evaluaciÓn de la eficiencia energÉtica institucional en las dependencias de deporte, comedor,...

7/25/2019 EVALUACIN DE LA EFICIENCIA ENERGTICA INSTITUCIONAL EN LAS DEPENDENCIAS DE DEPORTE, COMEDOR, TRA

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UNIVERSIDAD DE CARABOBO

FACULTAD DE INGENIERIA

ESCUELA DE INGENIERA ELCTRICA

DEPARTAMENTO DE POTENCIA

EVALUACIN DE LA EFICIENCIA ENERGTICA INSTITUCIONAL EN LAS

DEPENDENCIAS DE DEPORTE, COMEDOR, TRANSPORTE Y BOMBEROS DE

LA UNIVERSIDAD DE CARABOBO, SEDE CARABOBO

Elaborado por:

Br. Lugo C. Jorge R.

C.I.: 18.687.702

Naguanagua, Marzo de 2015


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UNIVERSIDAD DE CARABOBOFACULTAD DE INGENIERA

ESCUELA DE INGENIERA ELCTRICADEPARTAMENTO DE POTENCIA

EVALUACIN DE LA EFICIENCIA ENERGTICA INSTITUCIONAL EN LAS

DEPENDENCIAS DE DEPORTE, COMEDOR, TRANSPORTE Y BOMBEROS DE LAUNIVERSIDAD DE CARABOBO, SEDE CARABOBO

TRABAJO ESPECIAL DE GRADO PRESENTADO ANTE LA ILUSTRE UNIVERSIDAD

DE CARABOBO PARA OPTAR AL TTULO DE

INGENERO ELECTRICISTA

Elaborado por:

Br. Lugo C. Jorge R.

C.I.: 18.687.702

Tutor: Ing. Eva Monagas

Naguanagua, Marzo de 2015


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vi

NDICE GENERAL

RESUMEN .................................................................................................................................... ix

ABSTRACT .................................................................................................................................... x

INTRODUCCIN .......................................................................................................................... 1

CAPITULO I .................................................................................................................................. 3

1.1 Planteamiento del problema ............................................................................................. 3

1.2 Objetivos ............................................................................................................................... 5

1.2.1 Objetivo general. ............................................................................................................ 5

1.2.2 Objetivo especficos. ...................................................................................................... 6

1.3 Justificacin ........................................................................................................................... 6

CAPITULO II ............................................................................................................................... 10

2.1. Antecedentes ...................................................................................................................... 10

2.2. Bases tericas ..................................................................................................................... 11

2.2.1. Edificacin y uso de la energa en Venezuela. ............................................................ 12

2.2.2. Componentes de la edificacin. ................................................................................... 14

2.2.2.1. Arquitectura y equipamiento interior. ...................................................................... 14

2.2.2.2. Instalaciones y equipos elctricos. ............................................................................ 152.2.2.3. Instalaciones y equipos mecnicos. .......................................................................... 23

2.2.2.4. Instalaciones y equipos sanitarios. ............................................................................ 24

2.2.2.5. Instalaciones y equipos de seguridad. ....................................................................... 24

2.3. Bases conceptuales ............................................................................................................. 25

2.3.1. Demanda. ..................................................................................................................... 25

2.3.2. Intervalo de Demanda. ................................................................................................. 25

2.3.3. Demanda Mxima. ....................................................................................................... 26

2.3.4. Carga Conectada. ......................................................................................................... 26

2.3.5. Factor de Demanda. ..................................................................................................... 26

2.3.6. Factor de Utilizacin. .................................................................................................. 27

2.3.7. Factor de Diversidad. ................................................................................................... 27

2.3.8. Factor de Carga. ........................................................................................................... 27


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vii

2.3.9. Sobrecarga. .................................................................................................................. 28

2.3.10. Mediciones de las Variables elctricas. ..................................................................... 28

2.3.11. Medicin del consumo............................................................................................... 28

2.3.12. ndices energticos de las edificaciones. ................................................................... 30

2.3.13 Auditoras energticas en edificios ............................................................................. 31

2.3.13.1 Etapas de una auditoria energtica. ......................................................................... 32

2.3.13.1.2 Segunda etapa: medidas experimentales. ............................................................. 33

2.3.13.1.3 Tercera etapa: diagnstico de la situacin del edificio. ........................................ 33

2.3.13.1.4 Cuarta etapa: anlisis para la mejora del comportamiento del edificio. ............... 33

2.3.13.1.5 Quinta etapa: resultados finales. ........................................................................... 34

2.3.14 Epidermis de una edificacin. ................................................................................... 34

2.3.14.1 Fuentes de carga trmica. ........................................................................................ 34

2.3.14.2 Cargas de enfriamiento, segn los tipos de calor. ................................................... 36

2.3.14.3 Estimacin de la carga de acondicionamiento del recinto. ...................................... 37

2.3.14.4 Formulas para describir el aporte de energa. .......................................................... 39

2.5. Matriz de operacionalizacin de variables ......................................................................... 48

CAPITULO III .............................................................................................................................. 49

3.1. Tipo de investigacin ......................................................................................................... 49

3.2. Diseo de las fases metodolgicas ..................................................................................... 493.3. Unidad de estudio y anlisis ............................................................................................... 51

3.3.1. Unidad de anlisis. ....................................................................................................... 51

3.3.2. Poblacin. .................................................................................................................... 52

3.3.3 Muestra. ........................................................................................................................ 52

3.4. Tcnicas de recoleccin, anlisis y procesamiento de datos .............................................. 52

3.4.1. Tcnicas de recoleccin. .............................................................................................. 52

3.4.2 Anlisis y procesamiento de datos. ............................................................................... 53

CAPITULO IV.............................................................................................................................. 57

4.1. Identificacin de los planos, censo de carga, facturacin, ciclo de carga y lnea de baseenergtica. Fase I. ...................................................................................................................... 57

4.1.1. Identificacin de los planos ......................................................................................... 57

4.1.2. Censo de cargas ........................................................................................................... 57


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viii

4.1.3. Facturacin .................................................................................................................. 66

4.1.4. Ciclo de carga .............................................................................................................. 67

4.1.5. Lnea de base energtica .............................................................................................. 71

4.2. Diseo de un plan de ahorro energtico del rea de Deporte, Comedor, Direccin de

Transporte y Direccin de PIPSUC de la Universidad de Carabobo. Fase II. .......................... 76

4.3. Diseo de una plataforma de integracin de variables epidrmicas de las edificaciones dela Universidad de Carabobo. ..................................................................................................... 84

CAPITULO V ............................................................................................................................... 96

5.1 Conclusiones ....................................................................................................................... 96

5.2 Recomendaciones ................................................................................................................ 98

ANEXOS A .................................................................................................................................. 99

ANEXO B ................................................................................................................................... 104

ANEXO C ................................................................................................................................... 110

Envolventes de las Edificaciones. ............................................................................................... 110

REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS........................................................................................ 118


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EVALUACIN DE LA EFICIENCIA ENERGTICA INSTITUCIONAL EN LASDEPENDENCIAS DE DEPORTE, COMEDOR, TRANSPORTE Y BOMBEROS DE

LA UNIVERSIDAD DE CARABOBO, SEDE CARABOBO

Autor:Br. Lugo C. Jorge R.Tutor:Ing. Eva Monagas.

Fecha:Enero 2015

RESUMEN

En la actualidad, Venezuela es el pas con mayor consumo de energa elctrica per cpita enLatinoamrica. Al cierre de 2012 la cifra se ubic en 4262 kWh/hab. Sin duda la energadesempea un papel fundamental para el rendimiento econmico de cualquier hogar, empresa einstitucin. Su uso eficiente representa una oportunidad para que se ahorren recursoseconmicos, fortalezcan sus procesos productivos y ejerzan un impacto positivo en el medioambiente. El propsito de la presente investigacin es el estudio de la eficiencia energtica

institucional. En este sentido, el objetivo general apunta a desarrollar un plan de ahorro deenerga elctrica en las reas de Deporte, Comedor, Direccin de Transporte y Bomberos de laUniversidad de Carabobo, para as lograr reducir el consumo en un 20%, tal como estestablecido en la Gaceta Oficial No 39.298 de fecha 03 de noviembre de 2009. Para alcanzar talfin los fundamentos tericos se bas de informaciones que provienen entre otras, de mediosimpresos como libros, textos, revisin de estndares, normas y artculos acerca de lascomponentes de una edificacin, medicin de las variables elctricas, medicin de consumo,auditoras energticas y epidermis de la edificacin. La metodologa se enfoc en lainvestigacin de campo, de all pues que el trabajo para acopiar o recoger material directo de lainformacin se realiz en el lugar mismo donde se presenta el fenmeno que quiere estudiarse.Este proyecto tiene como poblacin conocer las cargas de mayor consumo en las dependencias

en estudio. La tcnica de recoleccin de datos es la recopilacin documental, la entrevista noestructurada y la observacin.

Palabras claves:Eficiencia energtica, plan de ahorro, variables epidrmicas.Lnea de Investigacin: Eficiencia energtica y Calidad de Energa del Departamento dePotencia de la Escuela de Ingeniera Elctrica de la Universidad de Carabobo.rea prioritaria: Energa.


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ASSESSMENT OF THE INSTITUTIONAL ENERGETIC EFFICIENCY IN THESPORTS, DINING ROOM, TRANSPORTATION AND FIRE DEPARTMENT AT

THE UNIVERSITY OF CARABOBO, CARABOBO HEADQUARTERS

Author:Br. Lugo C. Jorge R.

