El calor sensible es el calor que se transfiere hacia o desde una sustancia sin provocar un cambio de fase. Es el tipo de calor que sentimos cuando tocamos algo que está caliente o frío.
El calor latente es el calor que se transfiere hacia o desde una sustancia durante un cambio de fase, como de líquido a gas o de gas a sólido. Es el calor que se requiere para cambiar el estado de una sustancia sin cambiar su temperatura.
El calor total es la suma del calor sensible y el calor latente. Es la cantidad total de calor que se transfiere hacia o desde una sustancia.
Ecuaciones
Calor sensible:
El calor sensible es el tipo de calor que podemos sentir y medir con un termómetro. Es la energía necesaria para cambiar la temperatura de una sustancia sin cambiar su fase (por ejemplo, de sólido a líquido o de líquido a gas).
$$H_S = 1.08 \times CFM \times \Delta T$$Calor latente:
El calor latente es la energía necesaria para cambiar la fase de una sustancia (por ejemplo, de sólido a líquido o de líquido a gas). No provoca un cambio de temperatura.
$$H_L = 0.68 \times CFM \times \Delta W_{GR}$$Calor total:
El calor total es la suma del calor sensible y el calor latente.
$$H_T = H_S + H_L$$donde:
- HSes el calor sensible (Btu/hr)
- HLes el calor latente (Btu/hr)
- HT es el calor total (Btu/hr)
- CFMes el caudal de aire (pies cúbicos por minuto)
- ΔTes la diferencia de temperatura (°F)
- ΔWGRAMO es la diferencia de relación de humedad (granos H2O/lb. DA)
Ejemplo
Un acondicionador de aire elimina 10 000 Btu/h de calor total de una habitación. El caudal de aire es de 1000 CFM y la diferencia de temperatura es de 20 °F. La diferencia en la relación de humedad es de 0,005 granos de H2O/lb. DA.
Calor sensible:
$$H_S = 1.08 \times 1000 \times 20 = 21,600 Btu/hr$$Calor latente:
$$H_L = 0.68 \times 1000 \times 0.005 = 3.4 Btu/hr$$Calor total:
$$H_T = H_S + H_L = 21,600 + 3.4 = 21,603.4 Btu/hr$$Valor U y área
El valor U de un material es una medida de su resistencia térmica. Cuanto menor sea el valor U, mejor será el aislamiento.
El área de una superficie es una medida de su tamaño.
Ecuación
$$H = U \times A \times \Delta T$$donde:
- Hes la tasa de transferencia de calor (Btu/hr)
- tues el valor U (Btu/hr. ft². °F)
- Aes el área (pies²)
- ΔTes la diferencia de temperatura (°F)
Ejemplo
Una pared tiene un valor U de 0,25 Btu/hr.ft². °F y un área de 100 pies². La diferencia de temperatura entre el interior y el exterior de la pared es de 20°F.
Tasa de transferencia de calor:
$$H = 0.25 \times 100 \times 20 = 500 Btu/hr$$Relación de calor sensible (SHR)
La relación de calor sensible (SHR) es la relación entre el calor sensible y el calor total. Es una medida de qué parte del calor total es calor sensible.
Ecuación
$$SHR = \frac{H_S}{H_T} = \frac{H_S}{H_S + H_L}$$Ejemplo
En el ejemplo anterior, el calor sensible es 21.600 Btu/h y el calor total es 21.603,4 Btu/h. Por tanto, la SHR es:
$$SHR = \frac{21,600}{21,603.4} = 0.999$$Conclusión
El calor sensible, latente y total son conceptos importantes en HVAC. Al comprender estos conceptos, podrá diseñar y operar mejor los sistemas HVAC.