Este documento describe el proceso de cálculo de las cargas térmicas y la potencia frigorífica necesaria para un equipo de aire acondicionado. Explica cómo calcular la contribución de calor de diferentes fuentes como ventanas, paredes, techos y suelos teniendo en cuenta factores como la orientación, materiales de construcción e iluminación. El objetivo es realizar un cálculo lo más preciso posible para recomendar un equipo con la capacidad adecuada y eficiente que satisfaga las necesidades térmicas del espacio.

1. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS
POTENCIA FRIGORÍFICA
DEL EQUIPO A INSTALAR.
Mario Ramos Cano
Curso de Experto Universitario en Mantenimiento de Medios e Instalaciones Industriales.
Escuela Politécnica de la Universidad de Sevilla. (Diciembre/2006 – Junio/2007)
Coordinación: Sr. D. Antonio Ordóñez

2. - 2 - CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS. POTENCIA FRIGORÍFICA DEL EQUIPO A INSTALAR
ÍNDICE
1.- INSOLACIÓN O RADIACIÓN DIRECTA SOBRE VENTANAS.
2.- TRANSMISIÓN SOBRE EL RESTO DE LAS VENTANAS.
3.- TRANSMISIÓN SOBRE PAREDES
4.- TRANSMISIÓN SOBRE TECHOS
5.- TRANSMISIÓN SOBRE SUELO
6.- MEDIDA DE LA APORTACIÓN DE CALOR SENSIBLE
7.- OCUPACIÓN O NÚMERO DE PERSONAS
8.- CUBICACIÓN
9.- HOJA DE CÁLCULO
10.- CONCLUSIÓN

3. - 3 - CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS. POTENCIA FRIGORÍFICA DEL EQUIPO A INSTALAR
INTRODUCCIÓN
Es cierto que a menudo nos encontramos con profesionales que ante los clientes adivinan
rápidamente el equipo que necesita simplemente preguntándole los metros cuadrados de la
habitación o estancia a refrigerar. La experiencia ha llevado a muchos vendedores a seguir este
método, pero evidentemente no es igual refrigerar 20 m2 con un piso edificado encima que con
una azotea. Todos y todas podemos comprender esto.
Entiendo que el mercado está encaminado a vender el aparato sea como sea en la mayoría de
los casos, pero un buen profesional, debe asesorar a la persona de la forma más eficiente. Es
conveniente hacer un cálculo lo más aproximado posible de la cantidad de calor que hay en esa
habitación que probablemente, sea casi la única en muchos kilómetros a la redonda con esas
características. Y, como sabemos, en función de las kilocalorías resultantes sabremos las
frigorías necesarias (1 Kcal. = 1 Frig.).
Como profesionales, en el cálculo mencionado nos jugamos mucho. El consumo de los
aparatos de aire acondicionado ha disminuido mucho en los últimos años debido, sobre todo, al
perfeccionamiento de los compresores, pero a pesar de ello, debemos regirnos por las directrices
marcadas por un consumo eficiente, es decir, ni más ni menos del que necesitamos y con una
catalogación de eficiencia energética lo más cercana a la A. Por otra parte, si el equipo es
pequeño para la habitación el termostato nunca detectará la temperatura programada, con lo cual,
no enviará al compresor la orden de paro o disminución de sus revoluciones si es inverter. Por
consiguiente, el consumo eléctrico se elevará más de lo necesario. Además, como el compresor
no desconectará nunca, su vida útil se reducirá notablemente con lo cual el equipo tendrá que ser
sustituido en un breve período de tiempo. Nada que ver con el previsto por el fabricante. Ante
este problema, además de provocar un consumo innecesario, estaremos perdiendo credibilidad y
prestigio profesional ante la persona que confió en nosotros/as. Por otro lado, si el equipo está
muy sobredimensionado estaremos incentivando a una adquisición más costosa de la necesaria.
Como es sabido, todo cuerpo, incluido el aire, tiende al equilibrio térmico, es decir, un cuerpo
con más calor tiende a ceder este calor a otro cuerpo con menos calor. La cesión de calor
provoca la bajada de temperatura y por tanto, en ello nos basaremos. Puesto que no podemos
medir el frío, mediremos la ausencia de calor.
El objeto de este trabajo es conseguir un acercamiento a la realidad en el cálculo de cargas
térmicas antes de instalar o adquirir un aparato de aire acondicionado.

