Primer Informe de trabajoFrancisco SalasRodrigo DazEl confort trmico, que es una de las razones de nuestro trabajo, puede definirse segn especificaciones de autores como una cierta sensacin personal ante un ambiente trmico dado[footnoteRef:1]. Existen varias definiciones: una es que es una condicin mental en la que se expresa la satisfaccin con el ambiente. Los estudios desde la antigedad, ya posean ciertas leyes para regular el diseo de los espacios habitacionales con el objeto de lograr el equilibrio trmico del cuerpo humano, el que produce el desarrollo eficiente del individuo tanto en el mbito fsico como mental. Posteriormente, y no queremos con esto ms que poner de relieve slo este punto de confort, la evolucin arquitectnica se preocup ms por el equilibrio esttico que por la salud del hombre. Por ello, diremos aqu, que con la llegada de la Revolucin Industrial esta problemtica se agudiz ya que no slo se preocup por la lnea y la forma sino que a partir de aqu, entraron en juego el uso de nuevas tcnicas y nuevos materiales que lograban rapidez y fiabilidad y por ende reduccin de costos; dejando as, en el olvido casi por completo el respeto y la integracin a la naturaleza cosa que desde el siglo XX viene hasta nosotros como una nueva forma de pensar el mundo desde una perspectiva ms integral. [1: Manual de Aire Acondicionado. Chadderton, D. Ediciones A. Madrid Vicente. 2000. Espaa.]

En los ltimos aos se ha llegado a la creacin de climas artificiales totalmente aislados del clima natural de la zona, dando paso a excesivos consumos de energa con sus respectivas consecuencias: lo hemos visto en sistemas de climatizacin usados con refrigerantes altamente perjudiciales sobretodo la capa de ozono. En la actualidad todos estos aspectos como la integralidad vuelven a tenerse en cuenta redundando en beneficio fsico, psicolgico y econmico de los ocupantes. Desgraciadamente el confort humano es una sensacin en la que aspectos relacionados con los usuarios tales como la edad, el gnero, la cultura, la actividad realizada, la vestimenta, etc. tambin tienen influencia cosa que por cierto en el transcurso de esta investigacin pondremos en el tapete del estudio. Teniendo en cuenta, por tanto, que es una medida altamente subjetiva, garantizar el confort de la totalidad de los ocupantes de un recinto es prcticamente impracticable. Por ende para obtener una cierta sensacin de confort, el balance global de prdidas y ganancias de calor debe ser nulo conservando de este modo el ocupante su temperatura normal, esto suele definirse como una forma de alcanzar el equilibrio trmico[footnoteRef:2]. Algunos autores dedicaron gran parte de su carrera al desarrollo de estudios entorno al confort trmico de las personas y su grado de satisfaccin ante la variacin de varios de los parmetros que definen un ambiente trmico, entre ellos el Prof. Fanger[footnoteRef:3] de la Universidad de Lyngby en Dinamarca, el ms reconocido en este campo. El que ha dicho que cuantificar el confort es un concepto complicado por depender de parmetros subjetivos y personales. [2: Universidad Austral de Chile Facultad de Ciencias de la Ingeniera Escuela Ingeniera Civil Mecnica IMPLEMENTACIN DE UN SISTEMA DE CLIMATIZACIN PARA EL CASINO, MEDIANTE BOMBA DE CALOR. Pgina 8. Tesis para optar al Ttulo de: Ingeniero Mecnico. Autores: GERALD ALEXANDER FUENTES MOLINA FEDERICO ANDRS TRAPP MEDINA. CHILE 2009] [3: Vase: http://www.solerpalau.cl/es-cl/hojas-tecnicas-la-calidad-del-aire]

Actualmente, el reto, como lo hemos venido aprendiendo en clases, es bsicamente buscar el desarrollo sostenible, manteniendo el nivel de actividad, de transformacin y progreso, pero adecuando las necesidades a los recursos existentes y evitando el despilfarro energtico. Por tanto, en primer trmino, se debe comenzar por minimizar y empequeecerlas prdidas energticas en el interior de la edificacin, logrando estndares de confort y ahorro de energa ptimos, teniendo como base angular mejorar las condiciones humanas de calidad y trabajo. Estas ltimas vienen dadas por incluir energas limpias, libre de contaminacin y con ahorro energtico por cierto. En la actualidad el suministro de energa depende mayoritariamente de fuentes de carcter limitado, y que en su generacin, transporte y consumo, afectan negativamente al medio ambiente. Eso lo sabemos no slo por la bibliografa consultada que daremos a conocer sino adems con claros y elocuentes ejemplos en clases. En Chile, el confort trmico est condicionado y asociado prioritariamente por las condiciones de temperatura de invierno, que hasta la fecha, ha sido abordado bsicamente por el uso de sistemas de calefaccin que, en la mayora de los casos, afectan directamente a la salud y a la durabilidad de las construcciones[footnoteRef:4]. Como consecuencia se produce un derroche energtico de gran envergadura, tanto a nivel familiar como a nivel de pas, existiendo un gran potencial para mejoramientos y ahorros, especialmente si se toman algunas consideraciones al momento del diseo y construccin de las edificaciones destinadas a viviendas. La demanda de confort en el hogar, la oficina, el comercio, y en la industria es debido a que se est transformando la percepcin que en general se tiene que la climatizacin en verano es un lujo para ambientes minoritarios, por lo que es realmente, una necesidad que mejora la calidad de vida, salud y rendimiento laboral. El mercado de la climatizacin crece constantemente en los pases ms desarrollados, y nuevos pases se incorporan con fuerza a la demanda de acondicionadores y bombas de calor. Consecuencia de ello, es que cada da cobra mayor importancia el consumo de energa dedicada al confort. [4: Universidad Austral; Ibd. 19. ]

