Diseño de estudio técnico-económico para proyecto de climatizació

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Universidad de La Salle Universidad de La Salle 
Ciencia Unisalle Ciencia Unisalle 
Ingeniería Civil Facultad de Ingeniería 
2022 
Diseño de estudio técnico-económico para proyecto de Diseño de estudio técnico-económico para proyecto de 
climatización por medio de pozo canadiense utilizando energía climatización por medio de pozo canadiense utilizando energía 
geotérmica. Caso empresa “Transportes Santo Domingo” geotérmica. Caso empresa “Transportes Santo Domingo” 
Felipe Barreto Jarava 
Universidad de La Salle, Bogotá, fbarreto85@unisalle.edu.co 
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Barreto Jarava, F. (2022). Diseño de estudio técnico-económico para proyecto de climatización por medio 
de pozo canadiense utilizando energía geotérmica. Caso empresa “Transportes Santo Domingo”. 
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Diseño de estudio técnico-económico para proyecto de climatización por medio de pozo 
canadiense utilizando energía geotérmica. Caso empresa “Transportes Santo Domingo” 
 
 
 
 
 
 
Felipe Barreto Jarava 
 
 
 
 
 
 
Universidad de La Salle 
Facultad de ingeniería 
Programa de Ingeniería civil 
Bogotá D.C 
2022 
Diseño de estudio técnico-económico para proyecto de climatización por medio de pozo 
canadiense utilizando energía geotérmica. Caso empresa “Transportes Santo Domingo” 
 
 
 
Felipe Barreto Jarava 
 
 
Director 
Álvaro Enrique Rodríguez Páez 
 
 
Trabajo de grado para optar al título de Ingeniero Civil 
 
 
Universidad de La Salle 
Facultad de ingeniería 
Programa de Ingeniería civil 
Bogotá D.C 
2022 
Resumen 
La energía geotérmica es una de las fuentes de energías renovables menos destacadas, pero 
con un potencial que podría solucionar diversos problemas energéticos en el mundo, puesto que 
su disponibilidad, en comparación a otras energías, es constante sin importar los cambios 
climáticos dados en el ambiente. Dentro de sus más grandes aplicaciones es la climatización de 
espacios al utilizar yacimientos de muy baja entalpía donde la temperatura de la tierra se 
mantiene constante en un rango de 7°C a 13°C a los 2 metros de profundidad. 
El intercambiador aire-tierra o pozo canadiense o provenzal, es uno de los tantos sistemas 
de climatización que aprovecha los conceptos de conservación de la energía y las propiedades 
térmicas del suelo, para conseguir enfriar o calentar el aire del ambiente logrando aclimatar 
espacios sin el uso de aire acondicionado o calefacción, los cuales consumen grandes cantidades 
de energía eléctrica y que a su vez representa un impacto económico en cuanto a costos de 
energía. Este estudio compara la viabilidad técnica y económica para la construcción de un 
intercambiador aire-tierra que reemplace el sistema convencional por aire acondicionado y así 
generar un ahorro energético. Esta se presenta como una solución eficiente para muchas 
regiones de Colombia, donde muchas casas rurales de la costa caribe presentan gran espacio 
para la implementación del sistema, con ello se reduce el uso de energía, bajan los costos y se 
garantiza la climatización agradable a cualquier hora del día, fecha o temporada. 
Palabras clave: Energía geotérmica, climatización, energía renovable, ahorro energético, 
pozo canadiense o provenzal. 
 
 
 
Abstract 
Geothermal energy is one of the less prominent resources of renewable energy, it has the 
potential to solve several energy problems worldwide, and its accessibility is constant regardless 
of the climatic changes given in the environment. One of its major applications is the natural air 
conditioning of spaces using very low-enthalpy reservoirs that are located approximately two-
meter of depth. Temperatures here remain at a stable 7 °C to 13 °C. 
The air-earth heat exchanger (EAHX) or Canadian or provencal well is one of the many air 
conditioning systems that takes advantage of this concept of energy conservation and the thermal 
properties of the soil. They cool or heat the air in the environment and create acclimatizing spaces 
without the use of air conditioning or heating. The conventional methods consume large amounts 
of electricity and, in turn, create a negative economic impact in terms of energy costs. This study 
compares the technical and economic feasibility of building an air-earth heat exchanger to replace 
the conventional system with air conditioning and thus generate energy savings. This is presented 
as an efficient solution for many regions of Colombia, where many rural homes on the Caribbean 
coast have great space for the implementation of the system. They reduce energy use, and lower 
costs as well as ensure a pleasant climate at any time of day or season. 
Keywords: Geothermal energy, acclimate spaces, renewable energy, energy-saving, 
Canadian or provencal well. 
 
 
 
 
 
Contenido 
Resumen ..................................................................................................................................... 3 
Introducción ............................................................................................................................... 10 
1 Objetivo general ................................................................................................................. 12 
1.1 Objetivos específicos .................................................................................................. 12 
2 Antecedentes ..................................................................................................................... 13 
2.1 Las fuentes no convencionales de energía renovable (FNCER) ................................. 13 
2.2 Energía geotérmica ..................................................................................................... 13 
2.3 Yacimientos de muy baja entalpía – Geotermia somera .............................................. 14 
2.4 Tipos de sistemas de geotermia somera ..................................................................... 15 
2.4.1 Sistemas abiertos ................................................................................................. 15 
2.4.2 Sistemas cerrados ............................................................................................... 16 
2.4.3 Sistemas que no pueden incluirse ........................................................................ 18 
2.5 Energía geotérmica en Colombia ................................................................................ 20 
2.6 Geotermia somera en Colombia ..................................................................................22 
2.7 Transferencia de calor en la tierra ............................................................................... 23 
2.7.1 Leyes de la termodinámica .................................................................................. 23 
3 Intercambiador aire-tierra (pozo canadiense) ..................................................................... 25 
3.1 Configuraciones del sistema ....................................................................................... 27 
3.1.1 Directos aislados (Anillo) ...................................................................................... 27 
3.1.2 Distribución Techelmann (Rejilla) ......................................................................... 27 
3.1.3 Bloque Techelmann (Bloque-rejilla) ...................................................................... 28 
3.2 Casos de estudio ........................................................................................................ 29 
3.2.1 Casa Pomaret ...................................................................................................... 29 
3.2.2 Ciudades de Oran, Bechar y Adrar en Algeria ...................................................... 30 
3.2.3 Edificio Schwerzenbacherhof, Suiza .................................................................... 30 
3.3 Componentes del sistema intercambiador aire-tierra................................................... 31 
3.4 Fundamento teórico del intercambiador aire-tierra ...................................................... 32 
3.5 Criterios de diseño para un intercambiador aire-tierra ................................................. 35 
3.6 Cálculos del sistema ................................................................................................... 36 
3.6.1 Resistencia térmica total ...................................................................................... 36 
3.6.2 Coeficiente total de transferencia de calor ............................................................ 36 
3.6.3 Diferencia de temperatura media logarítmica ....................................................... 37 
3.6.4 Superficie del conducto ........................................................................................ 37 
3.7 Cargas térmicas .......................................................................................................... 38 
3.7.1 Calor generado por personas ............................................................................... 38 
3.7.2 Calor generado por iluminación ............................................................................ 39 
3.7.3 Calor generado por equipos ................................................................................. 39 
3.7.4 Calor por radiación ............................................................................................... 39 
3.7.5 Calor por conducción térmica en muros ............................................................... 40 
3.7.6 Calor por conducción térmica en vidrios ............................................................... 40 
3.8 Sistema de distribución del aire tratado ....................................................................... 41 
3.8.1 Diseño de ductos ................................................................................................. 41 
3.8.2 Pérdidas por rozamiento ...................................................................................... 41 
3.8.3 Pérdidas por codos .............................................................................................. 41 
3.8.4 Pérdidas por bifurcación “T” ................................................................................. 42 
3.8.5 Recuperación estática de presión o pérdidas por reducción................................. 42 
3.8.6 Selección de filtros ............................................................................................... 42 
3.9 Ventajas y desventajas del sistema ............................................................................. 42 
4 Empresa Transportes Santo Domingo ................................................................................ 43 
4.1 Ubicación .................................................................................................................... 43 
4.2 Clima ........................................................................................................................... 44 
4.3 Geología ..................................................................................................................... 46 
4.4 Descripción de la vivienda ........................................................................................... 46 
4.5 Características generales del diseño actual ................................................................ 49 
4.5.1 Ventilación ........................................................................................................... 49 
4.5.2 Refrigeración ........................................................................................................ 49 
4.5.3 Materiales ............................................................................................................ 49 
5 Diseño del intercambiador aire-tierra .................................................................................. 50 
5.1 Caudal de aire necesario para refrigeración ................................................................ 50 
5.2 Cargas térmicas .......................................................................................................... 55 
5.2.1 Calor generado por personas ............................................................................... 55 
5.2.2 Calor generado por iluminación ............................................................................ 57 
5.2.3 Calor generado por equipos ................................................................................. 60 
5.2.4 Calor generado por radiación ............................................................................... 61 
5.2.5 Calor generado por conducción de muros y ventanas .......................................... 64 
5.3 Diámetro de ductos de distribución ............................................................................. 68 
5.4 Estimación de pérdidas ............................................................................................... 72 
5.4.1 Longitud equivalente ............................................................................................ 72 
5.4.2 Bifurcación o “T” ................................................................................................... 74 
5.4.3 Reducción de ducto o recuperación estática de presión ....................................... 76 
5.4.4 Rozamiento .......................................................................................................... 77 
5.5 Valores de diseño del intercambiador ......................................................................... 80 
5.6 Área de intercambio requerida .................................................................................... 81 
5.7 Configuración final del sistema .................................................................................... 81 
5.7.1 Tuberías de entrada y salida ................................................................................ 83 
5.7.2 Tuberías de transferencia .................................................................................... 83 
5.7.3 Selección de difusores ......................................................................................... 83 
5.7.4 Selección de filtro ................................................................................................. 85 
5.7.5 Cámara de entrada .............................................................................................. 86 
5.7.6 Recolección de condensados ...............................................................................87 
5.7.7 Cámara de salida ................................................................................................. 87 
5.7.8 Impulsador de aire ............................................................................................... 87 
5.8 Sistema de extracción ................................................................................................. 88 
5.9 Esquemas del sistema intercambiados aire-tierra ....................................................... 91 
6 Diseño sistema de aire acondicionado convencional .......................................................... 94 
7 Presupuesto intercambiador aire-tierra ............................................................................... 98 
8 Presupuesto sistema convencional de aire acondicionado ................................................. 99 
9 Análisis de viabilidad .......................................................................................................... 99 
9.1 Costos iniciales ........................................................................................................... 99 
9.2 Consumo y gasto energético ..................................................................................... 100 
9.3 Periodo de recuperación de la inversión del intercambiador ...................................... 102 
9.4 Beneficios tributarios por utilizar FNCER ................................................................... 103 
9.4.1 Deducción especial del impuesto de renta ......................................................... 104 
9.4.2 Depreciación acelerada ...................................................................................... 104 
9.4.3 Exclusión del IVA ............................................................................................... 104 
9.5 Bienestar del personal de trabajo .............................................................................. 104 
9.6 Viabilidad ambiental .................................................................................................. 105 
10 Recomendaciones para el intercambiador aire tierra .................................................... 106 
10.1 Sistemas pasivos ...................................................................................................... 106 
10.1.1 Reducir la carga térmica .................................................................................... 106 
10.1.2 Aislación de muros ............................................................................................. 106 
10.1.3 Aislación de vidrios ............................................................................................ 108 
10.1.4 Orientación de ventanas y puertas ..................................................................... 109 
10.1.5 Muros verdes o piel verde .................................................................................. 109 
10.2 Sistemas activos ....................................................................................................... 109 
10.2.1 Inclusión de otras FNCER (energía solar) .......................................................... 110 
11 Conclusiones ................................................................................................................ 110 
12 Bibliografía .................................................................................................................... 113 
Anexos .................................................................................................................................... 116 
Anexo A. Cálculos del sistema intercambiador aire-tierra .................................................... 116 
Anexo B. Ficha técnica del impulsador y extractor de aire SODECA ................................... 119 
Anexo C. Ficha técnica equipos de aire acondicionado convencional .................................. 125 
Anexo D. Cotización PAVCO WAVIN .................................................................................. 127 
Anexo E. Cotización equipos SODECA ............................................................................... 128 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
10 
 
