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HERRAMIENTAS A UTILZAR

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El cálculo de cargas térmicas es el estudio que se lleva a cabo por profesionales para reconocer las necesidades de climatización de un espacio, independientemente de la finalidad del mismo, es decir, ya sea para el uso familiar, comercial o industrial.

Actualizado el 23 de junio de 2023.

Entenderemos carga térmica como la cantidad de energía que un área necesita para conservar o conseguir determinadas condiciones de temperatura y humedad, con el fin último de una aplicación específica, ya sea residencial o propia de una actividad concreta. Por ejemplo, la que se llevaría a cabo en una vivienda para calcular las necesidades de sus sistemas de calefacción; o en un centro logístico donde se trabaje con alimentos congelados, para asegurar los sistemas de refrigeración.

Estos estudios ahondan en la cuestión diferenciando si lo que se quiere obtener es carga térmica para determinar qué refrigeración o calefacción va a necesitar el espacio o área, o por otro lado, si lo que se trata es de estudiar las condiciones en temporadas de frío o calor, invierno o verano, como habitualmente se hace en hogares.

Se puede diferenciar, estableciendo una clasificación de las cargas térmicas, entre cargas térmicas sensibles y cargas térmicas latentes:

Cargas térmicas sensibles: en esta categoría se incluyen las cargas térmicas originadas por una diferencia de temperatura y también las debidas a la radiación térmica.

Cargas térmicas latentes: aquí englobamos aquellas que se deben a una aportación de humedad al aire. Por ejemplo, las derivadas del aire exterior o de la actividad interior (como puede ser la humedad generada por unas cocinas o una maquinaria específica).

Factores a tener en cuenta para realizar el proyecto

Una vez estén pautados los objetivos y las características del espacio que vamos a analizar, existen muchos factores que han de ser tenidos en cuenta. Pese a que en los términos y especificaciones que daremos hoy cabe la posibilidad de aplicarlos, en mayor o menor medida, a casi cualquier espacio, los próximos pasos y claves se centrarán en un cálculo de cargas térmicas destinado principalmente a un concepto de edificación genérico.

Destacamos, por lo tanto, aspectos o factores a tener en cuenta antes de comenzar el estudio:

Ubicación del edificio exacta, así como sus características (dimensiones, altura del techo, pared, etcétera). En definitiva, los factores arquitectónicos que podríamos obtener de los planos del sitio.

Orientación del edificio: condiciones exteriores (en función del verano-invierno, condiciones climatológicas y ambientales); condiciones interiores (en función del uso que se le otorgue al local o vivienda).

Área total de vidrio expuesto al exterior, así como su tipología y los marcos utilizados; también es importante conocer otro tipo de materiales constructivos presentes en techo, tabiquería, piso y aquellas superficies en contacto con el exterior.

Promedio de personas que podrían encontrarse en este espacio o área.

Fuentes de calor internas y ventilación requerida en el local.

Cálculo de cargas térmicas para la climatización

Para adentrarnos en los cálculos propios, enumeremos primero los tipos de cargas sensibles y cargas latentes que estudiaremos. Estos son los siguientes:

En el apartado del cálculo de las cargas sensibles: Transmisión a través de cerramientos opacos; transmisión a través de cerramientos traslúcidos; radiación solar; ventilación / infiltración de aire; ocupación del local; iluminación; por último, maquinaria.

En el apartado del cálculo de las cargas latentes, solo tendremos en cuenta dos categorías: ventilación / infiltración de aire; ocupación del local.

Cálculo de cargas sensibles

Para calcular la carga térmica sensible, que denominaremos Qs, es necesario utilizar la siguiente fórmula:

En esta expresión encontramos los valores a continuación, que además explicaremos uno por uno más tarde:

Siendo Qsr el valor de la carga sensible originada por la transmisión a través de cerramientos traslúcidos, expresado en W.

Siendo Qstr el valor de la carga sensible por transmisión a través de paredes y techos exteriores, expresado también en W.

Siendo Qst el valor de la carga sensible por transmisión a través de paredes, techos, suelos y puertas interiores (W);

Siendo Qsi el valor de la carga sensible transmitida por infiltraciones de aire exterior (W);

Siendo Qsai el valor de la carga sensible debida a aportaciones internas (W).

Calcularemos por separado las cargas citadas anteriormente para conseguir el valor de la carga sensible total, a continuación.

Transmisión a través de paredes y techos exteriores

Esta carga térmica por transmisión se calcula de la siguiente forma:

Siendo K el coeficiente de transmisión térmica del cerramiento (W/m2 °C), también llamado transmitancia térmica.

Siendo S la superficie del cerramiento, expresado en m2.

Siendo Tec la temperatura de diseño al otro lado del cerramiento, expresado en °C.

Siendo Ti la temperatura interior del diseño del local, expresado en °C.

