“La capacidad del aire acondicionado no debe sobredimensionarse más del 25% de la carga total estimada.” — Marco Antonio Duarte, Taller Frikko
Seleccionar un equipo de aire acondicionado sin calcular la carga térmica es como recetar un medicamento sin diagnosticar al paciente. Puedes quedarte corto y el equipo nunca alcanza la temperatura deseada, o puedes pasarte y terminar con ciclos cortos, humedad excesiva y un cliente insatisfecho. En este tema vamos a ver la métodologia basada en el handbook de ASHRAE 2001, que es la referencia para dimensionar equipos residenciales.
¿Cuáles son los componentes de la carga térmica?
En una residencia, las cargas térmicas principales provienen de cuatro fuentes:
- Estructura — paredes, pisos y techos. El calor entra por conduccion a traves de los materiales de construcción.
- Infiltracion y ventilación — aire caliente del exterior que se cuela por rendijas, puertas y ventanas.
- Ocupantes — cada persona genera calor sensible y latente.
- Iluminación y electrodomésticos — focos, refrigeradores, estufas, computadoras.
De estas cuatro, la estructura y la infiltración son las más significativas en residencias. La carga por ocupantes e iluminación es proporcionalmente menor, pero no debe ignorarse.
La mayoría de los sistemas residenciales manejan capacidades de 1 a 5 toneladas de refrigeración. Fuera de ese rango, ya estas en territorio comercial.
¿Por qué calcular con la carga máxima?
Un error muy comun es usar la temperatura promedio de la ciudad para el cálculo. No hagas eso. Debes usar la temperatura máxima de diseño del lugar donde se instalara el equipo.
La razón es simple: en el día más caliente del año, el equipo necesita poder vencer toda la carga térmica. Si calculaste con el promedio, ese día tu equipo no va a dar el ancho.
Las tablas de ASHRAE asumen una oscilación de temperatura interna de no más de 1.5 grados Kelvin (3 grados Fahrenheit) en un día de diseño, con la casa acondicionada las 24 horas y el termostato fijo en 24 grados centigrados (75 Fahrenheit), que es la temperatura de confort.
¿Cómo calcular la carga por estructura?
La carga sensible que entra por la estructura se calcula usando dos factores de las tablas ASHRAE:
- CLTD (Cooling Load Temperature Differential) — el diferencial de temperatura de carga de enfriamiento, según la tabla 1.
- Factor U — el coeficiente total de transferencia de calor para condiciones de verano.
Para techos con ático ventilado o entretecho donde circula aire, debes usar un factor U combinado que incluya el techo, el espacio ventilado y el entretecho como conjunto.
Un dato importante: las tablas asumen que el color exterior de la casa es oscuro, ya que el color es una variable impredecible. Si la casa es de color claro, tendras un margen adicional a tu favor.
¿Cómo influyen las ventanas en la carga térmica?
Las ventanas son una fuente importante de ganancia de calor porque reciben radiacion solar directa además de la conduccion por diferencia de temperatura. La tabla 2 de ASHRAE proporciona los GLF (Glass Load Factors) que combinan ambos efectos.
Para el cálculo:
- Mide el área de cada ventana.
- Multiplica por el GLF correspondiente según su orientación (norte, sur, este, oeste).
- Las ventanas que estan permanentemente sombreadas por elementos externos (aleros, edificios vecinos) se calculan como si estuvieran orientadas al norte.
No subestimes este factor. En una fachada orientada al poniente, las ventanas pueden representar una porcion muy grande de la carga total.
¿Cómo afecta la infiltración a la carga térmica?
La infiltración natural del aire es menor en verano que en invierno porque la velocidad del viento tiende a ser más baja. Los cambios de aire por hora dependen directamente del tipo de construcción:
- Construcción hermetica: multifamiliares con puertas, ventanas y envolventes bien selladas. Casas con retardador de vapor, sin chimenea, ventanas bien ajustadas, menos de 140 m2, un piso.
- Construcción media: casas de dos pisos nuevas, o de un piso con más de 10 años y mantenimiento promedio. Mas de 140 m2. Puertas y ventanas de ajuste promedio. Posiblemente chimenea con compuerta.
- Construcción pobre: casas de más de 20 años, mantenimiento deficiente, ventanas y puertas desajustadas, chimenea sin compuerta. La mayoría de las casas construidas caen en esta categoría.
Si la infiltración anticipada es menor a 0.5 cambios por hora, puedes considerar ventilación positiva (introduccion controlada de aire externo).
¿Cuánto calor generan las personas y los aparatos?
Aunque la densidad de ocupantes en una casa es baja, no ignores este componente:
- Ocupantes sedentarios: 230 BTU/h de calor sensible por persona.
- Número de ocupantes: 2 personas en la recamara principal, más 1 por cada recamara adicional. No sobreestimes este número para evitar sobrecargar el cálculo.
- La carga de ocupantes se distribuye equitativamente en todas las áreas ocupadas.
Para electrodomésticos, los valores de referencia son:
- Sala (equipo e iluminación): 800 BTU/h
- Cocina: 1,200 BTU/h
- Cuarto de servicio: 1,200 BTU/h
- Electrodomesticos continuos (refrigerador, congelador): sumar 1,600 BTU/h adicionales
Considera también cargas inusuales como computadoras o lamparas de alto consumo.
¿Cuánto calor se pierde en los ductos?
Cuando el sistema de distribución de aire pasa por espacios no acondicionados como el ático o un entretecho, la ganancia de calor por ductos y tubería debe incluirse en el cálculo. La regla práctica: agrega un 10% a la carga total sensible por perdidas en ductos.
¿Cómo seleccionar el equipo con la regla del 25%?
Con la carga total calculada, seleccióna el equipo siguiendo estas reglas:
- Basa la selección en la carga sensible de enfriamiento estimada, tomando en cuenta las condiciones ambientales exteriores y su efecto sobre el desempeño del equipo.
- No sobredimensiones más del 25% de la carga total estimada. Un equipo demasiado grande genera ciclos cortos, no deshumidifica correctamente y desperdicia energía.
- Después de seleccionar la unidad, verifica la capacidad latente. Debe ser igual o mayor a la carga latente calculada.
- En climas muy húmedos con excesiva infiltración, si la capacidad latente del equipo es menor que la carga latente calculada, incrementa el tamaño de la unidad.
Consulta el manual del equipo para valores exactos de tu modelo.
¿Qué es la carga latente y cómo afecta?
La porcion latente de la carga térmica — esa que esta “escondida” dentro del aire húmedo — se calcula por separado y tiene tres fuentes principales:
- Aire externo (infiltración y ventilación)
- Ocupantes
- Fuentes miscelaneas: cocina, lavanderia, bano
En la mayoría de las residencias, si tu selección de equipo es correcta basada en la carga sensible, la capacidad latente sera amplia. El problema aparece en zonas costeras o con humedad relativa alta, donde la carga latente puede dominar el cálculo.
¿Qué debes recordar sobre carga térmica?
- Siempre calcula con la temperatura máxima de diseño, nunca con el promedio.
- Las cuatro fuentes de carga térmica residencial son: estructura, infiltración, ocupantes y electrodomésticos.
- El tipo de construcción (hermetica, media o pobre) define los cambios de aire por hora y afecta directamente el dimensionamiento.
- No sobredimensiones el equipo más del 25% de la carga estimada. Un equipo grande no es mejor; genera ciclos cortos y mala deshumidificacion.
- Agrega 10% por perdidas en ductos si el sistema de distribución pasa por espacios no acondicionados.