4. - 4 - CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS. POTENCIA FRIGORÍFICA DEL EQUIPO A INSTALAR
1.- INSOLACIÓN O RADIACIÓN DIRECTA SOBRE VENTANAS.
Por supuesto, para hacer un balance térmico fiable, es recomendable visitar el sitio, es
decir, realizarlo in situ. Tomar los datos necesarios del recinto que vamos a acondicionar y en
función de ello, recomendaremos el equipo necesario de uno o varios fabricantes con uno o
varios presupuestos.
Podríamos comenzar por analizar las ventanas o ventanales de vidrio sobre los que incide
el Sol en algún momento del día. Anotaremos la orientación de éstas, el tipo de protección de
que dispone (toldo exterior, persiana exterior, cortina interior,…) e incluso si dispone de doble
acristalamiento en cuyo caso se clasificará como protección exterior. Para ello, podemos
valernos de la siguiente tabla:
En el coeficiente anotaremos los metros cuadrados de vidrio en la línea de la orientación
correspondiente. El factor multiplicador resulta de diversos estudios y comprobaciones
realizadas siendo útiles en prácticamente toda España. Se trata de medir la cantidad de calor que
atraviesa en una hora, un metro cuadrado de cristal en función de la orientación que se le dé y de
cómo incidan los rayos del Sol. El resultado de multiplicar los metros cuadrados por el factor
correspondiente, nos dará la cantidad de calor que penetra a través de cada ventana. Es posible
que el cambio climático esté aumentando los valores de los distintos factores pero aún no se está
teniendo en cuenta y esperemos que no haya que modificar mucho esta tabla.

5. - 5 - CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS. POTENCIA FRIGORÍFICA DEL EQUIPO A INSTALAR
2.- TRANSMISIÓN SOBRE EL RESTO DE LAS VENTANAS.
Puede ocurrir que en todas las ventanas no haya una radiación solar directa. En este caso
tendríamos que recurrir a la toma de datos en otro apartado. A pesar de que el Sol no incida
directamente sobre el cristal, la radiación difusa y la reflejada nos provocarán un aumento de la
temperatura exterior del cristal y por consiguiente, una posterior transmisión hacia el aire
interior.
Como podemos observar, el factor multiplicador es bastante más pequeño que en los casos
anteriores. No obstante, aunque la incidencia directa de los rayos solares sobre un cristal
incrementa sensiblemente la temperatura de una habitación, no debemos dejar de tener en cuenta
la aportación a través de las ventanas que dan al exterior aunque no reciban dicha radiación
directa.
Como hemos visto en la introducción, seguiremos buscando cosas, materiales, en cualquiera
de sus estados que nos puedan aportar calor al ambiente que queremos acondicionar. Mirando a
nuestro alrededor observaremos cuán importante es el ambiente, la decoración, los materiales de
construcción, la iluminación, etc. Prácticamente todo es portador de calor y si todo tiende al
equilibrio, el calor exterior influirá de manera determinante sobre nuestra vivienda o la
habitación protagonista de nuestro cálculo.

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Según el Reglamento de Instalaciones Térmicas en Edificios vigente, el bienestar térmico se
da en las siguientes condiciones climáticas:
En función de esta tabla, aconsejaremos a la hora de elegir un equipo de aire acondicionado.
Además, en instalaciones más complicadas como pueda ser el acondicionamiento de locales de
pública concurrencia, habría que tener en cuenta la calidad del aire en cuanto a su limpieza, la
ventilación, en cuanto a la cantidad de aire aportado desde el exterior, e incluso el ruido generado
en la instalación.
Las personas que deciden instalar un aparato de aire acondicionado, no tienen que saber todo
esto necesariamente, por tanto, deberemos basar nuestra información en el citado reglamento y
en determinadas instalaciones, también en el Reglamento de Seguridad para Plantas e
Instalaciones Frigoríficas. Por supuesto, a la hora de instalar podremos encontrar la información
necesaria en cuanto a líneas de alimentación y condicionantes en el Reglamento Electrotécnico
para Baja Tensión y sus instrucciones técnicas complementarias.
Estación Temperatura
operativa ºC
Velocidad media
del aire m/s
Humedad
relativa %
Verano 23 a 25 0,18 a 0,24 40 a 60
Invierno 20 a 23 0,15 a 0,20 40 a 60

