CASO- CALCULO TERMICO TERMICO PARA SALA SA LA ELECTRICA ELECTRICA GENERAL 1.1 Comentarios Generales Se están siguiendo las especificaciones generales de diseño establecidas en ASHRAE para el análisis mostrado en esta memoria. El arreglo de los equipos eléctricos se muestran en el anexo 7.1 1.2 Alcance Determinar la carga térmica (Calor disipado por los equipos al interior de la sala y transferido hacia el exterior) y Ventilación requerida (CFM) para la sala eléctrica localizada a 4800 msnm. 1.3 1.3 Definic Definic iones y Abreviaturas Abreviaturas Abrev Ab reviat iatur uras as Descri Desc ripc pció ión n HVAC Heating Ventilation Air Conditioning. CFM Cube Feet per Minutes.
1.4 Condic iones ion es Generales Generales de Sitio Altura
:
4800 msnm
2. HIPOTESIS DE CÁLCULO 2.1 Altura y Presión Atmosférica Altura
: 4800 msnm.
Presión Atmosférica
: 0.56 bar
Fuente: Altura indicada en especificaciones del cliente y presión atmosférica calculada con la relación: P = P 0.e –Z/8000, Departamento de Máquinas y Motores Térmicos of Escuela Universitaria Politécnica de San Sebastián, Spain, basado en ASHRAE Fundamentals Handbook, 1989. P = Presión Atmosférica de sitio. P0 = Presión al nivel del mar (1.013 bar) Z = Altura de sitio. (m.)
2.2 Temperatura y Humedad Relativ a Exteriores Máx. temperatura
: 18°C
Mín. temperatura
: -22°C
Humedad Relativa
: 50%
2.3 Filtraciones En Sistemas de Aire Acondicionado, las filtraciones de calor son debido a la apertura de alguna puerta. Por ejemplo, en sistemas de refrigeración, cuando una puerta es abierta, el aire del exterior se filtra a la sala y una parte de aire frio de la sala va hacia el exterior. Este aire exterior filtrado hacia el interior de la sala incrementa en un delta de calor. Para este proyecto, el calor de filtración no es considerado por que las puertas permanecen cerradas la mayor parte del tiempo.
2.4 Iluminación y Equipos Iluminación La perdida de calor por iluminación está en función del área. Se ha considerado 1.6 Kcal/pie2, (WOODS OF COLCHESTER, “Guía práctica de ventilación para ingeniería”. Ed. Blume, Spain. Page 32). Este valor convertido a Watts es de 20 W/m2. Por lo tanto la pérdida de calor por iluminación es: (14 m x 4 m) x 20 W/m2 = 1120 W (Se considera el escenario más desfavorable para el cálculo de cargas térmicas)
Equipos La Tabla Nº 1 se aprecia las pérdidas de calor de los equipos instalados dentro de la sala eléctrica (Se considera el escenario más desfavorable para el cálculo de cargas térmicas)
2.5 Personal de Operació n
La carga térmica producida por una persona está en función a su actividad física. En la tabla N°2 podemos apreciar el calor disipado por una persona para cada caso. Tabla Nº 2 Calor dis ipado por las personas según activ idad Sentado trabajando
100 kcal/h
Haciendo instalaciones eléctricas
150 kcal/h
Caminando a 5 km/h
250 kcal/h
Caminando a 7 km/h
350 kcal/h
Fuente: WOODS OF COLCHESTER, “Guía práctica de ventilación para ingeniería”. Ed. Blume, Spain. Page 37. Para este proyecto s e ha consi derado: Una persona trabajando 24 h/dia y otra persona trabajando 12h/días, también se ha considerado que el 90% de este tiempo se trabaja sentado y 10% se trabaja haciendo instalaciones eléctricas (Se considera el escenario más desfavorable para el cálculo de cargas térmicas). De acuerdo a la tabla N°2, el 90% de calor disipado de una persona sentada y trabajando es de 90 Kcal/h, y el 10% de un
a haciendo instalaciones eléctricas es de 15 Kcal/h.
