Curso Aa 2 Ambiente Condiciones

AMBIENTE TAMBIENTE TAMBIENTE TAMBIENTE TAMBIENTE TAMBIENTE TAMBIENTE TAMBIENTE TÉÉÉÉÉÉÉÉRMICORMICORMICORMICORMICORMICORMICORMICO

CONDICIONESCONDICIONESCONDICIONESCONDICIONESCONDICIONESCONDICIONESCONDICIONESCONDICIONES

INTERIORES Y EXTERIORESINTERIORES Y EXTERIORESINTERIORES Y EXTERIORESINTERIORES Y EXTERIORESINTERIORES Y EXTERIORESINTERIORES Y EXTERIORESINTERIORES Y EXTERIORESINTERIORES Y EXTERIORES

AIRE ACONDICIONADOAIRE ACONDICIONADO

El aire exterior, de tener una temperatura El aire exterior, de tener una temperatura superior a la del ambiente, provoca un superior a la del ambiente, provoca un flujo de calor por conducciflujo de calor por conducci óón y n y convecciconvecci óón hacia adentro, proporcional a n hacia adentro, proporcional a la diferencia de temperaturas.la diferencia de temperaturas.

Ambiente TAmbiente T éérmicormico


Esta transferencia de calor se produce a Esta transferencia de calor se produce a travtrav éés de paredes, ventanas y techos s de paredes, ventanas y techos exteriores y depende de las exteriores y depende de las caractercaracter íísticas de los materiales de sticas de los materiales de construcciconstrucci óón, de sus dimensiones, tanto n, de sus dimensiones, tanto en en áárea como en espesor y de su color y rea como en espesor y de su color y acabado exterior.acabado exterior.

Ambiente TAmbiente T éérmicormico


Para el anPara el an áálisis de los fenlisis de los fen óómenos menos transitorios de transferencia de calor a transitorios de transferencia de calor a travtrav éés de paredes y techos exteriores se s de paredes y techos exteriores se debe considerar la INERCIA o debe considerar la INERCIA o CAPACIDAD TCAPACIDAD T ÉÉRMICA de los materiales, RMICA de los materiales, propiedades que tienen los materiales de propiedades que tienen los materiales de almacenar calor y transmitirlo despualmacenar calor y transmitirlo despu éés de s de un cierto tiempo al interior del ambiente.un cierto tiempo al interior del ambiente.

Propiedades TPropiedades T éérmicas de Materialesrmicas de Materiales


El calor que recibe el material por El calor que recibe el material por radiaciradiaci óón y conveccin y convecci óón, es realmente n, es realmente recibido por un elemento de espesor recibido por un elemento de espesor diferencial situado en la superficie diferencial situado en la superficie exterior. Una fracciexterior. Una fracci óón de esta energn de esta energ íía es a es utilizada en aumentar la temperatura de utilizada en aumentar la temperatura de ese elemento diferencial, mientras el resto ese elemento diferencial, mientras el resto de la energde la energ íía es transmitida por a es transmitida por conducciconducci óón al siguiente elemento n al siguiente elemento diferencial.diferencial.


Debido a que el calor incidente se Debido a que el calor incidente se almacena dentro del elemento en almacena dentro del elemento en cuesticuesti óón, para aumentar su temperatura n, para aumentar su temperatura transcurre un cierto tiempo antes de que transcurre un cierto tiempo antes de que pase calor al siguiente elemento, luego, pase calor al siguiente elemento, luego, existe un desfase entre la entrada del existe un desfase entre la entrada del impulso de calor a la superficie exterior y impulso de calor a la superficie exterior y su llegada a la superficie interior.su llegada a la superficie interior.


El desfase indica el tiempo que transcurre El desfase indica el tiempo que transcurre desde la ocurrencia de la mdesde la ocurrencia de la m ááxima xima temperatura en el exterior hasta el temperatura en el exterior hasta el momento en que la superficie interior momento en que la superficie interior alcanza el malcanza el m ááximo valor de su ximo valor de su temperatura.temperatura.


Debido a que el impulso de calor utiliza Debido a que el impulso de calor utiliza cierta parte de su energcierta parte de su energ íía en el aumento a en el aumento de la temperatura del material, la amplitud de la temperatura del material, la amplitud de dicho impulso se encuentra reducida de dicho impulso se encuentra reducida ala llegar a la superficie interior del ala llegar a la superficie interior del material.material.


