Conversión de Vatios a Calorías por Segundo: Fórmula y Aplicaciones
Las unidades para medir la energía se utilizan dependiendo de la fuente o la forma de generación. Para expresar cierta cantidad de energía en las diferentes unidades solo debemos conocer sus respectivas equivalencias, con una unidad fundamental como el joule (J) o la caloría (cal).
En el Sistema Internacional de unidades (SI) la energía se mide en joule (J), nombre otorgado en honor al físico inglés James Prescott Joule (1818-1889). La caloría corresponde a una unidad del Sistema Técnico de Unidades que representa la energía necesaria para elevar la temperatura de un gramo de agua en un grado Celsius. Esta unidad es muy utilizada para expresar el aporte energético de los alimentos.
Se debe distinguir entre la llamada “caloría chica” (cal) y la “caloría grande” (Cal), ya que esta última corresponde a la energía necesaria para elevar en un grado Celsius un kilogramo de agua. La Teracaloría (Tcal) corresponde a la unidad de energía utilizada por la Agencia Internacional de Energía para establecer equivalencias, realizar informes y balances.
El BTU es una unidad de energía utilizada principalmente en Estados Unidos, que corresponde a la necesaria para elevar en un grado Fahrenheit una libra de agua. Corresponde a la energía necesaria para sustentar o producir cierta potencia por un tiempo determinado. Esta unidad se emplea habitualmente para cuantificar la energía eléctrica.
Esta unidad es utilizada habitualmente en la producción de energía termoeléctrica y corresponde a la suministrada por una tonelada de petróleo. Corresponde a la energía que puede suministrar una tonelada de carbón.
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Para comprender mejor cómo se relacionan estas unidades, a continuación, se presenta una tabla con las equivalencias más comunes:
| Unidad | Equivalencia |
|---|---|
| 1 Joule (J) | 0.239 calorías (cal) |
| 1 Caloría (cal) | 4.184 Joules (J) |
| 1 Caloría Grande (Cal) o Kilocaloría (kcal) | 1000 calorías (cal) |
| 1 BTU | 1055 Joules (J) |
Cómo calcular la transmitancia térmica de la ventana con cajón de persiana
¿Cómo influye la envolvente térmica en el consumo de energía?
Al diseñar la envolvente de nuestros proyectos, debemos poner especial cuidado en cada uno de los elementos que la componen, ya que cada una de estas capas presenta cualidades específicas que van a ser determinantes en el comportamiento térmico de nuestro edificio en su conjunto. En este contexto, es crucial entender la transmitancia térmica.
La envolvente térmica está definida como la "piel" del edificio, que permite resguardar el confort térmico y acústico de sus interiores. Ésta se compone por sus cerramientos opacos (muros, suelos, techos), sus elementos operables (puertas y ventanas) y por sus puentes térmicos, que son todos aquellos puntos que permiten más fácilmente el paso del calor (puntos con variaciones geométricas o cambios de materiales).
Cálculo de la Transmitancia Térmica
Si dividimos 1 m2 de nuestra envolvente por la diferencia de temperatura entre sus caras, obtendremos un valor que corresponde a la transmitancia térmica, también llamado Valor U. Este valor nos permite conocer su nivel de aislación térmica en relación al porcentaje de energía que lo atraviesa; si el número resultante es bajo tendremos una superficie bien aislada y, por el contrario, un número alto nos alerta de una superficie deficiente termicamente.
Expresado en W/m²·K, el Valor U depende de la resistencia térmica de cada uno de los elementos que componen la superficie (porcentaje en que un elemento constructivo se opone al paso del calor), y ésta en particular obedece al espesor de cada capa y a su conductividad térmica (capacidad de conducir el calor de cada material). Revisemos las fórmulas necesarias para calcular la transmitancia térmica de nuestra envolvente.
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La fórmula general para calcular el Valor U, es:
U = 1/Rt
Donde:
- U = Transmitancia Térmica (W/m²·K)
- Rt = Resistencia Térmica Total del elemento compuesto por capas (m²·K/W), que se obtiene según: Rt = Rsi + R1 + R2 + R3 + ... + Rn + Rse
Donde:
- Rsi = Resistencia Térmica Superficial Interior (según norma por zona climática)
- Rse = Resistencia Térmica Superficial Exterior (según norma por zona climática)
- R1, R2, R3, Rn = Resistencia Térmica de cada capa, que se obtienen según: R = e / λ
Donde:
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- e = Espesor del Material (m)
- λ = Conductividad Térmica del Material (W/K·m) (según cada material)
Podemos notar entonces que la Transmitancia Térmica es inversamente proporcional a la Resistencia Térmica: a mayor resistencia de los materiales que componen una envolvente, menor es la cantidad de calor que se pierde a través de ella.
U = 1/R
R = 1/U
Zonas Climáticas
Al obtener nuestro valor U, debemos compararlo con el valor de la transmitancia térmica máxima (o límite) especificado para la zona climática en la que se encuentra nuestro proyecto, en invierno y verano.
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