Análisis comparativo de carga térmica del Sr. Cota (página 2)
Enviado por Cota Montiel Josue Salvador
Resistividad térmica (R); es el reciproco de la conductancia X 2 K2 X1 K1 1 C + + R = Donde: K1, K2 y C son conductancias de materiales. Coeficiente total de transferencia de calor (U); es la cantidad de calor transmitido a través de un material compuesto de paredes paralelas, resulta después de considerar la conductividad, conductancia y coeficientes peliculares de la superficie se expresa en BTU/ (h)(ft2)(°F DT).
Carta psicometrica; es una grafica en la cual se representan todas las propiedades del aire. A condiciones de presión barométrica estándar como son temperatura de bulbo seco, temperatura de bulbo húmedo, humedad relativa, humedad especifica, temperatura de roció.
1.4.5 PLANO ARQUITECTONICO
1.5 CALCULO DE CARGA TÉRMICA ACTUAL (sin aislamiento)
Tomando en cuenta una temperatura de diseño exterior de 99°F e interior 78°F y 7in de espesor en el muro.
1.5.1 CARGA TÉRMICA POR TRANSMISIÓN
Por muros; 1 Rm U m = 1 h1 1 h0 X a Ka X m Km + + + Rm = 1 1.46 7 12 1 4 = 0.25+0.583+ 0.68 =1.51 +0+ + Rm = 1 1.51 = 0.662 U m = Nota; h0y hi son tomados del anexo tabla 2 y Km de la tabla 3
Q = AU mDTE = ft 2(BTU / h* ft 2 *F)(F)
Qnorte = (203.43)(0.662)(12) =1616.05BTU /h
Anorte = 203.43ft 2
Qeste = (453.48)(0.662)(24) = 7204.89BTU /h
Aeste = 523.126-69.64 = 453.48ft 2
Qoeste = (435.93)(0.662)(13) = 3751.61BTU /h
Aoeste = 435.93ft 2
Qsur = (213.14)(0.662)(17) = 2398.68BTU /h
Aeste = 261.26- 48.42 = 213.14 ft 2
Qinterior = (589.66)(0.662)(12) = 4684.26BTU /h
Ainterior = 665.53-75.84 = 589.66 ft 2
Qmuros =1616.05+7204.89+3751.61+ 2398.68+ 4684.26 =19655BTU /h
Qmuros =19655BTU /h
Nota: los valores DTE son tomados del anexo tabla 4a sumando 1 a todos como construcción medio liviana y siendo el valor DTE para interiores 12 por ser (90-78)= 12
Por techos; 1 Rt Ut = 1 h1 1 h0 X a Ka X c Kc + + + Rt = 1 1.08 6 12 1 4 = 0.25+ 0.5+ 0.92 =1.67 + 0 + + Rt = 1 1.67 = 0.598 Ut = Nota; h0y hi son tomados del anexo tabla 2 y Kc de la tabla 3
Q = AUtDTE = ft2(BTU / h* ft2 *F)(F)
Qt = (1023.65)(0.598)(17) =10406BTU /h
Atecho =1023.65ft 2
Qtechos =10406BTU /h
Nota: los valores DTE son tomados del anexo tabla 4b sumando 1 al valor seleccionado en construcción mediana.
Por cristales;
Qc = qfA = ft 2(BTU /h* ft 2) q es tomado del anexo tabla 5 ( latitud 30° norte Nota; f =1 Por ser vidrio común del anexo tabla 6 y para agosto 3pm)
Qoeste = (148)(1)(52.42) = 7758.16BTU /h
Aoeste = 52.42 ft 2
Qeste = (27)(1)(48.42) =1307.34BTU /h
A = 48.42 ft 2
Qcristales = 7758.16+1307.34 = 9065.5BTU /h
Qcristales = 9065.5BTU /h
Qtransmision = Qcristales +Qmuros +Qtecho = 9065.5+19655+10406 = 39126BTU /h
Qtransmision = 39126BTU /h
1.5.2 CARGA TÉRMICA POR INFILTRACIÓN Tbh=78°F diseño
F=50%
W=120g/lb Tbs= 99°F exterior
F=50%
W=142g/lb Volumen total del recinto (VT) = área total*altura total=(95.1m2)(2.70m)= 256.77m3 Volumen total del recinto(VT) =9067.75ft3
Volumen de infiltración= (VT)(C.A/h) / 60
Volumen de infiltración= (9067.75)(10) / 60=1511.29ft3
Volumen de ventilación= (# personas)(CFM/persona)
Volumen de ventilación= (7)(30)=210ft3
De estos valores obtenidos se escoge el de mayor valor siendo el de infiltración
Nota; valores W obtenidos de la carta psicometríca así como el valor C.A/h del anexo tabla 8 asi como el valor CFM/persona de la tabla 8.
