Intercambios Térmicos

Introducción
El estudio de los intercambios térmicos es muy amplio, aquí solo rozaremos el
intercambio que se produce en una edificación, no sera una exposición teórica, sino, una
exposición orientada al calculista, a aquellos que no teniendo un software para afrontar
estos cálculos, desean subsanarlo a trabes de una planilla de calculo o también por que no,
a trabes de la confección de un software propio para estos menesteres.
Como siempre daré por obvio, que usted tiene algunos conocimientos previos,
(pues no pretendo reemplazar a los buenos libros) si no lo ha echo ya, le aconsejo a
hacerlo.
Un calculista tiene a su disposición generalmente una computadora como ayuda
de calculo, pero, a riesgo de parecer anacrónico, diré que bien puede calcular a la vieja
usanza, con papel y lápiz, al fin y al cabo las computadoras nacieron con el trazo maestro
de garabatos en un simple papel y es este papel el del calculista precisamente, pues
cuando la importancia de los cálculos lo ameritan, usted deberá desconfiar hasta de las
software mas refinado, pues al mejor cazador se le escapa la liebre como se dice y usted es
al fin al cabo mas que una simple maquina de escritorio, hágase valer y ponga a la compu
en el lugar jerárquico que le corresponde, su mejor mascota quizás.
Si queremos calcular el flujo de calor a trabes de una pared, debemos proceder a
fijar algunas hipótesis que nos permitirán simplificar el análisis.
Como sabemos, una pared que conduzca solo por conducción, suponiendo que las
superficies adquieran la misma temperatura del ambiente y que estas son constantes en el
tiempo nos dará el siguiente esquema de calculo:
Kc = 1/ ( e/λ ) si es una pared compuesta Kc = 1/ ( Σei/λi )
q = Kc*A* ( te – ti )
En donde Kc es el coeficiente global de transmisión por Conducción en Kcal/h
m2 ºC o W/m2 ºC, e es el espesor del material de la pared, λ el coeficiente de
transmisión del material, A la superficie , te la temperatura externa, ti la temperatura
interna en º C y q el intercambio calorico en Kcal/h o W.
Ahora bien, hasta aquí, hemos pensado que la temperatura de la pared tenia la
misma temperatura que el medio ambiente, pero en realidad, si medimos estas
temperaturas, veremos que existe una diferencia sustancial; Esto se debe a que esto no
ocurre en la realidad, porque la pared no esta en contacto con un solido, sino con el aire,
en donde se producen el intercambio calórico por convección, y ademas en la superficie
de producen intercambios por radiación.
Para tener en cuenta estos procesos, se introduce al coeficiente global de
transmisión dos términos con he y hi que son los coeficientes de intercambio superficial
externo e interno respectivamente. Estos coeficientes tienen en cuenta la convección y la
radiación en las superficies y para seleccionarlos tendremos que considerar la velocidad
del aire y la situación constructiva de la pared o loza, esto es, su inclinación respecto a la
suelo ( vertical, Horizontal).
K = 1/ ( 1/he + Σe/λ + 1/hi ) si es una pared Simple
K = 1/ ( 1/he + Σei/λi + 1/hi ) si es una pared compuesta
q = K*A* ( te – ti )
En donde K es el coeficiente global de transmisión aire a aire.
Estas expresiones nos permitirán resolver la mayoría de los problemas de
calefacción o refrigeración, donde no sea necesario una gran precisión, donde no se exija
condiciones interna rigurosas bajo contrato o como calculo intermedio para fijar los
niveles globales de intercambios a fin de verificar cálculos mas complejos, en donde es
mas posible la introducción de errores involuntarios.
Como en una edificación tenemos muchas paredes y losas, se calcula la ganancia
térmica para cada una y sumamos, o sea
Q = Σqi = ( ΣKi* Ai ) * ( te – ti )
Bien, ¿se podrá mejorar el esquema de calculo?, para respondes esta pregunta
podemos comenzar por considerar una de las hipótesis de la que partimos, que si recuerda,
dijimos que la temperatura era constante, mas si Usted no a perdido la capacidad de
asombro con Internet, le sugiero que persevere y me acompañe por estos fantásticos
fenómenos que se producen en una pared que se enfrenta a los rigores cambiantes del
mundo exterior. Porque una pared, no solo sufre los avatares del viento, el sol, la
humedad, sino que es sometida a una variación de temperatura que enfermaría a
cualquiera, sin embargo veremos como algunas de ellas se las arreglan para salir
victoriosas, coronadas, elogiadas, por los habitantes a quienes cobijan.
Gracias por su lectura, es mi intención que esta exposición le sirva de
complemento a su formación, quien escribe estas lineas, lo hace en el poco tiempo que le
queda libre, sepa disculpar la intermitente renovación de contenido y una ves mas saludo a
Usted y me despido hasta la próxima entrega