06a calidad y percepcion del ambientetermico

7/23/2019 06a Calidad y Percepcion Del AmbienteTermico

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FACULTAD DE ARQUITECTURA Y URBANISMOUNIVERSIDAD NACIONAL DE TUCUMN

CALIDAD Y PERCEPCIN DEL AMBIENTE TRMICO

(MATERIAL DE APOYO DOCENTE)

ARQ. J. NEGRETE

REVISIN 2007


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Calidad y Percepcin del Ambiente Trmico

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Tabladecontenido

CALIDAD Y PERCEPCIN DEL AMBIENTE TRMICO ............................................................ 1RELACIN HOMBRE - AMBIENTE TRMICO ........................................................................... 3(CONSIDERACIONES GENERALES) ............................................................................................. 3

CONCEPTO DE METABOLISMO ................................................................................................ 3METABOLISMO BASAL .......................................................................................................... 3METABOLISMO ENERGTICO TOTAL ................................................................................ 4EVALUACIN DE LA PRODUCCIN DE METABOLISMO .............................................. 4

ESTIMACIN DE LA SUPERFICIE DE LA PIEL ....................................................................... 7EQUILIBRIO ENERGTICO DEL CUERPO HUMANO ................................................................ 8

CONFORT TRMICO .................................................................................................................... 9CONDICIONES BSICAS A OBTENER ..................................................................................... 9

TEMPERATURA CORPORAL .................................................................................................. 9REGULACIN DE TEMPERATURA DEL CUERPO ................................................................. 9ACLIMATACIN ......................................................................................................................... 10

CONDICIONES TRMICAS Y VESTUARIO ................................................................................ 11INFLUENCIA DE LA ROPA EN LAS CARACTERSTICAS TRMICAS .............................. 11

NDICES DE EVALUACIN TRMICA ....................................................................................... 13NDICES DE BASE SUBJETIVA ................................................................................................ 14TE Y TEC (TEMPERATURA EFECTIVA Y TEMPERATURA EFECTIVA CORREGIDA) .. 14DIAGRAMA DE TEMPERATURA EFECTIVA CORREGIDA ................................................ 15RELACIN TEMPERATURA EFECTIVA CORREGIDA, DISPERSIN METABLICA Y

PORCENTAJE DE GENTE CONFORTABLE ............................................................................ 16TEMPERATURA EFECTIVA Y LA DIVISIN BIOCLIMATICA DEL PAS ........................ 17(TEC) ESPERADA EN EL INTERIOR DE UNA VIVIENDA ................................................... 17

TEMPERATURA EFECTIVA (ET *) .............................................................................................. 18ASHRAE 55-1992 ......................................................................................................................... 18

ECUACIN DE CONFORT TRMICO (ISO 7730) ...................................................................... 19LAS ESCALAS PMV Y PPD ........................................................................................................... 19

SALIDA PARA UN CASO TPICO ............................................................................................. 21ANEXO 1 ........................................................................................................................................... 22

RADIACIN. ................................................................................................................................ 22LEYES DE RADIACIN ......................................................................................................... 22

CONVECCIN. ............................................................................................................................ 24CONDUCCIN. ............................................................................................................................ 24EVAPORACIN ........................................................................................................................... 24

GLOSARIO ....................................................................................................................................... 25BIBLIOGRAFA CONSULTADA ................................................................................................... 27


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RELACIN HOMBRE - AMBIENTE TRMICO

(CONSIDERACIONES GENERALES)En el juego diario de los procesos energticos del cuerpo humano, se plantean dos situaciones; unala produccin de energa (anabolismo) y la otra el consumo de la misma (catabolismo).

La produccin de energa se vincula a la combustin interna por la transformacin qumica de losalimentos ingeridos, proceso de oxidacin, base de la adquisicin de la energa necesaria para lavida y el trabajo.

CONCEPTO DE METABOLISMOToda actividad que se desarrolla dentro de un ser vivo y que implica la transformacin de sustanciasya sea a nivel de sistema, de tejido o a nivel celular se enmarca dentro del concepto de

metabolismo. El metabolismo es el conjunto de procesos de transformacin de sustancias queconstituyen la dinmica de la vida dentro de un organismo.

La digestin es un proceso metablico puesto que se puede describir como la actividad desarrolladapor un sistema, pero al igual, la digestin estomacal se refiere al proceso metablico desarrolladodentro de un rgano del sistema digestivo y la digestin celular como un proceso metablico alinterior de una clula.

Todo proceso metablico est basado en una transformacin bioqumica

METABOLISMO BASALLa temperatura de una persona normal (medida en la boca), es de unos 37 C, con un rango devariacin muy corto. Mientras que la temperatura del medio exterior puede fluctuar en un rangomuchsimo ms amplio, el organismo humano debe utilizar un mecanismo de control muy exacto

para que el valor de la temperatura corporal se mantenga estable.

La termodinmica nos dice que la forma de mantener estable el valor de la temperatura es mediantela produccin de calor. De hecho, el cuerpo est perdiendo constantemente calor de muchas formasy por lo tanto debe generar y ganar calor para que el estado trmico del organismo se mantengadentro de unas condiciones casi constantes.