Una de las definiciones ms aceptadas y recurrentes que hemos encontrado es aquella donde se menciona que por confort trmico puede establecerse como una condicin mental bajo la cual expresan satisfaccin la mayora de los ocupantes de un determinado ambiente trmico. Generalmente se relaciona el confort, en verano o en invierno, a un sistema productor de fro o calor que mantiene la temperatura interior a unos niveles entre 18 y 25C. No obstante, hay otros factores que intervienen, directa e indirectamente para dar como resultado una percepcin sico-fisiolgica integral de las condiciones ambientales circundantes, como la humedad y la velocidad del aire; captulos que veremos a medida que avancemos en nuestra investigacin. Finalmente, otro factor cada da ms considerado en la obtencin del confort, por los efectos directos que tiene sobre la salud es la calidad del aire interior que como lo indica el profesor Fanger mencionado ms arriba veremos ms adelante. En las instalaciones de climatizacin, considerando todos estos factores en el proyecto, pueden conseguirse extraordinarios ahorros de energa con unas pequeas inversiones adicionales, normalmente amortizables durante el primer ao de funcionamiento que sern en definitiva puestas a prueba en la implementacin del sistema de climatizacin por bomba de calor. La prescripcin y utilizacin de acondicionadores de alto rendimiento, (bomba de calor) es un requisito bsico para una poltica de ahorro de energa. En particular, y dicho de otro modo, el uso de bombas de calor de alto rendimiento se considera hoy como el sistema ms eficaz para hacer compatible el confort con el desarrollo sostenible. Entre las tecnologas que hoy se manejan para reducir el consumo energtico, se considera que la bomba de calor, al aplicarlas en la climatizacin de edificios, es el equipo que genera mayores reducciones energticas, debido a la alta incidencia de calefaccin en el consumo energtico global. Si se usan extensamente bombas de calor para calefaccin, como por ejemplo pases escandinavos y Europa en general, podra reducirse significativamente el efecto invernadero, debido a que decreceran las emisiones de CO2. Dato que veremos en un captulo especial dedicado a este tema en particular. Adems la bomba de calor puede suministrar energa para calefaccin con un mnimo consumo, y por tanto, con la mnima produccin de CO2, sumado a un refrigerante ecolgico como es el R410A que estaremos detallando sus particularidades y que hemos elegido en nuestra estudio.An en los perodos ms fros del invierno, el aire exterior, el subsuelo y el agua subterrnea contienen una considerable cantidad de energa que la bomba de calor extrae y utiliza para calentar el ambiente interior esto ser en la dependencia del tipo de bomba que usaremos. Otra razn importante para la utilizacin de las bombas de calor de alto rendimiento se da para conseguir una mayor diversificacin de las fuentes de energa, y con ello reducir las alzas de consumo que se producen en invierno. El modo actual en que se construye denota una confianza en la tecnologa y en la idea de que las fuentes de energa convencionales son de abundancia ilimitada cosa que hemos visto no es ms que una ilusin. Al buscar documentacin, puede verse que conceptos de diseo energtico en edificios no son fruto de los tiempos que en que se vive actualmente aunque hemos visto muchas empresas que estn en pro de esas conductas constructivas. Por todo lo anterior es importante la incorporacin de nuevas y diferentes alternativas para acondicionar una parte del edificio donde reposa la Facultad de Ingeniera de la Universidad Sek, ubicado en en Providencia de la cuidad de Santiago, el que hoy en da slo se obtiene a travs de ventiladores ubicados en las respectivas oficinas administrativas, los que por cierto, no son suficientes para cumplir con los requerimientos de calefaccin y confort. El objetivo de ste primer informe es dar a conocer en forma general la situacin actual en m^2 del piso a climatizar, sus medidas, sus aportes de calor y el Q requerido total de esta primera etapa en base a la bibliografa consultada y la entrevista al ingeniero de AquaMarket. Sin embargo, el prximo anlisis se debe verificar las materialidades de paredes, pisos y ventanas del edificio, al igual que determinar la carga trmica actual y futura, para luego seleccionar los elementos de la bomba de calor que cumpla con los requerimientos necesitados y simultneamente cuantificar los costos de inversin y operacin del sistema, para que de esa forma se proporcione un ambiente confortable, mediante el control simultneo de la temperatura, limpieza y distribucin del aire en el ambiente, dando as cumplimiento a la Normativa Trmica Chilena[footnoteRef:5] y a las condiciones de confort que hoy se necesitan para poder llevar un buen pasar. [5: Para ello es necesario un captulo especial de investigacin para dar a conocer la legislacin vigente en torno a los sistemas de climatizacin. La Biblioteca Nacional posee aquellos documentos de consulta en forma gratuita.]