Cuando la energCuando la energ íía radiante incide sobre la a radiante incide sobre la superficie de un cuerpo, sersuperficie de un cuerpo, ser áá afectada por afectada por tres propiedades:tres propiedades:

Vidrios. AnVidrios. An áálisis Tlisis T éérmicormico



AbsortividadAbsortividad ( ) Fracci( ) Fracci óón de la Radiacin de la Radiaci óón n incidente absorbida por el cuerpo incidente absorbida por el cuerpo

α

ReflectividadReflectividad ( ) Fracci( ) Fracci óón de la Radiacin de la Radiaci óón n incidente reflejada por el cuerpo incidente reflejada por el cuerpo

ρ

TransmisividadTransmisividad ( ) Fracci( ) Fracci óón de la n de la RadiaciRadiaci óón incidente transmitida a travn incidente transmitida a trav éés s del cuerpo del cuerpo

τ



1=++ τραLos vidrios se caracterizan porque su Los vidrios se caracterizan porque su inercia tinercia t éérmica es despreciable, es decir, rmica es despreciable, es decir, no se tiene el efecto de almacenamiento no se tiene el efecto de almacenamiento de energde energ íía y la transferencia de calor se a y la transferencia de calor se produce casi estacionariamente.produce casi estacionariamente.


Condiciones InterioresCondiciones Interiores

La selecciLa selecci óón de las condiciones interiores n de las condiciones interiores de un ambiente para propde un ambiente para prop óósitos de sitos de Confort, dependen de un conjunto de Confort, dependen de un conjunto de consideraciones del tipo fisiolconsideraciones del tipo fisiol óógicos gicos asiasicomo tambicomo tambi één de consideraciones n de consideraciones econecon óómicas.micas.


Criterios para SelecciCriterios para Selecci óón n -- FisiolFisiol óógicasgicas

La temperatura de bulbo seco del aire La temperatura de bulbo seco del aire debe ser baja (65debe ser baja (65 --8080°°FF, 18,3, 18,3--26,626,6°°FF))


La velocidad promedio del aire en el La velocidad promedio del aire en el ambiente debe ser dependiente de la ambiente debe ser dependiente de la temperatura de bulbo seco (25 temperatura de bulbo seco (25 --75 pie/75 pie/ minmin , , 7,5 7,5 –– 25 m/25 m/minmin ). La parte del cuerpo ). La parte del cuerpo sometida a la corriente de aire afecta el sometida a la corriente de aire afecta el confort (no es recomendable detrconfort (no es recomendable detr áás del s del cuello de las personas). cuello de las personas).



La temperatura media radiante debe ser La temperatura media radiante debe ser baja, de tal forma que las personas se baja, de tal forma que las personas se puedan sentir confortables con puedan sentir confortables con temperaturas de bulbo seco del aire un temperaturas de bulbo seco del aire un poco mpoco m áás alta.s alta.



La diferencia de temperatura entre el aire La diferencia de temperatura entre el aire al nivel de la cabeza y al nivel de los pies al nivel de la cabeza y al nivel de los pies de las personas debe ser lo mde las personas debe ser lo m áás peques peque ñño o posible y no deberposible y no deber íía exceder de 3a exceder de 3 °°FF(aproximadamente 1,5(aproximadamente 1,5 °°CC))



La humedad relativa deberLa humedad relativa deber íía estar a estar comprendida entre 40 y 60 %. comprendida entre 40 y 60 %. Una humedad inferior a 30% origina un Una humedad inferior a 30% origina un estado de resecamiento en la piel, boca y estado de resecamiento en la piel, boca y vvíías respiratorias.as respiratorias.Una humedad superior a 70% es causa de Una humedad superior a 70% es causa de que que éésta se acumule sobre la ropa con la sta se acumule sobre la ropa con la consiguiente emanaciconsiguiente emanaci óón de olores.n de olores.