Transmisión de radiación solar a través del cristal

Aquí se representa la radiación que atraviesa superficies traslúcidas, como puede ser el cristal, transmitiendo calor al interior de la estancia. Esta carga térmica por transmisión a través de cerramientos traslúcidos se calcula así:

Siendo Qsr la carga térmica por radiación solar a través de cristal, expresado en W.

Siendo S la superficie traslúcida o acristalada expuesta a la radiación, expresado en m2.

Siendo R la radiación solar que atraviesa dicha superficie, expresado en W/m2.

Siendo F los factores de corrección de la radiación en función del tipo de vidrio y otros factores, que se pueden consultar en unas tablas del Código Técnico de Edificación (CTE-DB HE Ahorro de energía).

Transmisión a través de paredes, techos, suelos y puertas interiores

Siendo Qst la carga por transmisión a través de los cerramientos interiores, en W.

Siendo K el coeficiente global de transmisión térmica del cerramiento expresado en W/m2ºC.

Siendo S la superficie del cerramiento interior, en m2.

Siendo Te la temperatura de diseño al otro lado del cerramiento (ºC).

Siendo Ti la temperatura interior de diseño del local (ºC).

Transmisión por infiltraciones de aire exterior

Siendo Qsi la carga térmica por infiltración y ventilación de aire exterior (W).

Siendo V el caudal de aire infiltrado y de ventilación (m3/s).

Siendo ρ la densidad del aire, de valor 1,18 kg/m3.

Siendo Ce,aire el calor específico del aire, de valor 1012 J/kg°C.

Siendo ΔT la diferencia de temperaturas entre el ambiente exterior e interior.

Carga sensible por aportaciones internas

Siendo Qsil la ganancia interna de calor sensible por iluminación, expresa en W.

Siendo Qsp, la ganancia interna de calor sensible debido a los ocupantes, en W.

Siendo Qsv la ganancia interna de calor sensible por aparatos diversos, en W.

Cálculo de cargas latentes

Ventilación / infiltración de aire

Aquí se calcula la carga latente por ventilación o infiltración de aire exterior, determinada con la siguiente fórmula:

Siendo V el caudal de aire infiltrado o de ventilación, expresado en m3/h.

Siendo 0,63 el producto de la densidad estándar del aire (1,2 kg/m3) por el calor latente de vaporización del agua (0,52 Wh/g).

Siendo Δw la diferencia de humedad absoluta entre el ambiente exterior y el interior (ºC).

Ocupación del local

Esta carga latente por ocupación del local se obtiene multiplicando una valoración de calor latente emitido por una persona tipo, por el número de ocupantes previstos para este local estudiado. Esta cifra de calor emitido se extrae de una tabla en la que se tiene en cuenta una tipología preestablecida de cada una de las estancias. Estos datos pueden ser obtenidos a través del RITE (Reglamento de Instalaciones Térmicas de los Edificios).

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Cálculo de cargas térmicas: conceptos básicos y métodos | S&P

# data[].attributes.attachment_link.description
El cálculo de cargas térmicas es el estudio que se lleva a cabo por profesionales para reconocer las necesidades de climatización de un espacio.

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A continuación resumo un método simple para el cálculo de las cargas térmicas de climatización. El método es un extracto del propuesto por el Manual de Aire Acondicionado de Carrier, desarrollado también en el excelente texto de Angel L. Miranda para la enciclopedia de Aire Acondicionado de CEAC.

Como complemento al post, al final del mismo podéis encontrar una hoja de cálculo de Google Sheets en la que se aplica lo expuesto. No obstante, si lo que necesitas es calcular las cargas térmicas para el proyecto de una instalación nueva, lo procedente es que emplees un software de cálculo que aplique un método horario. Si te interesa, tienes a tu disposición el curso de Cálculo de cargas térmicas con Tekton3D en el que te enseño a utilizar uno.

En la época de demanda de frío podemos esperar la existencia de dos tipos de cargas térmicas: sensibles y latentes. Son cargas térmicas sensibles las debidas a la diferencia de temperatura y a la radiación térmica. Por su parte son cargas latentes las debidas a la aportación de humedad al aire.

A continuación hacemos un resumen de las cargas a calcular:
Cargas sensibles

Transmisión a través de cerramientos opacos

Transmisión a través de cerramientos traslúcidos

Radiación solar

Ventilación / infiltración de aire

Ocupación del local

Iluminación

Maquinaria

Cargas latentes

Ventilación / infiltración de aire

Ocupación del local

Vamos a desarrollar el cálculo de cada una de las cargas en el siguiente apartado.

Cargas sensibles

Cargas por transmisión a través de cerramientos opacos

La carga térmica por transmisión se calcula como sigue:

Siendo:

Q: carga térmica por transmisión (W)

U: transmitancia térmica del muro (W/m ² ºC)

A: superficie del muro expuesta a la diferencia de temperaturas (m ²)

DTE: diferencia de temperaturas, corregida según la orientación del muro y su peso (Véase Manual de Aire Acondicionado de Carrier, tablas 19 y 20). En caso de no tener acceso a las tablas, puede emplearse el salto térmico Δt.

