calculo de transferencia de calor en las ventanas y puertas final

Calculo de transferencia de calor en las ventanas y puertas.

En el edificio existen solo dos puertas que estn ubicadas a la entrada del mismo en la pared oeste A, estas estn fabricadas de vidrio con 20%.Consideracin: debido a que el material de puertas y ventanas es iguales, el coeficiente de transmisin de calor U en el anexo A9 para ventanas se toma como el mismo para los dos casos

El coeficiente de transferencia de calor para puertas y ventanas es:

Este coeficiente de calor corresponde a una ventana sencilla con vidrio plano sencillo de 1/8 de pulgada sin sombra.Vista frontal de la puerta desde afuera

Figura p1

Diseo de la puerta:hlFigura p2

Como se observa en la figura p2 la puerta tiene un largo de 400 cm y un alto de 270 cm lo que da un total de 10,8 mt2.Del mismo modo se puede evidenciar que en la figura p1 que la entrada consta de dos puertas, las dos iguales en medidas y en composicin, por ende tenemos que el rea total de la puerta es: Para los clculos de los CLTDs (diferencia media logartmica de temperatura), los encontramos en la tabla anexo A10, se obtienen los siguientes:

Luego se aplica la correccin de acuerdo a las condiciones de temperatura en Ibagu, esto se obtiene restando la temperatura promedio de Ibagu (78F) con la temperatura a la cual se va a acondicionar el recinto (75F)

ECUACIN GANANCIA CALRICA POR CONDUCCIN EN LAS PUERTAS

Se utilizar esta ecuacin ya que como se dio a entender antes la puerta est iluminada por el sol.

As entonces obtenemos las siguientes ganancias calricas con respecto a las 3 horas en donde el sol ilumina ms.

GANANCIA CALRICA POR RADIACN EN LAS PUERTAS.

Consideracin: el rea es la misma para la ganancia de calor por radiacin.

El coeficiente de sombreado (SC) para ventana sencilla con vidrio plano sencillo de 1/8 de pulgada encontramos un SC de: 1,0.

Luego se obtiene de la tabla Anexo A12 el factor de ganancia solar mximo (SHGF) para vidrios iluminados por el sol a 8 grados correspondientes a la localizacin de Ibagu en orientacin suroeste durante el mes de junio ya que en este mes se estima las temperaturas ms altas debido a la iluminacin del sol: 200

Luego se tiene que el factor de carga para vidrio con sombreado interior (CLF) a latitud Suroeste (SW) en las horas 13, 14 y 15 del da:

Una vez obtenido los coeficientes y factores se halla el calor por radiacin en las puertas:

GANANCIA CALRICA EN VENTANAS.Diseo de la ventanaZona sin ventanaFigura v1

Vista frontal de la venta vista desde adentroFigura v2

Clculos para hallar el rea (A):Se divide virtualmente la ventana en tres partes: dos ventanas verticales y una horizontal de esta forma:0,50 mt4,20 mtFigura v31,70 mt0,70 mt1,70 mt0,70 mt

Por ende el rea total de las ventanas ser la suma de las reas sealadas en la figura v3:

CALCULO DE GANANCIA DE CALOR PARA LAS VENTANAS DE LADO OESTE DE LA EDIFICACIN.Esta rea se multiplica por el nmero de ventanas totales por el lado de la pared Oeste para poder definir la ganancia calrica por dicha latitudEn la figura v4 podemos observar que hay 12 ventanas en forma de U por el lado oeste, esto se puede entender asumiendo cada panel blanco que se ve como una ventana, ya que esta misma rodea cada panel.Figura v4

Luego, el rea total de las ventanas del lado Suroeste es igual a:

Ganancia calrica por conduccin.La ecuacin a utilizar para hallar la ganancia calrica por conduccin ser:

Ya que las ventanas estn iluminadas por el sol.El CLTD se halla de la misma forma en la que se hall para el clculo de calor de las puertas, para las horas 13, 14 y 15 se tienen los siguientes CLTDs:

Se corrigen lo CLTD, desarrollando el diferencial de temperatura promedio de Ibagu y la temperatura a la cual se va acondicionar el edificio:

Para el coeficiente de transmisin de calor U para ventanas se toma el mismo que se utiliz para las puertas, ya que, como se consider antes estas estn hechas del mismo material.Por ende;

Ahora se halla el calor con los datos ya conocidos:

Ganancia calrica por radiacin

Una vez hallada el rea, se procede a hallar los coeficientes y factores necesarios para hallar la ganancia calrica por radiacin, ya que a las ventanas les da directamente el sol.El coeficiente de sombreado (SC): Para ventana sencilla con vidrio plano sencillo de 1/8 de pulgada encontramos un SC de: 1,0.

Luego se obtiene el factor de ganancia solar mximo (SHGF) para vidrios iluminados bajo las mismas condiciones anteriormente dichas para las puertas, ya que la latitud de ests ventanas (Suroeste) coincide con la latitud de las puertas.

Luego se tiene que el factor de carga para vidrio con sombreado interior (CLF) a latitud Suroeste (SW) en las horas 13, 14 y 15 del da:

Conocidos los factores y coeficientes se procede a hallar la ganancia calrica por radiacin en las ventanas:

CALCULO DE GANANCIA DE CALOR PARA LAS VENTANAS DEL LADO NORESTE DE LA EDIFICACIN.

Consideracin: las ventanas del lado Noreste son iguales en medidas y composicin con respecto a las del lado Suroeste.Por consiguiente ser la misma medida en forma de U con 4,48 mt2 de rea.De este lado como se observa en la figura v5 se tienen 10 ventanas en total, de los pisos 2 y 3 los cuales son los que componen la biblioteca como tal.Figura v5

Luego, el rea total de las ventanas por el lado Noreste del edificio ser:

Ganancia calrica por conduccin.La ecuacin a utilizar para hallar la ganancia calrica ser:

Encontramos en la tabla anexo A10, tal como se viene haciendo, los CLTDs para las horas 13, 14 y 15:

Luego se aplica la correccin pertinente con respecto a la temperatura promedio de la ciudad de Ibagu:

Para el coeficiente de transferencia de calor para ventanas U se tiene el mismo de los anteriores clculos (ventanas sencillas con vidrio plano sencillo a 1/8 pulg.

Ahora bien, hallados todos los requerimientos de la ecuacin para hallar el calor por conduccin de las ventanas del lado Noreste obtenemos entonces las tres ganancias calricas de las 13, 14 y 15 horas:

Ganancia calrica por radiacin

Ya que a las ventanas les da directamente el sol y no existe edificacin continua que estropee el paso de este se debe hacer por consiguiente clculos de ganancia calrica por radiacin, hallando por los coeficientes y factores pertinentes y expuestos anteriormente:Consideracin: El coeficiente de sombreado (SC) ser el mismo que se utiliz para los anteriores clculos de ventanas y se utilizar de ahora en adelante para todo lo que respecte a ventanas dentro de la edificacin:

El factor de ganancia solar mximo (SHGF) para vidrios iluminados se halla ahora para latitud Noreste y el mismo mes de Junio a los mismo 8 grados.

No obstante, el factor de carga para vidrios con sombreado interior (CLF) se halla bajo la misma metodologa anteriormente expuesta pero para latitud Noreste, que corresponde a la orientacin de la pared en donde se encuentran las ventanas en cuestin,

Luego, se halla el calor obtenido por radiacin de las ventanas lado Noreste de la Biblioteca:

CALCULO DE GANANCIA DE CALOR PARA LOS VENTANALES DE LOS LADOS NOROESTE A Y SURESTE A DE LA EDIFICACIN.