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3.- TRANSMISIÓN SOBRE PAREDES
Continuando con nuestro cálculo, otro coeficiente a tener en cuenta puesto que almacena calor
podría ser, las paredes. Sabemos que constituyen la mayor parte de superficie en contacto con el
exterior. En los meses de verano, la superficie terrestre no es capaz de ceder durante la noche
todo el calor que ha acumulado durante el día. A los edificios les ocurre igual. A medida que nos
vamos adentrando en el verano, el calor se acumula en los edificios a pesar de los nuevos
métodos de construcción. No hace mucho tiempo, las construcciones en zonas calurosas se
llevaban a cabo mediante muros, incluso interiores de 40 a 60 centímetros de espesor, incluso
más. Posteriormente, se disminuyó este grosor añadiendo un tabique con un hueco relleno de
material aislante entre ambos. Recientemente se ha aprobado un nuevo reglamento de edificación
en el que las condiciones para la construcción son bastante más severas, no sólo encaminadas a
la protección térmica, sino también fijando como objetivo el aislamiento acústico. Básicamente,
encontraremos dos tipos de paredes, los muros y los tabiques interiores. En ellos centraremos
nuestro balance térmico de la habitación operando de la misma forma antes descrita.

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4.- TRANSMISIÓN SOBRE TECHOS
No es de extrañar que en la visita necesaria para el actual balance térmico, ante tantas medidas,
el cliente o el interesado se quede perplejo. Ya hemos comentado que lo habitual es vender el
equipo en el mismo establecimiento y teniendo en cuenta el precio más que su potencia
frigorífica. Lo cierto es que esto es lo que hay que hacer y si lo explicamos convenientemente,
estaremos poniendo de manifiesto nuestra profesionalidad.
Básicamente nos encontraremos con tres tipos de techos, los exteriores, los interiores y los que
tienen una cámara de aire. Los exteriores serán aquellos techos que sobre ellos tienen una azotea.
Los de cámara de aire serán los que disponen de un tejado con inclinación puesto que esta
inclinación la da una cámara de aire. También podemos encontrar techos con cámara de aire
interior, es decir, un falso techo de escayola constituye un aislante térmico. Quedará pues a
nuestra interpretación en el conjunto de la habitación, contemplar éste de una u otra forma
teniendo en cuenta su factor multiplicador. Por último, podemos encontrarnos con techos
interiores. Éstos serán los más habituales en edificios de pisos. Tendrán esta clasificación
siempre y cuando en su parte superior tengan construida otra vivienda o planta cerrada en obra.
Observemos los factores multiplicadores. Como la lógica nos dirá, una azotea recibe toda la
radiación solar directa durante todo el día, por lo tanto, es el tipo de techo que más influirá en la
temperatura interior de nuestra habitación.
Si comparamos con la tabla de factores de la radiación sobre ventanas veremos que la
radiación sobre los materiales de construcción en obra, a pesar de estar más horas expuestos,
transmiten menos calor que los cristales.

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5.- TRANSMISIÓN SOBRE SUELO
El cálculo sobre este apartado lo tendremos muy fácil una vez se haya medido la superficie del
techo puesto que tendremos el mismo valor. Entenderemos como suelo o como techo aquellos
incluidos dentro de la habitación, es decir, las superficies de ambos que estén cerradas al exterior
por cualquier medio realizado en obra. A veces nos encontraremos con algún caso excepcional.
Se dan casos en los que la superficie del balcón ha sido incluida dentro de la habitación cerrando
con ventanales de aluminio, pvc, ladrillos, etc. en estos casos deberemos operar teniendo en
cuenta que volumen añadido influirá en la temperatura, por tanto, tomaremos esta construcción
como parte de la habitación y tratándola como al resto de los cálculos.
No debemos menospreciar este apartado, sobre todo en grandes estancias, a pesar de su baja
influencia en el resultado final. Ya hemos visto que la temperatura, de manera natural, no se
pierde con la facilidad que se gana. Las muchas horas de Sol en verano y la perpendicularidad de
los rayos facilitan el calentamiento. En una habitación de 12 m2 necesitaríamos 72 frigorías/hora
de nuestro equipo sólo para extraer el calor que desprendería este suelo.

