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BALANCE ENERGÉTICO
EN INSTALACIONES DE
CLIMATIZACIÓN
EL AMBIENTE INTERNO
CARGA POR OCUPANTES
EL BIENESTAR O “CONFORT”
FACTORES
La noción del bienestar humano es algo totalmente subjetivo y
variable según la edad, sexo... de los ocupantes. No obstante,
puede decirse que un local posee condiciones confortables, cuando
sus ocupantes no experimentan ningún tipo de malestar que sea
capaz de distraer su actividad.
•
•
•
•
•
•
•
•
La temperatura del aire.
La humedad del aire.
La ventilación del local.
La velocidad del aire.
La actividad, vestimenta y duración de estancia de los ocupantes.
El nivel sonoro.
La pureza del aire.
La iluminación, colores, contenido en iones negativos,...
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E. TORRELLA
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E. TORRELLA
INCIDENCIA DE LA TEMPERATURA
VÍAS DE DISIPACIÓN
La temperatura ambiente ejerce una gran incidencia sobre la
sensación de bienestar de los ocupantes, esto es debido a la propia
estructura del cuerpo humano, el cual es en esencia un "motor
térmico" en el que la energía, producida por la combustión de los
alimentos y por su actividad física, se utiliza en parte para el
mantenimiento de la temperatura en un nivel (36  37 °C), no
obstante, como el cuerpo produce (normalmente) más calor del
necesario para mantener la temperatura, debe disipar el resto.
• Conducción.- La cantidad de calor cedida de esta manera es baja
dada la pequeña superficie de contacto ( < 5%).
• Convección.- La superficie media de un cuerpo humano es de
aproximadamente 1,7 m2, a través de esta superficie (si el
ambiente tiene una temperatura inferior a 37 °C), el cuerpo cederá
calor, en mayor medida cuanto mayor sea la diferencia de
temperaturas y cuanto mayor sea la velocidad del aire,. El
porcentaje de calor transmitido de esta forma suele ser inferior al
25%
25%.
• Radiación.- El intercambio de calor entre el cuerpo humano y su
entorno se efectúa principalmente con las paredes circundantes, por
ello es importante la temperatura media de los cerramientos (media
ponderada) y la del cuerpo humano. De manera general puede
decirse que por radiación se intercambia aproximadamente un 40%
de la cantidad de calor transmitida.
• Transpiración.- Un medio muy importante de eliminar calor por
parte del cuerpo humano es la evaporación de parte de su agua. La
cantidad de calor eliminada por este concepto es de
aproximadamente un 30% .
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E. TORRELLA
VÍAS DE DISIPACIÓN
INCIDENCIA DE LA INDUMENTARIA
Básicamente, los efectos de estas ropas son:
– En primer lugar una resistencia térmica al paso del calor desde
la piel al ambiente, o viceversa, y por consecuencia una
corrección a la temperatura superficial que deba ser tenida en
cuenta.
– También actúa como una barrera de vapor, esto unido a que
varía la temperatura superficial,
superficial con ella también variará la
presión de vapor, ya que ambas se encuentran relacionadas,
dando como consecuencia unas variaciones considerables en las
pérdidas por evaporación.
Total
DISIPA
ACION
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E. TORRELLA
Sensible
Latente
T AMBIENTE [°C]
T SUP. CUERPO
Humedad Relativa = 50%
Sensible = Cond. + Conv. + Rad.
Latente = Evapotranspiracion
E. TORRELLA
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E. TORRELLA
INCIDENCIA DE LA INDUMENTARIA
TIPO
INCIDENCIA GRADO DE ACTIVIDAD
[CLO]
DESNUDO
ROPA VERANO
ROPA ENTRETIEMPO
TRAJE COMPLETO
ROPA ABRIGO
ROPA TIEMPO MUY FRÍO
• De existir desigualdad entre generación y cesión, el cuerpo ejercita
mecanismos auxiliares de compensación. Así, en casos de defecto
de calor metabólico (descenso de la temperatura corporal) se
producen reacciones como:
– Vasoconstricción o disminución del riego sanguíneo en las zonas
superficiales.
– Estimulación de actividad interna.
interna
– Inhibición de la transpiración.
– Temblores, castañeteo de dientes, erección del vello.
• Por el contrario, ante un exceso de calor metabólico los fenómenos
son; dilatación de los vasos sanguíneos superficiales con aumento
del trasiego de sangre hacia las zonas externas, y estimulación de la
sudoración.
[m2°C/W]
0
0
0,7
0,11
0,8  1
0,12  0,15
1,25
0,19
1,5  2
0,23  0,31
34
0,46  0,62
La unidad de arropamiento denominada "clo" (clothing), equivalente a una
resistencia térmica de 0,155 °Cm2 /W
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E. TORRELLA
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E. TORRELLA
INCIDENCIA GRADO DE ACTIVIDAD
TIPO ACTIVIDAD
DURMIENDO
SENTADO
PASEANDO
BAILANDO
HACIENDO DEPORTE
TRABAJO OFICINA
TRABAJO HOGAR
TRABAJO FÁBRICA
INCIDENCIA DE LA HUMEDAD
La cantidad de calor cedida a través de la piel por evaporación de la
humedad acumulada, extrayendo dicho calor básicamente del
cuerpo, sigue una expresión de la forma:
ACT. METABÓLICA POT. INDIVIDUO
[MET]
[w]
0,7