 
Introducción 
 La transición energética se ha convertido en un tema crucial y de gran importancia a nivel 
nacional como a nivel mundial. El uso de los combustibles fósiles ha generado enormes 
consecuencias ambientales y de salud pública alrededor del mundo por lo que se han tomado 
acciones para contrarrestar estos impactos en términos políticos y económicos. El acuerdo de 
París de 2015 enlista a más de 196 países (en los que se encuentra Colombia) comprometidos a 
reducir sus niveles de GEI y contribuir a que la temperatura global no aumente a los 2°C a lo que 
se tiene proyectado y que provocaría un sin fin de catástrofes climáticas perjudicando la vida y 
bienestar de muchos seres vivos incluyendo al ser humano. Las potencias y economías 
mundiales también se encuentran altamente comprometidas en realizar esta transición como lo 
es China, la Unión Europea y EEUU (que recientemente se ha reintegrado al acuerdo) que para 
2019 representaban el 45% de las emisiones globales (Ministerio de Minas y Energía, 2021, p. 
11,13). 
En Latinoamérica el panorama de energías limpias no es tan desalentador puesto que 
para el 2018 el 58% de la enegía eléctrica proceden de fuentes renovables, en su mayoría 
provenientes de hidroeléctricas (Ministerio de Minas y Energía, 2021, p. 9), y en Colombia 
actualmente el 68% de la energía producida proviene de fuentes renovables conviertiendola el la 
sexta matriz de energía más limpia del mundo (ACOLGEN, 2021). Sin embargo, estas cifras 
pueden verse afectadas debido a que la mayoría es producida por centrales hidroeléctricas y que 
por efectos del cambio climático los niveles de los cuerpos de agua se verán afectados, lo que 
reduciría la capacidad de producción. De todas formas Colombia ha demostrado compromiso con 
la transición energetica promoviendo políticas e incentivos como lo es la ley 1715 de 2014 y otros 
proyectos de ley que deducen el pago de impuestos a proyectos que impulsen las fuentes 
alternativas (Ministerio de Minas y Energía, 2021, p. 5). Esto ha permitido el crecimiento de 
fuentes renovables como lo es la eolica, solar y geotérmica las cuales han aumentado un 10% 
11 
 
 
produciendo cerca 220MW. La transición energética es una realidad que requiere de mucho 
compromiso e inversión por parte de los gobiernos y empresas a futuro y conseguir para el 2030 
la nueva de meta de reducción de GEI al 51%. 
Mucho se habla de la energía eólica y solar, que son sin lugar a duda las más famosas y 
reconocidas entre las fuentes no convencionales de energías renovables, pero entre todas esas 
fuentes se encuentra la geotérmica una desconocida y poco aprovechada en el país. La 
geotermia a nivel mundial para el 2015 ya generaba 12.636MWe de acuerdo a la IGA 
(International Geothermal Association) teniendo como al mayor productor a EEUU. Sin embargo, 
la energía geotérmica presenta otro uso que se lleva usando incluso en tiempos prehistóricos y 
son las bondades térmicas. La tierra libera energía en forma de calor lo que protegia al humano 
primitivo de las duras condiciones ambientales al habitar cavernas o túneles subterraneos. 
Actualmente se han modernizado estos sistemas y ahora se utilizan tubos enterrados y bombas 
de calor para aprovechar la energía geotermica para climatizar viviendas o edificios completos. 
Como se verá más adelante, el potencial y la disponibilidad de este recurso en Colombia lo hará 
clave para reducir los altos consumos de energía eléctrica hechos por un sistema convencional 
de aire acondicionado donde el 70% de las ciudades requieren de algún sistema de enfriamiento 
y el 8% de la energía total producida del país se consume con este fin (AGEOCOL - Asociación 
Geotérmica Colombiana, 2021, 6m16s). 
La transición eléctricaahora no solo procede de pruducir energía de manera limpia sino a 
disminuir ese consumo y optimizar el uso de los recursos naturales. La energía geotérmica será 
un recurso bastante explotable para disminuir los GEI de la atmósfera y brindar confort en 
climatización a los hogares y empresas de Colombia. Su problema radica en el gran vacío legal 
que existe en cuanto a regulaciones, licencias y trámites para este tipo de construcciones que 
poco a poco se va haciendo conocer por académicos y profesionales en el tema. 
 
12 
 
 
1 Objetivo general 
Desarrollar el estudio técnico-económico para el diseño de sistema de climatización para 
la empresa por el método de pozo canadiense o provenzal, utilizando energía geotérmica de baja 
temperatura y con ello reducir los costos en energía eléctrica. 
1.1 Objetivos específicos 
• Recaudar a través de fuentes primarias y secundarias la información técnica, histórica y 
científica alrededor del pozo canadiense o provenzal, así como las condiciones 
geográficas y climáticas de la ubicación de la empresa. 
• Realizar una cuantificación estimada a través de un predimensionamiento del consumo 
energético que podría generar el sistema por pozo canadiense o provenzal, comparado 
con el producido por un sistema convencional de aire acondicionado. 
• Presentar un presupuesto de los componentes de un intercambiador aire-tierra (sistema 
de pozo canadiense o provenzal) que garantice la climatización al interior del edificio, junto 
con un análisis técnico-económico del mismo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
13 
 
 
2 Antecedentes 
2.1 Las fuentes no convencionales de energía renovable (FNCER) 
Las FNCER son aquellos recursos de energía renovable disponibles a nivel mundial que 
son ambientalmente sostenibles, pero que en el país no son empleados o son utilizados de 
manera marginal y no se comercializan ampliamente. Se consideran FNCER la biomasa, los 
pequeños aprovechamientos hidroeléctricos, la eólica, la geotérmica, la solar y los mares. 
(Zapata, Valencia, Natiello, & Torres, 2014) 
2.2 Energía geotérmica 
La energía geotérmica es considerada en todo el mundo como una forma de energía 
limpia y renovable. Se estima que el flujo de calor del interior de la tierra es cercano a los 42 
millones de megavatios de energía, los cuales continuarán fluyendo por algunos miles de millones 
de años más, razón por la cual se considera una fuente ilimitada de energía. (Marzolf, 2014) 
Figura 2.1 
Energía generada en MW durante 24 horas por cada una de las diferentes FNCER 
 
Nota. La imagen corresponde a un estudio realizado en California de acuerdo a la cantidad de 
energía producida por cada una de las FNCER en el lapso de 24 horas. Adaptado de Geothermal 
14 
 
 
Energy Renewable Energy and the environment (p.11), por William E. Glassley, 2010, Taylor & 
Francis Group. 
Llopis (2008) explica que “contrariamente a la energía solar o a la eólica, la energía 
geotérmica no depende del clima, de la radiación solar ni del viento. Está disponible 24 horas al 
día, 365 días al año.” (p. 40). Esta comparación incluye a las demás FNCER como se ve en la 
figura 2.1, donde por su sostenibilidad en el tiempo y su potencial supera la producción energética 
de las otras fuentes. 
2.3 Yacimientos de muy baja entalpía – Geotermia somera 
El subsuelo puede clasificarse por yacimientos, los cuales dependen de características 
como el gradiente térmico y la entalpía. El primero tiene que ver con la variación de la temperatura 
de acuerdo a la profundidad; el segundo está ligado a la capacidad del suelo de intercambiar 
energía térmica como explica Llopis (2008, p. 31). Por ello, puede clasificarse en yacimientos de 
muy baja entalpía, baja entalpía, media entalpía y alta entalpía (Figura 2.2). 
Figura 2.2 
Yacimientos y sus aplicaciones 
 