Qs =1.8(V)(Te -Ti) =1.8(1511.29)(99-78) = 57126.8BTU /h
Ql = 0.68(V)(We -Wi) = 0.68(1511.29)(142-120) = 22608.9BTU /h
Qinf iltracion = Ql +Qs = 57126.8+ 22608.9 = 79735BTU /h
1.5.3 CARGA TÉRMICA POR MISCELÁNEOS
Por iluminación; Qilu minacion = watts(3.4) = BTU /h Si se considera 1watt/ft2 Siendo una área total de 1023.65ft2 entonces serán 1023.65 watts con lo cual tenemos
Qilu minacion =1023.65(3.4) = 3480.41BTU /h
Por personas;
Qs = (# personas)(calorsensibleproducido) = BTU /h
Ql = (# personas)(calorlatenteproducido) = BTU /h
Qs = (7)(220) =1540BTU /h
Ql = (7)(280) =1960BTU /h
Qpersonas = Qs +Ql =1540+1960 = 3500BTU /h
Nota; calor latente y sensible tomados del anexo tabla 9.
Por equipos;
BTU/h= watts (3.4)
Cocina
Cafetera 3 galones Estufa Refrigerador Horno de microondas Licuadora Batidora
Sala
Estereo Abanico
Baño
Plancha Secadora de pelo
T.V.
Video TV Computadora DVD
Recamara (2)
Video TV Abanico Estereo 3740BTU/h 4800 BTU/h 648 BTU/h 2380 BTU/h 1190 BTU/h 340 BTU/h
200 BTU/h 200 BTU/h
1360 BTU/h 2300 BTU/h
120 BTU/h 500 BTU/h 1020 BTU/h 48 BTU/h
120(2)=240 BTU/h 500(2) =1000 BTU/h 200(2)=400 BTU/h 200(2)=400 BTU/h Qequipos = 3740+ 4800+ 648+ 2380+1190+340+ 200+ 200+1360+ 2300+120+500+1020 + 48+ 240+1000+ 400+ 400 = 20886BTU /h
Qmiscelaneas = Qiluinacion +Qpersonas +Qequipos = 3480.41+3500+ 20886 = 28226BTU /h
Qmiscelaneas = 28226BTU /h
Qtotal = Qtransmision +Qinf iltracion +Qmiselaneas =
Qtotal = 39126+79735+ 28226 =147087BTU /h 147087 12000 =12.25toneladas capacidad =
1.6 CALCULO DE CARGA TÉRMICA (con aislamiento)
Tomando en cuenta una temperatura de diseño exterior de 99°F e interior 78°F El aislamiento a utilizar es poliuretano expandido con un espesor de 1.5 in o pulgadas tanto como para muros y techos con una conductividad de K=0.17
1.6.1 CARGA TÉRMICA POR TRANSMISIÓN
Por muros; 1 Rm U m = 1 h1 1 h0 X a Ka X m Km + + + Rm = 1 1.46 1.5 0.17 7 12 1 4 = 0.25+0.583+8.82+ 0.68 =10.33 + + + Rm = 1 18.57 = 0.096 U m = Nota; h0y hi son tomados del anexo tabla 2 y Km de la tabla 3
Q = AU mDTE = ft 2(BTU / h* ft 2 *F)(F)
Qnorte = (203.43)(0.096)(10) =195.29BTU /h
Anorte = 203.43ft 2
Qeste = (453.48)(0.096)(20) = 870.68BTU /h
Aeste = 523.126-69.64 = 453.48ft 2
Qoeste = (435.93)(0.096)(12) = 502.19BTU /h
Aoeste = 435.93ft 2
Qsur = (213.14)(0.096)(12) = 245.53BTU /h
Aeste = 261.26- 48.42 = 213.14 ft 2
Qinterior = (589.66)(0.662)(12) = 4684.26BTU /h
Ainterior = 665.53-75.84 = 589.66 ft 2
Qmuros =195.29+870.68+502.19+ 245.53+ 4684.26 = 6497BTU /h
Qmuros = 6497BTU /h
Nota: los valores DTE son tomados del anexo tabla 4a sumando 1 a todos como construcción medio pesada y siendo el valor DTE para interiores 12 por ser (90-78)= 12
Por techos; 1 Rt Ut = 1 h1 1 h0 X a Ka X c Kc + + + Rt = 1 1.08 1.5 0.17 6 12 1 4 = 0.25+ 0.5+8.82+0.92 =10.49 + + + Rt = 1 10.49 = 0.095 Ut = Nota; h0y hi son tomados del anexo tabla 2 y Kc de la tabla 3
Q = AUtDTE = ft2(BTU / h* ft2 *F)(F)
Qt = (1023.65)(0.095)(16) =1555.94BTU /h
Atecho =1023.65ft 2
Qtecho =1555.94BTU /h
Nota: los valores DTE son tomados del anexo tabla 4b sumando 1 al valor seleccionado en construcción pesada
Por cristales; Qc = qfA = ft 2(BTU /h* ft 2) Nota; f =1 Por ser vidrio común del anexo tabla 6 y q es tomado del anexo tabla 5 ( latitud 30° norte para agosto 3pm) Qoeste = (148)(1)(52.42) = 7758.16BTU /h Aoeste = 52.42 ft 2 Qeste = (27)(1)(48.42) =1307.34BTU /h A = 48.42 ft 2 Qcristales = 7758.16+1307.34 = 9065.5BTU /h Qcristales = 9065.5BTU /h Qtransmision = Qcristales +Qmuros +Qtecho = 9065.5+6497 +1555.94 =17118BTU /h Qtransmision =17118BTU /h
Tbh=78°F diseño
F=50%
W=120g/lb 1.6.2 CARGA TÉRMICA POR INFILTRACIÓN
Tbs= 99°F exterior
F=50%
W=142g/lb Volumen total del recinto (VT) = área total*altura total=(95.1m2)(2.70m)= 256.77m3 Volumen total del recinto(VT) =9067.75ft3
Volumen de infiltración=(VT)(C.A/h) / 60
Volumen de infiltración=(9067.75)(10) / 60=1511.29ft3
Volumen de ventilación=(# personas)(CFM/persona)
Volumen de ventilación=(7)(30)=210ft3
De estos valores obtenidos se escoge el de mayor valor siendo el de infiltración
Nota; valores W obtenidos de la carta psicometríca así como el valor C.A/h del anexo tabla 8 así como el valor CFM/persona de la tabla 8.