La concentraciLa concentraci óón de din de di óóxido de carbono xido de carbono en un ambiente acondicionado debe ser en un ambiente acondicionado debe ser inferior a 0,25% con 2% de COinferior a 0,25% con 2% de CO 22 (es decir, (es decir, 200 partes en 10.000). La profundidad de 200 partes en 10.000). La profundidad de respiracirespiraci óón es 30% mayor que la normal y n es 30% mayor que la normal y la frecuencia de respiracila frecuencia de respiraci óón 15% mayor, n 15% mayor, pudiendo ser fatal con niveles de COpudiendo ser fatal con niveles de CO 22

superiores al 8%superiores al 8%



Una persona adulta, descansando, exhala Una persona adulta, descansando, exhala aire conteniendo aprox. 3,5 a 4% de aire conteniendo aprox. 3,5 a 4% de didi óóxido de carbono por volumen, o aprox. xido de carbono por volumen, o aprox. 0,55 pie0,55 pie 33 de COde CO22 por hora (1,55 x 10por hora (1,55 x 10 --22 mm33 de de COCO22/hora). /hora).



El aire atmosfEl aire atmosf éérico contiene aprox. 3 a 4 rico contiene aprox. 3 a 4 partes de COpartes de CO 22 por volumen en 10.000 y el por volumen en 10.000 y el aire dentro de un ambiente ventilado aire dentro de un ambiente ventilado presenta un contenido de COpresenta un contenido de CO 22 que varque var íía a entre 6 a 15 partes.entre 6 a 15 partes.



Consideraciones de DiseConsideraciones de Dise ñño Exterior.o Exterior. --Las personas que viven en climas muy Las personas que viven en climas muy ccáálidos aceptan como confortables una lidos aceptan como confortables una temperatura efectiva mtemperatura efectiva m áás alta que s alta que personas que viven en climas mpersonas que viven en climas m áás s moderados.moderados.

Criterios para SelecciCriterios para Selecci óón n -- EconEcon óómicasmicas


Es recomendable seleccionar una Es recomendable seleccionar una temperatura de bulbo seco interior de 7 a temperatura de bulbo seco interior de 7 a 2020°°FF (4 (4 -- 1111°°CC) menor que la temperatura ) menor que la temperatura de bulbo seco de disede bulbo seco de dise ñño exterior y una o exterior y una humedad relativa del 50% en aquellos humedad relativa del 50% en aquellos ambientes donde sus ocupantes realizan ambientes donde sus ocupantes realizan actividades sedentarias.actividades sedentarias.



PerPerííodo de Ocupaciodo de Ocupaci óón en el Ambiente.n en el Ambiente. --Es recomendable no seleccionar un valor Es recomendable no seleccionar un valor bajo de temperatura de bulbo seco en bajo de temperatura de bulbo seco en aquellos ambientes donde los ocupantes aquellos ambientes donde los ocupantes permanecen un perpermanecen un per ííodo de tiempo muy odo de tiempo muy corto.corto.



PerPerííodo de Ocupaciodo de Ocupaci óón en el Ambiente.n en el Ambiente. --AsAs íí, es m, es m áás econs econ óómico acondicionar el mico acondicionar el vestvest ííbulo de un teatro a 75 bulo de un teatro a 75 °°FF (23,8 (23,8 °°CC) que ) que a 72a 72°°FF (22,2 (22,2 °°CC) obteni) obteni ééndose de todas ndose de todas formas sensaciformas sensaci óón de confort.n de confort.



Actividades de los Ocupantes.Actividades de los Ocupantes. --En ambientes donde las personas realizan En ambientes donde las personas realizan actividades sedentarias (como en oficinas, actividades sedentarias (como en oficinas, cines, etc.) se puede seleccionar una cines, etc.) se puede seleccionar una temperatura de bulbo seco del aire mtemperatura de bulbo seco del aire m áás s alta que si desarrollan una gran actividad alta que si desarrollan una gran actividad ff íísica (como en fsica (como en f áábricas, gimnasios, etc.) bricas, gimnasios, etc.)



