Se denominan condiciones de diseño exterior a los valores de:
Temperatura de bulbo seco.
Temperatura de bulbo húmedo.
Humedad relativa.
Variación diurna de temperatura.
Velocidad y dirección de los vientos predominantes.
Según el Método de la frecuencia de ocurrencia de las temperaturas horarias para determinar las condiciones de diseño exterior permite la selección de una temperatura de diseño del aire del ambiente exterior, para una frecuencia de ocurrencia que satisfaga los valores técnicos y económicos de la instalación, de acuerdo con la importancia relativa de cada uno de ellos. Como se observa en la tabla # 2 se dividen en tres rangos de ocurrencia: Para una ocurrencia de un 1 %, para una ocurrencia de un 2 1/2 % y para una ocurrencia de un 5 %, a continuación se tabulan para las condiciones de Cuba los valores de temperatura de bulbo seco, bulbo húmedo, humedad relativa en dependencia de la frecuencia de ocurrencia de estos parámetros:
Para realizar el cálculo de cualquier instalación de aire acondicionado, es necesario acopiar previamente los siguientes datos, que ahorrarán visitas e inspecciones al local, antes de comenzar el cálculo:
1. Planos del local: Plantas, sección y fachada.
2. Situación, latitud, altura, tipo de atmósfera (industrial, clara, etc.).
3. Tipo de construcción, sección de paredes, suelos y techos.
4. Tipos y características de los cerramientos: ventanas, puertas, claraboyas, etc.
5. Uso del local. Condiciones interiores: temperatura y humedad en invierno y en verano.
6. Condiciones interiores de los locales contiguos.
7. Densidad de personas por metros cuadrados o cantidad exacta de personas.
8. Equipos eléctricos e iluminación instalada y horario de funcionamiento.
9. Fuentes de cargas latentes como baños, duchas, depósitos y su temperatura.
10. Condiciones exteriores: temperatura y humedad en invierno y en verano.
11. Otras observaciones: sombras de otros edificios, uso de persianas o parasoles, color de las cortinas, velocidad del aire en la localidad y dirección más frecuente, etc.
Existe un método rápido de cálculo de las cargas térmicas a vencer.
Método ABC del cálculo de frigorías.
Este método no es totalmente riguroso, es al menos práctico para el comienzo de aquellas personas no introducidas en esta técnica. Esta es una formula ABC ideada para facilitar el cálculo de la capacidad de refrigeración requerida para cualquier habitación bajo una variedad de condiciones.
A- ÁREA DE LA HABITACIÓN
Use solamente uno de los casos siguientes:
a) Cuarto con techo a dos aguas: ÁREA ( 35 = FRIG
b) Cuarto bajo piso ocupado: ÁREA ( 16 = FRIG
c) Cuarto con techo a una agua: ÁREA ( 52 = FRIG
B- PARED MÁS EXPUESTA AL SOL
LARGO DE LA PARED ( 74 = FRIG
C- OTRAS PAREDES
Incluye todas las paredes no consideradas en B
LARGO TOTAL ( 25 = FRIG
D- VENTANAS MÁS EXPUESTAS AL SOL
Use solamente uno de los casos siguientes
a) Este o Sur con cortinas o toldos: ÁREA ( 122 = FRIG
b) Este sin cortinas o toldos: ÁREA ( 270 = FRIG
E- OTRAS VENTANAS
Incluye las ventanas no incluidas en D
ÁREA TOTAL ( 43 = FRIG
TOTAL DE CARGAS DE ENFRIAMIENTO
Q = A + B + C + D + E (Frigorías)
Este total está calculado para una habitación con dos personas y sin aparatos eléctricos, luces, etc.. Se debe añadir:
Por personas: N. DE PERSONAS ( 150=FRIG
Por aparatos, luces: Watts ( 0,86=FRIG
Este método como se observa no tiene en cuenta los materiales de que están construidas las paredes, pisos y techos, la presencia o no de cristales ni su orientación exacta.
Existen ocasiones en que se construye para que no sea necesario colocar equipos de aire acondicionado.
Arquitectura bioclimática
Se basa en diseños arquitectónicos que aprovechan las condiciones del entorno, o el diseño propio de la instalación para lograr una ventilación adecuada sin tener que recurrir a equipamientos de refrigeración o climatización.