La cantidad de calor producido por un individuo depende de varios factores, entre ellos : el rgimende ejercicio que est desarrollando, el estado de "salud fsica" ( normalidad o anormalidad en lasfunciones metablicas en todo el cuerpo) y las reservas energticas derivadas del consumo dealimentos.

Un individuo que haya mantenido un ayuno de aproximadamente 12 horas y est en condiciones dereposo tender a producir una cantidad de calor constante. En estas condiciones, la expulsincalrica se denomina "Metabolismo Basal"y se mide como la cantidad de caloras producidas porhora y por metro cuadrado de superficie corporal.


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Puesto que la produccin de energa en la clula, est directamente relacionada con el consumo deoxgeno es posible deducir el metabolismo basal de un individuo determinando la cantidad deoxgeno que consume por unidad de tiempo. Du bois (1943) fue uno de los primeros cientficos querealiz clculos y correlaciones del metabolismo basal ; segn dichas correlaciones , el

metabolismo basal medio para adultos normales ( entre treinta y cuarenta aos) es de 39,5 Caloraspara los hombres y 36,5 para las mujeres.

Ejemplos muy significativos de consumo basal son el recambio celular (constantemente muerenclulas que deben ser sustituidas) o la formacin de sustancias como hormonas, jugos gstricos, etc.Adems, los rganos no cesan en su actividad: el corazn late las 24 h del da, el rin nointerrumpe la formacin de orina, etc.

METABOLISMO ENERGTICO TOTAL

Comprende el consumo de energa producido por el MB, el gasto energtico derivado del ejercicio

fsico y la termognesis, que incluye el consumo que producen los alimentos al ser digeridos,absorbidos y utilizados.

El metabolismo energtico tiene como propsito proveer al organismo la energa necesaria parasus funciones vitales, entre ellas: la contraccin muscular, la conservacin del calor y latemperatura y la transmisin de impulsos nerviosos.

EVALUACIN DE LA PRODUCCIN DE METABOLISMO

El metabolismo es el motor del cuerpo, y la cantidad de energa producida por el metabolismodepende de la actividad muscular. Normalmente toda la actividad muscular es convertida en calor

en el cuerpo, pero durante trabajos fsicos externos la proporcin puede bajar al 75%. Comoejemplo, una persona subiendo una montaa, que genere un trabajo externo de 100 vatios(acumulado como energa potencial), puede necesitar generar una energa de 500 W, de los cuales400 W se disiparn en forma de calor.

El metabolismo se suele medir en Met, correspondiente al nivel de actividad de una personasedentaria, y equivale a una prdida de calor de 58 W/m2 de superficie corporal. Un adulto normaltiene una superficie de piel de 1.7 m2, de manera que una persona en reposo pierdeaproximadamente cien vatios.

Nuestro metabolismo est al mnimo mientras dormidos (0.8 Met) y se incrementa al mximo

durante actividades deportivas, pudiendo superar los 10 Met. La grfica muestra unos pocosejemplos de niveles metablicos para diversas actividades. Como complemento, se presenta unatabla con los niveles metablico de diferentes actividades. As, por ejemplo, se suele emplear entreun nivel metablico de 1.2 Met, correspondiente a un trabajo normal de oficina, mientras que eltrabajo domestico es una actividad bastante intensa, con niveles de 2.5 a 2.9 Met.

Cuando se evala el nivel metablico de una persona es importante calcular el valor medio durantela ltima hora como mnimo, ya que la capacidad trmica del cuerpo hace que ste cambie detemperatura muy lentamente, "recordando" el nivel de actividad durante una horaaproximadamente.


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Consideraremos ahora el valor del metabolismo, que se establece para un individuo tipo de 1,80m2 de superficie de piel y de 70 Kg. de peso.

La variable en juego la constituye el tipo de actividad.

Se parte de un valor base (metabolismo basal), que corresponde slo a la energa necesaria paramantener con vida al organismo. A partir de all las distintas actividades, ordenadas de menor amayor esfuerzo. Es as que para el metabolismo basal se establece un valor de 63 Kcal/h., llegandoa 600 Kcal/h. para una actividad violenta.

Segn el tipo de individuo (edad, peso, sexo) y de su estado de salud los valores de metabolismovaran. Es por ello que para un grupo de gente en un ambiente determinado, nunca se pueda obtenerun 100% de confort.

A continuacin se adjunta una tabla que indican los valores promedios de metabolismo segn laactividad realizada.

Nota: Los valores de la Tabla fueron extractados de la publicacin Man Climate And Architecture.cuyo autor es B. Givoni y corresponden a una persona tipo de 70 Kg. de peso y 1,80 metroscuadrados de superficie de piel. Se entiende que los mismos son valores promedios.

