Este documento discute los factores que afectan la comodidad térmica como la temperatura, humedad y movimiento del aire. Explica conceptos como la temperatura efectiva y cómo se ven afectados por estas variables. También cubre consideraciones básicas para el diseño de sistemas de calefacción en invierno, como determinar la carga térmica requerida, calcular pérdidas y ganancias de calor, y establecer las condiciones interiores y exteriores de diseño. Incluye ejemplos numéricos para calcular

1. INSTITUTO TECNOLÓGICO DE MINATITLÁN
MATERIA: REFRIGERACIÓN Y AIRE
ACONDICIONADO
CALEFACCION
PRESENTA:
PEYREFITTE FLORES ANA LAURA
CABRERA CAMACHO EDGAR

2. FACTORES QUE INFLUYEN LA
COMODIDAD
A)Temperatura
del aire
D)Pureza del B)Humedad del
aire aire
C)Movimiento
del aire

3.  Carta de “Temperatura efectiva en esta carta
se intenta encontrar una relación entre la
temperatura, humedad y movimiento del
aire.
TEMPERATURA EFECTIVA
Es un índice empírico del grado de calor
que percibe un individuo cuando se
expone a varias combinaciones de
temperatura, humedad y movimiento de
aire

4.  Corresponde
a una
velocidad del
aire de 15 a
25 pies/min.

5. CONSIDERACIONES BASICAS
 En invierno, el problema consiste en calentar
y humidificar un espacio.
 Se determina la cantidad de BTU/h que se
suministra, es decir, el volumen d aire
requerido.
 Se debe calcular las perdidas o ganancias de
calor que son:

6.  1.-Transmision de calor sensible a través de
paredes, techos y pisos.
 2.-Perdidas de calor sensible o latente debidas
al aire que entra al espacio, ya sea por
infiltración o por ventilación positiva.
 3.-Ganancias o pérdidas debidas a otros
factores, como personas, motores,etc.

7. CONDICIONES DE DISEÑO EN
INVIERNO.
 A.- Para las condiciones interiores de
diseño se utiliza la carta de comodidad y
las tablas VII-1,VII-2 ,VII-3 y VIII-1.

13. Temperatura de diseño interior:
o Altura de respiración de un individuo debe ser
de 5 ft.
o Altura del techo no es mayor a 20 ft. la
temperatura aumenta un 2% por cada pie
arriba de la línea de respiración.

14. PROBLEMA VIII-1
 Suponga un cuarto con 15 pies de altura cuya
temperatura en la línea de respiración es de
80°F. Calcule:
 A)La temperatura en el techo.
 B) La temperatura en el piso.
 C) La temperatura promedio
*Respuestas:
a) t1=80+(0.002*10*80)= 96°F
b) t2=80-(0.002*5*80)= 72°F

15. c) tp=(96+72)/2=84°F
Para calcular la temperatura promedio de un
espacio, conociendo la temperatura de la línea de
respiración, también se puede usar la siguiente
fórmula:
Donde:
tp- temperatura promedio en °F
tb- temperatura a 5 pies en °F
H- altura en pies de piso a techo.

16.  Problema VIII-2:
Encuentre la temperatura promedio del
problema anterior usando la formula
mencionada.
Estos cálculos sólo se
aplican a espacios
calentados por
radiación.

17. Cuando se hace a base de aire caliente o
convección forzada , la distribución del aire es
mejor.
Para este caso en los lugares donde la altura es
mayo a 15 pies, la temperatura aumenta
aproximadamente 1% por cada pie arriba de la
línea de respiración. Cuando el techo está a
más de 15 pies, se supone 0.1°F por cada pie
que exceda los primeros 15 pies.

18.  Problema VIII-3
Calcule la temperatura del techo, del piso y la
temperatura promedio en un cuarto de 25
pies de altura, si en la línea de respiración
hay 85°F y se calienta por medio de ductos
que llevan aire caliente.
t1= (85+0.01*10*85)+0.1*10=94.5°F
t2 = (85-0.01*5*85)=80.75°F
tp= (94.5+80.75)/2= 87.6°F

19.  B) Las condiciones exteriores depende de:
 Ubicación del edificio a acondicionar
 Temperaturas mínimas
 Ondas de frio
Temperatura exterior de diseño para invierno:
Es la temperatura que se toma como datos
para realizar los cálculos.
No es la mínima que se registra si no un
promedio de las temperaturas mínimas.

20.  Cuando se tiene un espacio adyacente que no
tiene calefacción, la temperatura de diseño se
considera:
 ta=0.5(ti + te) ; donde
 ta= temperatura del curto adyacente
 ti=temperatura del diseño interior
 te= temperatura del diseño exterior

21.  Problema VIII-4
Si la temperatura interior de diseño es 80°F y la
exterior 10°F, ¿qué temperatura debe
considerarse aproximadamente en un cuarto
adyacente sin calefacción?
Respuesta:
Datos:
ti=80°F
te=10°F
ta= 0.5(80-10)
ta=45°F

22.  C) Temperatura de la superficie de la pared
interna:
 Depende de las condiciones de convección de
la película y de las condiciones exteriores.
 Para evitar el condensado en las paredes,
techos y ventanas se baja la humedad relativa
del interior o se puede aumentar la
resistencia térmica de la pared.

