante:cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura deuna masa de fluido unitaria en la unidad de temperatura, apresión constante.

cp J/(kg ⋅ K)

3.5 capacidad térmica especifica a volumen constante:cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura deuna masa de fluido unitaria en la unidad de temperatura avolumen constante.

cv J/(kg ⋅ K)

3.6 coeficiente superficial de transferencia térmica:densidad de flujo térmico a través de una superficiedividida por la diferencia de temperatura entre esasuperficie y los ambientes circundantes

h W/(m2 ⋅ K)

a s T -T

q = h

NCh849

3


Unidad

NOTA - Ello supone conocer la superficie a través de la cual el calor estransferido, la temperatura de la superficie, sT , y la temperatura

ambiente aT (con referencia a convección libre o forzada y radiación

desde superficies circundantes, etc.).

3.7 conductancia térmica*): inverso de la resistenciatérmica desde superficie a superficie de un elemento;(nota A)

Λ W/(m2 ⋅ K)

R

1 = Λ

NOTA - La conductancia térmica debe ser denominada conductanciatérmica superficial cuando pueda ser confundida con la conductanciatérmica lineal (párrafo 3.8).

3.8 conductancia térmica lineal*): inverso de la resistenciatérmica lineal desde superficie a superficie de unelemento; (notas A y B).

lΛ W/(m ⋅ K)

ll R

1 = Λ

3.9 conductividad térmica: cuociente entre la densidad deflujo térmico y el gradiente de temperatura.

λ W/(m ⋅ K)

e)T/ q/(- = ∂∂λ

NOTAS

1) El gradiente de temperatura es el cuociente entre la diferenciainfinitesimal de temperatura que se produce cuando el calor cruzaperpendicularmente un espesor infinitesimal.

2) La conductividad térmica varía principalmente con la densidad, latemperatura y la humedad.

3) Algunos materiales presentan diferencia de conductividad térmicaimportante según el sentido del flujo térmico (anisotropía).

4) La conductividad térmica se determina experimentalmente segúnla norma NCh850.

3.10 constante de Stefan - Boltzmann*): constante deradiación para un radiador integral (cuerpo de ε = 1)(nota A).

σ W/(m2 ⋅ K4)

Su valor es:

σ = (5,6697 ± 0,0029) ⋅ 10-8 W/(m2 ⋅ K4)

NCh849

4


Unidad

NOTA - Cuerpo negro es un cuerpo ideal emisor y absorbente perfectode radiación térmica. Emite el máximo de energía radiante a todas laslongitudes de onda, en función de su temperatura, y absorbe todo elflujo radiante incidente.

3.11 densidad de flujo térmico: flujo térmico dividido porel área:

q W/m2

dA

d = q

φ

NOTA - El término densidad debe ser denominado densidad superficialcuando pueda ser confundido con densidad lineal.

3.12 densidad de flujo radiante*): flujo radiante por unidadde área; (nota A).

rq W/m2

dA

d = q r

r

φ

NOTA - La densidad de flujo radiante es proporcional a la cuartapotencia de la temperatura termodinámica:

T = q 4r •• σε

en que:

ε = emisividad;

σ = constante de Stefan - Boltzmann;

T = temperatura termodinámica.

3.13 densidad de flujo térmico lineal*): flujo térmico porunidad de longitud; (notas A y B)

lq W/m

dl

d =qr

φ

3.14 difusividad térmica: conductividad térmica divididapor la densidad y por la capacidad térmica específica:

α m2/s

c

=

ρλα

NOTAS

1) Para fluidos la capacidad térmica específica apropiada es cp.

2) La definición supone que el medio es homogéneo y opaco.

3) La difusividad térmica es relevante en el estado no-estacionario, ypuede ser medida directamente o bien calculada mediante lafórmula señalada más arriba, a partir de cantidades medidas enforma separada.