ACTIVIDADMETABOLISMO

(W)

ReposoSueo 73

Reposo sentado 116

Trabajo ligero

Sentado con movimientos moderados de brazos ytronco; trabajo de oficina, escritura a mquina

139

Sentado con movimiento moderado de brazos y piernas(p.e. conduccin de un coche

168

Derecho, trabajo ligero con una mquina,especialmente con los brazos

174

Trabajo

moderado

Sentado, movimientos enrgicos de pies y manos 208

Derecho, trabajo ligero con una mquina o en bancocon desplazamiento a pie

208

Desplazamiento a pie con manejo de una cargamoderada

348

trabajo duroElevacin, empuje o traccin intermitente (por ejemplotrabajo con una pala

522

Trabajo muy duro ininterrumpido 638

En algunos casos es conveniente utilizar los niveles metablicos expresados en vatios por metrocuadrado de piel (W/m2). Esto porque en numerosas formas establecidas de evaluar el conforttrmico as lo requiere. Tambin se puede expresar los niveles metablicos en Met. Unidad presenta

la siguiente equivalencia 1 Met = 58, 15 W/m

2

.


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A continuacin se indican diferentes valores de niveles metablicos de acuerdo a distintasactividades. La fuente de referencia es la publicacin Termal Comfort de Bjorn Kvisgaard, 1997

Niveles Metablicos (M): W/m2 Met

Acostado 46 0.8

Sentado relajado 58 1.0

Trabajo de relojero 65 1.1

De pi, relajado 70 1.2

Actividad sedentaria: oficina, vivienda, escuela. 70 1.2

Conduciendo un automvil 80 1.4

De pi, actividad ligera: comprando, industria ligera. 93 1.6

Profesor 95 1.6

Trabajo domstico: afeitarse, lavarse, vestirse. 100 1.7

Caminando horizontal 2 Km/h 110 1.9

De pi, actividad media: vendedor, trabajo domestico. 116 2.0

Construccin, colocando bloques de 15 Kg 125 2.2

De pi, lavando platos 145 2,5

Trabajo domstico: rastrillando hojas sobre el cesped. 170 2.9

Trabajo domstico: lavando a mano y planchando. (120-220W/m2)

170 2.9

Caminando en horizontal 5 Km/h 200 3.4

Agricultura: arando con un tiro de animales 235 4.0

Construccin: cargando una carretilla con piedras 275 4.7

Deporte: patinando sobre hielo 18 Km/h 360 6.2

Agricultura: cavando con una pala (24 golpes/minuto) 380 6.5

Deporte: esquiando en horizontal 9 Km/h 405 7.0

Forestal: trabajando con un hacha de 2 Kg (33 golpes/minuto) 500 8.6

Deporte: corriendo a 15 Km/h 550 9.5


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ESTIMACIN DE LA SUPERFICIE DE LA PIELConsiderando que en muchos casos se debe estimar el valor del metabolismo total resultainteresante poder obtener la superficie de la piel de un individuo , dato que tambin hace falta tener

en el caso de realizar algunos clculos de intercambios trmicos entre el hombre y el ambiente.

La superficie de piel de un individuo depende de su peso y su altura. Utilizando la frmula de DuBois se tiene:

S = P 0,425. h 0,725. 71,84

Donde:

S = Superficie de la piel en cm2 P = Peso del cuerpo en Kg.

H = Altura en cm 71,84 = Constante

Aplicando la misma se obtuvieron algunos resultados que a continuacin se indican:

Peso ( Kg)Altura

(m)Superficie de piel

(m2)

Nios 30 1,15 0,95

35 1,15 1,02

40 1,15 1,05

Mujer 50 1,60 1,50

55 1,60 1,56

60 1,60 1,62

Hombre 60 1,70 1,7

70 1,70 1,80

80 1,70 1,92

Nota: Los valores en negrita son los que se considera una persona tipo y generalmente sonutilizados para los clculos y estimaciones.


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EQUILIBRIO ENERGTICO DEL CUERPO HUMANO

Es evidente que si analizamos el comportamiento energtico del hombre, el rendimiento de suproduccin energtica no alcanza el 100% ni mucho menos. Se puede estimar un valor del 20 %como aprovechable y el resto, como una mquina, un deshecho en forma de energa calrica quedebe ser recibido por el ambiente.

Vista la situacin de ese modo, se puede establecer una ecuacin que cualifica la carga trmicaproducida por el hombre que debe ser equilibrada por el ambiente.

(M-W) = Dispersin metablica [Kcal/h ] [ W ]Si a esta expresin se la vincula con los medios de intercambio trmicos con el ambiente, lacantidad de calor que se cede al ambiente se expresa como sigue:

(M W) C R E = 0

Donde: C= Intercambio trmico por conveccin. R= Intercambio trmico por radiacin. E= Intercambio trmico por cambio de estado (evaporacin del sudor)

Si la suma algebraica de los trminos resultara igual a (0) cero, la situacin es de equilibrio.

Si el resultado fuera un nmero positivo el resultado indicara una situacin de inconfort por calor.En este caso el cuerpo sufrira un incremento de su temperatura corporal por acumulacin de calor.

Si se diera como resultado un nmero negativo, se tendr una situacin de inconfort por fro. Eneste caso el cuerpo se enfra por una prdida excesiva de calor.