Advisor:Ing. Eva Monagas.Date:January 2015

ABSTRACT

Actually, Venezuela is the country with most use of electric power per capita in Latin American.At the end of 2012, the number of consumption got to 4262 Kwh/Resident. Without a doubtenergy plays a fundamental role for the economy of any home, company or institution. Theefficiency in the use of energy its an opportunity to save economic resources, increaseproduction process, and to exercise a positive impact in the environment. The purpose for this

investigation is to study institutional energy efficiency. In this respect, the general aim points todevelop a plan of saving electric power in the areas of sport, dining room, direction of transportand Fire Deparment of the University of Carabobo, so this way to manage to reduce theconsumption to 20%, as legislated based on official gazette No 39.298, dated November 03,2009. To achieve that goal the theoretical fundamentals drawn for print media such as books,texts, standers, norms and articles about the components of a building, measuring electricvariable, measuring of consumption, energy audit, and building skin. The methodologyemployed was field investigation, so the information was collected in the same place wherephenomenon occurs. This project is aimed to know the areas of higher consumption of the study.The data collection technique was document review, interview, and observation.

Keywords: Energy efficiency, savings plan, epidermal variables.Research Line: Energy Efficiency and Power Quality Power Department of the School ofElectrical Engineering, University of Carabobo.Priority Area: Energy.


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INTRODUCCIN

El consumo excesivo de la electricidad en las edificaciones en Venezuela, se debe a

malos hbitos en la utilizacin de la energa, arquitectura inadecuada a las variables

geoclimticas, cambios de uso, aumento del nmero de ocupantes previstos en el diseo original,

aumento de la demanda energtica por cambios tecnolgicos, uso de equipos e instalaciones

ineficientes, esquema tarifario inadecuado a la demanda real, planes de mantenimientos

deficientes, otros. Se requiere por tanto un programa de ahorro de energa para tomar en cuenta

estas causas para aplicar las medidas correctivas necesarias, teniendo especial cuidado de no

disminuir las condiciones de confort y productividad de los usuarios.

En virtud de ello, en este proyecto se pretende, en primer lugar, disear un plan de ahorro

energtico en las dependencias de Deporte, Comedor, Direccin de Transporte y Bomberos de la

Universidad de Carabobo, y en segundo lugar disear una plataforma de variables epidrmicas

de las edificaciones. En este sentido, se busca conocer las cargas que registren un alto consumo

de energa elctrica, as como tambin percibir la influencia de la epidermis de las edificaciones

para la estimacin de la carga trmica.

Es as como se da origen a la investigacin que aqu se presen ta titulada Evaluacin dela Eficiencia Energtica Institucional en las Dependencias de Deporte, Comedor, Transporte y

Bomberos de la Universidad de Carabobo, Sede Carabobo.

El objetivo principal es desarrollar un plan de ahorro de energa elctrica en las reas de

Deporte, Comedor, Direccin de Transporte y Bomberos de la Universidad de Carabobo, para as

lograr reducir el consumo en un 20%, tal como est establecido en la Gaceta Oficial No 39.298

de fecha 03 de noviembre de 2009.

El presente trabajo de grado ha sido estructurado en cinco captulos, que a continuacin

se mencionan.

El captulo I dedicado a la formulacin del problema y establecimiento de los objetivos a

alcanzar, justificaciones y delimitaciones.


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2

En el captulo II se encuentra toda la informacin terica disponible de normativas,

documentos y bibliografa de inters relacionadas con el proyecto.

El captulo III expone el uso de las bases tericas para llevar a cabo el proyecto, el

desarrollo de la investigacin donde se describe paso a paso los procedimientos empleados paraalcanzar los objetivos planteados.

En el captulo IV se presenta el Plan de Ahorro de energa para cada dependencia en

estudio y el diseo de la Plataforma de integracin de variables epidrmicas de las edificaciones

de la Universidad de Carabobo.

Finalmente, en el captulo V se presentan las conclusiones y recomendaciones sobre el

proyecto.


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3

CAPITULO I

EL PROBLEMA

1.1

Planteamiento del problema

Segn el Ministerio del Poder Popular para la Energa Elctrica (2014), La crisis

energtica en Venezuela se origin a partir de un conjunto de circunstancias, como el fenmeno

El Nio y los cambios climticos que afectaron las cuencas hidrogrficas destinadas a la

generacin hidroelctrica y, pese a la capacidad instalada resulto insuficiente para compensar la

disminucin de los aportes energticos, lo cual limito el suministro de energa en todos los

sectores del pas.

Debido a la crisis en el suministro elctrico y que la demanda energtica en el pas haba

venido incrementando de forma acelerada a un ritmo de siete por ciento (7%) anual desde el

2005, el Ministerio del Poder Popular para la Educacin Superior (2009) requiri dar

cumplimiento a la Gaceta Oficial de la Repblica Bolivariana de Venezuela N 39.298, del

martes 03 de noviembre de 2009. Decreto 6.992 del 21 de octubre de 2009, en el cual se solicita

colaboracin, en cuanto al ahorro de energa en los espacios de la Universidad de Carabobo.

De igual modo la Presidencia de la Republica (2010) declara el estado de emergenciasobre la prestacin del servicio elctrico nacional y sus instalaciones y bienes asociados. Y se

insta al Ministerio del Poder Popular para la Energa Elctrica, en conjunto con otros organismos

del Estado, a realizar programas educativos y campaas comunicacionales en las cuales se

estimule a la poblacin a hacer uso eficiente y contribuir al ahorro de la energa elctrica.

Por otra parte la Asamblea Nacional de la Repblica Bolivariana de Venezuela (2011),

decreta la Ley de Uso Racional y Eficiente de la Energa. El objetivo de esta ley es promover y

orientar el uso racional y eficiente de la energa en los procesos de produccin, generacin,transformacin, transporte, distribucin, comercializacin, as como el uso final de la energa.

Igualmente, la Corporacin Elctrica Nacional (CORPOELEC) (2014) en su Gestin

social y Ambiental ha desarrollado e implementado estrategias para promover el uso racional y


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4

eficiente de la energa elctrica, en funcin de optimizar el sector elctrico y, a su vez, la calidad

de vida de los venezolanos.

La generacin del Sistema Elctrico Nacional, segn la Corporacin Elctrica Nacional

(2014) asciende a unos 24.000 megavatios (MW) de capacidad instalada y est conformada porun significativo nmero de infraestructuras, plantas hidroelctricas que ofrecen ms del 62% del

potencial elctrico que llega a hogares e industrias de toda la nacin. Otro 35% de la generacin

de electricidad proviene de plantas termoelctricas, y casi un 3% corresponde al sistema de

generacin distribuida, conformada por grupos electrgenos.

Segn estudios recientes, Venezuela es el pas con mayor consumo de energa elctrica

per cpita en Latinoamrica. Al cierre de 2012 la cifra se ubic en 4.262 kWh/habitantes-ao,

segn cifras de la Comisin de Integracin Energtica Regional (CIER) (2014).

Cifras del Banco Mundial, del Instituto Nacional de Estadstica (INE), de la organizacin

Latinoamericana de Energa y la Comisin Econmica para Amrica Latina y el Caribe

(CEPAL), revelan que Venezuela cuenta con una generacin neta de 4.179 Kilovatios por hora

por habitante (kWh/hab), seguida de Chile (3.393 kWh/hab), Argentina (2.860 kWh/hab),

Uruguay (2.750 kWh/hab), Brasil (2.317 kWh/hab), Mxico (1.999 kWh/hab), Panam (1.873

kWh/hab) y Costa rica (1.854 kWh/hab).

Las fuentes de energa son finitas, y por lo tanto, su correcta utilizacin se presenta como

una necesidad del presente para que podamos disfrutar de ellas en un futuro. Ser ms eficiente no

significa renunciar a nuestro nivel de bienestar y calidad de vida. Simplemente se trata de

adoptar una serie de hbitos responsables, medidas e inversiones a nivel tecnolgico y de

gestin.

La energa desempea un papel fundamental para el rendimiento econmico de cualquier

hogar, empresa e institucin. Su uso eficiente representa una oportunidad para que se ahorrenrecursos econmicos, fortalezcan sus procesos productivos y ejerzan un impacto positivo en el

medio ambiente.

Las condiciones econmicas del sector universitario, conlleva a que los recursos

destinados al pago de tarifas para los servicios bsicos de la universidad sean lo ms eficiente.


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Reducir el consumo de energa elctrica incide en el pago por este servicio, con el estudio de los

ndices energticos, se identifican los equipos o grupos de equipos que presenten un mayor

consumo de energa elctrica, para as establecer cronogramas de acciones de fcil seguimiento

para el uso eficiente de la energa.

Cabe sealar que en la Universidad de Carabobo, Martnez, J., Gimn, J. (2002) han

realizados estudios del uso eficiente de la energa en la Escuela de Ingeniera Elctrica. De igual

modo Hidalgo, C. (2011) en el edificio de pregrado de la Facultad de Ciencias Econmicas y

Sociales (FACES) Campus Brbula. En ambas se realizaron evaluaciones tcnico econmicas

para la eficiencia energtica.

En las dems dependencias de la Universidad de Carabobo, no se conoce el

comportamiento de las cargas, por lo que no se han aplicado estrategias de gestin de cargas.