La cantidad de aire fresco (aire exterior) La cantidad de aire fresco (aire exterior) necesario para la vida es muy pequenecesario para la vida es muy peque ñña, a, siendo de 0,4 piesiendo de 0,4 pie 33//minmin por persona (0,011 por persona (0,011 mm33//minmin por persona), sin embargo la por persona), sin embargo la cantidad que se debe introducir en un cantidad que se debe introducir en un ambiente acondicionado estambiente acondicionado est áá regido por:regido por:

Requerimientos de Aire ExteriorRequerimientos de Aire Exterior


a.a.-- Cantidad requerida para proveer el Cantidad requerida para proveer el contenido de oxcontenido de ox íígeno necesario.geno necesario.

b.b.-- Cantidad de aire exterior requerida Cantidad de aire exterior requerida para limitar la concentracipara limitar la concentraci óón de COn de CO 22 en el en el ambiente.ambiente.

c.c.-- Cantidad requerida para diluir a un Cantidad requerida para diluir a un nivel aceptable los olores producidos por nivel aceptable los olores producidos por el cuerpo humanoel cuerpo humano


En ambientes ocupados por personas En ambientes ocupados por personas solamente, la cantidad de aire exterior requerida solamente, la cantidad de aire exterior requerida depende bdepende b áásicamente del sicamente del úúltimo factor ltimo factor considerado pudiendo variar desde 7,5 pieconsiderado pudiendo variar desde 7,5 pie 33//minminpor persona (0,212 mpor persona (0,212 m 33//minmin por persona) hasta por persona) hasta 50 pie50 pie 33//minmin por persona (1,42 mpor persona (1,42 m 33//minmin por por persona) dependiendo entre otros factores del persona) dependiendo entre otros factores del tipo de ambiente, % de fumadores, volumen del tipo de ambiente, % de fumadores, volumen del cuarto por persona, ascuarto por persona, as íí como tambicomo tambi één de las n de las costumbres higicostumbres higi éénicas de los ocupantes.nicas de los ocupantes.


Condiciones ExterioresCondiciones Exteriores

La cantidad de energLa cantidad de energ íía solar recibida en a solar recibida en un lugar particular de la tierra, varun lugar particular de la tierra, var íía a durante todo el adurante todo el a ñño, debido a que el eje de o, debido a que el eje de rotacirotaci óón de la tierra estn de la tierra est áá inclinado 23 inclinado 23 ½½ °°respecto del eje de rotacirespecto del eje de rotaci óón del sol.n del sol.



El 80% de la superficie terrestre es agua, El 80% de la superficie terrestre es agua, la cual es transparente a la energla cual es transparente a la energ íía solar, a solar, absorbe la energabsorbe la energ íía en las capas profundas a en las capas profundas no alcanzno alcanz áándose en la superficie valores ndose en la superficie valores altos durante el daltos durante el d íía. La temperatura en la a. La temperatura en la superficie de la tierra tiende a ser msuperficie de la tierra tiende a ser m áás s baja durante la noche que la temperatura baja durante la noche que la temperatura de la superficie del agua.de la superficie del agua.



Como consecuencia del desigual Como consecuencia del desigual calentamiento tierracalentamiento tierra --agua se producen agua se producen movimientos de aire (vientos), que movimientos de aire (vientos), que resultan en expansiones y compresiones resultan en expansiones y compresiones adiabadiab ááticas que toman lugar en la ticas que toman lugar en la atmatm óósfera con la consecuente sfera con la consecuente disminucidisminuci óón y aumento en la temperatura n y aumento en la temperatura del aire.del aire.



Las variaciones debidas a los vientos, Las variaciones debidas a los vientos, temperatura y humedad son temperatura y humedad son determinantes en las condiciones determinantes en las condiciones exteriores de una localidad.exteriores de una localidad.



La temperatura del aire mLa temperatura del aire m áás baja ocurre s baja ocurre generalmente una hora antes de la salida generalmente una hora antes de la salida del sol, luego se empieza a calentar la del sol, luego se empieza a calentar la superficie de la tierra y a medida que la superficie de la tierra y a medida que la temperatura de la tierra aumenta, ocurre temperatura de la tierra aumenta, ocurre un intercambio de calor por convecciun intercambio de calor por convecci óón n de la superficie de la tierra con las capas de la superficie de la tierra con las capas de aire mde aire m áás cercanas.s cercanas.



Por lo tanto, ocurre un incremento Por lo tanto, ocurre un incremento progresivo en la temperatura del aire progresivo en la temperatura del aire incluso despuincluso despu éés que el sol ha alcanzado s que el sol ha alcanzado el cenit ya que una gran parte del calor el cenit ya que una gran parte del calor recibido por la tierra es almacenado recibido por la tierra es almacenado durante la madurante la ma ññana, siendo transferido por ana, siendo transferido por convecciconvecci óón a primeras horas de la tarde. n a primeras horas de la tarde.