Cargas por transmisión a través de cerramientos traslucidos

Son cerramientos traslúcidos ventanas, claraboyas y lucernarios. La carga térmica por transmisión a través de cerramientos traslúcidos no se corrige en función de la orientación, dado que la radiación solar se cuantifica como carga aparte. Se obtiene como:

Donde:

Q: carga térmica por transmisión (W)

U: transmitancia térmica del cerramiento (W/m ² ºC)

A: superficie del cerramiento expuesta a la diferencia de temperaturas (m ²)

Δt: diferencia de temperaturas entre las caras interior y exterior del cerramiento (ºC)

Cargas térmicas por radiación solar

La radiación solar atraviesa los elementos traslucidos y transparentes e incide sobre las superficies interiores de los locales, calentándolas. Esto incrementa la temperatura del ambiente interior. Las cargas por radiación se obtienen como:

Siendo:

Q: carga térmica por radiación solar (W)

S: superficie traslucida expuesta a la radiación en m ².

R: radiación solar que atraviesa un vidrio sencillo en w/·m ², tabulada para cada latitud.

f: factores de corrección de la radiación en función del tipo de vidrio, efecto de sombras, etc...

En la tabla siguiente se resumen los valores de las máximas aportaciones solares a través de vidrio sencillo (Manual de Aire Acondicionado de Carrier, tabla 6)

En cuanto a los coeficientes de corrección f, los que se aplican habitualmente son el de marco metálico (f = 1,17) y el factor solar del vidrio, que los fabricantes indican en sus fichas técnicas como g. En caso de que queramos aplicar dos coeficientes de corrección, deberemos multiplicarlos.

Carga sensible por ventilación o infiltración de aire exterior

La carga térmica sensible por ventilación o infiltración de aire exterior se determina como sigue:

Donde:

Q: carga térmica sensible por ventilación o infiltración (W)

V: caudal de aire infiltrado o de ventilación (m ³/h)

0,34: calor específico del aire en base al volumen (Wh/m ³ ºC)

Δt: diferencia de temperatura entre el ambiente exterior y el interior (ºC).

Carga sensible por ocupación del local

Esta carga se determina en multiplicando una valoración del calor sensible emitido por la persona tipo por el número de ocupantes previstos para el local. La cantidad de calor emitido por persona se obtiene de la tabla siguiente, en W por ocupante.

En la hoja de cálculo que he dejado al final aparecen las tablas insertadas en el post.

Cargas generadas por la iluminación del local

Se considerará que la potencia integra de la lámpara se transformará en calor sensible; en el caso de las lámparas de descarga (fluorescentes) se incrementará el valor obtenido en un 25% para tener en cuenta el cebador y el balasto.

Lámparas incandescentes o LED:

Lámparas de descarga:

Donde:

Q: carga térmica por iluminación (W).

Pot: potencia de las lámparas (W).

Cargas generadas por las máquinas presentes en el local

Se considerará que las pérdidas de la maquinaria se transforman íntegramente en calor sensible:

Donde:

Q: carga térmica por maquinaria (W)

η: rendimiento de la máquina, en el caso de dispositivos electrónicos puede considerarse cero. En motores, transformadores y maquinaria en general habrá que determinarlo a partir de la documentación del equipo.

Pot: potencia de la maquinaria (W)

Cargas latentes

Carga latente por ventilación o infiltración de aire exterior

La carga térmica latente por ventilación o infiltración de aire exterior se determina como sigue:

Donde:

Q: carga térmica latente por ventilación o infiltración de aire (w)

V: caudal de aire infiltrado o de ventilación (m ³/h)

0,63: producto de la densidad estándar del aire (1,2 kg/m ³) por el calor latente de vaporización del agua (0,52 Wh/g)

Δw: diferencia de humedad absoluta entre el ambiente exterior y el interior (ºC)

Carga latente por ocupación del local

Esta carga se determina en multiplicando una valoración del calor latente emitido por la persona tipo por el número de ocupantes previstos para el local. La cantidad de calor emitido por persona se obtiene de la tabla que aparece en el apartado donde se describe la Carga sensible por ocupación del local.

Hoja de cálculo de cargas térmicas de climatización

A continuación os dejo una hoja de cálculo para las cargas térmicas de climatización.

El contenido al que tratas de acceder es exclusivo para suscriptores.

Tened en cuenta que para la justificación de las cargas térmicas en proyecto es necesario aplicar un método horario. Si buscáis un software gratuito que haga cálculo horario, podéis probar Clima de Atecyr. Si preferís herramientas más avanzadas, os aconsejo CLwin de iMventa Ingenieros, o HAP de Carrier.