15 
 
 
Nota. Describe el aprovechamiento energético de cada uno de los yacimientos y su área de 
aplicación. Adaptado de Guía de la Energía Geotérmica (p.32), por Guillermo Llopis & Vicente 
Rodrigo, 2008, Dirección General de Industria, Energía y Minas. 
En los yacimientos de muy baja entalpía, también conocida como la geotermia somera, la 
temperatura del subsuelo suele estar por debajo o por encima de la temperatura ambiental 
dependiendo si es clima frío o caliente. El gradiente térmico suele ser normal, es decir, que puede 
ir de a 20 a 30 °C/km lo que hace este yacimiento especial para climatización de viviendas, 
bombas de calor, balnearios y aguas termales superficiales. 
La superficie del suelo intercambia calor con la atmósfera y sufre las variaciones diarias 
de temperatura hasta una profundidad de 0,5 m. A pocos metros de profundidad, la temperatura 
permanece relativamente estable, entre 7 y 13 °C, si se la compara con la temperatura ambiente 
en superficie. (Llopis, 2008, p. 47) 
 Sánchez, Sanz, & Otros (2011) explican que dada esta estabilidad térmica que presenta 
el suelo a los 100 – 200m, mucho mejor a los 10 - 20m donde la temperatura se mantiene 
constante, se han hecho avances tecnológicos que aprovechan está energía almacenada en esta 
capa del suelo como lo son las bombas de calor, los sistemas UTES (Underground Thermal 
Energy Storage) y el intercambiador aire-tierra. 
2.4 Tipos de sistemas de geotermia somera 
2.4.1 Sistemas abiertos 
“Basados en el uso de aguas subterráneas, que suponen la captación de agua de un 
acuífero para su aprovechamiento. En este caso, el agua subterránea es el medio de transporte 
del calor.” (Sánchez, Sanz, & Ocaña, 2011, p.56). 
El ejemplo más claro son las bombas de calor geotérmica, las cuales pueden transferir 
calor desde una fuente superficial del suelo con el uso de fluidos (aire o agua) y se aprovecha 
16 
 
 
para refrigerar o calentar, según sea el caso, el aire al interior de la vivienda. El sistema consiste 
en una instalación de bomba sumergida que transporta el agua suberránea hasta la bomba de 
calor (Figura 2.3) y al extraer su energía en forma de calor el reinyectada al suelo o se vierte a 
un cauce superficial. 
Figura 2.3 
Sistemas abiertos 
 
Nota. Adaptado de Guía de la Energía Geotérmica (p.66), por Guillermo Llopis & Vicente Rodrigo, 
2008, Dirección General de Industria, Energía y Minas. 
2.4.2 Sistemas cerrados 
Pueden ser verticales u horizontales. Su función está dirigida a aprovechar la inercia 
térmica de los niveles más externos de la corteza terrestre entre los 2 a 10m. Aquí ya se aplican 
los tubos enterrados y el uso de algún fluido termoportador como puede ser un anticongelante, 
es decir, ya no se usan aguas subterráneas para llevar el calor del subsuelo a la bomba de calor. 
(Sánchez, Sanz, & Ocaña, 2011) 
17 
 
 
En cuanto a flexibilidad, los sistemas horizontales (Figura 2.4) son más fáciles de instalar 
y no requieren de mucho movimiento de tierras o perforaciones profundas como los son los 
sistemas verticales (Figura 2.5). (Sánchez, Sanz, & Ocaña, 2011) 
Figura 2.4 
Sistemas cerrados horizontales 
 
a) b) 
 
c) d) 
Nota. Son las diferentes configuraciones que se le puede dar a un sistema cerrado horizontal. 
Adaptado de Evaluación del potencial de energía geotérmica (p.56), por Sánchez, Sanz, & Ocaña, 
2011, TECNOLOGÍA Y RECURSOS DE LA TIERRA, S.A. 
 
 
 
18 
 
 
Figura 2.5 
Sistemas cerrados verticales 
 
Nota. Adaptado de Guía de la Energía Geotérmica (p.68), por Guillermo Llopis & Vicente Rodrigo, 
2008, Dirección General de Industria, Energía y Minas. 
2.4.3 Sistemas que no pueden incluirse 
Aquellos que no pueden clasificarse puesto que aprovechan otras fuentes de calor como 
lo son las aguas de minas u obras subterráneas como túneles. Se encuentran los pozos tipo 
columna (Figura 2.6a) que consisten en pozos profundos para el bombeo de agua para la 
obtención de calor y se reinyecta en la grava exterior del pozo, otro es la utilización de agua de 
minas y túneles las cuales tienen un potencial geotérmicoimportante ya que esta agua suele 
mantener constante su temperatura sin alteraciones por el ambiente o tiempo. (Sánchez, Sanz, 
& Ocaña, 2011) 
Otro sistema es el intercambiador aire-tierra (pozo canadiense o provenzal), que es uno 
de los sistemas de más bajo costo y con muchos beneficios en cuando a climatización y 
ventilación de espacios además de su bajo consumo energético. Por último, los sistemas UTES 
(Underground Thermal Energy Storage) que como su traducción lo explica, consiste en sistemas 
19 
 
 
de almacenamiento de energía térmica en bombas de calor enterradas también se subdivide en 
sistemas abiertos y cerrados, a su vez dependiendo se la fuente si es un acuífero o el subsuelo. 
(Sánchez, Sanz, & Ocaña, 2011) 
Figura 2.6 
Otros sistemas de aprovechamiento geotérmico 
 
a. Pozo columna b. Agua de minas y túneles 
 
c. Sistemas UTES d. Sistemas ATES y BTES 
 
Nota. Adaptado de Evaluación del potencial de energía geotérmica (p.56), por Sánchez, Sanz, & 
Ocaña, 2011, TECNOLOGÍA Y RECURSOS DE LA TIERRA, S.A. 
20 
 
 
2.5 Energía geotérmica en Colombia 
Desde los años 70, Colombia ha venido realizando estudios geotécnicos para identificar 
el potencial geotérmico del territorio. Los estudios, en especial, están dirigidos a encontrar 
yacimientos de alta entalpía para generación de energía eléctrica, pero da una visión general de 
dónde también pueden encontrarse y ser aprovechados los yacimientos de muy baja entalpía. 
El Mapa Preliminar de Gradientes Geotérmicos de Colombia es el resultado del trabajo 
conjunto del INGEOMINAS (ahora se conoce como el Servicio Geológico Colombiano) y la 
Agencia Nacional de Hidrocarburos que incluyó el análisis y procesamiento de las mediciones de 
temperatura registradas en 4.414 pozos en las diferentes cuencas sedimentarias del país (Figura 
2.7). (ANH, 2009) 
Las zonas con yacimientos de muy baja entalpía (anomalías negativas) son las que 
presentan un gradiente térmico bajo correspondientes al espectro azul y la escala continua así 
sucesivamente hasta llegar a los yacimientos de alta entalpía (anomalías positivas). 
Como se explicó anteriormente, el objetivo del estudio era identificar las zonas con mayor 
potencial geotérmico para generar energía, por eso los yacimientos de muy baja entalpía se 
presentan como anomalías negativas, diferente al caso de las anomalías positivas que representa 
gradientes térmicos mayores a 40 °C/km. 
Anomalías negativas, con valores inferiores a 20°C/km, son observadas en las cuencas 
sedimentarias de Guajira, Sinú - San Jacinto, Valle Inferior del Magdalena, Urabá, Chocó y 
Tumaco. Con excepción de las cuencas de Valle Inferior y Sinú – San Jacinto, la densidad de 
información disponible de estas cuencas es muy limitada y no permite generalizar los rasgos de 
su gradiente geotérmico. (ANH, 2009) 
 
 
21 
 
 
Figura 2.7 
Mapa de gradientes geotérmicos de Colombia 
 
Nota. Adaptado de Agencia Nacional de Hidrocarburos. por INGEOMINAS, 2009, INGEOMINAS. 
22 
 