10. - 10 - CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS. POTENCIA FRIGORÍFICA DEL EQUIPO A INSTALAR
6.- MEDIDA DE LA APORTACIÓN DE CALOR SENSIBLE
Como sabemos, el calor sensible es aquel que provoca un aumento de la temperatura. En
nuestra vida cotidiana estamos rodeados de intercambios de calor con aumento o disminución de
temperatura. El simple hecho de que dos personas se den la mano al saludarse produce, durante
el tiempo de contacto un intercambio de calor. Como ya hemos dicho, el cuerpo de mayor
temperatura cede calor al cuerpo de menor temperatura por aquello del equilibrio. Todos/as
vemos a diario instrumentos o aparatos que ceder calor al ambiente, que calientan el aire que nos
envuelve. En una habitación siempre tenemos iluminación. El método de iluminación más
tradicional es el de incandescencia. Dado que hasta ahora no hemos conseguido luz sin calor,
cada vez que encendemos una lámpara estamos desperdiciando cierta parte de la energía
eléctrica consumida en producir calor.
Sabemos que en un conductor por el que circula corriente eléctrica, parte de la energía cinética
o de movimiento de los electrones se transforma en calor debido al choque que sufren con las
moléculas del conductor por el que circulan (efecto Joule), elevando la temperatura del
conductor que a la vez, eleva la temperatura del aire que le rodea.
Estamos viendo que si analizamos minuciosamente los fenómenos que se producen a diario en
nuestro hábitat, podremos encontrar producción de calor en muchos hechos cotidianos de nuestra
vida. Por tanto, eliminar esa calor no debe ser tomado a la ligera.
Tomaremos aquí anotaciones de los watios de potencia de cada uno de los aparatos eléctricos
que se encuentren en el interior de la habitación así como de los distintos tipos de iluminación.

11. - 11 - CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS. POTENCIA FRIGORÍFICA DEL EQUIPO A INSTALAR
7.- OCUPACIÓN O NÚMERO DE PERSONAS
Sabemos que nuestra temperatura corporal está en torno a los 36 º C. Esto no es más que la
medida de nuestro calor interno, el calor que llevamos con nosotros allí donde vamos.
Esto no lleva al razonamiento de que si entramos en una habitación, llevaremos con nosotros
nuestra calor e inmediatamente comenzaremos a influir en la temperatura del ambiente interior.
Pero, ¿qué ocurre si venimos corriendo o si venimos con una considerable carga de estrés?
Pues que nuestra temperatura no será la misma, será mayor. Es por esto por lo que
distinguiremos el tipo de habitación o estancia donde entramos y también el tipo de actividad que
se realizará en dicho lugar. Observemos que en función de la actividad a realizar desprenderemos
más o menos calor. Cederemos más o menos calor al ambiente que comparten otras personas que
pueden o no estar en las mismas circunstancias que nosotros/as.
De aquí la diferenciación que se hace a la hora de calcular el calor desprendido en función de
la actividad a realizar. Por tanto, distinguiremos entre locales con poca actividad (vivienda),
mediana actividad (bares, oficinas, restaurantes) y alta actividad como es el caso de la discoteca
donde vamos a movernos con la realización de esfuerzos físicos.