El presente proyecto se enfocar en la eficiencia energtica y en los planes de ahorro de

energa para las dependencias de Deporte, Comedor, Direccin de Transporte y Bomberos de la

Universidad de Carabobo.

En funcin de lo anteriormente expuesto, se plantea la interrogante de determinar y dar a

conocer las cargas de mayor consumo de energa elctrica en las dependencias en estudio, as

como tambin de percibir las envolventes de las edificaciones de la Universidad de Carabobo.

1.2 Objetivos

1.2.1 Objetivo general.

Desarrollar un plan de ahorro de energa elctrica en las reas de Deporte, Comedor,

Direccin de Transporte y Bomberos de la Universidad de Carabobo, para as reducir el consumo

en un 20%, tal como est establecido en la Gaceta Oficial N 39.298 de fecha 03 de noviembre

de 2009.


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6

1.2.2 Objetivo especficos.

1. Identificar los planos, censo de carga, facturacin, ciclo de carga y lnea de base

energtica por rea y global de las instalaciones elctricas en las dependencias de

Deporte, Comedor, Direccin de Transporte y Bomberos de la Universidad de Carabobo,

con la finalidad de obtener los ndices de consumos de energa elctrica, los cuales

permitirn identificar los equipos o grupos de equipos donde el uso de energa no es

eficiente.

2. Disear un plan de ahorro energtico del rea de Deporte, Comedor, Direccin de

Transporte y Bomberos de la Universidad de Carabobo para propender al cumplimiento

de la Gaceta Oficial N 39.298, con el fin de presentar recomendaciones y soluciones

especficas en materia de ahorro y uso eficiente de la energa elctrica.

3.

Disear una plataforma de integracin de variables epidrmicas de las edificaciones de la

Universidad de Carabobo.

1.3 Justificacin

Lnea de Investigacin: Eficiencia energtica y Calidad de Energa del Departamento de

Potencia de la Escuela de Ingeniera Elctrica de la Universidad de Carabobo, rea

prioritaria de energa.

La evaluacin de la eficiencia energtica institucional en las dependencias de Deporte,

Comedor, Direccin de Transporte y Bomberos de la Universidad de Carabobo, tiene la finalidad

de reducir los niveles de consumo de electricidad que actualmente inciden en el pago del servicio

elctrico, la utilizacin de los ndices energticos para identificar cules son los equipos o grupos

de equipos donde se registra el uso ineficiente de la energa. Es de utilidad para que se pueda

establecer cronogramas de acciones de fcil seguimiento y que produzca un impacto mayor a la

hora de cuantificar el ahorro obtenido.

En virtud de ello y como parte del uso racional y eficiente de la energa elctrica en las

reas Prioritarias Institucionales, el Departamento de Potencia de la Escuela de Ingeniera

Elctrica de la Universidad de Carabobo en cumplimiento con el Plan Nacional de Ciencia,


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Tecnologa e Innovacin 2005 - 2030, reas Estratgicas ONCTI-PEI 2011 y Universidad de

Carabobo 2010 -2020, se aspira desarrollar planes de ahorro de energa institucional para cada

dependencia de la Universidad, a fin de alcanzar el 20% de ahorro establecido en la Gaceta

Oficial No 39.298 de fecha 03 de noviembre de 2009.

Mediante el diseo de una plataforma para la integracin de variables epidrmicas, se

podr consultar y/o integrar las envolventes de las edificaciones de la Universidad de Carabobo y

se podr adems estimar la carga trmica de un determinado ambiente, a partir de la carga

trmica en ventanas, paredes exteriores, paredes de reas adyacentes no acondicionadas; piso,

techo, altura, puntos de iluminacin, equipos elctricos, nmero de personas en el recinto, reas

abiertas al exterior, puertas o aberturas total o parcialmente abiertas y la carga sensible de aire

fresco.

Bajo esta perspectiva, donde se determinar cuanta energa requieren o producen los

distintos elementos que delimitan y conforman un ambiente, los cuales provocaran un

incremento de calor que el equipo de acondicionamiento de aire deber extraer a lo largo del

periodo del da si el espacio es refrigerado.

1.4 Delimitaciones

De Espacio (geogrfico): La investigacin se desarrolla en la Universidad de Carabobo ubicadaen Brbula, Estado Carabobo. Especficamente en las siguientes dependencias:

En la Figura 1.1, se muestra el rea de Deporte UC, con un rea de Construccin de 53.276,51m2.

Fi gura 1.1.reas Deportivas UC.Fuente: Google Earth [2014].


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En la Figura 1.2, se muestra el rea de Comedor UC, con un rea de Construccin de 2.027 m 2.

Fi gura 1.2.Comedor UC.Fuente: Google Earth [2014].

En la Figura 1.3, se muestra el rea de Direccin de Transporte UC, con un rea de Construccinde 890 m2.

Fi gura 1.3.Direccin de Transporte de la UC.Fuente: Google Earth [2014].


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En la Figura 1.4, se muestra el rea de Bomberos U.C., con un rea de Construccin de 924,137m2.

Fi gura 1.4.Direccin de Prevencin de Incendios, Proteccin y Seguridad de la Universidad de Carabobo

(PIPSUC).Fuente: Google Earth [2014].

De tiempo: El trabajo en todas sus fases inicia en Julio 2014 y se espera culminar en Febrero

2015.

De contenido: El diseo del plan de ahorro de energa elctrica se fundamenta en la teora

aplicada a auditoras energticas. Mediante censos de cargas y el uso de instrumentos de

medicin de variables elctricas. Se obtendrn los ndices energticos de los equipos o grupos de

equipos de cada rea. Para disear los planes de ahorro de energa y posteriormente

implementarlos para la modificacin de los patrones de usos de los equipos elctricos.

En este proyecto tambin se encontrar el diseo de una plataforma para la integracin de

variables epidrmicas de las edificaciones de la Universidad de Carabobo, dicha plataforma se

realizara mediante el software de Microsoft Office Access 2010. A travs de la plataforma se

lograra obtener una base de datos con las distintas envolventes de las edificaciones de la U.C.

adems, se podr determinar cuanta energa requieren o producen los distintos elementos que

delimitan o conforman un ambiente.


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CAPITULO II

MARCO TERICO

2.1. Antecedentes

Los antecedentes de la investigacin se refieren a la revisin de trabajos previos sobre el

tema en estudio, estos antecedentes pueden ser: trabajos de grado, postgrado, trabajo de ascenso,

resultados de investigaciones institucionales, ponencias, conferencias, congresos, revistas

especializadas.

Como investigaciones previas en el rea se tienen:

Carnaval, C. Cadena, E. (1996). Auditora Tcnica de Sistemas Elctricos de Potencia

Industrial. Los autores definen la Auditoria Tcnica como Auditoria de Campo y Operativa. En

el libro se explica los criterios a seguir en una auditoria.

Martnez, J. Gimn, J. (2002). Estudio de la Eficiencia Energtica en la Escuela de

Ingeniera Elctrica en la Universidad de Carabobo. Trabajo de pregrado para optar al ttulo d e

Ingeniero Electricista de la Universidad de Carabobo. Esta investigacin tuvo como objetivo, el

estudio del uso eficiente de la energa en la Escuela de Ingeniera Elctrica, se us como base los

procedimientos para realizar una auditoria energtica, se trabaj esencialmente en la carga de

iluminacin y aire acondicionado por ser estas las que representan el mayor porcentaje de

consumo total de la energa elctrica en las reas educativas. Se realiz la evaluacin tcnico

econmica de los posibles cambios de equipos para el uso eficiente de la energa elctrica.

Dicho trabajo constituyo un antecedente importante, ya que con la informacin aportada, se

amplan los conocimientos y tcnicas para el estudio de la eficiencia energtica institucional.

Di Conza, R. (2006). Clculo de ndices Energticos, Evaluacin y Propuestas deAhorro para las Edificaciones de la USB. Trabajo de pregrado para optar al ttulo de Ingeniero

Electricista de la Universidad Simn Bolvar.

La investigacin se origin debido a un ligero aumento en el consumo de la energa elctrica en

los ltimos tres aos en la Universidad Simn Bolvar, se propuso el estudio de la eficiencia en el


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uso de la misma estimando los ndices energticos unitarios de sus edificaciones. Se realiz la

clasificacin de sus 51 reas aplicando el mtodo estadstico de agrupacin de conglomerados,

tomando como variables de estudio, el porcentaje de rea destinado a distintas tareas (aula,

oficinas, laboratorios, reas deportivas, comedores, entre otros) y la demanda mxima leda en

cada una de ellas.

Este procedimiento permiti comparar las edificaciones ms similares en el uso de la energa. Se

determin el consumo anual de la energa elctrica de cada edificacin de la USB a travs de la

facturacin y de mediciones en la acometida de las edificaciones y se calcularon los ndices

energticos correspondientes al ao 2005 para as establecer los rangos en los que se encuentran

cada uno de los grupos obtenidos. Se identificaron las cargas ms importantes en la facturacin

de la universidad, se evalu su situacin energtica comparando sus ndices energticos con la

media del grupo correspondiente, se analizaron ndices de eficiencia ms especficos,

relacionados principalmente con la carga de iluminacin y el sistema de aire acondicionado.

Finalmente, se redactaron una serie de recomendaciones de ahorro energtico, enfocadas al uso

de una tecnologa ms eficiente en el sistema de iluminacin, el control automtico del

alumbrado y la aplicacin de medidas operacionales que produzcan una disminucin en el

consumo de energa y por ende en la facturacin elctrica de la institucin.

Dicha investigacin aporta informacin relevante, ya que por medio de este trabajo se conocen

las cargas involucradas en las edificaciones de una institucin educativa.

2.2. Bases tericas

Las bases tericas que se mencionan a continuacin, constituyen el corazn del trabajo de

investigacin. La base terica presenta una estructura sobre la cual se disea el estudio, sin esta

no se sabe cules elementos se pueden tomar en cuenta, y cules no. Sin ella buena todo

instrumento diseado o seleccionado, o tcnica empleada en el estudio, carecer de validez.


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12

2.2.1. Edificacin y uso de la energa en Venezuela.

Las edificaciones consumen un importante porcentaje de la energa a escala mundial. En

Venezuela, segn estadsticas realizadas en el ao 2012 por la Comisin de Integracin

Energtica Regional (CIER), los sectores residencial y comercial representan en conjunto el

52% del consumo facturado (Ver figura 2.1. y 2.2.).

F igura. 2.1.Edificaciones y Consumo de energa total por sectorFuente: Comisin de Integracin Energtica Regional (CIER), [2012].

La figura 2.1., muestra que en Venezuela el sector de mayor consumo energtico es elresidencial con 31.678 GWh. Este consumo de energa representa el 38% del consumo global,

seguido de los sectores industriales, comerciales, alumbrado Pblico y otros.

Fi gura. 2.2.Consumo total de energa (GWh) total por sectorFuente: Comisin de Integracin Energtica Regional (CIER), [2012].

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25.000

30.000

35.000

Consumos

Residenciales

Consumos

Industriales

Consumos

Comerciales

Alumbrado

Publico y

Otros

31.67829.907

11.768 11.407

Consum

odeEnerga(GWh)

Total

38%

35%

14%

13%

Consumos Residenciales Consumos Industriales

Consumos Comerciales Alumbrado Publico y Otros


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13

En la figura 2.2., se observa el consumo total de energa en porcentaje. Los sectores

residenciales y industriales representan en conjunto el 52% del consumo total de energa, el otro

48% del consumo se comparte entre los sectores comerciales, alumbrado pblico y otros.

Por otra parte, en general nuestras edificaciones siguen patrones de diseo que requieren

sistemas de acondicionamiento mecnico de gran consumo energtico. Tal como lo muestra la

Figura 2.3., nuestro pas es el mayor consumidor por habitante en Suramrica.

Fi gura. 2.3.Consumo de Electricidad por habitanteFuente: Comisin de Integracin Energtica Regional (CIER), [2012].

El mayor porcentaje de consumo energtico en una edificacin se produce a travs de los

sistemas de aire acondicionados y de iluminacin. Otras instalaciones y equipos tambin

influyen en el consumo, aunque en menor proporcin, tales como ascensores, motores y bombas

de las instalaciones sanitarias, equipos de oficinas, electrodomsticos, otros.

El consumo excesivo de la electricidad en las edificaciones en Venezuela, debido a la

falta de conciencia por parte de la poblacin, el cual se evidencia al momento de que derrochan

la energia elctrica, as como la arquitectura inadecuada a las variables geoclimticas, cambiosde uso, aumento del nmero de ocupantes previstos en el diseo original, aumento de la demanda

energtica por cambios tecnolgicos, uso de equipos e instalaciones ineficientes, esquema

tarifario inadecuado a la demanda real, planes de mantenimientos deficientes, falta de regulacin

tcnicas y legales en la industria de la construccin, otros.

3.496

744

2.987

3.781

1.242

1.4871.884

1.370

3.027

4.262

0

500

1.0001.500

2.000

2.500

3.000

3.500

4.000

4.500

kW

h/hab

Pais


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14

Un programa de ahorro de energa debe tomar en cuenta estas causas para aplicar las

medidas correctivas necesarias, teniendo especial cuidado de no disminuir las condiciones de

confort y productividad de los usuarios.

2.2.2. Componentes de la edificacin.

Para el cumplimiento del plan de ahorro energtico y la epidermis de las edificaciones, es

importante identificar las componentes. De acuerdo a (Siem et al, 2002) en su gua operacional

de Ahorro de Energa Elctrica en edificaciones pblicas. Nos recomienda clasificar las

componentes de la siguiente manera:

Arquitectura y equipamiento interior.

Instalaciones y equipos elctricos.

Instalaciones y equipos mecnicos.

Instalaciones y equipos sanitarios.

Instalaciones y equipos de seguridad.

2.2.2.1. Arquitectura y equipamiento interior.

De acuerdo a Siem et al (2002) la arquitectura y equipamiento interior Comprende los

espacios y cerramientos que sirven al inters comn de los ocupantes de las edificaciones.

Tambin se incluyen aqu el equipamiento interior necesario para el desarrollo de las actividades

propias de esos espacios(p.36).

Espacios arquitectnicos

De acuerdo a Siem et al (2002) definen los espacios arquitectnicos como: a mbientes

diseados y equipados especialmente para las funciones especficas a realizar. Los

requerimientos de habitabilidad (calidad lumnica, trmica, acstica, espacial y equipamientos)deben responder a la actividad y al nmero de ocupantes para cada uno de los ambientes (p.36).


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15

Cerramientos

Segn Siem et al (2002) los cerramientos comprenden todos los componentes

constructivos horizontales o verticales (opacos, permeables y/o traslucidos) que conforman la

envolvente de la edificacin, as como todas las divisiones internas que delimitan parcial o

totalmente un rea dada de una edificacin(p.36).

Equipamiento interior

De acuerdo a Siem et al (2002) el equipamiento interior est compuesto por muebles

(escritorios, sillas, mesas, bibliotecas, otros), equipos de oficinas (Computadoras, faxes,

fotocopiadoras, destructoras de papel, otros) y audiovisuales (retroproyectores, televisores, VHS,

amplificadores, otros) que se requieren para el desarrollo de las actividades de oficina(p.37).

Equipamiento complementario

De acuerdo a Siem et al (2002) el equipamiento complementario comprenden equipos

menores y de servicios tales como bebederos de agua, cafeteras, hornos microondas y mquinas

expendedoras de comida (p.37).

2.2.2.2. Instalaciones y equipos elctricos.

Acometida

Es el grupo de conductores que se extiende desde los terminales de la compaa de

servicio, punto de entrega de la misma, hasta el interruptor principal de servicio o tablero

principal. Generalmente son circuitos trifsicos en baja tensin 208/120 V o 480/277 V y de

capacidades de 100 A400 A y con aislantes para 75 C o 90C.

Cuarto de interruptores principales

De acuerdo a Siem et al (2002) es donde ocurre una primera divisin del servicio

elctrico en dos, el servicio preferencial y el servicio general de la edificacin (p.38).


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16

Servicio preferencial: Donde se conectaran todas las cargas comunes que debern

funcionar en caso de emergencia, controlada por el interruptor principal de servicios

preferenciales (IPSP).

Servicio general: Donde se conectaran todos los usuarios de la edificacin y el resto de

las cargas comunes que son controladas por el interruptor principal de servicios

generales (IPSG).

Subestaciones de Distribucin

Una subestacin de distribucin es una instalacin elctrica donde el voltaje de

alimentacin de la compaa de servicio, es transformado al voltaje de alimentacin de la planta.

La subestacin secundaria (reductora) tipo inferior generalmente toma la forma de subestacin

compacta. Generalmente consta de un seccionador en carga con fusible, como seccin de

proteccin y corte, su seccin de transformacin, usualmente, un transformador tipo seco; y su

seccin de proteccin secundaria, frecuentemente, un interruptor automtico de potencia en aire.

Centro de medicin

Donde se ubican los medidores de consumo de la edificacin dentro de los

mdulos de medicin, que son cajas metlicas con dos compartimiento:

uno donde se ubican os medidores (solo accesible a la compaa elctrica)

y el otro donde se ubican las protecciones de cada uno de los tableros. La

edificacin cuenta por lo menos con un medidor para el tablero principal

de servicios preferenciales (TPSP), uno para el tablero principal de

servicios generales (TPSG) y uno para cada uno de los tableros de los

usuarios (T1, T2,, TN). (Siem et al, 2002, p.38)

Ducto de electricidadEs un espacio por el cual pasan los alimentadores elctricos de cada uno de los tableros o

subtableros que se ubican por encima y/o por debajo de la planta baja.


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Tableros elctricos

De acuerdo a Siem et al (2002) el tablero elctrico es un panel diseado para el

ensamblaje de un sistema de barras, con interruptores para la proteccin de los circuitos

elctricos de iluminacin, tomacorrientes de uso general y fuerza (p.39).

Tablero tipo interior: es un tablero diseado para ser instalado dentro de un edificio u otra

edificacin donde est protegido contra viento, lluvia, acumulacin de suciedad,

humedad excesiva, etc.

Tablero tipo exterior: es un tablero que puede ser instalado al exterior, capaz de resistir

viento, lluvia, acumulacin de sucio, humedad excesiva, etc. Actualmente, todos los

tableros se fabrican con cubierta metlica. Es un tablero ensamblado con una cubierta

metlica exterior destinada a ser puesta a tierra. Es totalmente acabado con excepcin de

las conexiones exteriores. El acceso a su interior est asegurado por puertas o tapas

removibles.

Iluminacin

Son elementos para la generacin de radiaciones luminosas de forma artificial.

Comprende luminarias, lmparas y balastos dependiendo del tipo de luminaria.

La iluminacin artificial est conformada por:

Lmparas: Es un dispositivo que produce luz a partir de energa elctrica, esta conversin

puede realizarse mediante distintos mtodos. Las lmparas pueden ser clasificadas segn

el tipo de produccin de luz (Ver Figura 2.4.).


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Fi gura 2.4.Descripcin de la clasificacin de fuentes luminosas elctricas segn el tipo de produccin de luz.Fuente: Ganslandt, R., Hofmann, H. [1992].

Luminarias: Son aparatos que distribuyen, filtran o modifican el flujo de una o varias

fuentes de luz y que contienen todos los elementos para el soporte de la lmpara y su

conexin a la red de suministro.

Balastro: Es un dispositivo electrnico, electromagntico o hibrido, que por medio de

inductancia, provee un arco de energa necesario para el arranque de la lmpara, adems

de que limita la corriente elctrica para brindar un funcionamiento correcto.

El tipo de balastro, depende del tipo de lmpara y aplicacin que se necesite: pero

en forma general se pueden clasificar de la siguiente manera:

o Balastro Electromagntico para lmparas fluorescentes.

o Balastro Electrnico para lmparas fluorescentes (T12, T8, T5, compacta y

Dimming).

o

Balastro de Emergencia para lmparas fluorescentes.

o Balastro Magnticos para lmparas HID.

o Balastro de Electrnico para lmparas HID.


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Reflectores: Sirven como elementos conductores de la luz. Adems de reflectores con

superficies de reflexin difusa, casi siempre blanco o mate, se utilizan reflectores con

superficies brillantes. Como material para reflectores se utilizan en la actualidad sobre

todo aluminio anodizado y materiales sintticos, como plstico, que llevan un

recubrimiento de cromo o aluminio, respectivamente. Los reflectores de material sinttico

resultan ms econmicos, pero la carga trmica es limitada y no son tan robustos como

los reflectores de aluminio, que debido a su resistente capa anodizada, estn

mecnicamente protegidos, pudiendo soportar altas temperaturas.

Existen niveles de iluminacin establecidos de acuerdo a las tareas realizadas en

diferentes reas. La norma COVENIN 2249-9 Iluminacin en Tareas y reas de Trabajo, y la

3290-97 regulan los niveles de iluminacin requeridos de acuerdo a la dificultad visual de las

tarea, tal como se muestra en la Tabla 2.1 Iluminacin en Tareas y reas de Trabajo: Tipos

Generales de Actividad en reas Interiores, Tabla 2.2 Iluminacin en Tareas y reas de

Trabajo: Tipos particulares de actividad en reas Interiores y Tabla 2.3 Iluminacin

recomendadas segn la actividad y el tipo de local.

Tabla 2.1I luminacin en Tareas y reas de Trabajo: T ipos Generales de Acti vidad en reas I nteri ores

rea o Tipo de Actividad Iluminancias Tipo de Iluminancia

Bajo Medio Alto1 reas pblicas con alrededores 20 30 50 General en toda el rea (G)2 Simple orientacin para visitas cortas peridicas 50 75 1003 reas de trabajo donde las tareas visuales son

ocasionales100 150 200

4 Realizacin de tareas visuales con objetos de tamaogrande o contraste elevado

200 300 500 Local en el rea de la tarea(L)

5 Realizacin de tareas visuales con objetos de tamaopequeo o contraste medio

500 750 1000

6 Realizacin de tareas visuales con objetos de tamaomuy pequeo o contraste bajo

1000 1500 2000

7 Realizacin de tareas visuales con objetos de tamao

muy pequeo y bajo contraste, por periodosprolongados

2000 3000 5000 Combinacin de general y

localizada sobre la tarea(G+L)8 Realizacin de tareas visuales que requieren

exactitud por periodos prolongados5000 7500 10000

9 Realizacin de tareas visuales muy especiales, conobjetos de tamao muy pequeo y contrasteextremadamente bajo

10000 15000 20000

Fuente: Norma COVENIN 2249-93 [1993]


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Tabla 2.2I luminacin en Tareas y reas de Trabajo: T ipos part icu lares de actividad en reas I nteri ores

rea o Tipo de Actividad Iluminancias Tipo de IluminanciaBajo Medio Alto

1 rea de Oficinas 500 750 1000 Localizada2 reas de Reuniones 100 150 200 General

3 Sala de Conferencias 200 300 500 General4 reas de Estacionamientos (Accesos) 540 S/I S/I S/I5 reas de Estacionamientos (Rampas y Esquinas) 110 S/I S/I S/I6 reas de Estacionamientos (reas Generales) 54 S/I S/I S/I7 reas de Servicio (Sanitarios Pblicos) 100 150 200 General8 reas de circulacin (Pasillos y Escaleras) 100 150 200 General

Fuente: Norma COVENIN 2249-93 [1993].

Las diferentes tablas de la norma estn estructuradas de la siguiente forma:

Iluminancia (Lux)

Se refiere a la cantidad de luz que se requiere sobre la superficie de trabajo, se clasifica en

nivel bajo (A), nivel medio (B), y nivel alto (C). A fines de hacer los ajustes en los niveles de

iluminacin se recomienda el nivel bajo (A), a menos que existan condiciones anormales en los

usuarios tales como:

Edad del usuario: mayor de 50 aos, las exigencias lumnicas aumentan.

Velocidad relativa: aumenta los requerimientos de iluminacin a altas velocidades.

Horas de trabajo: supone jornadas de 8 horas; para una menor o mayor duracin de latarea debe disminuirse o aumentar la iluminancia, respectivamente.

Tipo de iluminancia

Se refiere a la forma en que se distribuyen las luminarias con respecto al espacio:

General (G): Las luminarias se disponen de forma que el nivel de iluminacin sea

homogneo en todo el espacio iluminado, generalmente extenso. Se utiliza cuando el

espacio coexisten tareas diferentes pero con los mismos requerimientos lumnicos, ocuando la ubicacin de la tarea es variable en el tiempo.

Localizada (L): Las luminarias se ubican en la cercana de los objetos que iluminaran. Se

caracterizan por ser una iluminacin de alto nivel en un rea reducida, debido a la

precisin de la tarea, sin contribuir a la iluminacin general.


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Tabla 2.3I luminacin recomendada segn la actividad y el t ipo de local

Tareas y Clases de local Iluminancia media en servicio(Lux)

Mnimo Recomendado OptimoZonas generales de edificios

Zonas de circulacin, pasillos 50 100 150Escaleras, escaleras mviles, roperos, lavabos, almacenes y archivos 100 150 200Centros docentesAulas, laboratorios 300 400 500Bibliotecas, salas de estudio 300 500 750OficinasOficinas normales, mecanografiado, salas de proceso de datos, salas deconferencias

450 500 750

Grandes oficinas, salas de delineacin, CAD/CAM/CAE 500 750 1000ComerciosComercio tradicional 300 500 750Grandes superficies, supermercados, salones de muestras 500 750 1000

Industria (En general)Trabajos con requerimientos visuales limitados 200 300 500Trabajos con requerimientos visuales normales 500 750 1000Trabajos con requerimientos visuales especiales 1000 1500 2000ViviendasDormitorios 100 150 200Cuartos de aseo 100 150 200Cuartos de estar 200 300 500Cocinas 100 150 200Cuartos de trabajo o estudio 300 500 750

Fuente: Norma COVENIN 2249-93 [1993].

En la actualidad existe una gran gama de equipos para la iluminacin como luminarias,

lmparas y balastros eficientes energticamente, los cuales permiten los mismos niveles de

iluminacin con un bajo consumo de energa. Estos equipos son ms costosos que los

tradicionales, pero su inversin se justifica por su gran ahorro energtico y presentan una mayor

vida til.

Tambin existen elementos para el control de la iluminacin que permiten igualmenteahorrar energa a la hora de iluminar. Entre estos elementos tenemos:


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Interruptor: elemento conformado por contactos mviles que interrumpen el paso de

corriente y por consiguiente el apagado de luminarias. Pueden ser simples, dobles o

triples.

Temporizador:tambin llamado interruptor horario, es un reloj graduable que conecta y

desconecta el circuito de iluminacin que controla a las horas preestablecidas. Puede ser

utilizado en reas de circulacin, reas libres, otros.

Detector de presencia:controla el encendido de la iluminacin con la presencia de las

personas. Puede ser utilizado en reas de circulacin, exteriores y reas libres.

Interruptor automatizado con clula fotosensible:este interruptor enciende el circuito

de iluminacin que controla cuando la clula fotosensible detecta que el nivel de

iluminacin producido por la luz natural es insuficiente. Puede ser utilizado para

alumbrado exterior.

Atenuadores de luz:Dispositivos electrnicos con controladores que completan la luz

natural con la luz artificial en edificaciones con buena iluminacin solar.

Tomacorrientes

Dispositivos para la conexin de equipos porttiles y cuya tensin de alimentacin es de

120 voltios. Son alojados en cajetines y estn compuestos por un taco que es sujetado por una

lmina metlica llamada puente al cajetn mediante tornillos.

Motores elctricos y equipos especiales

Son equipos que convierten la energa elctrica en energa mecnica en forma de

movimientos rotativos, generalmente de velocidad constante, pero con controles pueden variar su

velocidad. Los hay monofsicos, trifsicos, de corriente directa y alterna.