NCh849

5

Símbolo dela magnitud

Unidad

4) Entre otras cosas, la difusividad térmica da cuenta de larespuesta de la temperatura en cierto lugar al interior de unmaterial, a un cambio de temperatura originado en lasuperficie.

Cuanto más elevada es la difusividad térmica del material,tanto más sensible a los cambios de la temperatura superficialresulta la temperatura interior.

3.15 efusividad térmica*): raíz cuadrada del productode la conductividad térmica por la densidad y por lacapacidad térmica específica; (nota A)

b J/(m2 ⋅ K ⋅ s1/2)

c = b ρλ

NOTAS

1) Para fluidos la capacidad térmica específica apropiada es cp.

2) Esta propiedad resulta relevante en el estadono-estacionario. Puede ser medida o bien calculada mediantela fórmula señalada anteriormente a partir de cantidadesmedidas en forma separada. Entre otras cosas, la efusividadtérmica da cuenta de la respuesta de la temperaturasuperficial a un cambio de la densidad del flujo térmico en lasuperficie. Cuando más baja la efusividad térmica del material,tanto más sensible a los cambios superficiales del flujotérmico resulta la temperatura superficial.

3.16 emisividad*): razón entre la radiación térmicadesde un área unitaria de superficie de un radiadorcualquiera y la radiación desde un área unitaria de unradiador integral (cuerpo negro), a la misma tempe-ratura. Es una magnitud adimensional; (nota A).

ε

3.17 flujo radiante*): energía térmica radiantetransferida a un sistema o desde un sistema; (nota A)

φr W

d

Qd =

t

rrφ

3.18 flujo térmico: cantidad de calor transferida a unsistema, o desde un sistema, dividida por el tiempo:

φ W

td

dQ = φ

3.19 resistencia térmica*): diferencia de temperaturadividida por la densidad del flujo térmico; (nota A)

R m2 ⋅ K/W

q

T - T = R ss 12

NCh849

6


Unidad

NOTAS

1) 2sT y 1sT corresponden a las temperaturas superficiales

externas de las capas consideradas.

2) La resistencia térmica se calcula según la norma NCh853 yse determina experimentalmente según la norma NCh851.

3.20 resistencia térmica de superficie*): valorrecíproco del coeficiente superficial de transferenciatérmica; (nota A)

Rs m2 ⋅ K/W

h

1 = Rs

3.21 resistencia térmica lineal*): diferencia detemperatura dividida por la densidad lineal del flujotérmico; (notas A y B)

lR m ⋅ K/W

l

ssl q

T - T = R 12

NOTAS

1) Ello supone conocer las temperaturas de referencia 1sT y

2sT y la extensión longitudinal a lo largo de lacual la densidad lineal del flujo térmico resultauniforme.

2) Si en el sistema, 1sT o 2sT no son las temperaturasde una superficie sólida sino las de un fluido,entonces debe definirse una temperatura dereferencia en cada caso específico (conreferencia a convección libre o forzada porradiación desde superficies circundantes, etc.).

3.22 resistencia térmica total*): diferencia detemperatura de aire a aire dividida por la densidaddel flujo térmico; (nota A)

TR m2 ⋅ K/W

q

T - T = R aa

T12

NOTAS

1) Las temperaturas 2aT y 1aT corresponden a lastemperaturas del aire adyacente en ambosambientes.

2) Se calcula según la norma NCh853 y se determinaexperimentalmente según NCh851.

NCh849

7


Unidad

3.23 resistividad térmica*): recíproco de laconductividad térmica; (nota A)

r m ⋅ K/W

λ 1

= r

3.24 transmitancia térmica*): flujo térmico divididopor el área y por la diferencia de temperatura entrelos ambientes circundantes situados a cada lado delsistema; (nota A)

U W/(m2 ⋅ K)

A )T - (T = U

aa 12

φ

NOTAS

1) Ello supone la definición en el sistema, de dostemperaturas de referencia 2aT y 1aT , y de otras

condiciones límites.

