28 enero 2012

Guía para calcular las cargas interiores en proyectos de calefacción y aire acondicionado (3ª PARTE)



El factor de tolerancia especial es el ratio del consumo de potencia de los accesorios de iluminación, incluyendo lámparas y balastos, al consumo de potencia nominal de las lámparas. En iluminación incandescente, este factor es 1. Para iluminación fluorescente, se tiene en cuenta la potencia consumida por el balasto además del efecto del balasto en el consumo de potencia de la lámpara. El factor de tolerancia especial puede ser menos de 1 para los balastos electrónicos que consumen menos electricidad que el consumo de potencia nominal de las lámparas.



En las lámparas de descarga de alta intensidad (ej. haluros metálicos, vapor de mercurio, lámparas de vapor de socio de baja y alta presión), el consumo de potencia del sistema de iluminación actual puede ser obtenido de la información proporcionada por el fabricante. Los balastos disponibles para lámparas de haluros metálicos y vapor de sodio de alta presión pueden tener factores de tolerancia especial de 1,3 (para lámparas con número de vatios bajo).

Un procedimiento alternativo es estimar la ganancia de calor de iluminación por ft2 (o m2). En la siguiente tabla mostramos la máxima densidad de potencia de iluminación (lighting power density LPD) permitido por ASHRAE Standard 90.1-2007 para un rango de tipos de espacio.

Tipos de espacios comunes
LPD, w/m2
Tipos de espacios específicos
LPD, w/m2
Oficinas cerradas
12
Área de ejercicios del gimnasio
15
Oficinas abiertas
12
Habitación de hospital
8
Lobby de hotel
12
Radiología
4
Comedor de hotel
14
Lavandería
6
Laboratorio
15
Fabricación a baja altura (techo < 7,6 m)
13
Pasillo de hospital
11
Fabricación en de gran altura (techo > 7,6 m)
18
Almacenaje activo
9
Fabricación detallada
23
Almacenaje inactivo
3
Habitaciones de hotel
12
Taller mecánico/eléctrico
16
Garage
2

MOTORES ELÉCTRICOS

Cuando debemos acondicionar un espacio en el que se utilizan motores eléctricos la utilización de los mismos origina calor y por tanto nos están restando eficacia al sistema de enfriamiento. Ello nos obliga a aplicar factores de seguridad que acaban provocando un mayor consumo de energía. Incluso en locales como establecimientos tales como los locales comerciales hay una gran variación en los motores que vamos a utilizar en su interior y nos vemos obligados a sobredimensionar.

La ganancia de calor sensible instantáneo de equipos operados por motores eléctricos en un espacio acondicionado se calcula de la siguiente forma:


Donde:
  •  qem = Equivalente de calor de operación del equipo, W
  • P = Potencia nominal del motor, W
  • EM = Eficiencia de motor, fracción decimal < 1
  • FUM = Factor de uso del motor, 1 o fracción decimal < 1
  • FLM = Factor de carga del motor, 1 o fracción decimal < 1

En la siguiente tabla damos las eficiencias mínimas y datos relacionados representativos de los motores eléctricos típicos (Fuente: ASHRAE Standard 90.1 – 2007).



Eficiencia a plena carga nominal mínima, %
Motores abiertos
Motores encerrados
Número de polos
2
4
6
2
4
6
Velocidad síncrona (RPM)
3600
1800
1200
3600
1800
1200
Kilovatios del motor






0,8
--
82,5
80,0
75,5
82,5
80,0
1,1
82,5
84,0
84,0
82,5
84,0
85,5
1,5
84,0
84,0
85,5
84,0
84,0
86,5
2,2
84,0
86,5
86,5
85,5
87,5
87,5
3,7
85,5
87,5
87,5
87,5
87,5
87,5
5,6
87,5
88,5
88,5
88,5
89,5
89,5
7,5
88,5
90.2
90,2
89,5
89,5
89,5
11,1
89,5
90,2
90,2
90,2
91,0
90,2
14,9
90,2
91,0
91,0
90,2
91,0
90,2
18,7
91,0
91,7
91,7
91,0
92,4
91,7
22,4
91,0
92,4
92,4
91,0
92,4
91,7
29,8
91,7
93,0
93,0
91,7
93,0
93,0
37,3
92,4
93,0
93,0
92,4
93,0
93,0
44,8
93,0
93,6
93,6
93,0
93,6
93,6
56,0
93,0
93,6
93,6
93,0
94,1
93,6
74,6
93,0
94,1
94,1
93,6
94,5
94,1
93,3
93,6
94,1
94,1
94,5
94,5
94,1
111,9
93,6
94,5
94,5
94,5
95,0
95,0
149,2
94,5
94,5
94,5
95,0
95,0
95,0