La ecuacin de equilibrio tambin puede escribirse como:

(M W) = C R S Edonde S= acumulacin de calor en el cuerpo lo que produce un incremento de temperatura en el

mismoSe debe aclarar que en el caso de la conveccin y radiacin, los signos pueden ser positivos onegativos, de acuerdo a las relaciones de temperaturas entre el ambiente ( temperaturas de paredes,

cielorraso, piso, aire ) y la propia de la superficie del cuerpo (piel).

No se debe olvidar que la transferencia de calor se realiza con un sentido que indica que parte desdela sustancia o cuerpo de mayor temperatura hacia la de menor temperatura.

En el caso que nos ocupa se desprecia, por su valor mnimo, al intercambio trmico por conduccin.


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CONFORT TRMICODos condiciones deben ser cumplidas que para mantener el confort trmico. La primera es que lacombinacin actual de temperatura de piel y temperaturas del ncleo del cuerpo proporcione unasensacin trmica neutra. La segunda es el equilibrio del balance de energa del cuerpo: El calor

producido por el metabolismo debera ser igual a la cantidad de calor disipada por el cuerpo.

CONDICIONES BSICAS A OBTENER

TEMPERATURA CORPORAL

La mayora de los tejidos y rganos de nuestro cuerpo funcionan mejor cuando se mantienen a unatemperatura relativamente constante, cercana a los 37 C. A la que definimos como Temperaturacorporal "normal". Con frecuencia es uno o dos grados menor en la maana y puede aumentarvarios grados despus del ejercicio intenso. Entre las temperaturas ambientales extremas de 15 C y

54 C el cuerpo desnudo es capaz de mantener una temperatura corporal "central" normal muycercana a los ya citados 37 C.

Esta es la temperatura de los rganos centrales del organismo, como el corazn, los pulmones, lasvsceras abdominales y el cerebro. Pueden considerarse que estos rganos estn contenidos en unaenvoltura de tejidos perifricos de aproximadamente 2.5 cm de espesor que incluyen principalmentela piel y la grasa subcutnea.

La temperatura de los tejidos perifricos (por ejemplo, piel, msculos) generalmente son ms frasque las temperaturas viscerales y estn sometidas a variaciones mucho ms amplias.

La temperatura de la superficie corporal vara en diferentes regiones de la piel pero normalmente esintermedia entre la temperatura corporal central y la del ambiente circundante, aunque laevaporacin rpida del sudor puede reducirla por debajo de ambas.

La temperatura cutnea, a diferencia de la temperatura central, puede fluctuar entre 20 C y 40 Csin dao. No obstante, las exposiciones prolongadas al fro o a ambientes clidos que producentemperaturas cutneas locales tan bajas como 18 C o tan elevadas como 45 C habitualmente seasocian a dolor corporal y lesin.

REGULACIN DE TEMPERATURA DEL CUERPO

El hombre tiene un sistema regulador de temperatura muy efectivo, que garantiza que latemperatura del ncleo del cuerpo se mantenga a 37 C aproximadamente..

Cuando el cuerpo empieza a calentarse demasiado, se inician dos procesos: primero se dilatan losvasos sanguneos, incrementando el flujo de sangre por la piel, y a continuacin uno empieza asudar. El sudor es un efectivo mecanismo de enfriamiento, porque la energa requerida paraevaporar el sudor es tomada de la piel. Bastan unas pocas dcimas de grado de incremento de latemperatura del ncleo del cuerpo para estimular una produccin de sudor que puede cuadruplicarla prdida de calor del cuerpo.


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Si el cuerpo empieza a enfriarse demasiado, la primera reaccin es la vaso-constriccin de losconductos sanguneos, reduciendo el flujo de sangre por la piel. La segunda reaccin es incrementarla produccin interna de calor mediante la estimulacin de los msculos, pudiendo causartemblores.

El sistema de control que regula la temperatura del cuerpo es complejo, y an no se comprende deltodo. Sin embargo, se conocen los dos sistemas ms importantes de sensores para el sistema decontrol. Estn localizados en la piel y en el hipotlamo. El hipotlamo tiene un sensor de calor queinicia la funcin de enfriamiento del cuerpo cuando la temperatura del ncleo del cuerpo sobrepasalos 37 C. Los sensores de la piel son sensores de fro que inician las defensas corporales contra elenfriamiento cuando la temperatura de la piel cae por debajo de 34C.

Si los sensores de calor y fro envan seales al mismo tiempo, nuestro cerebro puede inhibir una oambas reacciones trmicas de defensa del cuerpo.

El hombre considera cmodo el ambiente si no existe ningn tipo de incomodidad trmica. Laprimera condicin de comodidad es la neutralidad trmica, que significa que una persona no sienteni demasiado calor ni demasiado fro.

Cuando la temperatura de la piel baja de los 34C, nuestros sensores de fro empiezan a enviarimpulsos al cerebro; y si la temperatura contina bajando los impulsos se incrementan en nmero.El nmero de impulsos es tambin una funcin de la rapidez del descenso de la temperatura de la

piel.