2,0 3,8
2,4 4,4
3,6 7,6
1,1 1,4
2,0 3,6
2,2 7,0
0,8 1,0
70


240 440
360 760
110 140
200 360
220 700
080 100
200 380
q  = R S λ v n p
La actividad metabólica depende fundamentalmente del grado de actividad, y para su
cuantificación se ha introducido una unidad denominada "met" que equivale a un flujo de
calor de 58,2 W2/m (100,2 W para un ocupante medio cuya superficie corporal de
intercambio se toma como 1,7 m2), correspondiente a una persona sentada sin movimiento.
en la que:
– R, n = constantes experimentales.
–  = calor latente de vaporación del agua.
– v = velocidad del aire.
– p = diferencia de presiones de vapor entre las
correspondientes al agua a la temperatura del cuerpo y la del
aire húmedo ambiental.
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E. TORRELLA
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E. TORRELLA
INCIDENCIA DE LA HUMEDAD
INCIDENCIA DE LA HUMEDAD
En el proceso de respiración también se produce una transferencia
de masa de agua, ya que el aire inspirado penetra en los pulmones,
extrayéndose en condiciones cercanas a las de saturación, por lo
que el calor latente debido a este proceso puede expresarse por
medio de una ley del tipo:
Al existir una relación prácticamente lineal entre la presión de vapor
y la humedad específica, y por otro lado ser pequeña la diferencia
entre las temperaturas superficiales del cuerpo e interior a los
pulmones, puede escribirse:
qq" = m λλ" p
q = q + q"  (K1 vn + K 2) p
con:
m = caudal de aire respirado.
p = diferencia de presiones de vapor entre las correspondientes
al agua a la temperatura de los pulmones y la del aire inspirado
(ambiente).
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E. TORRELLA
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E. TORRELLA
INCIDENCIA DE LA HUMEDAD
VELOCIDAD DEL AIRE
La potencia calorífica asociada a la evaporación depende de dos factores:
• Condiciones sicrométricas del ambiente, que en caso de considerar
temperatura seca constante, son función de otra variable, por
ejemplo la humedad relativa, y así podemos decir:
– Un ambiente seco, con humedades relativas inferiores al 30%,
favorece fuertemente el intercambio de materia pero da lugar a
trastornos respiratorios derivados de esta sequedad.
– Por el contrario, un ambiente muy húmedo ( = 70%) reduce
considerablemente el traspaso de calor por evaporación del
sudor, al no poder éste evaporarse y pasar al ambiente.
• Un segundo factor es la velocidad del aire. Es evidente que el
movimiento del aire en los alrededores del cuerpo permite su
renovación, impidiendo de esta manera su saturación y
favoreciendo el intercambio de agua desde el cuerpo al ambiente.
Un aumento de la velocidad puede conducir a una cierta sensación
de bienestar en ambientes cálidos (efecto del ventilador) al activar
la evaporación del sudor, por el contrario, en ambientes fríos el
resultado es la falta de bienestar.
TEMP. SECA
[[°C]
C]
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E. TORRELLA
VELOCIDAD
[m/s]
COMENTARIOS
18
> 0,10
20
0,10 0,15
22
0,10 0,25
24
> 0,35
IMPRESIÓN DE CORRIENTE DE AIRE
28
> 0,50
IMPRESIÓN DE CORRIENTE DE AIRE
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E. TORRELLA
INDICES DE CONFORT
NORMA UNE 100-012-84
INDICES DE CONFORT
NORMA UNE 100-012-84
Temperatura radiante media T(RM). Es la temperatura radiante
uniforme de un recinto en el cual un ocupante intercambiaría la
misma cantidad de calor por radiación que en el espacio
considerado [°C].
La temperatura radiante media se calculará con la expresión:
Temperatura equivalente T(EQ). Es la temperatura seca del aire