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Cálculo de cargas térmicas de climatización - IngenierosIndustriales.com

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Método de cálculo de cargas térmicas de climatización, basado en el Manual de Aire Acondicionado de Carrier, incluida una hoja de cálculo de Google Sheets.

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Cuando se habla de carga térmica sobre un edificio, se entiende que se habla de un fenómeno que tiende a modificar la temperatura interior del aire o su contenido en humedad.

En este sentido se puede establecer una primera clasificación de las cargas térmicas, según su incidencia:

* Cargas térmicas sensibles: aquellas que van a originar una variación en la temperatura del aire.

* Cargas térmicas latentes: las que van a originar una variación en la humedad absoluta del ambiente (contenido de agua en el aire).

Por otro lado, el conocimiento de las cargas térmicas es imprescindible, como paso previo para acometer la tarea de diseñar el sistema de acondicionamiento del aire interior de un edificio, dependencia o local.

Precisamente en el diseño de un sistema de aire acondicionado habrá que calcular las cargas térmicas para las situaciones de diseño de verano y de invierno, dimensionando la instalación para la situación más desfavorable.
Componentes de la carga térmica
Según la procedencia se pueden distinguir dos grandes grupos de cargas térmicas:
* Cargas térmicas procedentes del ambiente exterior del edificio:
A su vez, las cargas térmicas externas pueden ser de diversos tipos:

- Cargas a través de cerramientos;

- Cargas a través de superficies acristaladas, ventanas y claraboyas;

- Cargas introducidas a través de la ventilación;

- Cargas debidas a infiltración.
* Cargas térmicas generadas en el interior del edificio:
A su vez, las cargas térmicas internas pueden ser de diversos tipos:

- Cargas generadas por las personas;

- Cargas de iluminación;

- Cargas generadas por equipos eléctricos, informáticos...

- Otras cargas generadas en el interior.
Cálculo de la carga térmica para refrigeración
Este tutorial se va a centrar en el cálculo de las cargas térmicas para satisfacer las necesidades de refrigeración de un edificio, dependencia o local.

El cálculo de la carga térmica de refrigeración (Qr) es necesario para saber la capacidad de refrigeración de los aparatos de aire acondicionado que se deben utilizar, y en última instancia de su potencia eléctrica de consumo.
Qr = Qs + Ql
Donde:

es la carga térmica sensible (W);

es la carga térmica latente (W).

En los siguientes apartados se expone cómo calcular las cargas térmicas sensible y latente que se transmiten al local, con objeto de sumarlas y obtener de esta forma la carga térmica total.
2- Cálculo de la carga térmica sensible Expresión general
Para el cálculo de la carga térmica sensible (Qs) se emplea la siguiente expresión:
Qs = Qsr + Qstr + Qst + Qsi + Qsai
Donde:

Por lo tanto, el cálculo de la carga sensible se basa en calcular cada una de las diferentes cargas anteriores y sumarlas, obteniéndose así el valor de la carga sensible total. Y esto es precisamente lo que se va a realizar en los próximos apartados.
Carga por radiación solar a través de cristal "Qsr"
La radiación solar atraviesa las superficies traslúcidas y transparentes e incide sobre las superficies interiores del local, calentándolas, lo que a su vez incrementa la temperatura del ambiente interior.
Qsr = S · R · F
La carga térmica por radiación a través de cristales y superficies traslúcidas (Qsr) se calcula como sigue:

Donde:

Como referencia se adjuntan algunos enlaces que proporcionan valores de la radiación solar:
Carga por transmisión y radiación a través de paredes y techos exteriores "Qstr" Qstr = K · S · (Tec - Ti)
es el factor de corrección de la radiación en función del tipo de vidrio empleado en la ventana, efectos de sombras que pueda existir, etc. Este valor se puede obtener de las tablas incluidas en el documento CTE-DB HE Ahorro de energía. Se adjunta un extracto que incluye cómo calcular el factor solar ( F) de huecos y lucernarios:

es la temperatura interior de diseño del local ( ºC)

Para el cálculo del coeficiente de transmisión térmica del cerramiento ( K) se adjuntan los siguientes enlaces:

Como temperatura interior de diseño (Ti) se pueden tomar los valores de la siguiente tabla, que recoge las condiciones de diseño para la temperatura y humedad relativa del aire interior, según las estaciones del año:

Condiciones interiores de diseño

Por último, para obtener el valor de la temperatura exterior de cálculose parte a su vez de la llamada temperatura exterior de diseño .