Qs =1.8(V)(Te -Ti) =1.8(1511.29)(99-78) = 57126.8BTU /h
Ql = 0.68(V)(We -Wi) = 0.68(1511.29)(142-120) = 22608.9BTU /h
Qinf iltracion = Ql +Qs = 57126.8+ 22608.9 = 79735BTU /h
1.6.3 CARGA TÉRMICA POR MISCELÁNEOS
Por iluminación; Qilu minacion = watts(3.4) = BTU /h Si se considera 1watt/ft2 Siendo una área total de 1023.65ft2 entonces serán 1023.65 watts con lo cual tenemos
Qilu minacion =1023.65(3.4) = 3480.41BTU /h
Por personas;
Qs = (# personas)(calorsensibleproducido) = BTU /h
Ql = (# personas)(calorlatenteproducido) = BTU /h
Qs = (7)(220) =1540BTU /h
Ql = (7)(280) =1960BTU /h
Qpersonas = Qs +Ql =1540+1960 = 3500BTU /h
Nota; calor latente y sensible tomados del anexo tabla 9. Por equipos; BTU/h= watts (3.4)
Cocina
Cafetera 3 galones Estufa Refrigerador Horno de microondas Licuadora Batidora 3740BTU/h 4800 BTU/h 648 BTU/h 2380 BTU/h 1190 BTU/h 340 BTU/h
Sala
Estereo Abanico
Baño
Plancha Secadora de pelo
T.V.
Video TV Computadora DVD
Recamara (2)
Video TV Abanico Estereo 200 BTU/h 200 BTU/h
1360 BTU/h 2300 BTU/h
120 BTU/h 500 BTU/h 1020 BTU/h 48 BTU/h
120(2)=240 BTU/h 500(2) =1000 BTU/h 200(2)=400 BTU/h 200(2)=400 BTU/h Qequipos = 3740+ 4800+ 648+ 2380+1190+340+ 200+ 200+1360+ 2300+120+500+1020 + 48+ 240+1000+ 400+ 400 = 20886BTU /h
Qmiscelaneas = Qiluinacion +Qpersonas +Qequipos = 3480.41+3500+ 20886 = 28226BTU /h
Qmiscelaneas = 28226BTU /h
Qtotal = Qtransmision +Qinf iltracion +Qmiselaneas =
Qtotal =17118+79735+ 28226 =125079BTU /h 125079 12000 =10.42toneladas capacidad =
1.7 CONCLUSIÓN
Este calculo ha demostrado que en un recinto aislado se necesita un equipo de menor capacidad de tonelaje que en lugar de uno que no este aislado con el mismo rendimiento en cuanto a el desalojo de la carga térmica o de calor pero solo con la ventaja que tiene mas beneficios por costos del equipo y a consumo de energía con esto nos damos cuenta de la importancia de usar materiales aislantes con lo cual se disminuye los factores que aumentan la carga de calor o térmica por transmisión tanto en muros y techos quedando como sugerencia inequívoca el uso de este tipo de materiales en lugares a refrigerar. 1.8 BIBLIOGRAFIA
Fundamentos de aire acondicionado y refrigeración, Hernández Goribal Eduardo décimo séptima edición, editorial LIMUSA.
Aire acondicionado y refrigeración, burgués H. Jennings y Samuel R. Lewis.
Principios de refrigeración, Roy J. Dossat, décimo quinta edición, editorial CECSA, 1997.
Acondicionamiento de aire principios y sistemas, Edgard G. Pita, segunda edición, Editorial CECSA, 1997.
1.10 ANEXOS
Tabla 1. Temperaturas exteriores de diseño en verano. Tabla 2. Valores de ho y hi
Tabla 3. Coeficientes de transmisión de calor
Tabla 4ª. Valores de diferencial de temperatura equivalente (DTE) para muros
Tabla 4b. Valores de diferencial de temperatura equivalente (DTE) para techos.
Tabla 5. Ganancias de calor solar a través de cristales Tabla 6. Factores de corrección para distintos tipos de dispositivos protectores contra la luz solar
Tabla 7. Infiltración en verano Tabla 8. CFM por persona Tabla 9.Calor producido por las personas
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