de un recinto que, con los elementos de su contorno a la misma
temperatura que el aire, produce la misma sensación térmica que
el entorno considerado, a paridad de velocidad del aire, presión
de vapor de agua, actividad y vestimenta; depende de T(BS) y
T(RM) [[°C]
C].
T(RM) = T(BS) + (T - T(BS)) * (1 + 0,22 * V )
La temperatura equivalente T(EQ) se hallará, con buena
aproximación, como media aritmética entre la temperatura
radiante media y la temperatura de bulbo seco:
donde
-T(RM) es la temperatura radiante media [°C]
-T(BS) es la temperatura de bulbo seco [°C]
-T; es la temperatura medida con el termómetro de esfera
[°C]
-V es la velocidad del aire [cm/s].
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E. TORRELLA
T(EQ) = (T(BS) + T(RM)) / 2
La temperatura equivalente podrá medirse directamente por
medio de un termómetro situado en el centro de una esfera o de
un cilindro de color negro.
18
E. TORRELLA
INDICES DE CONFORT
NORMA UNE 100-012-84
INDICES DE CONFORT
NORMA UNE 100-012-84
Temperatura efectiva T (EF). Es la temperatura seca del aire de
un recinto que, con aire a 0,2 m/s y al 50% de humedad relativa y
con los elementos de su contorno a la misma temperatura que el
aire, produce la misma sensación térmica que el entorno
considerado, a paridad de actividad y vestimenta; depende de
T(BS) T(BH),
T(BS),
T(BH) T(RM) y velocidad
l id d del
d l aire
i [°C].
[°C]
Con el fin de delimitar las condiciones de bienestar, la Norma marca una zona
sobre un diagrama sicrométrico en cuyo interior la estadística demuestra que
un 80% de las personas se encuentran satisfechas, aumentando dicho
porcentaje al 90% en la zona central
Zona de bienestar
Temperatura resultante T(RE). Es la temperatura seca del aire de
un recinto que, con aire en reposo y con los elementos de su
contorno a la misma temperatura que el aire, produce la misma
sensación térmica que el entorno considerado, a paridad de
presión de vapor de agua, actividad y vestimenta; depende de
T(BS), T(RM) y velocidad del aire [°C]).
11,2 g/kg
4,1 g/kg
19,3ºC
20,4ºC 25,8ºC
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E. TORRELLA
27,3ºC
20
E. TORRELLA
ZONA DE CONFORT
NORMA UNE 100-012-84
CONDICIONES INVIERNO
NORMA UNE 100-013-85
Restricciones:
-En todos los casos, el nivel de actividad se asume igual a
1 met aproximadamente (individuo en reposo o en actividad
sedentaria) y el grado de vestimenta es el adecuado a las
temperaturas del entorno (0,5 clo para temperaturas sobre los
26°C y 1,3 clo para temperaturas sobre los 20°C).
Las condiciones de proyecto a mantener en los espacios
interiores cuando las condiciones exteriores de temperatura seca
sean inferiores a 20°C, son, en función de la actividad
metabólica de los individuos:
ACTIVIDAD METABÓLICA
A.M. [MET]
-La velocidad del aire suele estar comprendida entre los
límites de 10 a 30 cm/s.
-En el diagrama del aire húmedo se representa la zona de
bienestar, en régimen permanente, siendo las lineas de
temperatura seca T(BS) sustituidas por las de temperatura
equivalente T(EQ).
TEMPERATURA EQUIVALENTE
T(EQ) [°C]
0,7  1,0
21
1,1  1,4
20
1,5  2,0
18
2,1  3,0
16
> 3,1
14
21
E. TORRELLA
22
E. TORRELLA
CONDICIONES VERANO
NORMA UNE 100-013-85
CONDICIONES USUALES
TEMP. EQUIVALENTE
INTERIOR [ºC]
Las condiciones de proyecto a mantener en los espacios
interiores cuando las condiciones exteriores de temperatura sean
superiores a las interiores, son las que se indican en el gráfico ,
en el que se representa la temperatura equivalente T(EQ) a
mantener en los espacios en función de la temperatura seca
T(BS) exterior.
VER.
VER.
INV.
INV.
T.S. [ °C]
 [%]
T.S. [ °C]
 [%]
OCU PAC
ACTIV
VIVIENDAS
OFICINAS
25 27