La temperatura exterior de diseño se calcula teniendo en cuenta la temperatura media del mes más cálido y la temperatura máxima del mes más cálido del lugar, a partir de la siguiente expresión:

Temperatura exterior de diseño, Te = 0,4·Tme + 0,6·Tmáx

Para obtener los valores de la temperatura media del mes más cálido y la temperatura máxima del mes más cálido se adjunta el siguiente enlace donde se puede obtener dicha información:

La temperatura exterior de cálculo se calculará finalmente a partir de la temperatura exterior de diseño y de la orientación que tenga el cerramiento que se está considerando, a partir de la siguiente tabla:
Carga por transmisión a través de paredes, techos, suelos y puertas interiores "Qst". Qst = K · S · (Te-Ti)
*Temperatura exterior de cálculo (Tec)

Donde:

Como temperatura interior de diseño (Ti) se pueden tomar los valores indicados en la tabla 1 anterior, que recoge las condiciones de diseño para la temperatura y humedad relativa del aire interior, según las estaciones del año.
Carga transmitida por infiltraciones de aire exterior "Qsi". Qsi = V · ρ · Ce,aire · Δ T
Por último, para elegir la temperatura exterior de diseño (Te) correspondiente a las estancias del edificio que limitan con el local de cálculo, se tendrá en cuenta los usos dados a estas estancias.

Donde:

ΔT es la diferencia de temperaturas entre el ambiente exterior e interior.

En el capítulo 4 del tutorial Nº. 251 " Ventilación y Renovación de Aire Interior en los Edificios" se puede obtener el caudal de ventilación de locales y dependencias de los edificios en función de su uso.
Carga sensible por aportaciones internas "Qsai" Qsai = Qsil + Qsp + Qse
De esta manera, una vez obtenido el caudal de ventilación de aire del exterior que entra en el local y aplicando la formulación anterior se puede obtener la carga térmica debida a ventilación e infiltración.

Donde:

es la ganancia interna de carga sensible debida a los diversos aparatos existentes en el local, como aparatos eléctricos, ordenadores, etc. ( W).

* Carga sensible por iluminación :

Para el cálculo de la carga térmica sensible aportada por la iluminación interior del establecimiento se considerará que la potencia íntegra de las lámparas de iluminación se transformará en calor sensible.
- Lámparas incandescentes: Q sil,incandescente = n · PotLámp. incandescente
En el caso de las lámparas de tipo fluorescente o de descarga se multiplicará la potencia total de todas las lámparas por 1.25 para considerar el consumo complementario de las reactancias.
- Lámparas de descarga o fluorescentes: Q sil,descarga = 1,25 · n · PotLámp. descarga
Siendo n el número de lámparas de tipo incandescentes colocadas.

Siendo n el número de lámparas fluorescentes colocadas.
Qsil = Qsil,incandescente + Qsil,descarga. * Carga sensible por ocupantes (Qsp):
La ganancia de carga sensible por iluminación se obtendrá como la suma de las anteriores:

Para calcular la carga sensible que aporta cada persona (Qsp), es necesario conocer previamente las distintas cargas térmicas que origina:

- Radiación: debido a que la temperatura media del cuerpo es superior a la de los objetos que le rodean.

- Convección: ya que la superficie de la piel se encuentra a mayor temperatura que el aire que la rodea, creándose pequeñas corrientes de convección que aportan calor al aire.

- Conducción: originada a partir del contacto del cuerpo con otros elementos que le rodeen.

- Respiración: lo que origina un aporte de calor por el aire exhalado, que se encuentra a mayor temperatura. Aquí se produce también un aporte de vapor de agua que aumentará la humedad relativa del aire.

- Evaporación cutánea: este aporte de calor puede ser importante en verano.

La carga por ocupación tiene, por tanto, una componente sensible y otra latente, debido ésta última tanto a la respiración como a la transpiración. En ambos casos habrá que tener en cuenta el número de ocupantes de la estancia.

En la tabla siguiente se indican los valores de calor latente y sensible, en kcal/h, desprendido por una persona según la actividad y la temperatura existente en el local:

Calor latente y sensible desprendido por persona
Qsp = n · Csensible,persona
La expresión para obtener el calor sensible de aporte por la ocupación del local sería la siguiente:

siendo:

n es el número de personas que se espera que ocupen el local;
* Carga sensible por aparatos eléctricos (Qse):
Csensible,persona es el calor sensible por persona y actividad que realice, según la tabla 3.

Para el cálculo de la carga térmica aportada por la maquinaria, equipos y demás electrodomésticos presentes en el espacio climatizado del local se considerará que la potencia integra de funcionamiento de las máquinas y equipos presente en ese recinto se transformará en calor sensible.
Carga sensible total "Qs".
Por otro lado, todos los equipos y electrodomésticos se considera que no funcionarán todos a la vez, por lo que se le afectará de un coeficiente de simultaneidad del 0,75 a la suma obtenida de todas las potencias.
Qs = Qsr + Qstr + Qst + Qsi + Qsil + Qsp + Qse 3- Cálculo de la carga térmica latente Expresión general
La carga sensible total (Qs) aportada al local es la suma de todas las anteriores:
Ql = Qli + Qlp
Para el cálculo de la carga térmica latente (Ql) se emplea la siguiente expresión:

Donde:
Carga latente transmitida por infiltraciones de aire exterior "Qli".
Por lo tanto, el cálculo de la carga latente se basa en calcular cada una de las diferentes cargas anteriores y sumarlas, obteniéndose así el valor de la carga latente total. Y esto es precisamente lo que se va a realizar en los próximos apartados.
Qli = V · ρ · Cl,agua · Δw
La carga latente transmitida por infiltraciones y ventilación de aire exterior (Qli) se determina mediante la siguiente expresión:

Donde:

Δw es la diferencia de humedad absoluta entre el ambiente exterior e interior.