Existen varias formas de lograrlo la más barata, útil y fácil de lograr es diseñar cúpulas o techos a una altura tal que permita gracias a su calentamiento la circulación natural de aire, subiendo el aire caliente y entrando en los locales aire más frío, de esta forma se logra una ventilación y un confort natural y agradable sin incurrir en costos adicionales de energía, aprovechándose para ello la energía solar.
La diferencia de presión que puede lograrse se puede calcular por la siguiente expresión:
(P = H ( ((apb – (apa)
Donde: (P ( Diferencia de presión entre la planta baja y la planta alta. mmca.
H ( Altura entre la planta baja y el techo absorbedor de calor, m.
(apb ( Densidad del aire en la planta baja, kg/m3.
(apa ( Densidad del aire en la planta alta, kg/m3.
El flujo de aire se puede calcular de la forma siguiente:
Ga = (apa ( V ( A
Donde: Ga ( Flujo de aire, m3/hr.
A ( Área de salida que tiene el aire en la parte superior o planta alta.
V ( Velocidad del aire, m/seg. Se calcula mediante la siguiente expresión:
Donde: Papb ( Presión del aire en la planta baja, N/m2.
g ( Aceleración de la gravedad, m/seg2.
Por lo general se determina el flujo por las normas de reposición de aire multiplicadas por la cantidad de personas, y con este valor se despeja el área necesaria de ventanas y aperturas para lograr el flujo de aire deseado.
Influencia de los materiales de construcción en la carga térmica que llega al interior de nuestra viviendas
El calor que atraviesa una pared de mampostería, es directamente proporcional al coeficiente global de transferencia de calor, como se muestra en el anexo # 1 para algunos de los materiales más empleados en nuestra provincia. Como se puede apreciar los menores valores se logran cuando se emplean los ladrillos huecos y este valor disminuye con el aumento del espesor del mismo. En el caso de un ladrillo hueco de 20 cm este valor se logra disminuir un 3.4 % si se repella por un cara y un 6,25% si se repellan las 2 caras.
El valor total de calor que atraviesa una pared también depende del área de esta, de la diferencia de temperatura exterior e interior y de la exposición o no de la pared al sol, sobre este último aspecto se puede influir con la siembra de árboles.
El calor que atraviesa una superficie acristalada se puede disminuir si utilizamos apantallamiento como se puede observar en el anexo # 2. En la tabla # 4 se muestra en cuanto se logra disminuir el valor de la radiación que atraviesa el cristal al sustituir el ordinario por otras variantes.
En los anexos # 5y 6 aparecen las ganancias de calor en las habitaciones por el empleo, de motores, equipos eléctricos y el empleo del gas como combustible. El uso de estos aparatos al igual que la iluminación se hace necesario, de lo que se trata es de emplearlos eficientemente solo cuando sea necesario y adquirir los más idóneos.
Conclusiones
Existen muchos métodos de selección de equipos de aire acondicionado y de ventilación que permiten lograr una confort deseados en nuestras viviendas si desde que la estamos construyendo tenemos en cuenta como disminuir la ganancia de calor que va a ver en su interior, el resultado de la selección va hacer un equipo eficiente, compacto y con un mínimo de consumo de electricidad.
Se puede lograr disminuciones en el calor que llega a la vivienda con la correcta selección de los materiales de construcción (siempre repellando las paredes), la altura correcta a la que se colocan los techos, evitando la incidencia directa del sol, con una correcta selección de las pinturas, utilizando pinturas o pantallas en los cristales, colocando solo la iluminación necesaria y eficiente. No tener las cocinas encendidas innecesariamente.
Bibliografía
1. Lázara Polaino de los Santos y otros. Instalaciones de climatización.
2. Stoecker W. Refrigeración y Acondicionamiento de Aire.
3. Miguel Jal Conferencia pronunciada en la Asamblea General ANEFRYC. Junio 1992. Refrigerantes. Presente y Futuro.
4. International Institute of Refrigeration. November, 1989. 4th Informatory note on CFCs and refrigeration The CFC used as coolant fluids.
5. International Institute of Refrigeration. November, 1990. 6th Informatory note on CFCs and refrigeration Ammonia.
6. International Institute of Refrigeration. June, 1991. 7th Informatory note on CFCs and refrigeration Substitute refrigerants. Recovery and recycling.
Anexos
Autor:
Ing. Ana Isabel Ramírez Delgado
Empresa de Aprovechamiento Hidráulico de Pinar del Río.
MSc. Ing. Luis Manuel García Rojas
Departamento de Mecánica. Universidad de Pinar del Río.
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