Temperatura Exterior de DiseTemperatura Exterior de Dise ññoo

Para determinar la temperatura exterior de Para determinar la temperatura exterior de disedise ñño se pueden seguir diferentes o se pueden seguir diferentes criterios, tales como:criterios, tales como:a.a.-- Seleccionar la mSeleccionar la m ááxima temperatura en xima temperatura en los los úúltimos 10 altimos 10 a ñños.os.b.b.-- tomar el promedio de las mtomar el promedio de las m ááximas ximas durante un adurante un a ñño.o.c.c.-- Otros.Otros.



Sin embargo, la forma mSin embargo, la forma m áás conveniente s conveniente consiste en determinar la temperatura consiste en determinar la temperatura exterior de diseexterior de dise ñño para aire o para aire acondicionado, en funciacondicionado, en funci óón de porcentajes n de porcentajes respecto del total de horas del respecto del total de horas del ““ perper ííodo odo caluroso del acaluroso del a ññoo””



MMéétodos.todos. --

a.a.-- MMéétodo de todo de HollidayHolliday

b.b.-- MMéétodo todo CrowCrow



MMéétodo de todo de HollidayHolliday ..--

Requiere registros horarios de temperatura por Requiere registros horarios de temperatura por un perun per ííodo no menor a 5 aodo no menor a 5 a ñños.os.

El mEl m éétodo consiste en que, con un gran ntodo consiste en que, con un gran n úúmero mero de valores de la temperatura, efectuar de valores de la temperatura, efectuar operaciones de tipo estadoperaciones de tipo estad íístico con el fin de stico con el fin de determinar cuantas horas una temperatura dada determinar cuantas horas una temperatura dada serser áá superada por la temperatura ambiente.superada por la temperatura ambiente.



MMéétodo de todo de HollidayHolliday ..--

Si la temperatura seleccionada cumple con la Si la temperatura seleccionada cumple con la condicicondici óón de ser sobrepasada por la n de ser sobrepasada por la temperatura ambiente un ntemperatura ambiente un n úúmero de horas mero de horas menor o igual al establecido segmenor o igual al establecido seg úún los n los requerimientos del ambiente a acondicionar, requerimientos del ambiente a acondicionar, éésta podrsta podr áá utilizarse como temperatura exterior utilizarse como temperatura exterior de de disedise ñño.o.



MMéétodo de todo de CrowCrow ..--

Este mEste m éétodo puede utilizarse para determinar la todo puede utilizarse para determinar la temperatura exterior de disetemperatura exterior de dise ñño en localidad o en localidad donde sdonde s óólo se lleve registro de la temperatura lo se lleve registro de la temperatura mmááxima diaria, pero para ello hay que disponer xima diaria, pero para ello hay que disponer de un nde un n úúmero de estaciones que lleven registro mero de estaciones que lleven registro horario de la temperatura por un perhorario de la temperatura por un per ííodo no odo no menor de 15 amenor de 15 a ñños.os.




El mEl m éétodo consiste en agrupar las temperaturas todo consiste en agrupar las temperaturas en zonas (en zonas ( ááreas climreas clim ááticas) las que tengan ticas) las que tengan caractercaracter íísticas similares. sticas similares.




Para todas las localidades situadas en una de Para todas las localidades situadas en una de estas zonas, se asume que las caracterestas zonas, se asume que las caracter íísticas sticas del comportamiento de la temperatura son las del comportamiento de la temperatura son las mismas, lo cual es la base para determinar la mismas, lo cual es la base para determinar la temperatura exterior de disetemperatura exterior de dise ñño en lugares o en lugares donde solo se lleve registro de la mdonde solo se lleve registro de la m ááxima xima temperatura diaria.temperatura diaria.




El mEl m éétodo consiste en agrupar las temperaturas todo consiste en agrupar las temperaturas en zonas (en zonas ( ááreas climreas clim ááticas) las que tengan ticas) las que tengan caractercaracter íísticas similares. Para todas las sticas similares. Para todas las localidades situadas en una de estas zonas, se localidades situadas en una de estas zonas, se asume que las caracterasume que las caracter íísticas del sticas del comportamiento de la temperatura son las comportamiento de la temperatura son las mismas, lo cual es la base para determinar la mismas, lo cual es la base para determinar la temperatura exterior de disetemperatura exterior de dise ññoo

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