Figura v6

Del lado Noroeste y sureste se encuentras en total de cuatro ventanales, uno por piso, dos por cada lado de la pared cmo se observa en la figura v6

Diseo de los ventanales:

Figura v7

Con base en la figura v7 se obtiene que el rea de los ventanales es:

Se sabe entonces que el rea total de transferencia de calor por cada lado de las paredes es 266,418 ft2Ganancia calrica por conduccin de los lados Noroeste y Sureste:


Luego, se corrigen los CLTDs:

Para el coeficiente de transmisin de calor se tiene:

Por lo tanto se hallan las ganacias de calor por conduccin que seran las mismas para cada lado, por lo que se tienen 6 calores, tres por cada latitud:

LADO NOROESTE A:

LADO SURESTE B:

Ganancia calrica por radiacin:

Para este caso el SC es el mismo que en todos los casos, los factores a hallar seran SHGF y CLF que seran diferentes para cada lado de las paredes donde se encuentran los ventanales:SHGF Y CLF para la latitud NOROESTE:

SHGF Y CLF para la latitud SURESTE:

Luego, la ganancia calrica por radiacin en lo ventanales para cada lado sera:

LATITUD NOROESTE

LATITUD SURESTE

CALCULO DE GANANCIA DE CALOR PARA LAS VENTANA SURESTE B

Diseo y vista frontal desde afuera de las ventanas

Figura v8

En la figura v8 se observan tres ventanas, pero la ventana del primer piso corresponde a el auditorio de la biblioteca, ms no a la biblioteca en s, por ende se descarte y se toman las ventanas de los dos pisos siguientes en orden ascendente, en esta misma figura se pueden observar las medidas de la ventana por ende se obtiene el rea de cada ventana y de este mismo modo se multiplica el rea por dos, ya que, como se observa y ya se dijo, son dos ventanas, no obstante el rea total de transferencia de calor para el lado Sureste debido a las ventanas ser:

Ganancia calrica por conduccin


Luego, se corrigen los CLTDs:

Para el coeficiente de transmisin de calor se tiene:

Ya con esto, se halla la ganancia calrica a las 13, 14 y 15 horas por conduccin:

Ganancia calrica por radiacin:

Consideracin: los SHGF y CLF hallados anteriormente para los ventanales del lado SURESTE A son los mismos para este caso ya que manejan la misma latitud.

Ahora se hallan:

CLCULOS DE GANANCIA CALRICA EN EL TECHO

GANACIA CALRICA DEL TECHO SEGUNDO PISOLa ganancia en el techo del segundo piso de la biblioteca ser 0 debido a que es el piso del tercer piso el cual estar acondicionado por lo que se considera que no existir transferencia de calor. Esto se puede concluir bajo la siguiente ecuacin:

Ya que no existe diferencial de temperatura est dar cero por ende la ganancia calrica tambin.GANACIA CALRICA DEL TECHO TERCER PISOVista desde afuera del techo a un angulo inferiorFigura v9

El techo en su mayora es de plancha de concreto. as mismo, debido a que el techo de la biblioteca en el tercer piso est iluminado por el sol se tiene que:

Como primera medida se hallar U o el coeficiente de calor para techos, para esto se mira la tabla Anexo A2 y se escoge el U para techos de cubierta de concreto liviano de 6 pulgadas sin aislamiento

Luego, para el rea total de transferencia de Calor, se tiene, como se puede intuir, el rea superficial completa de la biblioteca:

Ahora se obtiene de la tabla anexo A3 la diferencia de temperaturas para techos (CLTD)CLTD13= 22CLTD14= 29CLTD15= 36Luego se procede a corregir este dato para hacerlo coherente con la situacin real y especfica de la ciudad:CLTDcorr = ((CLTD + LM) * K (78 Ti) F + (To 85) F * F Las constantes de inters se hallan de la siguiente formaK: Para k tenemos que tener en cuenta dos cosas, que el techo es color claro y que la edificacin no se encuentra en zona industrial por ende se tiene un valor de 0,5Para el LM es hallado en la tabla Anexo A4 a latitud 8 y en el mes de junio, se tiene, en efecto el valor de -2Y F es igual a 1,0 ya que el techo no contiene ventilacinPara To tenemos qu:

CLTDcorr = ((22 -2) * (0,5)(78 75) F + (77,35 85) F *(1,0) = 22,35CLTDcorr = ((29 -2) * (0,5)(78 75) F + (77,35 85) F *(1,0) = 32,85CLTDcorr = ((36 -2) * (0,5)(78 75) F + (77,35 85) F *(1,0) = 43,35