De forma similar, el sensor de calor en el hipotlamo enva impulsos cuando la temperatura excede

de 37C, y cuanto ms se incremente la temperatura, aumenta el nmero de impulsos. Se consideraque nuestra evaluacin del ambiente trmico se fundamenta en las seales de estos dos sistemas desensores.

El cerebro interpreta las seales como una suma de impulsos positivos y negativos que se anulanentre s. Si las seales de ambos signos son de la misma magnitud se sentir trmicamente neutro, sino, se sentir demasiado caluroso o demasiado fro. Una persona en un estado trmica neutro ycompletamente relajada es un caso especial, ya que no se activan ni los sensores de calor ni de fro.

Dado que se necesita bastante tiempo para cambiar la temperatura del ncleo del cuerpo, las sealesdel sensor de calor varan muy lentamente comparadas con las seales de los sensores de fro.

ACLIMATACINEs el mecanismo por el cual el organismo es capaz de adaptarse a las distintas temperaturas pormedio de repetidas exposiciones. Estas exposiciones durante 4 -7 das al calor o al ejercicio,originan unas modificaciones en los mecanismos nerviosos, sensitivos, hormonales ycardiovasculares , que permiten una mejor tolerancia al calor.


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CONDICIONES TRMICAS Y VESTUARIO

INFLUENCIA DE LA ROPA EN LAS CARACTERSTICAS TRMICASAunque no formen parte del edificio, la ropa es un factor que no se puede ignorar al estudiar eldiseo del edificio desde el punto de vista trmico.

La ropa reduce la prdida de calor de cuerpo. Por lo tanto, la ropa se clasifica segn su valor deaislamiento. La unidad normalmente usada para medir el aislamiento de ropa es la unidad Clo,aunque tambin se utiliza la unidad ms tcnica de m2C/W (1 Clo = 0.155 m2C/W).

La escala Clo se ha diseado para que una persona desnuda tenga un valor de 0.0 Clo, y alguienvestido con un traje tpico de negocio tenga un de valor de 1.0 Clo.

El valor Clo se puede calcularse si se conoce la vestimenta de las personas y los valores Clo de cadauna de las prendas, sumando simplemente los valores de cada una.

Cuando se calcula los valores Clo es importante recordar que las butacas tapizadas, los asientos deautomvil y las camas tambin reducen la prdida de calor del cuerpo, y por lo tanto, estos debenincluirse en el clculo total.

Nota: 1 Clo = 0.155 m2C/W

Prendas de vestir Clo m2C/WRopa interior inferior Medias 0.02 0.003

Panty 0.03 0.005

Bragas y calzoncillos 0.04 0.006

Ropa interior superior Sujetador 0.01 0.002

Camiseta sin mangas 0.06 0.009

Camiseta manga corta 0.09 0.014

Camiseta manga larga 0.12 0.019Camisas Top de tubo 0.06 0.009

Camisa manga corta 0.09 0.029

Blusa ligera, manga larga 0.15 0.023

Camisa ligera, manga larga 0.20 0.031

Camisa franela, manga larga 0.30 0.047


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Prendas de vestir Clo m2C/W

Pantalones Pantalones cortos 0.06 0.009

Pantalones normales 0.25 0.039

Pantalones de franela 0.28 0.043

De trabajo 0.50 0.078

Suter Chaleco 0.12 0.019

Suter fino 0.2 0.031

Suter normal 0.28 0.043

Suter grueso 0.35 0.054

Sacos ligero de verano 0.25 0.039Anorak 0.30 0.047

Abrigos Sobretodo 0.60 0.093

calzado Calcetines gruesos tobillos 0.05 0.008

Calcetines gruesos largos 0.10 0.016

Zapato suela fina 0.02 0.003

Zapato suela gruesa 0.04 0.006

Botas 0.10 0.016Falda, vestido Falda ligera 0.10 0.016

Falda gruesa hasta la rodilla 0.25 0.039

Vestido ligero sin mangas 0.25 0.039

Vestido de invierno manga larga 0.40 0.062

Ropa de cama Camisn largo de manga larga 0.30 0.047

Camisn corto de tirantes 0.15 0.023

Camisn de hospital 0.31 0.048

Pijama de mangas y pantalones largos 0.50 0.078

Pijama pantaln corto 0.10 0.016

Batas Bata larga de manga larga 0.53 0.082

Asientos Madera o metal 0.00 0.000

tapizado, acolchado, con cojn 0.10 0.016

Silln 0.20 0.032


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NDICES DE EVALUACIN TRMICA


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NDICES DE BASE SUBJETIVA

TE Y TEC (TEMPERATURA EFECTIVA Y TEMPERATURA EFECTIVA

CORREGIDA)La temperatura efectiva (TE) es un ndice destinado a medir estrs trmico tanto por altas como por

bajas temperaturas. Introducido por Houghten, Yaglou y Miller 1, en 1925, se basa en lassensaciones de confort producidas por las combinaciones de temperatura y humedad del aire. Elndice viene dado en forma de temperatura.

