BALANCE ENERGÉTICO CLIMATIZACIÓN

Transcripción

1 BALANCE ENERGÉTICO EN INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN LAS CARGAS INTERNAS CARGA POR ILUMINACIÓN La iluminación de un local a acondicionar constituye una generación interna de calor sensible que debe ser considerada, bien como carga en período estival, bien como aporte gratuito en invierno, cuando ésta se produce de forma permanente en las condiciones de proyecto. CARGA POR ILUMINACIÓN 4

2 TIPOS DE ILUMINACION CARGA POR ILUMINACIÓN La transformación de la potencia consumida en alumbrado depende del tipo de iluminación seleccionado: Las lámparas incandescentes transforman aproximadamente el 10% de la energía eléctrica absorbida en energía luminosa, mientras que el 90% restante se convierte en calor que es disipado por radiación (del orden del 70%) y convección -conducción (el 20% restante). te) Las lámparas fluorescentes transforman el 25% de la potencia absorbida en energía luminosa, otro 25% es emitido en forma de radiación hacia las superficies colindantes y el 50% restante es disipado por conducción y convección. Debe añadirse aproximadamente un 25% de calor suplementario que es generado por las reactancias de las lámparas. 5 6 DISIPACION CARGA ILUMINACIÓN. EXPRESIÓN El montante de esta carga se calcula mediante: RADIACION INF. 70% RADIACION INF. 25% LUZ 25% q 2 = K F P N LUZ 10% COND.-CONV. 20% INCANDESCENTE (150 W) BALASTRO 14% COND.-CONV. 36% FLUORESCENTE (40 W) en la que: K = factor correctivo de almacenamiento. F = factor correctivo del tipo de alumbrado (= 1 para incandescente; 1.25 para fluorescentes con reactancias internas al local). P N = potencia nominal instalada. 7 8

3 ALMACENAMIENTO ALMACENAMIENTO El factor "K" de la expresión anterior se debe al almacenamiento de calor en los materiales del local, lo cual tiene como consecuencia un menor aporte de calor en las horas iniciales. Posteriormente este calor es devuelto en forma de ganancia retardada. El valor alcanzado por el factor de almacenamiento "K" ( 1) depende del tipo de alumbrado, materiales, tiempo desde que se encendieron las luces, duración del período de iluminación, etc.. En principio, de no tener datos precisos, puede considerarse un valor unidad en primera aproximación, este valor unidad puede tomarse también cuando el período de iluminación coincida con el de funcionamiento del equipo de acondicionamiento. Potencia F. P N Inicio Iluminación Calor Almacenado Ganancias Instantáneas Fin Iluminación Calor en retardo Tiempo 9 10 CARGA POR EQUIPAMIENTO INTERNO Las máquinas que se encuentran situadas en el interior de un local emiten una cierta energía bajo forma de calor y algunas de ellas también desprenden humedad. Es por esto que podemos considerar dos grupos de equipos: Sólo generadores de carga sensible. Equipos generadores de calor y vapor de agua. CARGA POR EQUIPAMIENTO INTERNO 12

4 GENERADORES DE CARGA SENSIBLE GENERADORES DE CARGA SENSIBLE Con utilización constante en el tiempo, emiten una cantidad de calor igual a la potencia que absorben. En cuanto a los motores eléctricos, hay que considerar que la diferencia entre la potencia absorbida y la útil que suministran, son las pérdidas, y a su vez: con: R = Ps Pa R = rendimiento. P s = potencia útil suministrada. P a = potencia absorbida. El motor y la máquina, que mueve aquél, están en la habitación a climatizar, en este caso la carga es la potencia absorbida por el motor (q 3 =P a ). Sólo el motor está en el local, en cuyo caso la carga producida sólo se debe a sus pérdidas (q 3 =P a -P s ). Sólo la máquina está en el local, en este caso el calor a disipar es igual a la potencia suministrada (q 3 = P s ). Existe un caso (ventiladores, bombas) en el que el motor y la máquina pueden estar en el local, pero la mayoría de la potencia se cede al fluido, en cuyo caso la carga será la potencia absorbida menos la cedida para impulsar al fluido CARGA SENSIBLE Y LATENTE CARGA SENSIBLE Y LATENTE Los aparatos internos más corrientes, que en su funcionamiento dan lugar a una emisión de calor y humedad, son los destinados a la preparación de comidas, es decir las cocinas y sus auxiliares. Con respecto a estos elementos debe indicarse que la carga se debe a la radiación desde sus superficies calientes, ya que la conducción y convección, así como la carga latente son despreciables en caso de existencia de una campana de extracción mecánica bien proyectada. El inconveniente, a la hora de proceder a la cuantificación de la carga, radica en la falta de información sobre la potencia requerida para el mantenimiento de la temperatura en régimen, ya que sólo suele ser dato la potencia máxima suministrada por fabricante. Con carácter orientativo el Manual ASHRAE propugna las siguientes aproximaciones. Aparatos eléctricos. q3 = PN Kr Kn 016P 0,16 N Campana de extracción 15 en la que: PN = potencia nominal absorbida. Kn = factor de uso; su introducción tiene en cuenta el consumo real medio, de valor aproximado 0.5. Kr = factor de radiación, de valor 0.32; correspondiente al porcentaje medio de calor radiante (32%), único a considerar con campana de extracción. 16

5 CARGA SENSIBLE Y LATENTE Aparatos de calentamiento con combustible; cuya principal diferencia con los anteriores estriba en que la entrada de calor "PN" es mayor que la eléctrica requerida para lograr la misma temperatura. Este exceso se evacua a través de las conducciones de extracción, pero debe ser contabilizada una cierta corrección de la potencia nominal para evaluar convenientemente la carga, lo que se efectúa con un nuevo coeficiente "K p ", resultando: q3 = Pa Kr Kn / Kp 0,1PN p EVAPORACIÓN DESDE MASAS DE AGUA En caso de no existir campana de extracción, son utilizables las expresiones sin la consideración del factor "K r ", no obstante ahora la carga latente no es despreciable y debe tomarse del orden del 34% de la total calculada. 17 EVAPORACIÓN DESDE MASAS DE AGUA EVAPORACIÓN DESDE MASAS DE AGUA La existencia en un local de una cantidad de agua líquida, en contacto con aire húmedo no saturado, produce la evaporación de un porcentaje de agua, que dependerá de la superficie de contacto. Esta evaporación da como consecuencia un aporte de humedad y una carga latente interior que deberá tomarse en consideración. Consideremos dos casos, en función de la velocidad del aire, para el cálculo cu de la masa de agua evaporada: eapoada Velocidad despreciable en el aire. Con movimiento apreciable en el aire. VELOCIDAD DEL AIRE DESPRECIABLE (v < 0.1 m/s). m v =1, p en la que: m v = caudal de agua evaporado por unidad de superficie [Kg/m2 h]. p vst = presión de vapor a saturación a la temperatura del agua [Pa]. p v = presión de vapor del aire húmedo ambiente [Pa]. (p vst v ) 19 20

6 EVAPORACIÓN DESDE MASAS DE AGUA MOVIMIENTO APRECIABLE EN EL AIRE (v > 0.1 m/s). -4 v mv =1, (pvst - pv) 1,16 en la que "v" es la velocidad del aire en m/s. Evidentemente, caso de considerar velocidad nula, la expresión se convierte en la adoptada en aire en calma. 21