Luego se calcula la ganancia calrica:q13= * 0.35 * 22,35F= 21013,233 q14 = * 0.10 * 32,85F = 30885,222 q15 = * 0.10 * 43,35 F 40757,210

GANANCIA CALRICA A TRAVS DE LAS LUCES

Puesto que el tipo de bombilla utilizado en este recinto es fluorescente, se optar por tomar la ecuacin de q de la siguiente manera:

Donde Q es el vatiaje que tiene multiplicado por 4,3Para las lmparas de la biblioteca se tienen lmparas de 36 w y 18 w, al mismo tiempo en la figura l1 se puede contabilizar en nmero de lmparas que hay por piso, ests lmparas viene cada una de a dos bombillas bien sean de 36 o de 18 wFigura l1

As entonces se puede decir que hay 176 bombillas (88 lamparas) por piso, de las cuales en el tercer piso todas son de 36 w y en el segundo piso hay 8 de 18 w y 158 de 36 w.Clculos para el segundo pisoW = 158*(36 w) = 5688wQ= 4,3 *(5688w) = 24458,40 btu/hConsideracin: el resultado de U da en Btu/h ya que el 4,3 de la ecuacin lleva implcito las unidades de conversin de w a Btu/hAhora para hallar el CLF o factor de carga de frio para iluminacin es necesario primero, conocer las caractersticas del recinto de las luces fijas y de los tipos de ventilacin (A) tabla Anexo A16 y segundo, conocer los valores para envolturas de edificios y tasas de circulacin de aire. Tabla Anexo A17Del primero entonces se dice que el recinto correponde a un amueblado ordinario, sin alfombras, con ventilacin media-alta y con luces con respiraderos

Y del segundo punto a conocer se tomar que corresponde al grupo C de suelo de hormign de 6 pulg.Luego se obtienen los valores de CLF a las 13, 14 y 15 horas del da:CLF13= 0.90CLF14=0.91CLF15=0.26No obstante, se reemplaza en la ecuacin de calor y se obtiene la ganancia calrica, la misma metodologa con los mismos resultados de A y b y por consiguiente de CLF ser para los dems clculos de iluminacin

Ahora para las ocho lmparas restantes se obtiene un Q de:W = 8*(18 w) = 144wQ= 4,3 *(144w) = 619,2 btu/hTomando en cuenta la consideracin anteriormente dicha obtenemos inmediatamente las ganancias trmicas:

Clculos para el tercer pisoEl clculo para el tercer piso es idnticamente que se le hizo al del segundo piso para las bombillas de 36 w, solo que aqu cambia el nmero de lmparas y por lgica el valor de Q.W = 176*(36 w) = 6336wQ= 4,3 *(5688w) = 27244,80 btu/hY entonces la ganancia calrica sera:

SEPARACIN DE GANACIAS CALRICAS POR PISOS DE LAS VENTANAS:

por conduccin pared Noroeste

segundo pisotercer piso

q133832,2315365,124

q144087,7135722,799

q154343,1956080,474

por Radiacin pared Noroeste


q1311660,58816324,823

q1414822,78120751,894

q1516403,87822965,429

por Conduccin pared Noreste


q133193,5683193,568

q143406,4733406,473

q153619,3773619,377

por Radiacin pared Noreste


q1310444,37310444,373

q149640,9609640,960

q158837,5478837,547

por conduccin pared Noroeste A


q132118,0232118,023

q142259,2252259,225

q152400,4262400,426

por conduccin pared Sureste A


q132118,0232118,023

q142259,2252259,225

q152400,4262400,426

por Radiacin pared Noroeste A


q131377,3811377,381

q141878,2471878,247

q153255,6283255,628

por Radiacin pared Sureste A


q131802,3181802,318

q141529,23951529,2395

q151365,39251365,3925

por Conduccin pared Suroeste B


q13367,831367,831

q14392,353392,353

q15416,875416,875

por Radiacin pared Sureste B


q13313,003313,003

q14265,5785265,5785

q15237,1235237,1235

calculo de transferencia de calor en las ventanas y puertas final

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