2) La transmitancia térmica debe ser reemplazada por latransmitancia térmica superficial cuando puede serconfundida con la transmitancia térmica lineal (párrafo3.25).

3.25 transmitancia térmica lineal*): flujo térmicodividido por la longitud y por la diferencia detemperatura entre los ambientes circundantessituados a cada lado de un sistema; (notas A y B)

lU W/(m ⋅ K)

l )T - (T = U

aal

12

φ

NOTAS

1) Ello supone la definición en el sistema, de dostemperaturas de referencia, 2aT y 1aT y de otras

condiciones límites.

2) El inverso de la transmitancia térmica lineal es laresistencia térmica lineal total entre los ambientescircundantes situados a cada lado del sistema.

NCh849

8

Anexo A

Símbolos y unidades

Tabla 1 - Símbolos y unidades para otras magnitudes

área A m2

densidad ρ kg/m3

diámetro D m

espesor e m

longitud l m

masa m kg

temperatura Celsius θ ºC

temperatura termodinámica T K

tiempo t s

Con miras a evitar confusiones, a menudo resulta necesario el empleo de subíndices o deotras señales de identificación. En estos casos su significado debe ser explícito.

No obstante, se recomiendan los siguientes subíndices:

Tabla 2 - Subíndices

ambiente a

conducción cd

convección cv

contacto c

espacio de gas (aire) g

exterior e

interior i

longitud l

presión p

radiación r

superficie s

superficie exterior se

superficie interior si

volumen v

NCh849

9

Anexo B(Informativo)

Factores de conversión

Tabla 3 - Cantidad de calor, Q

Q J Wh kcal Btu

1 J 1 2,778 ⋅ 10-4 2,388 ⋅ 10-4 9,478 ⋅ 10-4

1 Wh 3 600*) 1 0,8598 3,412

1 kcal 4 186,8*) 1,163*) 1 3,968

1 Btu 1 055 0,2931 0,2520 1

*) Valor exacto.

Tabla 4 - Flujo térmico, φ

φ W cal/s kcal/h Btu/s Btu/h

1 W 1 0,2388 0,8598 9,478 ⋅ 10-4 3,412

1 cal/s 4,1868*) 1 3,6*) 3,968 ⋅ 10-3 14,29

1 kcal/h 1,163*) 0,2778 1 1,102 ⋅ 10-3 3,968

1 Btu/s 1 055 252,0 907,2 1 3 600*)

1 Btu/h 0,2931 0,0699 0,2520 2,778 ⋅ 10-4 1

*) Valor exacto.

Tabla 5 - Densidad de flujo térmico, q

q W/m2 cal/(s ⋅⋅⋅⋅ cm2) kcal/(h ⋅⋅⋅⋅ m2) Btu/(h ⋅⋅⋅⋅ ft2)

1 W/m2 1 2,388 0,8598 0,3170

1 cal/(s ⋅ cm2) 41 868*) 1 36 000*) 13 272

1 kcal/(h ⋅ m2) 1,163*) 2,778 ⋅ 10-5 1 0,3687

1 Btu/(h ⋅ ft2) 3,155 7,535 ⋅ 10-5 2,712 1

*) Valor exacto.

NCh849

10

Tabla 6 - Coeficiente superficial de transferencia térmica, h, conductancia térmica, Λ ,transmitancia térmica, U

h, Λ , UK m

W2 ⋅ C cm

W

2 º⋅ C cms

cal2

º⋅⋅ C m h

kcal2 º⋅⋅ F ft h

Btu2 º⋅⋅

1 W/(m2 ⋅ K) 1 1,10-4 2,388 ⋅ 10-5 0,8598 0,1761

1 W/(cm2 ⋅ ºC) 10 000*) 1 0,2388 8 598 1 761

1 cal/(s ⋅ cm2 ⋅ ºC) 41 868*) 4,1868*) 1 36 000*) 7 373

1 kcal/(h ⋅ m2 ⋅ ºC) 1,163*) 1,163 ⋅ 10-4*) 2,778 ⋅ 10-5 1 0,2048

1 Btu/(h ⋅ ft2 ⋅ ºF) 5,678 5,678 ⋅ 10-4 1,356 ⋅ 10-4 4,882 1

*) Valor exacto.

Tabla 7 - Resistencia térmica, R, Rs

R, Rs W

K m2⋅

cal

C cm s 2 º⋅⋅

kcal

C mh 2 º⋅⋅Btu

F fth 2 º⋅⋅

1 m2 ⋅ K/W 1 41 868*) 1,163*) 5,678

1 s ⋅ cm2 ⋅ ºC/cal 2,388 ⋅ 10-5 1 2,778 ⋅ 10-5 1,356 ⋅ 10-4

1 h ⋅ m2 ⋅ ºC/kcal 0,8598 36 000*) 1 4,882

1 n ⋅ ft2 ⋅ ºF/Btu 0,1761 7 373 0,2048 1

*) Valor exacto.

NCh849

11

Tabla 8 - Conductividad térmica, λ

λK m

W

⋅ C cm

Wo

⋅ C cm s

cal

º⋅⋅ C mh

kcal

º⋅⋅ Ffts

Btu

º ⋅⋅ Ffth

Btu

º ⋅⋅ Ffth

innBtu2 º ⋅⋅⋅

Km

W 1

⋅1 0,01*) 2,388 ⋅ 10-3 0,8598 1,605 ⋅ 10-4 0,5778 6,933

Ccm

W 1

º ⋅ 100*) 1 0,2388 85,98 1,605 ⋅ 10-2 57,78 693,3

Ccms

cal 1

º ⋅⋅ 418,68*) 4,1868*) 1 360*) 6,720 ⋅ 10-2 241,9 2 903

Cmh

kcal 1

º ⋅⋅ 1,163*) 1,163 ⋅ 10-2 2,778 ⋅ 10-3 1 1,866 ⋅ 10-4 0,6720 8,064

Ffts

Btu 1

º ⋅⋅6 231 62,31 14,88 5 357 1 3 600*) 43 200*)

Ffth

Btu 1

º ⋅⋅1,731 1,731 ⋅ 10-2 4,134 ⋅ 10-3 1,488 2,778 ⋅ 10-4 1 12

Ffth

innBtu 1

º 2 ⋅⋅⋅

0,1442 1,442 ⋅ 10-3 3,445 ⋅ 10-4 0,1240 2,315 ⋅ 10-5 8,333 ⋅ 10-2 1

*) Valor exacto.

NORMA CHILENA OFICIAL NCh 849.Of87

I N S T I T U T O N A C I O N A L D E N O R M A L I Z A C I O N ! I N N - C H I L E


Thermal insulation - Thermal transfer - Terminology, quantities, units and symbols

Primera edición : 1987Reimpresión : 1999

Descriptores: aislación térmica, terminología, unidades, magnitudes, símbolos

CIN

COPYRIGHT © 1987 : INSTITUTO NACIONAL DE NORMALIZACION - INN * Prohibida reproducción y venta *Dirección : Matías Cousiño Nº 64, 6º Piso, Santiago, ChileCasilla : 995 Santiago 1 - ChileTeléfonos : +(56 2) 441 0330 • Centro de Documentación y Venta de Normas (5º Piso) : +(56 2) 441 0425Telefax : +(56 2) 441 0427 • Centro de Documentación y Venta de Normas (5º Piso) : +(56 2) 441 0429Web : www.inn.clMiembro de : ISO (International Organization for Standardization) • COPANT (Comisión Panamericana de Normas Técnicas)

nch0849_of87 aislación térmica - transmisión térmica - terminología, magnitudes, unidades y...

Documents