En 1932, Vernon y Warner 2definieron la Temperatura efectiva corregida (TEC) como un ndicems significativo de la apreciacin subjetiva de la temperatura. Esencialmente es lo mismo que laTE, pero hace intervenir la temperatura seca radiante en ves de la temperatura seca y as mismo lavelocidad del aire y esta es la particularidad que lo hace ms interesante.

La temperatura efectiva de un ambiente es aquella que tendra un ambiente saturado de humedadcon aire en reposo, de forma que, al pasar un individuo de un ambiente a otro, no notase ladiferencia en la sensacin trmica. Tiene la ventaja de que permite una clasificacin de la sensacintrmica.

La TE y la TEC se calcula en funcin de la temperatura seca del aire ( ta ) en grados Celsius, lahumedad relativa ( HR ) en porciento y la velocidad de la corriente de aire ( V ) en m/min, segn:

( )

++=

100

129,0}4,176,110014,068,037{37 75,0HR

taVHRtaTEC (C)

En los casos de locales donde la radiacin calrica es notoria, resulta de inters sustituir en laexpresin la temperatura seca (ta) por la temperatura radiante o temperatura globo (tg), en cuyocaso se hablar del clculo de la TEC Temperatura efectiva corregida, reflejando en este caso lainfluencia de la radiacin trmica (infrarroja) en el bienestar humano.

1Determination of comfort zone, American Society of Heating and Ventilating Engineers (ASHVE), 1923,29,3612The influence of humidity of air on capacity for work at high temperatures, Journal of Hygiene, 1935,32,431


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DIAGRAMA DE TEMPERATURA EFECTIVA CORREGIDA


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RELACIN TEMPERATURA EFECTIVA CORREGIDA, DISPERSINMETABLICA Y PORCENTAJE DE GENTE CONFORTABLE3

TEMPERATURAS EFECTIVAS - METABOLISMO - % DE

GENTE CONFORTABLE

0

5

10

15

20

25

30

325 295 265 235 205 175 145 115 85

DISPERSION METABOLICA ( W )

TEMPERATURAS

EFECTIVAS

75 98 75

DEMASIA

3Referencia Windows and Environment del Pilkington Environmental Avisory Service (1969)


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TEMPERATURA EFECTIVA Y LA DIVISIN BIOCLIMATICA DEL PASConsiderando datos climticos de la Repblica Argentina, la Norma IRAM 11.603, realiza laclasificacin de zonas bioclimticas para el pas

Para el perodo clido se manej el concepto de Temperatura Efectiva Corregida (TEC): ndiceemprico desarrollado a partir de la sensacin de confort. Es un ndice emprico de confort que tieneen cuenta el efecto combinado de la temperatura de bulbo seco, temperatura de bulbo hmedo,temperatura radiante media y la velocidad del aire. Se utiliz para la actual clasificacin

bioambiental del pas.

(TEC) ESPERADA EN EL INTERIOR DE UNA VIVIENDALa TEC en el interior de una vivienda correctamente aislada oscila alrededor de un valor que es el

promedio ponderado entre el 66% de la TEC media y el 34% de la TEC mxima de un da

tpicamente clidoTEMPERATURA EFECTIVA MEDIA

TEMPERATURA EFECTIVA MXIMA


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TEMPERATURA EFECTIVA (ET *)

Es la temperatura uniforme de un recinto radiante negro con humedad relativa del 50%, en la cualun individuo experimentara la misma comodidad, tensin fisiolgica e intercambio de calor que enel ambiente real con el mismo movimiento del aire.

ASHRAE 55-1992Define la zona de confort

C 22,8 < ET * < C 26,1 para el verano

C 20,0 < ET * < C 23,9 para el invierno

Las zonas de confort trmico se piensan para proporcionar un ambiente trmico aceptable para losindividuos que usan la ropa liviana (de uso interior tpico) y una actividad sedentaria.

El ambiente trmico aceptable es un ambiente que por lo menos el 80% de los individuos seencuentran cmodos.


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ECUACIN DE CONFORT TRMICO (ISO 7730)

Esta ecuacin describe la relacin entre unos parmetros fsicos medibles y la sensacin trmicaneutra experimentada por una persona "tpica".

Donde:

LAS ESCALAS PMV Y PPD

ndice PMV de Voto Medio Previsto (Predicted Mean Vote). El ndice PMV predice el valor mediode la sensacin subjetiva de un grupo de personas en un ambiente determinado.

La escala del PMV tiene un rango de sensacin trmica de 7 puntos, desde - 3 (fro) a +3 (caliente),donde el 0 representa una sensacin trmica neutra.

En el ndice PPD la gente que vota - 3, - 2, +2, +3 en la escala PMV se considera trmicamenteinsatisfechas.


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La Ecuacin de Confort nos proporciona una herramienta operativa con la cual, midiendo unosparmetros fsicos, podemos evaluar bajo que condiciones podemos ofertar comodidad trmica enun espacio habitado. La Ecuacin de Comodidad, desarrollada por P.O. Fanger] es demasiadacomplicada para clculo manual y se suele aplicar mediante software o con el auxilio de tablas ygrficas.