 
Actualmente el Ministerio de Minas y Energía y Parex Reources presentaron un plan piloto 
para la construcción de una planta geotérmica de generación de energía eléctrica en el municipio 
de Yopal, Casanare. El piloto tiene como objetivo generar cerca de 72.000kW/h de energía lo que 
representa el consumo promedio de 480 familias al mes y con ello reducir emisiones por parte de 
combustibles fósiles 550Ton de CO2 anuales. 
Minenergía (2021) explica que “por su posición geográfica y geológica privilegiada, al estar 
situado en el cinturón Fuego del Pacífico, Colombia reúne todas las condiciones para el desarrollo 
de este tipo de proyectos. (…) los recursos geotérmicos almacenados del país rondan los 138,60 
EJ”. Se adelantan estudios por parte de instituciones académicas y gubernamentales sobre el 
pozo que registra el mayor gradiente térmico, que corresponde a el Macizo Volcánico del Ruiz. 
Aunque su desarrollo no es muy avanzado debido a la falta de capacidad técnica y científica del 
país, sumado a lo costos de los equipos y exploraciones por lo inaccesibles que suelen ser están 
zonas de potencial geotérmico. 
2.6 Geotermia somera en Colombia 
Por otro lado, se registra muy poco sobre la aplicación de los yacimientos de muy baja 
entalpía. Se conoce el caso del parque industrial de Tocancipá (Cundinamarca) el cual inició un 
plan piloto para implementar bombas de calor y reducir en un 75% el consumo de energía 
eléctrico de un cuarto frío en el año 2017. Sin embargo, este proyecto se vino abajo debido a 
incongruencias en la solicitud para obtener la “Certificación de Beneficio Ambiental por Nuevas 
Inversiones en Proyectos de Fuentes No Convencionales de Energías Renovables- FNCER”, la 
cual ofrece beneficios tributarios dictados por la ley 1715 de 2014. (Resolución 01024, 2017) 
Sin embargo, existen abundantes vacíos legales y normativos para la aplicación de 
tecnologías de geotermia somera en el país, en donde aún no es necesaria la expedición de 
licencia para este tipo de proyectos lo que permite su libre desarrollo, además de recibir los 
23 
 
 
incentivos tributarios especificados en la ley 1715 de 2014, pero podría generar problemas con 
entes gubernamentales ambientales o del uso del subsuelo. (Luna, C., 2021) 
El principal problema es la falta de conocimiento por parte de la ciudadanía sobre esta 
nueva (en el país) FNCER para proyectos de climatización de vivienda más sostenible, eficiente, 
de bajo costo y de la considerable reducción del consumo de energía eléctrica. (Luna, C., 2021, 
12m42s) 
El proceso a seguir de acuerdo a expertos en el tema para lograr integrar estas 
tecnologías al público, además de la divulgación comunal, es implementar más incentivos e 
instrumentos financieros que sean más flexibles para el desarrollo de los proyectos con acceso a 
créditos con el 0% de interés. Importante también, la simplificación de los trámites necesarios 
para llevar a cabo los mismos. (Luna, C., 2021, 20m15s) 
2.7 Transferencia de calor en la tierra 
2.7.1 Leyes de la termodinámica 
Primera ley: También conocida como principio de conservación de energía. Propuesta por 
Antoine Lavoisier, establece que, si se realiza trabajo sobre un sistema, o bien éste intercambia 
calor con otro, entonces la energía interna del sistema cambiará. Visto de otra forma, esta ley 
permite definir el calor como la energía necesaria que debe intercambiar el sistema para 
compensar las diferencias entre trabajo y energía interna. La aplicación práctica de esta ley es el 
balance de energía para un sistema. (Cabezas, 2012, p. 24) 
Segunda ley: Esta ley regula la dirección en la que deben llevarse a cabo los procesos 
termodinámicos y, por lo tanto, la imposibilidad de que ocurran en el sentido contrario. También 
establece, en algunos casos, la imposibilidad de convertir completamente toda la energía de un 
tipo en otro sin pérdidas. (Cabezas, 2012, p. 25) 
24 
 
 
Esta transferencia puede darse por medio de la conducción, convención o por radiación. 
Convección es el modo en que se transfiere la energía térmica entre una superficie sólida y un 
fluido adyacente (líquido o gas). Comprende los efectos combinados de la conducción y el 
movimiento del fluido provocado por las diferencias de densidad del mismo. (Llopis & Rodrigo, 
2008) 
Las partículas más calientes del fluido y, por tanto, menos densas, ascienden, 
desplazando a las más frías, que se hunden por gravedad, dado que son más densas, y éstas, 
posteriormente, al calentarse, son empujadas otra vez hacia arriba. El proceso se da tal y como 
se ve en la Figura 2.8, de manera natural la transferencia se debe a las fallas geológicas por 
donde el fluido puede recargar energía en forma de calor, el otro constituye por medio de un pozo 
atravesando la capa permeable del reservorio. (Llopis & Rodrigo, 2008) 
Figura 2.8 
Esquema de transferencia en cuencas sedimentarias 
 
Nota.Adaptado de Emprendimiento de la Energía Geotérmica en Colombia. por Natacha C. 
Marzolf, 2014, Banco Interamericano de Desarrollo. 
25 
 
 
Marzolf (2014) explica que “La transferencia de calor en los sistemas geotérmicos es 
controlada por la convección o el movimiento de los fluidos geotérmicos” (p. 12). En el subsuelo 
el calor del magma o rocas calientes transfieren calor al agua subterránea por medio de este 
proceso, así como lo podría hacer el aire como fluido y el suelo como superficie sólida. 
Inercia térmica: “La inercia térmica es la capacidad que tiene la masa de conservar la energía 
térmica recibida e ir liberándola progresivamente, disminuyendo de esta forma la necesidad de 
aportación de climatización” (CONSTRUMÁTICA, 2021). Esta capacidad depende de dos 
propiedades las cuales son la conductividad térmica y la capacidad calorífica. 
Conductividad térmica: La conductividad térmica es una medida de la capacidad de un material 
para conducir calor. La conductividad térmica tiene unidades de W/mK y debe medirse para cada 
material de interés, porque depende de lo microscópico (p. Ej., Estructura atómica, fuerza de 
enlace y composición química) y macroscópico (p. Ej., Porosidad y estado de fase) propiedades 
de un material. (Glassley, 2010, p. 20) 
Gradiente geotérmico: Es una cantidad vectorial (con variación en las tres dimensiones 
espaciales) definida por magnitud y dirección expresada en términos de variación de la 
temperatura por unidad de distancia. Por convención, un gradiente positivo está en dirección del 
incremento de temperatura. Unidades SI K/km; sin embargo, la unidad más utilizada es °C/km. 
(INGEOMINAS, 2009) 
3 Intercambiador aire-tierra (pozo canadiense) 
De acuerdo a Aguirre (2019) “Los primeros “intercambiadores” los observamos en la 
prehistoria con el uso de las cuevas naturales, estos refugios presentan unas condiciones 
térmicas bastante aceptables, frescas en verano y protegidas del frío en invierno” (p. 7). Por lo 
que su aplicación no es reciente, pero si es poco conocida y aplicada (en Colombia). El uso de la 
26 
 
 
geotermia para climatizar es usado en varios países desarrollados como Estados Unidos, países 
de la Unión Europea, China, etc. 
En tiempos modernos se aplican los conceptos de inercia térmica para la construcción de 
pozos con la capacidad de climatizar viviendas gracias a las capacidades térmicas del suelo para 
almacenar y transferir calor. Aparecen por primera vez en la región de Provenza (Francia) donde 
por una serie de conductos enterrados, el aire exterior circulaba bajando su temperatura respecto 
al aire exterior alrededor de toda la vivienda (Llopis & Rodrigo, 2008). Canadá aplicaría el mismo 
sistema, pero con la finalidad de calentar viviendas. El sistema actual consiste en un pozo 
conectado por medio de tubos enterrados que, con ayuda de un impulsador de aire, conducen el 
aire a través del suelo hasta llegar a la vivienda con una diferencia de temperatura considerable 
(Figura 3.1). 
Figura 3.1 
Intercambiador aire-tierra en una vivienda 
 
Nota. Adaptado de Intercambiador Aire-Tierra Awadukt Thermo. por Rehau, 2021, Rehau. 
El sistema consigue un pretratamiento y pre-acondicionamiento del aire lo que permite 
reducir la carga térmica existente entre el exterior y el interior de la vivienda por lo que, a la vez 
de climatizar, también funciona como un sistema de ventilación. (Sánchez, Sanz, & Ocaña, 2011) 
27 
 
 
3.1 Configuraciones del sistema 
3.1.1 Directos aislados (Anillo) 
Figura 3.2 
Configuración de anillo 
 
Nota. Adaptado de Eficiencia Energética a través de utilización de pozos canadienses (p.25). por 
Ana María Cabezas, 2012. 
Ideal para viviendas familiares a construcciones pequeñas, aunque también funciona para 
auditorios y pequeñas bodegas industriales. Necesita de un área grande para su instalación y 
una profundidad de trinchera entre los 1.5m a 3.0m con un flujo de aire de entre 150 - 300 m3 /h. 
Cuenta con 1 o 2 tubos hacia una cámara central conectada a un impulsador a de aire que a su 
vez se conecta con una torre de salida. (Cabezas, 2012, p.25-26) 
3.1.2 Distribución Techelmann (Rejilla) 
Figura 3.3 
Configuración de rejilla 
 
28 
 
 
Nota. Adaptado de Eficiencia Energética a través de utilización de pozos canadienses (p.27). por 
Ana María Cabezas, 2012. 
 Para espacios que requieran un flujo de aire de 300 m3 /h, lo que implica un mayor número 
de metros de tubería. Se caracteriza por tener tuberías de entrada de aire de grandes diámetros 
mientras que las tuberías que componen la rejilla presentan diámetros inferiores para reducir la 
velocidad de flujo y maximizar el intercambio de energía. Este sistema ya va a dirigido a 
construcciones de gran escala en donde se deben evaluar cámaras o tuberías de evacuación de 
agua por condensación. (Cabezas, 2012, p.27) 
3.1.3 Bloque Techelmann (Bloque-rejilla) 
Figura 3.4 
Configuración de bloque-rejilla 
 
Nota. Adaptado de Eficiencia Energética a través de utilización de pozos canadienses (p.29). por 
Ana María Cabezas, 2012. 
 Utilizado para viviendas y/o bodegas industriales cuando el flujo y las exigencias de 
temperatura sean bajas, a la vez que presente un área de instalación limitada. Por su 
configuración requiere poco espacio ya que se encuentra segmentado por capas con 
profundidades entre los 1.5m y 2.0m, junto con la utilización de un extractor de aire de mínimo 
consumo. (Cabezas, 2012, p.29-30) 
29 
 
 
3.2 Casos de estudio 
3.2.1 Casa Pomaret 
Este es caso principal sobre el que se basa este trabajo, la casa Pomaret ubicada en la 
ciudad de Barcelona, España (Figura 3.5). La vivienda cuenta con una alta capacidad técnica 
para una vivienda sostenible, esto incluye iluminación de espacios, renovación de aire, reflexión 
de la radiación UV y por supuesto, climatización a partir de tubos enterrados. Con un área de 
210m2 y 3 plantas, incluyendo el sótano, el sistema por tubos enterrados consiguen una 
disminución de 1°C a 4°C en verano con temperaturas medias registradas en Barcelona entre los 
20°C y 28°C. (Cabezas, 2012, p.114) 
Figura 3.5 
Caso de estudio casa Pomaret 
 