Para nuestro primer informe es preciso indicar la entrevista realizada a Hugo Fernndez Ingeniero en Climatizacin de la empresa AquaMarket. Esta empresa est dedicada al rubro de la comercializacin de Bombas de Calor y equipos de climatizacin para la industria en general. En aquella entrevista el seor Fernndez expuso lo siguiente: Para cualquier clculo de los btu/hr requeridos de un equipo existe una convencin entre quienes se encuentran en el rubro de la climatizacin. Esta convencin es denominada frigora. La frigora no es otra cosa que el reemplazo del concepto energtico de btu o Cal o Kcal o W, pues lo que intenta el equipo es retirar calor de ah el reemplazo de este concepto energtico. Cosa que parece lgica a la hora de explicar los efectos de entrada y salida de fro. En este sentido a la hora de comprar un equipo se debe tener en cuenta varios elementos que deben explicarse. Ante la pregunta Al seor Fernndez: Cuntos btu/h por refrigeracin? En la siguiente tabla se explica los btu/h por m2 segn especificaciones tcnicas de AquaMarket: Tabla 1M^2Btu/hr

145200

196000

287500

328000

4210000

5112000

6514000

7415000

7916000

9318000

10220000

13024000

14028000

14932000

Ahora bien el nmero de personas tambin evidentemente influye de manera significativa en los btu/h requeridos, de tal forma que el cuadro queda expuesto asi:Tabla 2PersonasBtu/h requeridos

1600

21200

31800

42400

53000

106000

159000

2012000

3018000

4024000

5030000

6036000

7042000

8048000

Ventanas en m^2 solamente aquellas expuestas al sol:Tabla 3Ventanas m^2Btu/h requeridos

1714

21429

32143

42857

53571

107143

1510714

2014285

3021428

Igualmente se consideran aquellos equipos electrnicos que generan calor y los cuales se suman a los btu/h que se necesitan, en tal sentido se indica que por convencin lo que sigue:Tabla 4Equipo electrnico en WattsBtu/h Requerido

10003414

20006828

300010242

400013656

500017070

1000034140

1500051210

2000068280

30000102420

Si la habitacin, casa. Departamento, oficina (s), estn expuestas al sol, la sumatoria de btu/h se debe agregar 1.1 de valor en calor a retirar, si por el contrario las edificaciones estn sin exposicin de sol entonces el total se le agrega 0.9 adicional.

De tal forma segn plano indicado ms abajo: lo que sigue, todo esto segn convencin de los especialistas en refrigeracin:Tabla 5

Calculo general

Construccin50 m^212.000 btu/h

Numero de personas74200 btu/h

Ventanas expuestas9.81 m^26426 btu/h

Electrodomsticos1000 W3414 btu/h

Por ende en un clculo muy sencillo: 26.040 btu/h. 1.1 de indicador si est expuesto al sol el recinto es de: 28.644 btu/hPor ello el clculo de toneladas de refrigeracin necesarias para el compresor son 28644/12000 = 2.4 toneladas de refrigeracin.Por convencin se indica que:Por tonelada de refrigeracin se necesitan 1 moto compresor de 1 Hp y que por cada Hp se requieren 900 gr., de refrigerante.En este sentido, volvemos a recalcar que este anlisis est hecho en base a la entrevista y libros consultados en general[footnoteRef:6], sin considerar el anlisis de calor y el Q desde la perspectiva de clculos que haremos en el siguiente informe tomando en consideracin las frmulas de transferencia de calor por conveccin: entre ellas y todos los aspectos relacionados indicados ms arriba. [6: Perry, Manual del Ingeniero Qumico. Ed. McGraw-Hill Mxico 1992. Tomo I, III, IV Chopey, Hicks, Manual de Clculos de Ingeniera Qumica. Ed. McGraw-Hill, Mxico 1986. Captulo 7. Manual de Aire Acondicionado. Chadderton, D. Ediciones A. Madrid Vicente. 2000. Espaa. Flujo de Fluidos. Intercambio de Calor. Levenspiel. Ed. Revert. Barcelona. Espaa. 1998. ]

Planos: