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Multiplicadores de transferencia
Multiplicadores de transferencia de calor para las construcciones
Los multiplicadores de transferencia de
calor para la mayoría de los tipos de construcción se listan en las
Tablas para calefacción y para enfriamiento que por ser tan extensa y
por falta de espacio es imposible incluirlas. Ocasionalmente se
encuentran construcciones que no están incluidas en estas descripciones
generales. Un procedimiento para determinar los multiplicadores de
transferencia de calor para las construcciones, a continuación lo
abordaremos.
CONDUCTA Y RESISTENCIA
Hay dos modos en los cuales las
características de transmisión de calor de una construcción pueden
evaluarse. La conductancia térmica es el concepto más comúnmente usado.
Expresa la cantidad de calor que fluye cada hora a través de un pie
cuadrado de una construcción por cada grado Fahrenheit de una diferencia
de temperatura.
La conductancia de una construcción
puede calcularse directamente. La aritmética involucrada en esto no es
compleja, pero puede ser confusa. La resistencia térmica es un concepto
que es más fácilmente aplicado. La conductancia y la resistencia están
directamente relacionados en que el valor U de una construcción es
igual a uno dividido por la resistencia térmica de la construcción (u=
1/R).
La resistencia térmica es la caída de
temperatura en grados Fahrenheit a través de una barrera de calor,
cuando el calor esta pasando a través de la barrera a la rata de 1,0
Btuh por pie cuadrado a la superficie por hora. Así, la resistencia
térmica se expresa en grados por Btuh por pie cuadrado. Valores
numéricos mayores de resistencia térmica indican mejor barrera de calor.
A causa de que las unidades de resistencia térmica son poco comunes,
el término de unidades de resistencia es el más comúnmente usado. Se
abrevia ur.
COMPONENTES DE LA RESISTENCIA
El concepto de resistencia térmica es
fácil de aplicar a causa de que la resistencia térmica total de una
pared o cieloraso es igual a la suma de las resistencias térmicas de
cada componente de la construcción. Para calcular la resistencia
térmica:
A. Identifique cada componente
B. Determine la resistencia térmica de cada componente
C. Añada a estas resistencia térmica para obtener la resistencia térmica total de la construcción.
B. Determine la resistencia térmica de cada componente
C. Añada a estas resistencia térmica para obtener la resistencia térmica total de la construcción.
Los componentes que deben considerarse cuando se determina la resistencia térmica de una construcción son:
A. Superficies de aire, interior y exterior.
B. Espacios de Aire – al menor de ¾ pulg. de espesor –entre materiales de construcción.
C. Materiales de Construcción incluyendo los materiales de acabado interior y exterior y el aislamiento cuando se usa.
B. Espacios de Aire – al menor de ¾ pulg. de espesor –entre materiales de construcción.
C. Materiales de Construcción incluyendo los materiales de acabado interior y exterior y el aislamiento cuando se usa.
SUPERFICIES DE AIRE
La resistencia de la superficie de aire
depende del espesor de la película de aire depende del espesor de la
película de aire que esta adyacente a la superficie. El espesor de la
película de aire depende del movimiento de aire cerca de la superficie y
de la dirección en la cual fluye el calor. Por ejemplo, la película de
aire adyacente a una superficie exterior está siendo continuamente
barrida por el viento. Consecuencialmente, no es tan gruesa como la
película de aire adyacente a la superficie interior ya que el aire del
cuarto no0 se esta moviendo tan rápidamente y hay poca o ninguna acción
de barrido. Las corrientes de aire natural también afectan el espesor
de la película de aire y crean una película más gruesa cuando el calor
fluye hacia abajo a o desde una superficie horizontal que cuando el
calor fluye hacia arriba.
Las características térmicas de la
superficie de los materiales también afectan la resistencia del aire en
la superficie. Las superficies reflectivas o brillantes tienen
resistencias térmicas mayores que las superficies no reflectivas. El
termino no reflectivo describe madera, repello, ladrillo u otros
materiales de construcción comunes. Por ejemplo, la Tabla 1, Número 1
incluye una superficie horizontal la cual tiene una resistencia térmica
de 0,61 ur, cuando el flujo de calor es hacia arriba y la superficie
es no reflectiva. Una superficie similar tiene una resistencia térmica
de 1,32 ur, sin embargo, cuando el flujo de calor es hacia arriba y la
superficie es foil de aluminio brillante. Una superficie horizontal con
el calor fluyendo hacia arriba usualmente será una superficie tal como
un cielo raso. Una superficie de foil de aluminio que encara un
espacio con ático se considera como reflectivo. Se sugiere que esta
recomendación sea seguida cuando se usa la información en la tabla 1 de
valores de resistencia para construcción y aislamiento:
La resistencia de una superficie de aire
es 1,17 ur para una superficie expuesta a un viento de 15 millas por
hora. Este valor se aplica independientemente de la dirección del flujo
de calor, la dirección en la cual está la superficie o el tipo de
material de la superficie.
ESPACIOS DE AIRE
Un espacio de aire es aquel totalmente
encerrado de ancho y espesor limitados. Por ejemplo, un espacio formado
entres dos cuartones y las paredes interior y exterior, se considera un
espacio de aire. Un espacio de aire menor de ¾ pulg. de espesor
prácticamente no tiene valor aislante y no se considera cuando se
determina la resistencia térmica de una construcción. Así, si se instala
un aislamiento de 3 pulg. en un espacio de aire de 3 5/8 pulg. el
espacio de aire resultante sería menos de ¾ pulg. de espesor y no se
consideraría en el cálculo de resistencia térmica. La resistencia
térmica de un espacio de aire está afectada por la dirección del flujo
de calor y el tipo de material frente al espacio de aire. Por ejemplo,
la resistencia térmica de un espacio de aire vertical con flujo de calor
horizontal es 0,97 ur cuando esta frente a un material no reflectivo.
Si fuera un espacio horizontal con flujo de calor hacia arriba, la
resistencia térmica sería 0,85 ur.
Valores para espacios de aire con
diferentes tipos de superficies, se incluye en la tabla de valores
anexa. Estas superficies son foil de aluminio brillante, aluminio
pintado o papel recubierto y materiales no reflectivas. Si al menos una
superficie del espacio de aire tiene foil de aluminio brillante, el
espacio de aire se considera reflectivo se usa el valor de resistencia
mayor. Un ejemplo es un espacio de aire recubierto en un lado con lámina
de yeso que tienen su parte posterior un foil. Similarmente si un lado
del espacio de aire esta encerrado por una superficie compuesta de
papel recubierto con aluminio o pintado, se usa el valor de resistencia
para “Papel Pintado de Aluminio”. Los valores de resistencia no
reflectiva se aplican a los empaques de aire completamente encerrados
por materiales ordinarios de construcción tales como láminas de yeso,
madera, materiales de mampostería, etc.
RESISTENCIA TERMICA DE
MATERIALES DE CONSTRUCCION
MATERIALES DE CONSTRUCCION
La resistencia térmica de una pared,
cieloraso o piso es la suma de las resistencias térmicas de la
superficies de aire, los espacios de aire y los materiales de
construcción. La resistencia térmica de cada componente de construcción
depende de lo siguiente:
1. El espesor del material.
2. La habilidad del material para resistir el flujo de calor.
2. La habilidad del material para resistir el flujo de calor.
Algunos tipos de materiales de
construcción pueden usarse en muchos espesores y son uniformes a través
de este espesor tal como en el caso de un piso o pared de concreto
fundido. Así la resistencia térmica del concreto, es si resistencia por
pulgada de espesor multiplicada por el espesor de la pared en pulgadas.
Otros materiales de construcción son
comúnmente fabricados y vendidos en varios espesores estándar (tal como
madera, aislamiento fibroso, concreto y laminas aislantes). Por
ejemplo, el aislamiento fibroso a menudo es vendido en mantas o bloques
disponibles en los espesores mostrados en la tabla 2. Similarmente, la
madera usualmente se obtiene en tablas de 1,2,4 y 6 pulg. Sin embargo
las dimensiones de las tablas de madera son nominales y una tabla de 1
pulg. por ejemplo, es cerca de 25/32 pulg. de espesor. Similarmente,
una tabla de 2 pulg. tiene 1 5/8 pulg. de espesor, una tabla de 4 pulg.
tiene 3 5/8 de espesor, etc.
Un tercer tipo de material de
construcción se produce en tamaños estándar. Son ejemplos de este tipo
de material el ladrillo, bloque de concreto y tablón. A causa de que
estos materiales a menudo tienen agujeros incorporados en su interior,
no es posible demostrar su resistencia térmica por pulgada de espesor.
Consecuencialmente, los valores de resistencia térmica se dan para los
tamaños estándar indicados.
Las ultimas secciones de la Tabla 1
incluyen la resistencia térmica de muchos materiales de construcción.
Algunos de estos se listan para una pulgadas de espesor y otros para
espesores específicos. Por ejemplo, en el numero 4, la resistencia
térmica de la lámina de asbesto cemento aparece como 0,25 ur por
pulgadas de espesor. Sin embargo uno de los espesores más comúnmente
usados, es 1/8 pulg. y su resistencia es listada como 0,03 ur. La
resistencia térmica de materiales tales como lana mineral fibrosa se
lista sólo en la base de una pulgada de espesor. Para obtener la
resistencia térmica de este material, la resistencia por pulgada de
espesor, 3,370 ur, se multiplica por el espesor de pulgadas. El concreto
tal como el compuesto del cemento y arena y grava, el cual no ha sido
secado al horno, tiene una resistencia térmica de 0,08 ur por pulgada
de espesor. La resistencia térmica de una pared de concreto fundido de 8
pulg. es 8 x 0,64 ur.
MICA DE PAREDES
Como un ejemplo del cálculo de la
resistencia térmica de una pared compuesta, considere una pared que
tiene recubrimiento exterior de madera, aislamiento de 25/32 de pulg. y
lámina de yeso de 3/8 pulg. y ½ pulg. de repello en el interior.
Para este ejemplo, el valor de U es
igual a 0,196 (1/5, 11). Cuando se redondea a dos valores decimales,
será igual a 0,20. Si se colocan dos pulgadas de aislamiento ( R-7) a
esta construcción, la resistencia térmica es 12,11 ur (5,11+7,00) y el
valor de U es 0,083 ó 0,08. Las resistencias térmica de cieloraso y
pisos se calculan en una manera similar, pero los valores de la
resistencia de los componentes varían a causa de la dirección del flujo
de calor y otros factores. Una vez que el valor de U ha sido
determinado, el multiplicador de transferencia de calor para
calentamiento se obtiene multiplicando el valor U por la diferencia de
temperatura de diseño. Para obtener el multiplicador de transferencia de
calor para enfriamiento, el valor de U se multiplica por la diferencia
de temperatura equivalente. Valores de diferencia de temperatura
equivalentes para construcciones promedio y condiciones de diseño
normales se incluyen en la Tabla 2. Los factores de infiltración que
deben considerarse cuando se calcula la ganancia de calor a través de
puertas y paredes se incluyen en la Tabla de Valores.
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