Nota. Adaptado de Eficiencia Energética a través de utilización de pozos canadienses (p.41). por 
Ana María Cabezas, 2012. 
 Aplicando una configuración de tipo bloque-rejilla utiliza un total de 168m de tubería 
dividido en 3 capas de 7 tubos cada una separados 10cm en cada dirección. La entrada y salida 
del aire del sistema consta de 2 cámaras ubicadas una a cada extremo. Finalmente, el 
intercambiador presenta dimensiones de 10m de longitud, 1.95m de ancho y 0.75m de altura (las 
3 capas de tubería). 
30 
 
 
3.2.2 Ciudades de Oran, Bechar y Adrar en Algeria 
 Los investigadores utilizaron 3 locaciones distintas con la configuración de anillo del 
sistema de intercambio aire-tierra. Las dimensiones de la vivienda correspondientes a la Figura 
3.6. Su trabajo consistió en probar diversos materiales de las tuberías como es PVC y galvanizada 
de zinc. Ambos resultados obtuvieron una disminución entre 6°C a 6.5°C con la tubería PVC y la 
galvanizada de zinc respectivamente. La longitud de las tuberías es de 20m con un diámetro de 
tubería de 120mm enterradas a una profundidad de 2m. (Menhoudj, y otros, 2018, p.1609-1611) 
Figura 3.6 
Modelo de intercambiador aire-tierra utilizado en Algeria 
 
Nota. Adaptado de “Study of the energy performance of an earth—Air heat exchanger for 
refreshing buildings in Algeria” (p.1607). por Menhoudj y otros, 2018, Energy and Buildings, 158 
(2018) 
3.2.3 Edificio Schwerzenbacherhof, Suiza 
Figura 3.7 
Intercambiador edificio Schwerzenbacherhof, Suiza 
31 
 
 
 
Nota. Adaptado de Guía de la Energía Geotérmica (p.116), por Guillermo Llopis & Vicente 
Rodrigo, 2008, Dirección General de Industria, Energía y Minas. 
El caso más representativo del sistema. Con temperaturas exteriores entre los 7°Cy 26°C 
el sistema de intercambio aire tierra además de conseguir una ventilación adecuada de sus 
espacios, también permite en horarios de oficina mantener una temperatura media interior de 
24.7°C. El flujo de aire dentro del edificio es de 17.100m3/h, pero se desconoce la configuración 
del sistema. (Llopis & Rodrigo, 2008, p.116) 
3.3 Componentes del sistema intercambiador aire-tierra 
Se distinguen de todos los casos de estudio algunos elementos comunes que componen 
el sistema de tubos enterrados, así como distintas configuraciones en su diseño dependiendo del 
tipo de edificación a condicionar. (Cabezas, 2012, p.31) 
Los componentes más comunes dentro del sistema son: 
Torre de entrada de aire: Conducto vertical de admisión de aire exterior. El aire exterior es 
aspirado hasta el intercambiador aire-tierra por medio de una torre de aspiración. Por defecto se 
efectúa una depuración previa del aire aspirado mediante un filtro grueso o fino. La mayor parte 
de las partículas sólidas y el polen son retenidos, con lo cual se minimiza la contaminación del 
tubo del intercambiador geotérmico aire-tierra. (Rehau, 2012 en Cabezas, 2012) 
32 
 
 
Colector: Se encuentra conectado directamente a la torre de entrada. Recoge el flujo de aire y 
lo distribuye a los ductos transversales. (Rehau, 2012 en Cabezas, 2012) 
Conjunto de conductos horizontales enterrados: Es donde circula el aire de entrada de la 
torre y se realiza el intercambio de calor con el suelo. Estos tubos deben funcionar de acuerdo a 
los requerimientos técnicos de cada caso para optimizar el intercambio de acuerdo a la región de 
instalación, por lo que el material puede variar dependiendo la necesidad. El interior debe de estar 
recubierta por una película antimicrobiana para mantener la calidad del aire mucho mejor al 
exterior para el ingresó a la vivienda. (Rehau, 2012 en Cabezas, 2012) 
Impulsador de aire: Uno de los componentes eléctricos del sistema, es el encargado del ingreso 
del caudal de aire a la vivienda necesario, después de que este haya realizado el intercambio en 
los tubos horizontales. 
Distribución a la vivienda: Se trata de los conductos y rejillas en cada uno de los espacios de 
la vivienda que conduzcan el aire del sistema. 
Extractor de aire: Otro de los componentes eléctricos. Su función consiste en la renovación del 
aire al interior de la vivienda. 
Evacuador de condensados: En verano se puede formar en el sistema de tubos agua de 
condensación, a causa del enfriamiento del aire aspirado. Para asegurar la operatividad a largo 
plazo del intercambiador geotérmico aire-tierra y evitar la formación de olores, es preciso evacuar 
el condensado de forma definida. (Cabezas, 2012, p.33) 
3.4 Fundamento teórico del intercambiador aire-tierra 
Los tubos enterrados se basan en la utilización de la energía térmica del subsuelo para 
tratar el aire de ventilación de las construcciones antes de que éste ingrese a la construcción, es 
decir, lo pre-trata. El aire que ingresa presenta un mayor grado de confort térmico porque se 
33 
 
 
obtiene un aire más cálido del habitual en tiempo frío y más fresco en tiempos cálidos. (Cabezas, 
2012, p.34) 
Como previamente se ha explicado, estudios alrededor del mundo demuestran que la 
temperatura a partir de los 2m de profundidad se mantiene constante entre los 7°C a 13°C a lo 
largo de todo el año, en cualquier temporada y sin importar los cambios climáticos, esto llevó a 
muchos cientificos a suponer un temparatura estándar del suelo y estimar perfiles de temparatura 
en función del tiempo. (Labs, 1989, y Mihalakakou,1992 en Cabezas 2012) 
El fundamento teórico detrás del intercambiador aire-tierra consiste en la convección 
forzada. La convección, es uno de los modos de transferencia de calor que se da entre una 
superficie sólida y un fluido adyacente que se encuentra en movimiento. Es un combinado entre 
la conducción y movimiento de fluidos. Al contacto del fluido con la superficie la energía se 
transfiere por conducción y esta se transmite dentro del aire por medio del movimiento aleatorio 
de partículas (Figura 3.8a). Ahora, la convección se divide entre la forzada y la natural: la forzada 
es cuando por medio de un mecanismo externo como puede ser un ventilador o bomba se fuerza 
al fluido a estar en contacto con la superficie sólida, mientras que la natural se da por condiciones 
ambientales del entorno (Figura 3.8b). (Yunus & Ghajar, 2011) 
Para explicar su desarrollo o velocidad de transferencia se utiliza convenientemente la ley 
de enfriamiento de Newton, donde se obtiene una variable conocida como el coeficiente 
convectivo. Este es un parámetro que no depende del fluido, se obtiene de manera empírica y 
depende del área de contacto y la naturaleza del movimiento del fluido. (Yunus & Ghajar, 2011) 
Figura 3.8 
Transferencia de calor por convección 
34 
 
 
 
a) Transferencia por convección. b) Convección forzada y natural 
 
Nota. Adaptado de Transferencia de calor y masas: fundamentos y aplicaciones (p.26), por 
Yunus & Ghajar, 2011, MCGRAW-HILL/INTERAMERICANA EDITORES S.A. 
La convección forzada es entonces confinar un fluido por medio de ductos o tuberías y 
por medio de un ventilador o bomba forzar su movimiento a través de un foco que puede ser frío 
o caliente y conseguir así la temperatura del fluido requerida (Yunus & Ghajar, 2011). Para el 
caso de los tubos enterrados, el suelo es esa superficie sólida que llamaremos foco frío, el cual, 
intercambiará energía con el aire externo basado en la transferencia de calor por convección 
disipando así la energía en forma de calor en el suelo y consiguiendo reducir su temperatura a 
una de mejor confort. 
Figura 3.9 
Funcionamiento del intercambiador aire-tierra 
 
35 
 
 
Nota. Adaptado de Eficiencia Energética a través de utilización de pozos canadienses (p.34). por 
Ana María Cabezas, 2012. 
 La Figura 3.9 ejemplifica el proceso de intercambio de calor entre el suelo y el aire. Por 
medio de un sistema de impulsión cuidadosamente aislado circula el aire a los espacios que se 
desean climatizar dentro de la vivienda mientras que otro se encarga de extraer el aire que excede 
la temperatura de confort, consiguiendo así una renovación del aire al interior de la vivienda, sin 
olvidar los residuos condensados que se dan debido a las diferencias de temperatura. (Cabezas, 
2012) 
3.5 Criterios de diseño para un intercambiador aire-tierra 
Cabezas (2012) asegura que un buen diseño de este sistema contempla los siguientes 
aspectos: 
• Cálculo de cargas: Espacio a ventilar o climatizar 
• Definir caudal de aire necesario 
• Análisis de temperatura media del lugar 
• Definir material del tubo 
• Calcular la extensión de los tubos 
Adicional, conseguir una mayor reducción de temperatura del flujo del aire puede darse 
por: 
• Un mayor recorrido del aire dentro del tubo 
• Un menor diámetro del tubo 
• Una menor velocidad del aire dentro del tubo 
• Una mayor diferencia de temperatura. (Condiciones de flujo laminar y/o 
turbulento, un ideal entre 1m/s y 4m/s) 
36 
 