2.6 Conductividad Térmica Aire
: 0,02 W/m-K
Panel Lana de Roca
: 0,49 W/m-K
Acero
: 52 W/m-K
2.7 Calor transferido por Conducción
El calor transferido puede ser definido como la energía transmitida de un lugar a otro, como consecuencia de un gradiente de temperaturas entre ambas locaciones. La energía térmica puede ser transferida de tres formas: Por Conducción, Por convección y por Radiación. Para este proyecto se ha considerado solo el calor transferido a través de las paredes de la sala eléctrica. La transferencia de calor con convección y radiación, no tienen un impacto significativo en este caso. El calor por conducción a través de una pared plana se calcula de la siguiente expresión:
Q
AT ind T out n
xi
i
i
k
………….. …………….…. (1)
3. CARGA TERMICA 3.1 Ganancia de Calor en Sala De acuerdo a los cálculos realizados en 2.4 y 2.5, tenemos: (Se considera el escenario más desfavorable para el cálculo de cargas térmicas)
Equipo s
: 6 809 W
Personal de Operación
:
Iluminación Interior
: 1 120 W
Calor Total dis ipado
: 8 110 W
183 W
3.2 Perdida de Calor (hacia fuera de la sala) Paredes Tabla Nº 3 Pared Exterior Panel de lana de Roca Aire (0m/s) Total (Espesor de pared)) Piso
Material Acero Lana de Roca Aire
∆ X
(mm)
1.9 76 10
100
Cielo Raso Tabla Nº 5 Techo Panel de lana de roca Aire (0m/s) Planchan exterior de acero Total (Espesor de Techo)
Material Lana de roca Aire Acero
∆ X
(mm) 76 50
1.9 128
Calor Transferido Tabla Nº 6 Calor Transferido por paredes Calor Transferido por techo Calor Transferido por piso Sub Total
kW kW kW kW
-0.339 -0.165 -0.165 -0.668
Calor Transf erido por Ventilacion- (PREZURIZACION) 1.08xQx(Text-Tsala)x0.293 = -4.101 kW Donde: Q = 1200 CFM Tex = 18 °C Tsala = 24 °C Perdidas de calor transferido hacia el exterior Las pérdidas de calor han sido calculadas a la t emperatura de 18°C y una temperatura de sala de 24°C (delta de temperatura de -6°C)
4. EQUIPOS: AIRE ACONDICIONADO Cantidad: 02 Se seleccionaran unidades de 6 TONs por estandarización del proyecto De acuerdo a los cálculos es necesario 1 equipos de 6 Ton. Mas 1 equipo de redundancia CARACTERISTICAS: CAPACIDAD: 6 Ton Marca: BARD o Similar Modelo: W70A Voltaje: 460 V Fases: 3Ø Frecuencia: 60 Hz Filtro: sintetico lavable
Condiciones de Operación: Altura: 4800 msnm Temperatura ambiente: -22 a 18 °C Humedad relativa promedio: 50% (No controlado)
5. PRESURIZACIÓN OPERACIÓN: El flujo de aire del sistema de aire acondicionado no es tomado en cuenta para este cálculo ya que este flujo forma parte de un sistema cerrado. Se usara aire filtrado para prevenir el ingreso de polvo, a su vez este aire será inyectado a una presión de 0.125” H2O (31 Pa).
SELECCIÓN DE EQUIPO Se utili zara la condic ión cuyo v alor en “ cfm” sea mayor. Condicion 1, presión al interior 31 MPa (0.1” de H2O) Para presurizar la sala eléctrica a 0.125” H2O (31 Pa), El valor de presión de diseño debe ser mayor a 31 Pa.
31 Pa
Aire inyectado por ventilador
Q
Q1 2119 x 0.8 f . A P ……(1)
P: Presión (Pa)
= 31 Pa
Q3 4Vf / t ……………………(3)
V: Volumen de sala (pies 3)
: 6 328 pie3
.t: Tiempo
: 60 min.
.f : Factor de correcion por altura
:1.62
Q3: Caudal
: 683 cfm
Las características del ventilador s erán entonces: Caudal: (Q) = 2302 CFM es el caudal mínimo requerido Presión: Pmin: 0.125“ H2O (3 mm) Voltaje: 460 V Fases: 3Ø
Frecuencia: 60 Hz
6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 1. El sistema de aire acondicionado mantendrá la temperatura de la sala a 24°C en las condiciones más críticas. Este diseño garantiza que la temperatura dentro de la sala no llegará a ser superior a 25 °C. 2. Dos equipos (2) equipo de aire acondicionado de 6 TON de refrigeración será requerido para mantener un flujo uniforme y una temperatura uniforme dentro de la sala.
7. ANEXO 7.1
Ubicación de equipos
7 -Aire Acondicionado 5 TONs 8- Presurizador 2300 CFM