12. - 12 - CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS. POTENCIA FRIGORÍFICA DEL EQUIPO A INSTALAR
8.- CUBICACIÓN
Cuando hemos venido hablando de ambiente, estamos dando por hecho que formando parte
de ese ambiente se encuentra el aire que nos rodea. Cuando entramos en un lugar cerrado
rápidamente percibimos si está a mayor o menor temperatura que el lugar de donde venimos. Es
algo así como si cambiáramos de medio sumergiéndonos de pronto en una piscina. Percibimos la
temperatura del agua que entra en contacto con nuestro cuerpo inmediatamente, mejor dicho,
percibimos la diferencia de temperatura existente entre los dos medios.
Por todo ello debemos ser conscientes de que el aire a nuestro alrededor nos influye de manera
determinante y que este aire, a su vez, es influido de manera recíproca por todo lo que está en
contacto con él. Esto nos lleva a que existe un continuo intercambio de calor con sus
consiguientes cambios de temperatura. Habitualmente este intercambio de calor se produce
mediante conducción.
Para instalaciones como la que no ocupa, la más simple y menos complicada, nos ceñiremos a
la primera línea que sólo se ocupa de la infiltración en viviendas o lugares que no requieran una
ventilación forzada.
En este apartado obtendremos la cantidad de calor que vendrá con el aire proveniente de las
infiltraciones que se produzcan por huecos de puertas, ventanas, etc para lo cual sólo tendremos
que cubicar la habitación a acondicionar. En este cálculo se da por supuesto que las ventanas y
puertas están cerradas o con una pequeña abertura. Con puertas o ventanas abiertas, no tiene
sentido realizar muchos cálculos puesto que el equipo no va a parar nunca.
También podremos utilizar este formato para el cálculo de instalaciones centralizadas que
conllevan muchas más especificaciones aparte de las cargas térmicas.

13. - 13 - CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS. POTENCIA FRIGORÍFICA DEL EQUIPO A INSTALAR
9.- HOJA DE CÁLCULO

14. - 14 - CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS. POTENCIA FRIGORÍFICA DEL EQUIPO A INSTALAR
10.- CONCLUSIÓN
A menudo solemos encontrar información de los requisitos necesarios a la hora de elegir
un aparato de aire acondicionado, pero no es habitual que nos faciliten información de cómo
calcular la capacidad del mismo con objeto de aproximarnos lo más posible a las condiciones
reales de trabajo.
De hecho, en varios cursos sobre climatización y frío industrial que he realizado, nunca se
ha expuesto un método para calcular. Ante la pregunta de cómo hacerlo, siempre quedaba para
otro curso o la respuesta era que “había que tener en cuenta muchos factores”. Sólo en un curso
muy básico para instaladores electricistas autorizados nos explicaron la importancia de estos
cálculos y cómo hacerlos.
Se pretende concienciar a los alumnos que se van iniciando en el tema de la climatización
de la importancia que tiene saber cuánto calor existe en un lugar, antes de elegir una máquina
para combatirlo de tal forma que la o las personas que se encuentren en el interior de dicho lugar
se encuentren en un ambiente cercano al confort.
Sabemos que el mundo del frío, en el que se incluye el aire acondicionado o la
climatización, es un mundo muy complejo en el que se dan la mayor parte de los fenómenos
físicos los cuales deben ser estudiados para saber en qué momento del proceso nos encontramos
en cada momento.
Por propia experiencia puedo decir desde mi modesto punto de vista, que a pesar de ser
un tema muy complejo, es, a la vez, atractivo en su estudio ya que a diario iremos observando y
comprobando lo que se va aprendiendo.
Hoy en día, el control de una cámara frigorífica es tarea de un autómata programable.
Pero ese autómata tiene que ser programado por una persona y esta persona debe saber de varias
materias para regular el ciclo de una cámara frigorífica.
El mundo del frío requiere una actualización casi constante, tanto en conocimientos como
en reglamentación. Obliga a estar al día en innovaciones tecnológicas, en muchos casos y cada
vez más, encaminadas a la eficiencia energética.
Por otra parte, faltan profesionales. Sobre todo, profesionales concienciados y
respetuosos con el Medio Ambiente. Desde estas letras me gustaría animar a todos aquellos que
sienten curiosidad y buscan un futuro profesional seguro, a entrar en el MUNDO DEL FRÍO.

15. - 15 - CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS. POTENCIA FRIGORÍFICA DEL EQUIPO A INSTALAR

16. - 16 - CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS. POTENCIA FRIGORÍFICA DEL EQUIPO A INSTALAR

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