 
3.6 Cálculos del sistema 
El cálculo de sistemas de tubos enterrados se fundamenta en determinar la superficie total 
de transferencia necesaria para el intercambio de calor, jugando con los valores como la sección 
y diámetro de la tubería, velocidad del aire y el caudal de circulación. Todos estos parámetros 
están ligados al volumen del espacio a ventilar. (Ruiz Muñoz, 2009 en Cabezas, 2012) 
3.6.1 Resistencia térmica total 
Kt =
1
𝐴1 × ℎ1
+
𝑟2 − 𝑟1
4𝜋𝑟1𝑟2 × 𝜆
+
1
𝐴2 × ℎ2
=
°𝐶
𝑊
 
Ecuación 1. Resistencia térmica de total. Fuente: Yunus & Ghajar, 2011. 
Dónde: 
A1 = Área interior del tubo (m2) 
A2 = Área exterior del tubo (m2) 
𝜆 = Coeficiente de conductividad térmica (W/m°C) 
r1 = Radio interior del tubo (m2) 
r2 = Radio exterior del tubo (m2) 
h1 y h2 = Coeficiente convectivo (W/m2°C) 
3.6.2 Coeficientetotal de transferencia de calor 
𝑈 =
1
𝐴𝑖 × 𝐾𝑡
=
𝑊
𝑚2°𝐶
 
Ecuación 2. Coeficiente total de transferencia de calor. Fuente: Yunus & Ghajar, 2011. 
Dónde: 
Ai = Área interna o externa del tubo (m2) 
37 
 
 
Kt = Resistencia térmica del tubo (°C/W) 
3.6.3 Diferencia de temperatura media logarítmica 
∆𝑇𝑚𝑙 =
∆𝑇1 − ∆𝑇2
𝑙𝑛(∆𝑇1 ∆𝑇2⁄ )
= °𝐶 
Ecuación 3. Temperatura media logarítmica. Fuente: Yunus & Ghajar, 2011. 
∆𝑇1: Diferencia entre la temperatura de entrada y el foco frío (temperatura del suelo) (°C) 
∆𝑇2: Diferencia entre la temperatura de salida y el foco frío (temperatura del suelo) (°C) 
3.6.4 Superficie del conducto 
𝐴 =
𝑄
∆𝑇𝑚𝑙 × 𝑈
= 𝑚2 
Ecuación 4. Superficie del conducto. Fuente: Yunus & Ghajar, 2011. 
Con la superficie del conducto se obtiene la longitud de la tubería: 
𝐿 =
𝐴
2𝜋𝑟
= 𝑚 
Ecuación 5. Longitud de la tubería. Fuente: Ruiz Muñoz, 2009 en Cabezas 2012. 
 Las ecuaciones mostradas funcionan para realizar un predimensionamiento de un sistema 
de intercambio aire-tierra. Como en Colombia aún no existe una reglamentación al repecto sobre 
este tipo de construcciones se asumirán diámetros y velocidades recomendados por otros autores 
para obtener los datos más reales posibles. 
 Se seguirán sin embargo, las especificaciones dadas en la NSR – 10 sobre el movimiento 
de tierras, cimentaciones y construcciones vecinas. 
38 
 
 
3.7 Cargas térmicas 
 Para determinar la variable 𝑄 que se encuentra en la ecuación 4, es necesario estimar lo 
que es el flujo de calor a eliminar del edificio, y este flujo de calor se calcula mediante la estimación 
de las cargas térmicas del edificio que resultan en el calor emitido por las actividades realizadas 
por las personas, radiación solar a través de vidrios y el calor generado por equipos y la 
iluminación artificial. La norma ASHRAE Handbook Fundamentals 1985 en el capítulo 26 detalla 
los procedimientos para calcular las cargas térmicas y poder hacer la estimación del calor a retirar 
de cada espacio del edificio. (López & Moreno, 2019) 
Para el cálculo de las cargas térmicas se utilizará el procedimiento realizado por López & Moreno 
(2019) junto con la guía de la norma ASHRAE (1985) y el Manual de Aire Acondicionado de 
Carrier (2009). 
3.7.1 Calor generado por personas 
• Calor sensible: Resulta en el calor generado en forma de temperatura. Se obtiene 
mediante la siguiente ecuación: 
𝑞𝑠𝑒𝑛𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒 = 𝑁(𝐶𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑠𝑒𝑛𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒)(𝐶𝐿𝐹) 
Ecuación 6. Calor sensible generado por personas. Fuente: ASHRAE, 1985. p. 26.6 
Dónde: 
N = Número de personas que ocupan el espacio. 
Calor sensible: Calor sensible generado por cada persona. 
CLF = Factor de carga de enfriamiento por horas de servicio del espacio. 
• Calor latante: Calor generado en forma de humedad. Se estima mediante: 
𝑞𝑙𝑎𝑡𝑒𝑛𝑡𝑒 = 𝑁(𝐶𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑙𝑎𝑡𝑒𝑛𝑡𝑒) 
Ecuación 7. Calor latente generado por personas. Fuente: ASHRAE, 1985. p. 26.6 
39 
 
 
La norma ASHRAE presenta una serie de tablas que estiman el calor sensible y latente 
producido por una persona de acuerdo a la actividad que se realice dentro del espacio. Es un 
estimado que se utilizará para el cálculo de esta variable. 
3.7.2 Calor generado por iluminación 
𝑞𝑙𝑢𝑐𝑒𝑠 = 𝑁(𝐼𝑛𝑝𝑢𝑡)(𝑪𝑳𝑭) 
Ecuación 8. Calor generado por iluminación. Fuente: ASHRAE, 1985. p. 26.6 
Dónde: 
N = Número de bombillos en el espacio. 
Input = Potencia de los bombillos (W). 
CLF = Factor de carga de enfriamiento teniendo en cuenta el tiempo que duran las luces 
encendidas. 
3.7.3 Calor generado por equipos 
𝑞𝑒𝑞𝑢𝑖𝑝𝑜𝑠 = 𝑁(𝐻𝑒𝑎𝑡 𝑔𝑎𝑖𝑛)(𝑪𝑳𝑭) 
Ecuación 9. Calor generado por equipos. Fuente: ASHRAE, 1985. p. 26.6 
N = Número de equipos. 
Heat gain = Calor sensible generado por el equipo (De acuerdo a la potencia). 
CLF = Factor de carga de enfriamiento teniendo en cuenta las horas de uso del equipo. 
3.7.4 Calor por radiación 
𝑞𝑠𝑜𝑙𝑎𝑟 = 𝐴 × 𝑆𝐶 × 𝑆𝐻𝐺𝐹 × 𝐶𝐿𝐹 
Ecuación 10. Calor por radiación. Fuente: ASHRAE, 1985. p. 26.6. 
Dónde: 
A = Área del vidrio (m2). 
40 
 
 
SC = Coeficiente de sombra. 
SHGF = Ganancia solar máxima (W/m2). 
CLF = Factor de carga de enfriamiento teniendo el factor de sombra presente en el espacio. 
3.7.5 Calor por conducción térmica en muros 
𝑞𝑚𝑢𝑟𝑜𝑠 = 𝐴 × 𝑈 × 𝐶𝐿𝑇𝐷 
Ecuación 11. Calor por conducción de muros. Fuente: ASHRAE, 1985. p. 26.6. 
Dónde: 
A = Área de los muros (m2). 
U = Coeficiente de transferencia de calor (W/m2°C). 
CLTD = Carga de enfriamiento por diferencial de temperatura. 
3.7.6 Calor por conducción térmica en vidrios 
𝑞𝑣𝑖𝑑𝑟𝑖𝑜𝑠 = 𝐴 × 𝑈 × 𝐶𝐿𝑇𝐷 
Ecuación 12. Calor por conducción de muros. Fuente: ASHRAE, 1985. p. 26.6. 
Dónde: 
A = Área del vidrio (m2). 
U = Coeficiente de transferencia de calor (W/m2°C). 
CLTD = Carga de enfriamiento por diferencial de temperatura. 
La suma de total de todas estas cargas térmicas da como resultado en el flujo de calor a 
eliminar del edificio y con esta última variable se puede calcular el área necesario para el 
intercambio a partir de la ecuación 4. 
41 
 
 
3.8 Sistema de distribución del aire tratado 
 Para está predimensionamiento se sigue el procedimiento descrito en el Manual de Aire 
Acondicionado de Carrier (2009) y teniendo de guía el trabajo realizado por López & Moreno 
(2019). Las principales variables de diseño del sistema de distribución resultan en conocer las 
dimensiones del ducto a una velocidad recomendada dependiendo del caudal y estimar las 
pérdidas carga, que consisten en las pérdidas debido a rozamiento y accesorios. 
3.8.1 Diseño de ductos 
 Para estimar el diámetro de los ductos se necesita conocer el caudal de cada tramo y la 
velocidad del aire recomendada, la cual se muestra en la Figura 5.12. Conociendo el diámetro 
equivalente se toma las dimensiones largo/ancho recomendado para mantener dicha velocidad. 
Al realizar este procedimiento se puede llegar a aumentar el caudal necesario para que cumpla 
con las velocidades requeridas por los tramos. 
3.8.2 Pérdidas por rozamiento 
 Las pérdidas por rozamiento, y en general las pérdidas, se toman como una pérdida de 
carga o presión. Dependerá del caudal y la velocidad que circule por el ducto por medio del uso 
de gráficas suministradas por el Carrier (2009). 
3.8.3 Pérdidas por codos 
 Se obtiene por medio del método de longitud equivalente. Carrier (2009) también 
proporciona las tablas necesarias para determinar la longitud del codo en forma lineal. Se calcula 
cruzando la relación ancho/largo de los ductos (W/D) y con el radio de curvatura (R/D) que 
relaciona el radio del codo con el ancho del ducto. Finalmente se obtiene la relación (L/D) que es 
la relación longitud/ancho, y despejando L se obtiene la longitud equivalente. 
42 
 