23.  Para tomar en cuenta la temperatura de la
superficie de una pared, de un techo o de un
piso, se toma en cuenta la relación entre la
resistencia de la película interior con la
resistencia del resto de la pared.
Problema VIII-5
Una pared tiene 6 pulgadas de concreto y ¾ de
pulgada de yeso con metal desplegado.
 A) Con un viento de 15 mph a 0°F, ¿Cuál es la
temperatura de la superficie interior, si el
ambiente está a 70°F(BS) y 60°F(BH)?
 B) Habrá condensación en las paredes?

24.  La resistencia al paso del calor a través de la
pared queda expresada en la sig. Fórmula:
Donde:
fe=coeficiente de la película exterior en BTU/h-pie3-°F
fi= coeficiente de la película interior en BTU/h-pie2-°F
X1= espesor del material(concreto)

25. K1= factor de conductividad térmica BTU-plg/h-
pie2-°F(concreto)
C= factor de conductividad térmica BTU/h-pie2-
°F(3/4 plg. De yeso)
Para el caso de aire acondicionado se considera:
fe=6.0 BTU/h-pie2-°F
fi= 1.65 BTU/h-pie2-°F

26. De tablas se encuentra que:
K=12 BTU-plg/h-pie2-°F (concreto)
C=4.4 BTU/h-pie2-°F ( ¾ plg. Yeso)

27.  Luego:
Ahora:

28.  Por lo tanto:
Temperatura de pared = 70-28.28= 41.72°F
b) Para t_BS= 70°F y t_bh= 60°F
t_w=53.7°F
(carta psicometrica)
Por lo tanto, sé se formará
condensado.

29.  Problema VIII-6
En el problema anterior, ¿cuántas capas de
aislamiento de 3/4de pulgada con una k=0.33
se deben instalar para eliminar la
condensación?
 El punto de rocío es 53.7°F; por lo tanto, la
caída en la película no de3be exceder :
70-53.7= 16.3°F
La resistencia de la película no se puede variar
de R=1/1.65, pero si la resistencia total.

30.  Calculando la resistencia adicional requerida
Por lo tanto, con ¾ de pulgada, R´=2.27 h-pie2-
°F/BTU. Luego una placa de ¾ de pulgada,
basta para evitar la condensacion

31. VIII.3 CARGA DE CALOR
 Transmisión de calor a través de muros ,
techos y pisos
Estas pérdidas se pueden determinar a través
de la sig. Expresión:
Donde:
Q= pérdida de calor en BTU/h
A=área neta en pies2

32. U= coeficiente de transmisión de calor en
BTU/h-pie2-°F
ti= temperatura de diseño interior en °F
te= temperatura de diseño exterior en °F. Esta
temperatura se obtiene por tablas, en caso de
no disponer de ellas, se calcula aumentando
10 o 15°f a la temperatura mínima.
Coeficiente combinado de transmisión de calor U
Se define como el flujo de calor por hora a través de
1 pie2 de barrera, cuando la diferencia de
temperatura entre el aire interior y el exterior es 1°F

33. Conducción de calor a través de los
diferentes materiales de una barrera
 Basándose en la teoría de Fourier
•A- área de la sección donde el calor fluye, en pies2
•K- factor proporcional llamado conductividad
térmica, expresado en BTU-pie/h-pie2-°F

34.  SI Por lo tanto
El valor de K, varía con la temperatura, pero para
materiales de uso común y temperaturas
atmosféricas, estos valores se han determinado
experimentalmente y se encuentran tabulados en
un manual de aire acondicionado.
Para una pared de sección plana, integrando la ecuación de
Fourier, se tiene:

35.  La resistencia termica R vale:
Sacando el inverso de R
Sustituyendo en la ecuación

36. Transmisión de calor por conveccion entre la
superficie y el aire
Ecuación de Newton:
En donde:
q-Calor transmitido por unidad de tiempo (BTU/h)
f-Coeficiente de conveccion termica i de la película
(BTU/h-pie2-ºF)
A- Superficie de transmisión de calor (pies2)
t_s - Temperatura de la superficie (ºF)
Temperatura del fluido (ºF)

37.  En este caso la resistencia termica será:
El valor del coeficiente f se incrementa al
aumentar la rugosidad de las paredes y crece
también con la velocidad del viento, cuando se
trata de aire acondicionado.
Suponiendo los sig. Valores:
Para interiores:1.65 BTU/h-pie2-ºF
Para exteriores: 6.0 BTU/h-pie2-ºF
Sin embargo ,existen las siguientes formulas de
“Houghten y McDemortt” donde se corrige por
velocidad del viento, tomando en cuenta la
rugosidad del viento:

39.  Observando la figura anterior en donde se
considera una barrera de tres materiales
diferentes, se concluye que la cantidad de
calor que fluye por cada material es la misma
y se utiliza la siguiente ecuación:
O bien;

40.  Problema VIII-7
Suponga que la pared de la figura se compone de un
muro de una pulgada de ladrillo, cinco pulgadas de
concreto y media pulgada de aplanado de cemento.
El aire esta a 66ºF y el exterior a 15ºF, con un viento de
15mph. Calcule:
a) La resistencia termica de la pared
b) B) La conductividad de la pared
c) C) El calor transferido por hora y por pie2
d) D) El calor transferido no tomando en cuenta la
resistencia fílmica.
Respuestas:
a) De tablas

41. Tambien :
f_ e =6.00 (15 mph)
f_i= 1.65 (aire quieto)