50 65

20 23

30 40

LARGA
ESCASA
30
BANCOS
COMER CIOS
26 28

50 65

20 22

30 40

CORTA
ESCASA
MEDIA
25
RESTAUR.
SALAS ESPECT.
26 28

55 65

20 22

35 45

LARGA
ESCASA
20
INDUSTRIA
SALAS DEP.




LARGA
PESADA
27 29
55 65
18 20
30 45
15
10
0
E. TORRELLA
5
10 15 20 25 30 35
TEMPERATURA SECA EXTERIOR
40
23
24
E. TORRELLA
CARGA DEBIDA A OCUPANTES
CARGA DEBIDA A OCUPANTES
La cuantificación de la potencia térmica desprendida por un ocupante puede
realizarse por medio de los valores indicados en la tabla, en la que pueden
visualizarse tanto la carga global como los porcentajes de sus fracciones sensible
y latente.
TOTAL
20°C
20°C
22°C
22°C
24°C
24°C
26°C
26°C
28°C
28°C
QT
QS[%]
QL[%]
QS[%]
QL[%]
QS[%]
QL[%]
QS[%]
QL[%]
QS[%]
QL[%]
70
75
25
70
30
66
34
60
40
50
50
DORMIR
SENTADO
80100
73
27
69
31
60
40
54
46
45
55
PASEAR
200380
49
51
45
55
38
62
32
68
26
74
BAILAR
240440
44
56
41
59
37
63
33
67
29
71
DEPORTE
360760
43
57
40
60
36
64
33
67
30
70
OFICINA
110140
64
36
60
40
54
46
48
52
40
60
HOGAR
200360
49
51
45
55
38
62
32
68
26
74
FÁBRICA
220700
44
56
41
59
37
63
33
67
29
71 25
E. TORRELLA
La carga total por ocupantes se calcula como:
q1 = n . qT
con:
n = número de ppersonas.
qT = potencia total por ocupante.
Esta potencia es suma de las producidas por sus dos componentes,
sensible y latente.
q1S = n . q S
q1L = n . q L
q1 = q1S + q1L
E. TORRELLA
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