 
3.8.4 Pérdidas por bifurcación “T” 
 Se estima con las gráficas del Manual de Aire Acondicionado de Carrier (2009) cruzando 
la velocidad del flujo con la relación caudal principal y sus ramales. También se debe identificar 
si la sección “T” es de tipo cónica o recta. 
3.8.5 Recuperación estática de presión o pérdidas por reducción 
 Las reducciones para un sistema de baja velocidad presentan pendientes de 25°. Un 
sistema de baja velocidad, como se verá más adelante, es aquel donde la velocidad de flujo no 
supera los 10m/s. Se obtiene la presión dinámica de entrada y salida de la reducción de acuerdo 
a la velocidad del flujo y se aplica la siguiente ecuación: 
𝑃𝑒 = ℎ𝑣1 − ℎ𝑣2 = 0.6𝑐1
2 − 0.6𝑐22 
Ecuación 13. Pérdidas o ganancia de presión estática (presión dinámica) Fuente: Carrier (2009).p.2.39 
Dónde: 
Hv2 = Presión dinámica en salida. (Pa) 
Hv1 = Presión dinámica en entrada. (Pa) 
C1 = Velocidad de entrada (m/s) 
C2 = Velocidad de salida (m/s) 
Pe = Pérdidas por reducción. (Pa) 
3.8.6 Selección de filtros 
 También generan pérdidas. Se identifica el tipo de filtro conociendo la evaluación de 
calidad delaire recomendada de acuerdo a las condiciones de uso del edificio. Esto aparece en 
el reglamento RITE (Reglamento de Instalaciones Térmicas en Edificios). 
3.9 Ventajas y desventajas del sistema 
Ventaja: 
43 
 
 
 Es un sistema sostenible y ecológico que aplica el uso del grupo de las FNCER lo que va 
acorde a la transición energética del páis y del mundo. Tiene otro beneficio que consiste en la 
ventilación y mejora de la calidad del aire que ingresa a la vivienda lo que lo hace una opción 
recomendada si existen altos niveles de contaminación del aire a los alrededores. 
Desventajas: 
Se observa que el rendimiento del sistema (diferencial de temperatura obtenido) no es 
constante, siendo esta función de la temperatura de entrada (la temperatura de salida del aire por 
los difusores se mantiene prácticamente constante, mientras la temperatura exterior fluctúa. (Ruiz 
Muñoz, 2009 en Cabezas 2012) 
4 Empresa Transportes Santo Domingo 
4.1 Ubicación 
 Ubicado al suroeste del departamente de Sucre se encuentra el municipio de La Unión, 
lugar donde se proyecta la futura sede de la empresa de Transportes Santo Domingo. 
Especificamente en las coordenadas 8° 51' 27.84" N y 75 °16' 55.07" O a una altitud de 55 msnm. 
La Unión, limita al norte con el municipio de Chinú, departamento de Córdoba, al sur con San 
Marcos, el oriente con el municipio de Caimito y con Sahagún al occidente. La proyección de la 
ubicación de esta sede le permite facilitar la entrada y salida de sus vehículos a los municipios 
aledaños, además de que se aleja de zonas residenciales para evitar molestias con la comunidad 
por el ruido y contaminación generada. (Alcaldía Municipal de La Unión Sucre, 2021) 
Figura 4.1 
Ubicación empresa Transportes Santo Domingo 
44 
 
 
 
Nota. Adaptado de [Ubicación empresa Transportes Santo Domingo], de Google Earth. Todos los 
derechos reservados 2021 por Google. Adaptado con permiso del autor. 
4.2 Clima 
La clasificación Lang realizada por el IDEAM, identifica el tipo de clima del municipio de 
La Unión como cálido semiarido y cálido semihumedo. En él, se presenta una temperatura media 
entre los 26°C y 28°C. Las temperaturas mínimas que no bajan de los 22°C y las máximas que 
no exceden los 40°C. (Weather Spark, 2021) 
Se identifica una temporada de calor desde el mes de diciembre hasta marzo y una 
temporada más fresca en los demás meses del año. Sin embargo, las temperaturas en los meses 
frescos continua variando de acuerdo a la temperatura media, solo que en ciertos días alcanza 
los 23°C o menos (Figura 4.2). (Weather Spark, 2021) 
En cuanto a precipitaciones, hay entre 50 a 100 días con lluvía en el municipio, teniendo 
una precipitación media anual de 1500 a 2000mm anuales (Figura 4.2). 
Figura 4.2 
Variación de temperatura y precipitaciones en el departamento de Sucre 
45 
 
 
 
Nota. Adaptado de Clima Sucre Colombia [Gráfico], por Climate-data.org, 2021, 
(https://es.climate-data.org/america-del-sur/colombia/sucre/sucre-48051/#temperature-graph). 
Figura 4.3 
Temporada de calor y temporada fresca, municipio de La Unión 
 
Nota. Adaptado de Temperatura máxima y mínima promedio de La Unión [Gráfico], por Weather 
Spark, 2021, (https://es.weatherspark.com/y/22572/Clima-promedio-en-La-Uni%C3%B3n-
Colombia-durante-todo-el-a%C3%B1o#Sections-Summary). 
46 
 
 
 Los datos de temperatura y precipitaciones presentados en este trabajo corresponde a 
páginas en linea que advierten sobre la vericidad y precisión de los datos mostrados, ya que el 
IDEAM presenta datos insuficientes para dar un panorama climático en el municipio y las 
estaciones cercanas no proveen la información necesaria para interpolar datos climatológicos. 
Igualmente, se da certeza de los datos obtenidos al realizar una comparativa con los datos y 
mapas del Atlas Climatológico de Colombia (2020). 
4.3 Geología 
 Para este caso no es completamente necesario conocer las condiciones u estratos bajo 
los que se encuentra el terreno y el subsuelo, ya que nuestro interés se centra en el intercambio 
térmico que el suelo va a realizar con el sistema de tubos encerrados. Por lo que la única variable 
a conocer de las características del suelo es el gradiente térmico, que como se vió en la Figura 
2.7 corresponde a 20°C/km junto con la comprobación de que el subsuelo en general en cualquier 
lugar del planeta a unos pocos metros se encuentra entre los 15°C a 20°C como lo han 
demostrado los estudios a nivel mundial. 
4.4 Descripción de la vivienda 
 El diseño del edificio contempla la construcción con tres plantas. Al nivel del suelo, planta 
1, se encuentran zonas de parqueo de automotores al interior del edificio como salas de estar y 
baños; la zona de cafetería se encuentra en una terraza al exterior para facilitar el ingreso de 
conductores al área desde la zona de parqueo exterior. Cuenta con dos escaleras para el acceso 
a los niveles superiores desde la cafetería y otra ubicada a la entrada. La planta 2 también cuenta 
con un espacio que da al exterior correspondiente a un balcón y es donde ya se encuentran las 
respectivas oficinas y otros espacios de trabajo correspondientes a la administración de la 
empresa. La planta 3 tiene acceso a partir de la escalera de la cafetería y también se encuentra 
acondicinada con espacios requeridos para la administración del personal de la empresa como 
una sala de conferencias. Este último no cuenta con espacios que den al exterior. 
47 
 
 
Figura. 4.4 
Corte longitudinal del edificio 
 
Nota. Diseño arquitectónico por Jesus David Arrieta. 
Figura 4.5 
Corte transversal del edificio 
 
Nota. Diseño arquitectónico por Jesus David Arrieta. 
Figura 4.6 
Plantas del edificio 
48 
 
 
 
a. Planta 1. b. Planta 2. 
 
c. Planta 3. 
 
Nota. Diseño arquitectónico por Jesus David Arrieta. 
Las áreas de cada planta se visualizar en la Tabla 4.1, incluyendo espacios con y sin el 
exterior: 
Tabla 4.1 
Superficie total y sin exteriores del edificio 
49 
 
 
 
4.5 Características generales del diseño actual 
4.5.1 Ventilación 
El diseño actual contempla una ventilación natural por medio de ventanas en todos sus 
niveles. No hay proyecciones por parte de la empresa en la utilización de un sistema de 
ventilación mecánica. 
4.5.2 Refrigeración 
Se tiene como idea principal la instalación de aire acondicionado convencional para cada 
uno de los espacios donde se desarrollen labores administrativas y de servicio en la empresa. El 
espacio de cafetería se proyectan el uso de ventiladores de techo. Áreas como las cocinas y 
bodegas también tendrían ventiladores convencionales de pared. 
4.5.3 Materiales 
Construcción diseñada a partir de materiales convencionales en los que se encuentra el 
uso del concreto armado, materiales de arcilla, mortero, madera, aluminio, acero, PVC y ventanas 
convencionales sin ningún tipo de aislante térmico. Muros y tabiques también en ladrillo y mortero 
sin el uso de colchones de aire o algún tipo de material aislante. 
Superficie Área (m2)
Total 166.65
Sin exterior 120.32
Total 160.62
Sin exterior 144.69
Total 140.33
Sin exterior 140.33
Planta 1
Planta 2
Planta 3
50 
 
 
5 Diseño del intercambiador aire-tierra 
5.1 Caudal de aire necesario para refrigeración 
Comprende el primer paso para realizar el pre-dimensionamiento del sistema, es 
necesario para conocer la configuración del intercambiador aire-tierra a utilizar visto en el capítulo 
3.1. Además, será una variable necesaria para lo que es el diseño de los ductos que distribuyen 
el aire tratado a través del edificio. El diseño de los ductos, cálculos de pérdidas y perfilería del 
sistema de aire acondicionado será necesario para complementar el análisis del proyecto por lo 
que se realizarán los cálculos respecivos con el fin de conocer los costos de realización de todo 
el sistema de aire acondicionado. 
Para la estimación del caudal se necesita conocerlas cantidades de renovaciones de aire 
necesarias para cada espacio de acuerdo al procedimiento hecho por Lopez & Moreno (2019). 
Tabla 5.1 
Tiempo de renovación de aire en horas y minutos 
 