Los motores elctricos y equipos especiales son conectados a travs de dispositivosalimentados por circuitos exclusivos, de forma individual, directamente del tablero elctrico,

generalmente con tensin de alimentacin mayor a 120 voltios.


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2.2.2.3. Instalaciones y equipos mecnicos.

Equipos de Acondicionamientos de aire

Emplean equipos mecnicos para la aclimatacin artificial de los espacios

arquitectnicos. Hay dos tipos principales:

Equipos centralizados, Distribuyen un aire central refrigerado mediante una red de

conductos y por la emisin de aire a travs de rejillas en pared o difusores en techo de

cada rea independientemente. Se proyectan desde la etapa inicial de una obra, lo que

permite una distribucin adecuada del aire en todos los ambientes.

Equipos descentralizados, la unidad formada por el compresor y el condensador est

situada en el exterior, mientras que la unidad evaporadora se instala en el interior. Ambas

unidades se conectan mediante las lneas de refrigerante. Con una sola unidad exterior sepuede instalar una unidad interior (Sistema Split) o varias unidades interiores (Sistema

Multi-Split).

Otros acondicionadores de aire son:

Tipo consola o de pared, es un equipo unitario, compacto y de descarga directa.

El acondicionador porttil, es un equipo unitario, compacto o partido, de descarga directa

y transportable de una habitacin a otra.

Equipos de ventilacin forzada

Se utilizan para renovar el aire de un ambiente. Incluyen: ventiladores, ductos, rejillas y

extractores. Los principales sistemas de ventilacin de los edificios se encuentran en baos,

stanos y oficinas cerradas.

Otros equipos mecnicos

Cualquier otro dispositivo que funcione con energa elctrica, tales como motores de

puertas, bombas, compresores.


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2.2.2.4. Instalaciones y equipos sanitarios.

Sistemas de bombeo

Son los equipos para impulsar las aguas blancas por la edificacin y el sistema para

expulsar las aguas negras al empotramiento de las cloacas cuando esto se requiera. Se clasificanen sistemas hidroneumticos y de presin constante.

Otros equipos sanitarios

Equipos sanitarios que se conectan a los puntos de aguas blancas y negras tales como

bebederos de agua, calentadores de agua, equipos de tratamiento de aguas blancas, equipos de

compactacin de basura, etc.

2.2.2.5. Instalaciones y equipos de seguridad.

Equipo de presurizacin

Sistema para mantener libre de humo las vas y los medios de escape en caso de incendio.

Consiste en inyectar aire fresco al medio para mantener una presin positiva y as evitar el

ingreso de humo. Deben ser presurizados las escaleras, siempre que no cuenten con ventilacin

natural cruzada, y los ascensores preferenciales, que son los utilizados por bomberos en casos de

emergencias.

Deteccin y alarma

Sistemas y dispositivos que detectan aumentos en el nivel del humo del aire, o de

temperatura dentro de los ambientes, produciendo una seal de alerta o aviso sonoro cuando se

alcanza el valor de tolerancia.

Mangueras

Sistemas de seguridad para casos de incendio. El suministro de agua a travs de las

mangueras de emergencias debe estar conectado al sistema de bombeo de agua y este, a su vez,

debe estar conectado al tablero principal.


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Luces de emergencias

Sistema que funciona con bateras (recargables con energa del tablero preferencial) y que

se activa en caso de incendios o fallas en el suministro de energa elctrica.

Sistema de control de acceso

Sistemas de seguridad dispuestos para el control del acceso dentro de las reas de las

edificaciones y/o sistemas para asegurar la integridad personal y material de los ocupantes de la

edificacin, tales como: cmara de video, monitoreo, etc.

2.3. Bases conceptuales

Son los fundamentos tericos o conceptuales propiamente dichos sobre los cuales se

trabaja en la investigacin.

2.3.1. Demanda.

Se entiende por demanda la carga utilizada, promediada durante un

periodo de tiempo determinado. Puede ser uno de los diferentes tipos de

potencia: potencia activa, potencia reactiva o potencia aparente y

normalmente se expresa en kW, kVA, amperios. Se acostumbra

representar la demanda en grficos. (Canabal C., Cadena, E., 1996, p.225)

Tambin se puede expresar por la siguiente ecuacin:

(ec. 2.1)

2.3.2. Intervalo de Demanda.

De acuerdo a Canabal, C., Cadena, E. (1996) el intervalo de demanda e s el periodo

durante el cual es promediada la carga. Este periodo (t) puede ser en minutos, segundos, horas,

das, etc. El intervalo de demanda es determinado por la aplicacin especfica que se est

estudiando (p.226).


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26

2.3.3. Demanda Mxima.

Es la mayor de todas las demandas que han ocurrido durante un periodo de

tiempo determinado. Es el valor de demanda que ms interesa, ya que rige

la eleccin de los equipos debido a que es la condicin ms severa

impuesta al sistema en condiciones normales y de ella depende la carga

trmica y la cada de tensin. La demanda mxima debe definirse para un

intervalo de tiempo determinado, ya que el efecto de la carga sobre los

aislantes es una combinacin de temperatura y duracin. (Canabal C.,

Cadena, E., 1996, p.226)

2.3.4. Carga Conectada.

Se entiende por carga conectada como la sumatoria de la potencia en

vatios de todos los equipos elctricos (datos de placa) que se conecta a la

red en cuestin. Puede ser expresada en las mismas unidades de la

demanda, normalmente, kVA, kW o amperios. (Canabal C., Cadena, E.,

1996, p.229)

2.3.5. Factor de Demanda.

Es la relacin entre la demanda mxima de un sistema o parte de un

sistema, que se est considerando y la carga total conectada al mismo. Este

factor es siempre menor que la unidad. Podra ser igual a la unidad, solo si

las demandas mximas individuales fueran iguales a las cargas conectadas,

y tuvieran energizadas simultneamente por un periodo de tiempo, igual al

intervalo de demanda considerado. (Canabal C., Cadena, E., 1996, p.229)

(ec. 2.2)


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27

2.3.6. Factor de Utilizacin.

De acuerdo a Canabal C., Cadena, E., (1996) el factor de utilizacin es la relacin entre

la demanda mxima de un sistema y la capacidad nominal del mismo (p.233).

(ec. 2.3)

2.3.7. Factor de Diversidad.

Es la relacin entre la suma de las demandas mximas individuales de las

diversas subdivisiones de un sistema, o parte de un sistema, y la demanda

mxima del todo el sistema, o parte de este que se est considerando.

Generalmente este factor vara entre 1 y 2. (Canabal C., Cadena, E., 1996,p.230)

(ec. 2.4)

2.3.8. Factor de Carga.

Es una relacin para los tipos de cargas no uniformes, como en la prctica,

sucede con la mayora. En un ciclo de carga cualquiera, es la relacin entre

la demanda promedio a la demanda mxima, ocurrida en un periodo de

tiempo. (Canabal C., Cadena, E., 1996, p.234)

(ec. 2.5)

En general, el factor de carga indica el grado en el cual se mantiene el pico de carga, en el

pico de tiempo considerado.


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2.3.9. Sobrecarga.

Segn Canabal C., Cadena, E., (1996) se considera que un sistema, parte de este o un

equipo, tiene una sobre carga, cuando sus valores de carga, en condiciones de operacin exceden

los valores de diseo o los valores nominales de los mismos.

2.3.10. Mediciones de las Variables elctricas.

Para observar el comportamiento elctrico en las dependencias de Deporte, Comedor,

Direccin de Transporte y Direccin de PIPSUC de la Universidad de Carabobo, se realiz las

mediciones de las variables o parmetros elctricos tales como: voltaje (V) y corriente (A), por

un intervalo de tiempo treinta (30) minutos por doce (12) horas con un Multmetro Digital Pinza

Amperimetrica de marca UNI-.T Modelo UT202A.

2.3.11. Medicin del consumo.

La facturacin por consumo que realizan las empresas que suministran energa elctrica a

sus clientes contabiliza en kWh la cantidad de energa consumida por todos los equipos e

instalaciones en un periodo determinado (diario, mensual, bimensual). El monto del consumo se

calcula multiplicando los kWh consumidos por la tarifa correspondiente.

Las empresas de suministro elctrico tambin incluyen una facturacin por demanda, que

corresponde bsicamente a las inversiones que se deben realizar para garantizar un suministro

elctrico de adecuada capacidad. Esta demanda en Venezuela se mide en unidades de potencia

elctrica aparente, kilovolt-amperes (kVA) y se especifica en la factura de cobro como demanda

asignada o contratada.

El cargo por ajuste de Combustible y Energa en bs/kWh es la multiplicacin entre la

cantidad medida de consumo en kWh y un ajuste mensual por la variacin de los costos de

combustible para la generacin de electricidad. Tambin se incluyen los costos correspondientes

a los Impuestos Municipales y el Impuesto al Valor Agregado (IVA).


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29

El costo energtico total de una edificacin comprende su consumo elctrico en kWh, la

carga conectada en kVA, y los costos de los otros combustibles utilizados. En el caso de que la

facturacin sea mensual el costo total ser:

( ) ( )

(ec. 2.6)

Donde generalmente se factura la cifra mayor entre la demanda asignada y la lectura

mxima registrada durante el periodo de facturacin.

Se recomienda que la demanda leda se encuentre ligeramente por debajo de la asignada.

En caso de que ambas sean notablemente diferentes se recomienda que la empresa realice otro

inventario de las cargas elctricas conectadas en la edificacin y se modifique el contrato de

suministro elctrico.

