Uso eficiente de los sistemas climatizados en la Universidad de Ciego de Ávila (página 2)

La climatización estará acorde a la necesidad en cada momento y situación.

Hoy la tendencia es, utilizar la climatización natural, puesto que energéticamente es más fiable y no usan gases que dañen la capa de ozono, ni contaminen el medio ambiente. A este tipo de climatización se le conoce también como bioclimatización, es un proceso que se da en la naturaleza de forma habitual y consiste en enfriar y/o calentar el aire obteniendo el frío o calor de fuentes naturales como el agua y la tierra. Con esta climatización se consigue un ambiente da máximo confort porque el proceso natural hace variar cierto parámetros necesarios para que el aire tenga calidad. Esto se puede ver en la brisa marina que disminuye la temperatura del aire obteniendo el frío del mar. También hay que tener en cuenta la temperatura bioclimática, cuyo objetivo es armonizar los espacios y crear óptimas condiciones de confort y bienestar para sus ocupantes. A través del diseño adecuado de los espacios, es posible disminuir el uso de la climatización artificial.

Confort térmico: son parámetros regulables, tales como la temperatura, la humedad, velocidad del aire y nivel de ruido que a determinados valores provocan una agradable estancia.

Es importante lograr el confort térmico, pues este es un agente subjetivo que expresa el bienestar físico y psicológico del individuo en la actividad que desarrolla. Se ha determinado que la mayoría de las personas se sienten confortables cuando las temperaturas oscilan entre 240 C y 260 C y la humedad relativa está en el 50%.

¿Cómo elegir el sistema de climatización? Carrier, 1983.

La elección del sistema de climatización debe efectuarse considerando las características funcionales y ocupacionales del local a climatizar, la cantidad de personas que laboran, la iluminación instalada, los equipos eléctricos con que cuenta y la cantidad de calor que penetra por las paredes y ventanas.

En caso que el equipo instalado sea más pequeño que el requerido, no se lograría el confort deseado y el equipo consumiría energía eléctrica en exceso, porque no se detiene, o demora más tiempo en detenerse por no llegar a la temperatura para la cual está programado, además su desgaste el desgaste mecánico se acelera debido al exceso de trabajo. Si ocurre lo contrario, o sea, el sistema fuese mayor que el requerido, tampoco se lograría el confort, por mucho frío y se duplicaría el consumo de energético, ya que este utilizaría un compresor de mayor potencia que el requerido, Cabrera Gorrín, 2006.

De lo anteriormente expuesto se explica la importancia que tiene la correcta selección de los aires acondicionados en el logro del confort, uso eficaz y plazo de vida útil de los mismos.

Todos los sistemas de climatización consumen energía, ya sea renovable o no renovable, en mayor o menor, medida, dependiendo de la eficiencia del sistema. Cuanta más energía se necesita para alcanzar y mantener las condiciones de confort en un sistema, menos eficiente será el climatizador y mayor será su impacto ambiental.

El consumo de energía de un sistema de climatización depende además del clima, y de las condiciones de determinado sitio, de otros parámetros como: datos atmosférico del sitio, características de la edificación (dimensiones físicas), orientación del edificio, dirección de las paredes del espacio a condicionar, momento del día en que la carga llega a su pico, espesor y características de los aislamientos, cantidad de sombra en los vidrios, concentración de personas en el local, fuentes de calor internas y la cantidad de ventilación requerida.(9). Estos parámetros que hemos relacionados se llaman cargas térmicas o de enfriamiento.

Cargas térmicas: es la cantidad de energía que se requiere vencer en un área para mantener determinadas condiciones de temperatura y humedad para una aplicación específica. Es la cantidad de calor que se retira de un espacio definido.

Estas cargas se dividen en dos grupos: cargas internas y cargas externas, la suma de ellas será el valor que se necesita para lograr acondicionar una habitación para que sea lo más confortable posible.

Las cargas internas están dadas por las personas, la iluminación, motores internos, equipos de oficina, infiltraciones de aire exterior, es decir todos los factores que desde el interior puedan generar calor o ayuden al calentamiento del local.

Las cargas externas son las provocadas por aspectos físicos como son: ubicación geográfica del local, orientación geográfica, dimensiones, materiales con que se construyó el edificio, condiciones del ambiente, ventanas, puertas, destino del local, etc.

La estimación de las cargas térmicas de una habitación, tiene como objetivo la determinación de la cantidad de calor que es necesario extraer de la misma en un tiempo determinado para crear y mantener en su interior las condiciones de confort. (7).

Dentro de los parámetros a medir, hay algunos que requieren mayor atención, por ser aquellos que tienen mayor influencia en el calentamiento de la habitación climatizada, tal es el caso de las ventanas, paredes, techos, personas e iluminarías.

Resumiendo, podemos decir que la carga térmica total, es la sumatoria de todas las cargas internas y externas que inciden en el calentamiento de un local determinado, matemáticamente se expresa:

Q= Σqi + qe

Donde:

Q Carga térmica total.

qi Cargas térmicas interiores.

qe Cargas térmicas exteriores.

La disminución de las cargas de calor, debe ser un elemento a tener en cuenta cuando se hayan instalado sistemas de climatización que no cumplan con las condiciones que requiere el local o cuando se va a diseñar una habitación que requiere climatización. En caso que no sea posible por razones económicas, se puede optar por otra alternativa, la mitigación de las cargas térmicas.

Se pueden mitigar las cargas de calor en techos, ventanas, paredes y las generadas por la iluminación y equipos eléctricos.

Materiales y métodos

La Universidad de Ciego de Ávila, ubicada en la zona rural del municipio del mismo nombre, está en la región central de Cuba, la temperatura promedio durante el año es de 320 C y la humedad relativa de 64%. Fueron materiales de estudio todas las habitaciones climatizadas de la universidad, a saber oficinas, laboratorios y salones de reuniones. En la mayoría de estos locales existen equipos eléctricos conectados.

Además para medir las dimensiones de las habitaciones (techos, paredes y ventanas) se emplearon cintas métricas.

Se usaron los siguientes métodos:

Histórico – lógico: para ver los antecedentes de la climatización y comprobar la factibilidad de los aires acondicionados de acuerdo a las habitaciones donde estaban instalados.

Análisis – síntesis: para el análisis de la bibliografía sobre el tema.

Inducción – deducción: a partir de estudio, se establecieron generalizaciones para procesar teóricamente el contenido y corroborar la interrogante científica.

Modelación: se logró comparar el estimado de las cargas térmicas con la capacidad del climatizador instalado.

Sistémico – estructural – funcional: nos permitió estructurar y organizar lo pasos a seguir para el estimado de las cargas.

Empírico: específicamente la observación directa, nos permitió obtener la información necesaria de cada local. Ver anexo #1.

Para calcular las cargas térmicas se utilizó el método de "Cálculo de cargas por temperatura diferencial y factores de carga de enfriamiento"

Los datos obtenidos en la fase de investigación, fueron sometidos a un análisis estadístico descriptivo.

Resultados y discusión

Al comparar la estimación de las cargas térmicas de los locales con la capacidad del aire acondicionado instalado se pudo comprobar que de los 28 locales climatizados, 16 poseen el aire acondicionado requerido, lo que representa el 57%. En el resto existen diferencias, su comportamiento es de la manera siguiente: 11 locales (39%) tienen un aire acondicionado por debajo de lo que necesitan y 1 local (4%) tiene un aire que está por encima de sus necesidades.

Se analizaron los locales que necesitan un aire mayor del que está instalado. Después de desglosadas las cargas térmicas por local, podemos ver las posibles fuentes de calor que se pueden disminuir son aquellas que penetran por techos y ventanas.

Hay 3 locales donde se observan posibles disminuciones. En estos locales se recalcularon las cargas térmicas, usando falsos techos y cortinas. Se obtuvieron los siguientes resultados:

Tabla # 1 Cargas térmicas en los locales utilizando técnicas para mitigar las cargas de calor y sin utilizar estas.

En la tabla # 1 se aprecia que al disipar las cargas en techos y ventanas se logra usar el aire acondicionado que necesitan estos locales, en dos casos aires de 0,5 toneladas y en el otro de 2,5. Así se lograría que el aire instalado sea eficaz, además conlleva a un menor consumo de energía de estos aires.

Conclusiones

2. Mediante la estimación de las cargas térmicas, es posible evaluar la eficacia en la utilización de los sistemas de climatización.
3. Solamente el 57% de los sistemas de climatización instalados en la Universidad de Ciego de Ávila, son eficaces para brindar el confort requerido.
4. El uso de protectores y aislamientos térmicos en ventanas de cristal y techos, disminuye significativamente las cargas térmicas que se generan en los locales.