Nota. La realización de la tabla anteriomente mostrada se hizo mediante la tabla de renovaciones 
de aire del manual de SODECA para el cálculo y diseño de sistemas de ventilación de la Figura 
Piso Renv/h T (min)
5 12
15 4
8 7.5
8 7.5
15 4
6 10
5 12
10 6
15 4
6 10
6 10
5 12
8 7.5
Promedio 8.19
Redondeo 9.0
Cocina
Recepción
Bodega
Cocina
Sala de conferencia
Oficina
3 Recepción
Bodega
Espacio
Bodega
Oficina
Oficina
Cocina1
2
Sala de reunión
51 
 
 
5.1. Con el fin de controlar la renovación de cada espacio y que el aire contaminado no se mezcle 
con el de los otros espacios se opta por sacar el promedio de los tiempos de renovación, con ello 
se asegura que el sistema renueve el aire al mismo tiempo para cada espacio. (López & Moreno, 
2019) 
Figura 5.1 
Tiempo de renovación de aire en interiores 
52 
 
 
 
Nota. Adaptado de Cálculos y Diseño de Sistemas de Ventilación (p.1), por SODECA, 2021, 
(https://www.sodeca.com/Content/img/InformacioTecnica_02.pdf). 
53 
 
 
 Se procede a calcular el volumen de cada espacio del edificio. La altura general de cada 
nivel es de 2.60m, por lo que le multiplica el área por la altura y se obtiene el volumen tal como 
se encuentra en la Tabla 5.2. 
Tabla 5.2 
Volumen total por espacio del edificio 
 
 A diferencia de la Figura 5.1 correpondiente al manual de diseño de SODECA, se decidió 
dejar la renovación de aire de la cocina en 2 en vez de los 15 mínimo que solicita la norma, esto 
debido a que las cocinas no son espacios muy concurridos o por la ausencia de personal en esta 
área. En las cocinas se proyecta la realización de actividades de no alto consumo energético o 
de generación de calor, por lo que se decide dejar la renovación de aire en 2 con se ve en la 
Tabla 5.2. 
Piso Espacio Renv/h Área (m2) Altura (m) Vol. (m3) Q (m3/h) Q (m3/s)
Bodega 1 5 23.84 2.6 61.98 309.92 0.086
Bodega 2 5 20.28 2.6 52.73 263.64 0.073
Cocina 2 3.27 2.6 8.50 17.00 0.005
Oficina 1 8 17.29 2.6 44.95 359.63 0.100
Oficina 2 8 10.07 2.6 26.18 209.46 0.058
Oficina 3 8 4.36 2.6 11.34 90.69 0.025
Bodega 5 6.47 2.6 16.82 84.11 0.023
S.de reun. 10 17.56 2.6 45.66 456.56 0.127
Cocina 2 5.24 2.6 13.62 27.25 0.008
Oficina 1 8 14.01 2.6 36.43 291.41 0.081
Oficina 2 8 9.52 2.6 24.75 198.02 0.055
Oficina 3 8 9.5 2.6 24.70 197.60 0.055
Oficina 4 8 12.51 2.6 32.53 260.21 0.072
Recepción 6 27.78 2.6 72.23 433.37 0.120
Bodega 5 6.47 2.6 16.82 84.11 0.023
S. de conf. 6 27.64 2.6 71.86 431.18 0.120
Cocina 2 5.24 2.6 13.62 27.25 0.008
Oficina 1 8 13.97 2.6 36.32 290.58 0.081
Oficina 2 8 9.49 2.6 24.67 197.39 0.055
Oficina 3 8 12.47 2.6 32.42 259.38 0.072
Recepción 6 28.03 2.6 72.88 437.27 0.121
285.01 N/A 741.03 4926.01 1.368
3
TOTAL
1
2
54 
 
 
 Finalmente, se obtiene el caudal necesario para conseguir una renovación ideal del aire 
en cada espacio del edificio. En una vista general de la Tabla 5.3 se observa cuál es el caudal 
necesario para renovar el aire en los determinados espacios multiplicado la renovaciones por 
hora por el volumen total del espacio designado para cada actividad en la empresa. 
Tabla 5.3 
Volumen y caudal total por espacio del edificio 
 
 A partir de la Tabla 5.3 se pueden concluir ya varias cosas: Primero, la configuración del 
sistema de tubos enterrados consiste en una configuración tipo bloque Techelmann (Bloque-
rejilla) para caudales de renovación superiores a los 300m3/h, además, esta configuración se 
adapta mejor al espacio requerido ya que el edificio y el parque automotor ocupan gran parte del 
área construida y esta configuración permite una segmentación por capas de los tubos enterrados 
con el fin de adecuarse al espacio; como segunda conclusión, el caudal requerido para cada 
espacio cumple con lo exigido con la norma RITE 2017 (Reglamento Técnico de Instalaciones 
Térmicas en Edificaciones) frente al caudal de aire necesario por persona, que como se clasifica 
el edificio de Transportes Santo Domingo como un tipo IDA 2 requiere un caudal mínimo por 
persona de 0.0125m3/s. En la Tabla 5.4 se ve el cumplimiento de este parámetro mínimo 
requerido. 
 
 
Renv/h Vol. (m3) Q (m3/s)
8 294.29 0.65
2 35.75 0.02
6 145.11 0.24
5 148.36 0.21
10 45.66 0.13
6 71.86 0.12
1.37TOTAL 4926.01
Bodegas (archivo)
Sala de reuniones
Sala de conferencias
2354.35
71.50
870.64
741.78
456.56
431.18
Espacio Caudal (m3/h)
Oficinas
Cocinas
Recepciones
55 
 
 
Tabla 5.4 
Caudal necesario vs al requerido por la norma RITE 
 
 El caudal suministrado cumple con el caudal mínimo requerido por la norma e incluso lo 
supera lo que a futuro permitirá remover el flujo de calor debido a las cargas térmicas que se 
estimarán más adelante. 
5.2 Cargas térmicas 
5.2.1 Calor generado por personas 
 Como se explicó en capítulos previos, el calor generado por personas se divide en dos 
que son el calor sensible y el calor latente. Para conocer estas cantidades revisamos la norma 
ASHRAE que contiene la tabla mostrada en la Figura 5.2. 
El personal de Transportes Santo Domingo se carácteriza por tener dentro de sus 
instalaciones un trabajo de oficina con una exigencia moderada en cuanto a las labores de 
papeleo, entrada y salida de personal (como los conductores), la entrada y salida de clientes. Sin 
embargo, no todos los espacios presentan la misma cantidad de personas o de actividades, por 
lo que se decide asignar una generación de calor distinta, pero siguiendo la tabla proporcionada 
por ASHRAE. 
 
 
Oficinas
Cocinas
Recepción
Bodegas
S. de reun
S de conf.
0.206
0.127
0.12040
0.050
0.013
0.063
0.013
0.125
0.500
Caudal necesario 
(m3/s)
Caudal suministrado 
(m3/s)
4
1
5
0.654
0.020
0.242
Espacio
Personas máx. por 
espacio
1
10
56 
 
 
Figura 5.2 
Calor latente y sensible producido por personas de acuerdo a su actividad 
 
Nota. Adaptado de ASHRAE Handbook Fundamentals (p.26.23), por ASHRAE, 1985. 
 En la Tabla 5.5 aparecen los valores de calor generado por espacio basado en los criterios 
anteriormente mencionados. Los lugares que no son concurridos se les asigna un valor inferior 
al de trabajo de oficina moderado. 
 Es poco usual que las salas de conferencia y reunión se encuentran al 100% de su 
capacidad, por eso se asigna un número de personas que no excede las 4. Además, si se realizan 
reuniones o conferencias general para el personal habitualmente se realizan por la mañana en 
las horas frescas del día. Se aplicó un factor de carga por enfriamiento por horas de servicio 
(CLF) de 0.69. 
 
 
 
57 
 
 
Tabla 5.5 
Calor total generado por personas en cada espacio 
 
5.2.2 Calor generado por iluminación 
 Para hallar el CLF se requiere conocer los factores A y B que están relacionados con el 
tipo de estructura, espesor de muros y densidad de los mismos. Para identificarlos se utilizan las 
siguientes tablas de las figuras 5.3 y 5.4. 
 
 
 
 
Piso Espacio Personas Qs (W) Ql (W) QsT (W) QlT (W) QT (W)
Bodega 1 1 65 30 44.85 30 74.85
Bodega 2 1 65 30 44.85 30 74.85
Cocina 1 70 45 48.30 45 93.30
Oficina 1 2 70 45 96.60 90 186.60
Oficina 2 2 70 45 96.60 90 186.60
Oficina 3 2 70 45 96.60 90 186.60
Bodega 1 65 30 44.85 30 74.85
S.de reun. 3 65 30 134.55 90 224.55
Cocina 1 70 45 48.30 45 93.30
Oficina 1 3 70 45 144.90 135 279.90
Oficina 2 3 70 45 144.90 135 279.90
Oficina 3 3 70 45 144.90 135 279.90
Oficina 4 3 70 45 144.90 135 279.90
Recepción 3 70 45 144.90 135 279.90
Bodega 1 65 30 44.85 30 74.85
S. de conf. 4 70 45 193.20 180 373.20
Cocina 1 65 30 44.85 30 74.85
Oficina 1 2 70 45 96.60 90 186.60
Oficina 2 2 70 45 96.60 90 186.60
Oficina 3 2 70 45 96.60 90 186.60
Recepción 3 70 45 144.90 135 279.90
3957.60
2
1
3
58 
 
 
Figura 5.3 
Valor “b” de acuerdo