La ecuacin revela que las temperaturas de las superficies que rodean a una persona tienen unaenorme influencia en la sensacin trmica. Un cambio de 1C en la temperatura de las superficiesdel entorno, bajo ciertas circunstancias, puede influir tanto como un cambio de 1C en latemperatura del aire. Adems, la Ecuacin de Confort demuestra que el nivel de humedad solo tieneuna influencia moderada en la sensacin trmica.

En la prctica, es importante conocer los parmetros de entrada que requiere la Ecuacin deComodidad, que son:

2 Valores, en tablas, para el Nivel Metablico y el Nivel de Ropa de las personas (ValoresMet y Clo). 2 a 4 parmetros medidos, que describan el ambiente trmico en el lugar de estancia(Temperatura del aire, Temperatura radiante media, Velocidad del aire y Humedad).

En resumen, la ecuacin de Fanger describe la relacin entre la actividad o nivel metablico y lasprdidas de calor del cuerpo por los mecanismos de convencin, radiacin, transpiracin yrespiracin.


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SALIDA PARA UN CASO TPICO


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ANEXO 1

RADIACIN.

Todos los cuerpos que poseen energa interna tienen la propiedad de transformar una parte de lamisma en energa radiante. Todos los elementos del ambiente rboles, tierra, edificios, etc, emitenradiaciones. La energa radiante est constituida por ondas electromagnticas que se desplazan a lavelocidad de 300 000 km/s.

LEYES DE RADIACINLey de Stefan-Boltzmann

Donde F: Flujo, energa emitida por m2 por segundo

BoltzmannStefansKmJ

yKTconTF o

=

=

],/[1067.5

][,

428

4

Ley de Wien

Donde max corresponde a la longitud de onda de mxima emisin

metrosdondeT

:,109.2 3

max

=

La cantidad de energa radiada est dada por la potencia total emitida en (W) u otras unidadesequivalentes y se define por la Emisividad (

) o coeficiente de emisin:. El mejor emisor de energaradiante es el cuerpo negro (que no se da en la naturaleza sino slo en laboratorios) y tiene la

propiedad de absorber toda la energa que llega a l. La emisividad de un cuerpo se determina por la

relacin entre su irradiacin Hr y la del cuerpo negro Hrn a igual temperatura = Hr/Hrn. Los

valores de estn comprendidos entre 0 y 1, dependen de la naturaleza del cuerpo y de sutemperatura.

Los materiales de construccin tpicos pueden clasificarse en dos grupos con respecto a su poder

emisivo a saber metlicos = 0 - 0.30 los valores menores corresponden con las superficies ms pulidas.

no metlicos = 0.85 - 1.00.Los valores entre 0.30 y 0.85 corresponden a cuerpos como las pinturas metlicas que resultan deuna combinacin de los dos grupos. La emisividad es una propiedad de la capa superficial delmaterial.


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La piel de una persona tiene valores de emisividad similares a los materiales de construccin nometlicos.A continuacin se dan los coeficientes de emitancia ( emisividad) de radiacin de onda larga oradiacin trmica, para los casos comunes de superficies que intervienen en el proceso de

intercambios trmicos de onda larga en el ambiente.Superficie (%)

Piel 85-90

Pintura a la cal blanca 85-90

Foil aluminio 05-08

Chapa aluminio 20-30

Acero galvanizado 40-60

Hormign 85-95

Ladrillo rojo 85-95

Asfalto 85-95

De la misma forma interesa conocer los coeficientes de reflexin de distintos materiales o pinturasante la radiacin de onda larga (trmica) y onda corta (radiacin solar tanto directa como difusa)

Material de SuperficieReflectividad (%)

Radiacinsolar

Radiacintrmica

Plata brillante 93 98Aluminio brillante 85 92

Cal 80 -

Cobre brillante 75 85

Plancha de cromo 72 80

Pintura croma blanca 71 11

Pintura verde clara 50 5

Pintura de aluminio 45 45

Piedra caliza 43 5Asbesto cemento (vejez 1

ao)29 5

Ladrillo arcilla roja 23-30 6

Pintura gris 25 5

Hierro galvanizado oxidado 10 72

Negro mate 3 5


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CONVECCIN.Trataremos el fenmeno convectivo slo entre el aire, el hombre y los edificios. La conveccin

puede ser:

Natural donde el aire es generado por la diferencia de temperatura (T). En las cmaras deaire sin ventilacin, en vidrios, paredes y techos dobles. Forzada donde el aire tiene velocidad propia.

La conveccin se realiza entre dos cuerpos en contacto si uno de ellos es fluido. Se produce primeropor conduccin y ante el cambio en la temperatura del fluido ste adquiere movimiento que puedeser ascendente si la temperatura aumenta y descendente si la temperatura disminuye.

CONDUCCIN.La conduccin se realiza por contacto entre las molculas de los cuerpos. Nos ocuparemos de losslidos y fluidos en los que no haya fenmenos convectivos.