El factor de uso del motor puede aplicarse cuando el uso del motor se usa de forma intermitente, con periodos significativos en los que no se usa. Para aplicaciones convencionales su valor es 1.

El factor de carga del motor es la fracción de la capacidad nominal obtenida bajo las condiciones de la estimación de carga de enfriamiento. En la ecuación anterior se asume que tanto el equipo como la transmisión están en el espacio acondicionado. Si el motor está fuera del espacio o corriente de aire.

Cuando el motor está en el interior del espacio acondicionado pero la máquina de transmisión está en el exterior.

La ecuación anterior podemos también aplicarla a un ventilador o bomba en el espacio acondicionado con el aire de salida o el fluido de las bombas en el exterior del espacio.

APARATOS

La estimación de la carga de enfriamiento debe considerar la ganancia de calor que se produce por el uso de aparatos eléctricos, gas o vapor). En la siguiente tabla incluimos las tasas de calor radiante y ganancia de calor convectiva en aparatos eléctricos típicos. Esta información es proporcionada por los fabricantes. Veamos algunos ejemplos:


Potencia, W
Ganancia de calor, W

Aparatos
Nominal
Standby
Radiante sensible
Convectivo sensible
Latente
Total
Factor de uso Fu
Factor de radiación Fr
Máquina de café expreso
2403
352
117
234
0
352
0,15
0,33
Horno de pan
6008
3693
645
3048
0
3693
0,61
0,17
Tostador
1788
879
59
410
293
762
0,49
0,07
Congelador pequeño
791
322
147
176
0
322
0,41
0,45
Horno microondas
3194
0
0
0
0
0
0
0
Calentador de alimentos
1495
1026
88
176
762
1026
0,69
0,08

Ganancia de calor por área

Diversos ensayos han mostrado que la ganancia de calor actual por área unitaria, o factor de carga, tiene un rango que va de 4,7 a 11,6 W/m2, con un promedio de 8,7 W/m2. En la siguiente tabla presenta un rango de factores de carga con una descripción subjetiva del tipo de espacio en el que se aplica.

Densidad de carga de oficina
Factor de carga W/m2
Descripción
Ligero
5,4
Asumir 15,5 m2/estación de trabajo (6,5 estaciones de trabajo por 100 m2) con computadora y monitor en cada impresora y fax. Diversidad de computadora, monitor y fax 0,67, diversidad de impresora 0,33.
Medio
10,8
Asumir 11,6 m2/estación de trabajo (8,5 estaciones de trabajo por 100 m2) con computador y monitor en cada impresora y fax. Diversidad de computador y monitor 0,75, diversidad de impresora y fax 0,5.
Medio/pesado
16,1
Asumir 9,3 m2/estación de trabajo (11 estaciones de trabajo por 100 m2) con computadora y monitor en cada impresora y fax. Diversidad de computadora y monitor 0,75, diversidad de impresora y fax 0,5.
Pesado
21,5
Asumir 7,8 m2/estación de trabajo (13 estaciones de trabajo por 100 m2) con computadora y monitor en cada impresora y fax. Diversidad de computadora y monitor 1,0, diversidad de impresora y fax 0,5

Diversidad: El ratio de carga eléctrica pico medida en los paneles del equipo respecto a la suma de carga eléctrica máxima de cada elemento individual del equipo es la diversidad de uso. En una oficina pequeña usualmente se contribuye a la ganancia de calor al espacio con la suma de cada valor individual. En las áreas progresivamente más grandes con muchos equipos siempre experimentan algún grado de diversidad de uso resultante del porcentaje de tales equipos que no está en operación en un momento dado. La diversidad en las oficinas grandes puede variar entre el 37 y el 78 %, con una media del orden del 46 %.

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