En el capítulo 4 del tutorial Nº. 251 " Ventilación y Renovación de Aire Interior en los Edificios" se puede obtener el caudal de ventilación de locales y dependencias de los edificios en función de su uso.
Carga latente por ocupación "Qlp".
De esta manera, una vez obtenido el caudal de ventilación de aire del exterior que entra en el local y aplicando la formulación anterior se puede obtener la carga térmica latente debida a ventilación e infiltración en el local.

Como se ha visto, en la anterior tabla 3 se indican los valores de calor latente y sensible, en kcal/h, desprendido por una persona según la actividad y la temperatura existente en el local.
Qlp = n · Clatente,persona
La expresión para obtener el calor latente de aporte por la ocupación del local sería la siguiente:

siendo:

n es el número de personas que se espera que ocupen el local;
.Carga latente total "Ql".
Clatente,persona es el calor latente por persona y actividad que realice, según la tabla 3.
Ql = Qli + Qlp
La carga latente total (Ql) aportada al local es la suma de todas las anteriores:
http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn255.html
Fuente de Información:

01/07/2016

*JM

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Cálculo de Cargas Térmicas | Grupo Treolo

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Cuando se habla de carga térmica sobre un edificio, se entiende que se habla de un fenómeno que tiende a modificar la temperatura interior del aire o su contenido en humedad. En este sentido se puede establecer una primera clasificación de las cargas térmicas, según su incidencia: * Cargas térmicas sensibles: aquellas que van a originar una variación en la temperatura del aire.

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Calcula la potencia y las cargas térmicas del aire acondicionado con los #ExpertosEscoda🧐

Juan Cabanelas, product manager de la división de climatización en Salvador Escoda S.A.  nos explica los...

# data[].attributes.attachment_link.readable_text
- Tutorial nº 255 -

Índice de contenidos:

1- Introducción

1.1- Generalidades

1.2- Componentes de la carga térmica

1.3- Cálculo de la carga térmica para refrigeración

2- Cálculo de la carga térmica sensible

2.1- Expresión general

2.2- Carga por radiación solar a través de cristal

2.3- Carga por transmisión y radiación por paredes y techos exteriores

2.4- Carga por transmisión por paredes, techos, suelos y puertas interiores

2.5- Carga transmitida por infiltraciones de aire exterior

2.6- Carga sensible por aportaciones internas

2.7- Carga sensible total

3- Cálculo de la carga térmica latente

3.1- Expresión general

3.2- Carga latente transmitida por infiltraciones de aire exterior

3.3- Carga latente por ocupación

3.4- Carga latente total

DESARROLLO DEL CONTENIDO
1- Introducción 1.1- Generalidades
Cuando se habla de carga térmica sobre un edificio, se entiende que se habla de un fenómeno que tiende a modificar la temperatura interior del aire o su contenido en humedad.

En este sentido se puede establecer una primera clasificación de las cargas térmicas, según su incidencia:

* Cargas térmicas sensibles: aquellas que van a originar una variación en la temperatura del aire.

* Cargas térmicas latentes: las que van a originar una variación en la humedad absoluta del ambiente (contenido de agua en el aire).

Por otro lado, el conocimiento de las cargas térmicas es imprescindible, como paso previo para acometer la tarea de diseñar el sistema de acondicionamiento del aire interior de un edificio, dependencia o local.

Precisamente en el diseño de un sistema de aire acondicionado habrá que calcular las cargas térmicas para las situaciones de diseño de verano y de invierno, dimensionando la instalación para la situación más desfavorable.
1.2- Componentes de la carga térmica
Según la procedencia se pueden distinguir dos grandes grupos de cargas térmicas:

* Cargas térmicas procedentes del ambiente exterior del edificio:

A su vez, las cargas térmicas externas pueden ser de diversos tipos:

- Cargas a través de cerramientos;

- Cargas a través de superficies acristaladas, ventanas y claraboyas;

- Cargas introducidas a través de la ventilación;

- Cargas debidas a infiltración.

* Cargas térmicas generadas en el interior del edificio:

A su vez, las cargas térmicas internas pueden ser de diversos tipos:

- Cargas generadas por las personas;

- Cargas de iluminación;

- Cargas generadas por equipos eléctricos, informáticos...

- Otras cargas generadas en el interior.
1.3- Cálculo de la carga térmica para refrigeración
Este tutorial se va a centrar en el cálculo de las cargas térmicas para satisfacer las necesidades de refrigeración de un edificio, dependencia o local.