Recomendaciones

1. Dentro de las posibilidades utilizar algunas formas para mitigar las cargas térmicas que entran por techos y ventanas en los locales señalados en la tabla # 1.
2. Si no se pudieran mitigar las cargas en los locales señalados, cambiar los aires por otros que cubran las capacidades de los locales.
3. Intercambiar el aire instalado en la oficina del vicerrector económico con el que está en que está en el laboratorio de computación de post grado, y mover uno de los aires que se encuentran en el laboratorio # 2 de economía para el laboratorio de química, a favor del acomodamiento del requerimiento de los locales.

Bibliografía

1. Carrier. 1983. Manual de aire acondicionado. Ediciones Técnicas. Marcombo. S.A. 432p.

   .Org/wiki/aire acondicionado/index.htm

   [Consulta: enero 22 2007].

   3. http://www.elaireacondicionado.com.ar/aire.html

      [Consulta: junio 23 2007].

   4. Aire acondicionado [en línea] mayo 2005. Disponible en:

      http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html

      [Consulta: abril 10 2007].

   5. Aire acondicionado [en línea] diciembre 2006. Disponible en:

      http://es. Wikipedia.org/wiki/aislamiento termico.php

      [Consulta: mayo 08 2006].

   6. Aislamiento térmico [en línea] Mayo 2007. Disponible en:

      http://www.monografias.com/trabajos14/sistemaclima/sistemaclima.shtml

      [Consulta: abril 18 2007].

   7. Cabrera Gorrín, Osmel. Evaluación de dos sistemas de climatización en el Grupo Empresarial de la Construcción de Sancti Spíritus [en línea] julio 2006. Disponible en:

      http://www.fisicanet.com.ar/tecnicos/tecnologia/te01acondicionamiento ambiental.php

      [Consulta: abril 17 2007].

   8. Cálculo de cargas térmicas [en línea] octubre, 2006. Disponible en:

      http://www.nuevamuseologia.com.ar/climatizacion.htm

      [Consulta: mayo 23 2007].

   9. Climatización [en línea] enero, 2007. Disponible en:

      http://www.caloryfrio.com/dossi/climatizacion-eficiente.htm

      [Consulta: abril 18 2007].

   10. Climatización y eficiencia energética [en línea] abril, 2004. Disponible en:

       http://www.fau.ucv.ve/idec/racionalidad/Manualconfort.htm

       [Consulta: mayo 12 2007].

   11. Confort y clima [en línea] abril, 2006. Disponible en:

       http://www.caloryfrio.com

       [Consulta: junio 16 2007].

   12. El buen uso de aire acondicionado [en línea] febrero, 2004. Disponible en:

       http://www.fau.ucv.ve/idec/racionalidad/paginas/Manualtechos.html

       [Consulta: mayo 12 2007].

   13. Manual de techos [en línea] marzo, 2007. Disponible en:

       http://www.fau.ucv.ve/idec/racionalidad/paginas/Manualventanas.html

       [Consulta: mayo 12 2007].

   14. Manual de Ventanas [en línea] marzo, 2007. Disponible en:

       http://www.fau.ucv.ve/idec/racionalidad/paginas/Manualparedes.html

       [Consulta: mayo 12 2007].

   15. Manual de paredes [en línea] marzo, 2007. Disponible en:

       http://www.monografias.com

       [Consulta: mayo 04 2007].

   16. Santiago Días, Victorio. Selección de sistemas [en línea] enero, 2005. Disponible en:

       http://www.elaireacondicionado.com/tipos aire acondicionados/index.php

       [Consulta: mayo 02 2007].

   17. Tipos de aires acondicionados [en línea] febrero, 2007. Disponible en:
   18. Tipos de aires acondicionados [en línea] diciembre, 2006. Disponible en:
2. Aire Acondicionado [en línea] abril 2006. Disponible en:

http://www.elaireacondicionado.com/tipos aire acondicionados/index.php

[Consulta: marzo 22 2007].

Autor:

Ing. Lázaro Martínez Ibáñez

Ing. Amarilys Méndez García

Universidad de Ciego de Ávila. Carretera Ciego-Morón Km. 91/2.

Ciego de Ávila. Cuba