Fi gura. 2.5.Factura del Consumo ElctricoFuente: Direccin de Planta Fsica de la Universidad de Carabobo, [2014]


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30

Las condiciones que rigen la medicin estn contempladas en la ley de metrologa,

publicada en la Gaceta Oficial n 38.819 del 27/11/2007, Titulo III, Capitulo II, Control Legal de

Instrumentos de Medida, Aprobacin de Modelo y Verificacin de Instrumentos, Artculo n 37,

el cual reza, textualmente:

La prestacin de los servicios de energa elctrica, de agua y gas,

telecomunicaciones, expendios de carburantes, transporte y

correspondencia postal, que utilicen instrumentos de medicin y todos

aquellos que determine el rgano o ente competente en materia de

metrologa, debern facturarse mediante la utilizacin de instrumentos o

sistemas de medicin debidamente verificados.

En casos excepcionales y, por razones de ndole tcnica y econmica en

aquellas zonas de desarrollo no controlado o de difcil acceso, en las cuales

no puedan ser instalados instrumentos de medida y previa justificacin

motivada del respectivo ente u organismo prestador del servicio, el rgano

o ente competente en materia de metrologa, podr autorizar mecanismos

alternos de facturacin.

2.3.12. ndices energticos de las edificaciones.La eficiencia energtica se determina calculando o midiendo el consumo de energa

necesaria para satisfacer anualmente la demanda energtica de la edificacin en unas condiciones

normales de funcionamiento y ocupacin, se obtiene su ndice energtico unitario en o , el cual sirve en primera instancia para comparar su eficienciaenergtica con otras del mismo tipo y/o similares.

Al analizar el consumo de cada uno de los componentes de las edificaciones se utilizan

otros ndices ms especializados. Por ejemplo, la eficacia de los sistemas de iluminacinartificial se mide en lmenes por vatio de consumo ( ). Por su parte, los proyectistas debendisear los sistemas de iluminacin para que en cada ambiente se produzcan los adecuados

lmenes por m2 (lux), mientras que los rendimientos energticos de los sistemas de iluminacin

se miden en . Con las modernas y eficientes luminarias de hoy en da se han logrado


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31

reducir los consumos por concepto de iluminacin desde los anteriores 30 W/m2 hasta 15-10Las capacidades de los sistemas de aire acondicionado se miden en toneladas de

refrigeracin (TR), equivalentes a 12.000 btu por hora o 3,5 kW de capacidad de enfriamiento.Para indicar la eficiencia energtica de los sistemas de aire acondicionado se utilizan varios

ndices. El de Eficiencia Energtica de Refrigeracin (EER) indica la capacidad de enfriamiento

de los equipos en por Vatio de consumo () en condiciones estndar de 35C deacuerdo al Instituto de Aire Acondicionado y Refrigeracin (ARI). Mientras que el Coeficiente

de Rendimiento (COP) relaciona la capacidad de enfriamiento en vatios con consumo en vatios

(). En la industria y literatura tambin es comn la utilizacin de otros ndices como, porejemplo, hp/TR y kW/TR. Estos ndices estn relacionados mediante las siguientes expresiones:

En cuanto a la eficiencia de uso de los sistemas de aire acondicionado en nuestro pas

generalmente se utiliza un ndice o unidad hbrida , equivalente al rea de construccinacondicionada por tonelada de refrigeracin instalada. En nuestro pas es comn conseguir

edificaciones que trabajan con ndices de 20 , mientras que en otros pases donde seaplican adecuadas normas energticas se logran disear edificaciones con ndices deaproximadamente 40 .

2.3.13 Auditoras energticas en edificios

Segn Rey, F., Gmez, E. (2006), la auditoria de edificios es una herramienta de

diagnstico y gestin que trata, precisamente, de cuantificar los parmetros que nos permitenoptimizar los costes econmicos y conseguir un buen funcionamiento de las instalaciones

(p.219).


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2.3.13.1 Etapas de una auditoria energtica.

Una auditoria energtica posee cinco etapas, las cuales se presentan a continuacin:

2.3.13.1.1 Primera etapa: recogida de datos y planificacin de la auditoria.

Recogida de datos

Reuniremos toda la informacin posible sobre el edificio, tanto de los aspectos

constructivos como de los sistemas energticos que posee.

Planificacin de la auditoria

Consiste en realizar un plan de trabajo lo ms completo posible

incluyendo los alcances reales del estudio, cronogramas con las tareas a

realizar y el tiempo aproximado que nos va a llevar, etc. Es muy til,

tambin, prever la instrumentacin que nos podra hacer falta a lo largo

de la auditoria y comprobar que la tenemos al alcance, as como que est

en buenas condiciones de utilizacin. (Rey, F., Gmez, E, 2006, p.220)

En esta planificacin conviene tener en cuenta todos los imprevistos que pudieran surgir

durante el proceso de ejecucin, as como los distintos caminos que seguiramos en funcin de

los resultados que se vayan obteniendo.

A continuacin presentaremos las subetapas que surgen de la planificacin:

Inspeccin Visual

Segn Rey, F., Gmez, E. (2006), Para llevar a cabo esta etapa tenemos que visitar el

edificio en cuestin e inspeccionar todos los aspectos relacionados con el estudio que vamos a

realizar. Este paso suele ser muy til, ya que podemos verificar los datos y observar las posibles

deficiencias de la edificacin. (p.220)

Simulacin

Esta subestapa solo la podremos realizar si poseemos un software adecuado para la

simulacin. No es una fase obligatoria, pero s que es muy recomendable y til.


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Cuestionario a los usuarios u ocupantes del edificio y/o al personal de mantenimiento

El cuestionario a los usuarios del edificio nos da una valiosa informacin sobre los

aspectos estudiados y tambin sobre el confort trmico y calidad ambiental de la edificacin.

Informe preliminar

En esta fase se analizaran todas las informaciones obtenidas de las etapas anteriores y se

elaborara un informe con las conclusiones e informaciones ms relevantes conseguidas hasta este

momento.

2.3.13.1.2 Segunda etapa: medidas experimentales.

En esta fase realizaremos las medidas que hayamos considerado convenientes en funcin

de los resultados obtenidos en la fase anterior de recogida de informacin. Tambin realizaremos

otras medidas para obtener una certificacin o para seguir las recomendaciones de diversas

directivas o decretos legales aprobados.

2.3.13.1.3 Tercera etapa: diagnstico de la situacin del edificio.

En esta etapa se realizaran los clculos necesarios, con los valores obtenidos en la etapaanterior y las informaciones recogidas en la primera etapa, para obtener los valores finales que

nos interesa y/o para comprobar si estamos o no dentro de la normativa que concierne a esos

parmetros.

2.3.13.1.4 Cuarta etapa: anlisis para la mejora del comportamiento del edificio.

En esta etapa los auditores proporcionaran una serie de medidas para solucionar los

comportamientos inadecuados del edificio o de sus componentes. Lo acompaaran de un estudio

completo sobre su viabilidad econmica y medioambiental en el supuesto caso de que se vea

afectado.


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2.3.13.1.5 Quinta etapa: resultados finales.

Consiste en la realizacin y edicin de un informe que contenga todas las

informaciones que hayamos obtenido tanto en la fase de recogida de

informacin, como en la obtenida en las medidas experimentales y los

clculos realizados a partir de ellas. Se incluirn las medidas preventivas

y correctoras sugeridas por el auditor junto con un estudio completo

sobre ellas y su viabilidad econmica. (Rey, F., Gmez, E, 2006, p.222)

2.3.14 Epidermis de una edificacin.

La envolvente trmica de una edificacin es la piel o dermis del mismo que lo protege de

la temperatura, aire y humedad exteriores para mejorar la calidad de vida de sus ocupantes,

mientras optimiza el ahorro de energa y as reduce la factura energtica y las emisiones

contaminantes.

Por otra parte el aislamiento de un elemento constructivo est vinculado a tres

mecanismos que usa la naturaleza para transferir calor las cuales son la conduccin, la

conveccin y la radiacin. Las soluciones constructivas para la envolvente de una edificacin se

deben basar en estos tres principios para realizar un aislamiento efectivo. Un aislamiento trmico

se opone a que el calor lo atraviese y tambin la humedad y el ruido. Cuanto mejor sea elaislante, menos calor dejara pasar y menos gastaremos en acondicionamiento de aire ahorrando

energa.

2.3.14.1 Fuentes de carga trmica.

Segn Carrier (2009), para una estimacin realista de las cargas de refrigeracin y

calefaccin es requisito fundamental el estudio riguroso de las componentes de carga en el

espacio que va ser acondicionado (p.I-3). De all pues deben considerarse los siguientes

aspectos fsicos:

Orientacin del edificio y situacin del lugar a acondicionar con respecto a: puntos

cardinales, estructuras permanentes prximas (efectos de sombras), superficies

reflectantes (agua, arena, lugares de estacionamiento, entre otros).


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Destino del espacio: oficina, hospital, local de ventas, fbrica, taller de montaje, entre

otros.

Dimensiones del lugar: largo, ancho y alto.

Altura del techo: de suelo a suelo, de suela a techo, espacio entre el cielo raso y las vigas.

Columnas y vigas: tamao, profundidad y carteleras o riostras angulares.

Estructura de los cerramientos y materiales utilizados.

Condiciones del entorno: edificios o estructuras vecinas, condiciones trmicas de los

espacios o recintos colindantes, cerramientos, entre otros.