El cálculo de la carga térmica de refrigeración ( Qr) es necesario para saber la capacidad de refrigeración de los aparatos de aire acondicionado que se deben utilizar, y en última instancia de su potencia eléctrica de consumo.

La carga térmica total de refrigeración ( Qr) de un local se obtiene de la siguiente expresión:

donde,

Qs es la carga térmica sensible (W);

Ql es la carga térmica latente (W).

En los siguientes apartados se expone cómo calcular las cargas térmicas sensible y latente que se transmiten al local, con objeto de sumarlas y obtener de esta forma la carga térmica total.
2- Cálculo de la carga térmica sensible 2.1- Expresión general
Para el cálculo de la carga térmica sensible ( Qs) se emplea la siguiente expresión:
Qs = Qsr + Qstr + Qst + Qsi + Qsai
donde,

Por lo tanto, el cálculo de la carga sensible se basa en calcular cada una de las diferentes cargas anteriores y sumarlas, obteniéndose así el valor de la carga sensible total. Y esto es precisamente lo que se va a realizar en los próximos apartados.

La radiación solar atraviesa las superficies traslúcidas y transparentes e incide sobre las superficies interiores del local, calentándolas, lo que a su vez incrementa la temperatura del ambiente interior.

La carga térmica por radiación a través de cristales y superficies traslúcidas ( Qsr) se calcula como sigue:
Qsr = S · R · F
donde,

Como referencia se adjuntan algunos enlaces que proporcionan valores de la radiación solar:

>> Datos de Radiación Solar Andalucía

>> Datos de Radiación Solar España

>> Datos de Radiación Solar Europa

>> Datos de Radiación Solar Mundo

F es el factor de corrección de la radiación en función del tipo de vidrio empleado en la ventana, efectos de sombras que pueda existir, etc. Este valor se puede obtener de las tablas incluidas en el documento CTE-DB HE Ahorro de energía. Se adjunta un extracto que incluye cómo calcular el factor solar ( F) de huecos y lucernarios:

La carga por transmisión y radiación que se transmite a través de las paredes y techos opacos que limitan con el exterior ( Qstr) se calcula como sigue:

donde,

Para el calculo del coeficiente de transmisión térmica del cerramiento ( K) se adjuntan los siguientes enlaces:

Como temperatura interior de diseño (Ti) se pueden tomar los valores de la siguiente tabla, que recoge las condiciones de diseño para la temperatura y humedad relativa del aire interior, según las estaciones del año:

Tabla 1. Condiciones interiores de diseño

Por último, para obtener el valor de la temperatura exterior de cálculo () se parte a su vez de la llamada temperatura exterior de diseño ().

La temperatura exterior de diseño () se calcula teniendo en cuenta la temperatura media del mes más cálido () y la temperatura máxima del mes más cálido () del lugar, a partir de la siguiente expresión:

Para obtener los valores de la temperatura media del mes más cálido () y la temperatura máxima del mes más cálido () se adjunta el siguiente enlace donde se puede obtener dicha información:

La temperatura exterior de cálculo () se calculará finalmente a partir de la temperatura exterior de diseño () y de la orientación que tenga el cerramiento que se está considerando, a partir de la siguiente tabla:

Tabla 2. Temperatura exterior de cálculo ( Tec)

La carga por transmisión a través de los cerramientos interiores del local que lo limitan con otras estancias del edificio ( Qst) se calcula aplicando la expresión siguiente:

donde,

Qst es la carga por transmisión a través de los cerramientos interiores, en W.

Para el calculo del coeficiente de transmisión térmica del cerramiento ( K) se adjuntan los siguientes enlaces:

Como temperatura interior de diseño ( Ti) se pueden tomar los valores indicados en la tabla 1 anterior, que recoge las condiciones de diseño para la temperatura y humedad relativa del aire interior, según las estaciones del año.

Por último, para elegir la temperatura exterior de diseño ( Te) correspondiente a las estancias del edificio que limitan con el local de cálculo, se tendrá en cuenta los usos dados a estas estancias.

La carga transmitida por infiltraciones y ventilación de aire exterior ( Qsi) se determina mediante la siguiente expresión:

donde,

ΔT es la diferencia de temperaturas entre el ambiente exterior e interior.

En el capítulo 4 del tutorial Nº. 251 " Ventilación y Renovación de Aire Interior en los Edificios" se puede obtener el caudal de ventilación de locales y dependencias de los edificios en función de su uso.

De esta manera, una vez obtenido el caudal de ventilación de aire del exterior que entra en el local y aplicando la formulación anterior se puede obtener la carga térmica debida a ventilación e infiltración.

La ganancia de carga sensible debida a las aportaciones internas del local ( Qsai) se determina a su vez como suma de las siguientes tipos de cargas que se generan dentro del mismo:

Qsai = Qsil + Qsp + Qse

donde,

Para el cálculo de la carga térmica sensible aportada por la iluminación interior del establecimiento se considerará que la potencia íntegra de las lámparas de iluminación se transformará en calor sensible.