Conductividad trmica:La transmisin de calor por conduccin consiste en la propagacin delmovimiento molecular. Esta propagacin del movimiento molecular vara con los diferentesmateriales y constituye una propiedad del material, esto es la conductividad trmica, que varadesde 0,03 W/m C para materiales aislantes hasta 400 W/m C para los metales.

Densidad: Frecuentemente la densidad es un indicador de la conductividad. Normalmentemateriales de alta densidad tienen una alta conductividad. La relacin es debido al hecho de que elaire tiene baja conductividad, 0,026 W/m C y los materiales ligeros tienen poros que contienen aire

por lo que su conductividad tiende a ser menor. Si el aire de los poros se sustituye por agua, suconductividad crece porque el agua tiene una conductividad de 0,58 W/m C.

Valores prcticos de la conductividad trmica

MaterialDensidad(kg/m3)

Conductividadtrmica

(W/m c )

Acero 7 800 60

Piedra natural 2 700 3

Hormign 2 300 1.7

Ladrillo 1 700 0.6

Madera 700 0.14

Lana mineral 50 0.04

EVAPORACINLa evaporacin del sudor es el nico de los mecanismos que implica prdida de calor entre cuerpo yambiente, esta prdida depende de la humedad y de la velocidad del aire.


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GLOSARIO

Nanmetro (nm): Es igual a 10-9 m.

Intensidad de radiacin o densidad de radiacin: Flujo de energa radiante recibida por unidadde superficie durante la unidad de tiempo, se expresa en W/m = J/ms.

Calor: Es la forma de energa que aparece como movimiento molecular en las sustancias o comocalor radiante en una cierta banda de longitud de onda de radiacin electromagntica en el espacio(700 a 10 000 nm) Es medido, en general, en unidades de energa; joules (J).

Radiacin trmica: Emisin de energa procedente de la superficie de los cuerpos, transportadaspor ondas electromagnticas.

Temperatura de bulbo seco: Temperatura que marca un termmetro expuesto al aire, protegido decualquier fuente importante de energa. Se expresa en grados Celsius, C.

Punto de roco: Es la temperatura a la que el aire conteniendo cierta cantidad de vapor de aguaestar saturado. Se expresa en C.

Temperatura de bulbo hmedo: Temperatura que marca un termmetro con bulbo recubierto conun material absorbente (tela) humedecido en agua destilada, protegido de cualquier fuenteimportante de energa radiante y sometido a una corriente de aire. Se expresa en C.

Conduccin:Es la transferencia de calor de los cuerpos ms clidos a los ms fros a travs delcontacto mecnico entre ellos. La velocidad de la transferencia es funcin del gradiente detemperaturas entre los cuerpos.

Conveccin:Es la transferencia de calor a travs de la cintica de los gases que delimitan con lasfronteras de los cuerpos con temperatura diferenciada. Leyes termodinmicas gobiernan lainduccin del movimiento.

Radiacin: Es la transferencia de calor de los cuerpos ms clidos a los ms fros sin mediacin decontacto o de gases migrantes entre los mismos. Tal transferencia se produce en virtud de la

irradiacin infrarroja emitida, la que resulta proporcional a su temperatura.

Calor Especfico de un material (en Kj/KgC) a la cantidad de calor que hay que suministrarle a1Kg para que eleve su temperatura 1C

Capacidad Calorfica: capacidad de almacenar mucho calor por cada grado centgrado deincremento de temperatura . Las diferencias de capacidad calorfica entre el agua y el aceite, porejemplo, (mayor la primera que el segundo) es lo que hace que, al fuego, el agua tarde ms encalentarse que el aceite, pero tambin que el agua "guarde" ms el calor.

Regin de bienestar: Es el rango de valores de variables climticas dentro de los cuales el

organismo humano puede mantener el equilibrio trmico con su entorno con un mnimo de


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compromiso energtico por parte del hombre. En temperatura el recorrido es de 19 a 25 C, enhumedad relativa 60 % y en velocidad de la corriente de aire 0,15 m/seg.

Metabolismo: Es la funcin biolgica ms importante de todas y est dada por el conjunto de

reacciones qumicas que tienen lugar en un organismo vivo en un intervalo de tiempo determinado.

Confort:En el rango de condiciones necesarias para sobrevivir descansa un rango menor el cual esjuzgado como confortable (que es ni muy caliente, ni muy fro, o neutral trmicamente). En estascondiciones el esfuerzo del mecanismo termorregulador del cuerpo es mnimo.

Metabolismo:Es el proceso de produccin de calor del cuerpo que se compone de: metabolismobasal ( produccin de calor por procesos automticos vegetativos que son continuos) y elmetabolismo muscular (produccin de calor de los msculos mientras realizan un trabajocontrolado y consciente).

Met:Es definido como 58.2 W/m el cual es igual a la energa producida por unidad de superficiede una persona en reposo. El rea de superficie de una persona promedio es 1.8 m.

Clo: Unidad de resistencia trmica que ofrece la ropa, equivale a 0.16 C/m W.


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BIBLIOGRAFA CONSULTADA

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