Ventanas: dimensiones y situacin, marcos de madera o metal, cristal simple o multiple,

tipos de persianas, dimensiones de los salientes de las ventanas y distancias situadas en la

cara exterior de la pared.

Puertas: situacin, tipo, dimensiones y frecuencia de empleo. Escaleras y huecos verticales.

Ocupantes: numero, tiempo de ocupacin, naturaleza de su actividad, alguna

concentracin especial.

Alumbrado: potencia en la hora punta. Tipo (incandescente, fluorescente, directo o

indirecto).

Motores: situacin, potencia nominal y rgimen de trabajo.

Equipos y utensilios diversos que funcionan dentro del recinto (ordenadores, cafeteras,

cocinas, entre otros) Esto debe conocerse con la mayor precisin posible, sus

caractersticas de funcionamiento: potencia elctrica, potencia trmica, emisin de vapor

de agua, emisin de otros gases o polvo, rgimen de trabajo, entre otros.

Ventilacin necesaria en funcin de la funcin del recinto y del nivel de bienestar

deseado.

Almacenamiento trmico: comprende el horario de funcionamiento del sistema (12, 16 o

24 horas al da) con especificacin de las condiciones punta exteriores, variacin

admisible de temperatura en el recinto durante el da, alfombras en el suelo, naturaleza de

los materiales superficiales que rodean el espacio acondicionado.

Funcionamiento continuo o intermitente: si el sistema debe funcionar cada da laborable

durante la temporada de refrigeracin o solamente en ocasiones, como ocurre en las


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iglesias y salas de baile. Si el funcionamiento es intermitente hay que determinar el

tiempo disponible para la refrigeracin o calefaccin previa.

2.3.14.2 Cargas de enfriamiento, segn los tipos de calor.Cuando se habla de carga trmica sobre una edificacin, se entiende que se habla de un

fenmeno que tiende a modificar la temperatura interior del aire o su contenido en humedad.

En este sentido se puede establecer una clasificacin de las cargas trmicas, segn su incidencia:

Cargas trmicas sensibles

Aquellas que van a originar una variacin en la temperatura del aire. Los factores que

influyen en la carga de enfriamiento sensible son:

Ganancia de calor por radiacin a travs de la envolvente de la edificacin

Particiones

Ventilacin e infiltracin

Ocupacin

Equipos y aparatos Iluminacin

Cargas trmicas latentes

Las que van a originar una variacin en la humedad absoluta del ambiente. Las fuentes de

ganancia de calor latente son:

Personas

Equipo de cocina Limpieza

Aparatos

Ventilacin e infiltracin

La carga de enfriamiento total es la suma de las cargas sensible y latente.


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2.3.14.3 Estimacin de la carga de acondicionamiento del recinto.

Segn Carrier (2009), para la estimacin de la carga debe estimarse la carga de

refrigeracin o calefaccin de un recinto para poder dimensionar correctamente la instalacin

(potencia de los equipos, conductos de aire, tubera de agua, sistema de control, entre otros).

(p.I-4) De este modo se debe tomar en cuenta todas las cargas, tanto interiores como exteriores,

rgimen de funcionamiento de las instalaciones y utilizacin del recinto que debe climatizarse. El

sistema de climatizacin debe disearse de forma tal que, para un da y una hora de mxima

carga, sea capaz de mantener las condiciones de bienestar deseadas (Ver figura 2.6).

Cargas exteriores

Segn Carrier (2009), las cargas exteriores consiste en:

Radiacin solar que entra a travs de cerramientos transparentes: debe tomarse en cuentala radiacin incidente, factores de amortiguacin debido a persianas o cortinas y calidad

del vidrio, y sombras proyectadas por elementos exteriores.

Radiacin solar sobre cerramiento opacos: en rgimen de verano el calor penetra en la

pared a travs de su cara exterior debido a la accin combinada del aire exterior y de la

radiacin solar, con lo cual la pared se va calentando progresivamente desde afuera hacia

adentro y cuando el aporte de calor desde el exterior disminuye, la pared se enfra desde

adentro hacia afuera. En definitiva hay almacenamiento de calor en la pared y un retrasede la llegada de la demanda de calor en el interior, esto hace que la demanda real no

coincida con la instantnea calculada a partir de las condiciones interiores y exteriores.

Temperatura del aire exterior: una temperatura del exterior ms alta que la del interior

hace que el calor fluya a travs de las ventanas, tabiques y suelos.

Presin de vapor de agua: el vapor de agua pasa a travs de la mayora de los materiales

utilizados en la construccin de paredes y forjados y su flujo depende de la diferencia de

su presin parcial o ambos lados de la pared y circulan en el sentido de mayor a menor

presin.

Aire exterior necesario para la ventilacin: generalmente se necesita aire exterior para

renovar parte del aire interior con el fin de mantener las condiciones de salubridad y

bienestar.


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Cargas internas

Segn Carrier (2009), La carga interna o calor generado en el recinto depende de la

aplicacin. En cada caso habr que aplicar a todas las cargas internas el correspondiente factor de

utilizacin (p.I-5). Las fuentes de calor internas son las siguientes:

Personas: el cuerpo humano, debido a su metabolismo, genera calor en su interior y lo

cede por radiacin, conveccin y evaporacin desde su superficie, y por conveccin y

evaporacin a travs del sistema respiratorio. La cantidad de calor generado y disipado

depende de la temperatura ambiente y del grado de actividad de la persona.

Iluminacin: los elementos de iluminacin en calor y luz.

Utensilios y herramientas: los restaurantes, hospitales, laboratorios y determinados

establecimientos tienen aparatos elctricos, de gas o de vapor que desprenden calor. En

las tablas correspondientes se dan los valores recomendados para el calculo de su

contribucin a la carga trmica interna.

Aparatos electrnicos y equipos informticos.

Motores elctricos: constituyen una carga muy importante en las instalaciones

industriales por la que debe hacerse un cuidadoso anlisis que tenga en cuenta la

potencia, horas de funcionamiento y carga parcial.

Tuberas de conduccin de fluidos: por algunos recintos pueden pasar conducciones a

temperatura distinta de la del aire ambiental, en consecuencia cedern o captaran calor en

funcin de la diferencia del salto trmico entre la tubera y el aire, y del estado de reposo

o movimiento del mismo.

Diversas fuentes de calor: pueden existir otras fuentes de calor y humedad dentro del

espacio acondicionado, como por ejemplo, escapes de vapor en mquinas de lavar y

planchar, ventiladores, bombas del propio sistema de acondicionamiento del aire y otros;

que tambin debern tomarse en cuenta en el clculo riguroso de la carga sensible y

latente.


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Fi gura. 2.6.Ganancia de Calor.Fuente: Santiago, V., Barreneche, R., 2005

De all pues que se denomina carga trmica a la cantidad de calor sensible y calor latente

que debe extraerse de un espacio definido para mantener las condiciones de enfriamiento

deseadas. Tambin es conocida como carga trmica de enfriamiento, se expresa en BTU y se

relaciona con la unidad de tiempo BTU/hr.

2.3.14.4 Formulas para describir el aporte de energa.

Segn ASHRAE (2001), para el clculo de cargas trmicas deben considerarse los

aspectos que se mencionan a continuacin, los cuales van a variar dependiendo del recinto que

desee acondicionar.

Techos y Paredes

La ganancia de calor sensible a travs de techos y paredes expuestas al sol, se realiza a

partir de la siguiente ecuacin:

[ ] (ec. 2.7) U: Coeficiente total de transferencia de calor A: rea de la superficie del techo o pared : Factor de conversin para llevar a BTU/hrs.


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: Diferencial de temperatura equivalente total.

: Ajuste por color. : Temperatura interior del espacio (C)

Suelo

Las ganancias de calor sensible se determinan aplicando:

(ec. 2.8) A: rea de la superficie del suelo U: Coeficiente total de transferencia de calor

: Temperatura del suelo. =29,2C : Temperatura interior del espacio (C) : Factor de conversin para llevar a BTU/hrs.

Ventanas

Este fenmeno involucra los mecanismos de conduccin y radiacin. El calor sensible

por conduccin se determina mediante:

(ec. 2.9) U: Coeficiente de transferencia de calor por ventanas o vidrios.

Para el anlisis de carga trmica en ventanas, debe determnese su orientacin y

ubicacin.

: Factor de conversin para llevar a BTU/hrs.

A: rea de Ventana

: Temperatura interior del espacio (C)

: Temperatura del exterior (C)

Por su parte, para hallar la transferencia de calor por radiacin en ventanas se usa la

siguiente expresin:


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(ec. 2.10) A: rea de Ventana CS: Coeficiente de sombra.

FGSmaxCLF: Factor de generacin de calor solar mximo por factor de carga deenfriamiento.

: Factor de conversin para llevar a BTU/hrs.

Puertas

El estudio en este apartado se concentra en determinar el calor transferido al local a travs

de puertas que estn en contacto al exterior. Se determina mediante la expresin:

(ec. 2.11) Coeficiente de transferencia de calor para puertas. Temperatura del exterior (C) : Temperatura interior del espacio (C) : Factor de conversin para llevar a BTU/hrs. A: rea de Puerta

Particiones

En el clculo de la ganancia calrica a travs de particiones, se emplea la siguiente ecuacin:

(ec. 2.12) Coeficiente de transferencia de calor para particiones (Paredes y Techos). Temperatura d

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