En el caso de las lámparas de tipo fluorescente o de descarga se multiplicará la potencia total de todas las lámparas por 1,25 para considerar el consumo complementario de las reactancias.

- Lámparas incandescentes:

Siendo n el número de lámparas de tipo incandescentes colocadas.

- Lámparas de descarga o fluorescentes:

Siendo n el número de lámparas fluorescentes colocadas.

La ganancia de carga sensible por iluminación se obtendrá como la suma de las anteriores:

Para calcular la carga sensible que aporta cada persona ( Qsp), es necesario conocer previamente las distintas cargas térmicas que origina:

- Radiación: debido a que la temperatura media del cuerpo es superior a la de los objetos que le rodean.

- Convección: ya que la superficie de la piel se encuentra a mayor temperatura que el aire que la rodea, creándose pequeñas corrientes de convección que aportan calor al aire.

- Conducción: originada a partir del contacto del cuerpo con otros elementos que le rodeen.

- Respiración: lo que origina un aporte de calor por el aire exhalado, que se encuentra a mayor temperatura. Aquí se produce también un aporte de vapor de agua que aumentará la humedad relativa del aire.

- Evaporación cutánea: este aporte de calor puede ser importante en verano.

La carga por ocupación tiene, por tanto, una componente sensible y otra latente, debido ésta última tanto a la respiración como a la transpiración. En ambos casos habrá que tener en cuenta el número de ocupantes de la estancia.

En la tabla siguiente se indican los valores de calor latente y sensible, en kcal/h, desprendido por una persona según la actividad y la temperatura existente en el local:

Tabla 3. Calor latente y sensible desprendido por persona

La expresión para obtener el calor sensible de aporte por la ocupación del local sería la siguiente:

siendo,

n es el número de personas que se espera que ocupen el local;

Csensible,persona es el calor sensible por persona y actividad que realice, según la tabla 3.

Para el cálculo de la carga térmica aportada por la maquinaria, equipos y demás electrodomésticos presentes en el espacio climatizado del local se considerará que la potencia integra de funcionamiento de las máquinas y equipos presente en ese recinto se transformará en calor sensible.

Por otro lado, todos los equipos y electrodomésticos se considera que no funcionarán todos a la vez, por lo que se le afectará de un coeficiente de simultaneidad del 0,75 a la suma obtenida de todas las potencias.

La carga sensible total ( Qs) aportada al local es la suma de todas las anteriores:

Qs = Qsr + Qstr + Qst + Qsi + Qsil + Qsp + Qse
3- Cálculo de la carga térmica latente 3.1- Expresión general
Para el cálculo de la carga térmica latente ( Ql) se emplea la siguiente expresión:

donde,

Por lo tanto, el cálculo de la carga latente se basa en calcular cada una de las diferentes cargas anteriores y sumarlas, obteniéndose así el valor de la carga latente total. Y esto es precisamente lo que se va a realizar en los próximos apartados.

La carga latente transmitida por infiltraciones y ventilación de aire exterior ( Qli) se determina mediante la siguiente expresión:

donde,

Δw es la diferencia de humedad absoluta entre el ambiente exterior e interior.

En el capítulo 4 del tutorial Nº. 251 " Ventilación y Renovación de Aire Interior en los Edificios" se puede obtener el caudal de ventilación de locales y dependencias de los edificios en función de su uso.

De esta manera, una vez obtenido el caudal de ventilación de aire del exterior que entra en el local y aplicando la formulación anterior se puede obtener la carga térmica latente debida a ventilación e infiltración en el local.

La carga latente por ocupación del local ( Qlp) se determina multiplicando la valoración del calor latente emitido por la persona-tipo y por el número de ocupantes previstos para el local.

Como se ha visto, en la anterior tabla 3 se indican los valores de calor latente y sensible, en kcal/h, desprendido por una persona según la actividad y la temperatura existente en el local.

La expresión para obtener el calor latente de aporte por la ocupación del local sería la siguiente:

siendo,

n es el número de personas que se espera que ocupen el local;

Clatente,persona es el calor latente por persona y actividad que realice, según la tabla 3.

La carga latente total ( Ql) aportada al local es la suma de todas las anteriores:

>> FIN DEL TUTORIAL

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condiciones interiores de diseño en el edificio

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Guía para el Cálculo de las Cargas Térmicas en los Edificios

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Guía para el cálculo de las cargas térmicas en los edificios, cálculo de la carga térmica sensible y carga térmica latente, carga por radiación solar a través de cristal, superficies traslúcidas y claraboyas, cargas por transmisión y radiación a través de paredes y techos, cargas por infiltración y ventilación de aire exterior, cargas sensibles por iluminación, carga sensible debido a los ocupantes y aparatos eléctricos.