Desarrollo de una propuesta de mejora en el desempeño energético de los sistemas de acondicionamiento de aire en el Campus el Bosque de la UNAB

Mantener mejor el nivel de confort térmico de los ocupantes y al mismo tiempo consumir energía de manera eficiente es el reto hoy en día al momento de implementar sistemas de aire acondicionado, para lograr esto se debe utilizar un sistema que esté acorde a las exigencias térmicas del local, es deci...

Full description

Autores:
Mora Niño, Silvia Johana
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2017
Institución:
Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB
Repositorio:
Repositorio UNAB
Idioma:
spa
OAI Identifier:
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Acceso en línea:
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Palabra clave:
Energy engineering
Air conditioning
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Investigations
Analysis
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Organization
Economic view
Ingeniería en energía
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description Mantener mejor el nivel de confort térmico de los ocupantes y al mismo tiempo consumir energía de manera eficiente es el reto hoy en día al momento de implementar sistemas de aire acondicionado, para lograr esto se debe utilizar un sistema que esté acorde a las exigencias térmicas del local, es decir, que es necesario conocer la carga térmica para poder dimensionar apropiadamente el sistema de acondicionamiento de aire a usar, pero muchas veces este cálculo se hace tedioso y presenta cierta dificultad ya que la carga térmica para un sistema de aire acondicionado es variable en el tiempo y depende de una cantidad considerable de variables proporcionales al tamaño del recinto. Los sistemas de aire acondicionado en el campus el bosque de la Universidad Autónoma de Bucaramanga contribuye directamente al mayor consumo de energía y bajo nivel de desempeño energético debido a que la capacidad de estos sistemas instalados en el campus excede la carga real, por lo que el confort térmico no se realiza y se genera un sobredimensionamiento que lleva a un uso derrochador de energía. El consumo de energía se puede reducir teniendo en cuenta un potencial de ahorro, esto se puede dar mejorando el rendimiento del compresor o el coeficiente de rendimiento (COP) que dependen de la velocidad del compresor, reduciendo el valor de las infiltraciones, implementado sistemas de control, instalación de un equipo centralizado o cambio de equipos según la capacidad que requiere cada lugar. En este trabajo de grado se diseñará una hoja de cálculo para identificar la carga térmica de cada aula y así poder realizar la caracterización energética de cada equipo de aire acondicionado y el levantamiento de cargas para determinar que equipos generan mayor consumo para finalmente a estos equipos plantear las propuestas de mejora y realizar una evaluación técnico-económica que permita establecer las mejores propuestas de inversión.
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Los sistemas de aire acondicionado en el campus el bosque de la Universidad Autónoma de Bucaramanga contribuye directamente al mayor consumo de energía y bajo nivel de desempeño energético debido a que la capacidad de estos sistemas instalados en el campus excede la carga real, por lo que el confort térmico no se realiza y se genera un sobredimensionamiento que lleva a un uso derrochador de energía. El consumo de energía se puede reducir teniendo en cuenta un potencial de ahorro, esto se puede dar mejorando el rendimiento del compresor o el coeficiente de rendimiento (COP) que dependen de la velocidad del compresor, reduciendo el valor de las infiltraciones, implementado sistemas de control, instalación de un equipo centralizado o cambio de equipos según la capacidad que requiere cada lugar. En este trabajo de grado se diseñará una hoja de cálculo para identificar la carga térmica de cada aula y así poder realizar la caracterización energética de cada equipo de aire acondicionado y el levantamiento de cargas para determinar que equipos generan mayor consumo para finalmente a estos equipos plantear las propuestas de mejora y realizar una evaluación técnico-económica que permita establecer las mejores propuestas de inversión.INTRODUCCIÓN 10 1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 11 2. OBJETIVOS 12 2.1. OBJETIVO GENERAL 12 2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 12 3. MARCO CONCEPTUAL 13 3.1. AIRE ACONDICIONADO 13 3.1.1. ELEMENTOS BASICOS Y FUNCIONES 14 3.2. TIPOS DE SISTEMAS DE AIRES ACONDICIONADO 17 3.2.1. SISTEMA DE AIRE ACONDICIONADO COMPACTO 18 3.2.2. SISTEMA DE AIRE ACONDICIONADO PORTATIL 19 3.2.3. SISTEMA DE AIRE ACONDICIONADO TIPO SPLIT 20 3.2.4. SISTEMA DE AIRE ACONDICIONADO CENTRAL SEPARADO 21 3.2.5. SISTEMA DE AIRE ACONDICIONADO TIPO PAQUETE 22 3.2.6. SISTEMA DE AIRE ACONDICIONADO TIPO CHILLER 24 3.3. CARGA TERMICA 25 3.3.1. CONDUCCION A TRAVES DE LA ESTRUCTURA EXTERIOR 26 3.3.2. CONDUCCIÓN A TRAVÉS DE LA ESTRUCTURA INTERIOR 27 3.3.3. RADIACIÓN A TRAVÉS DE LA ESTRUCTURA INTERIOR 28 3.3.4. ALUMBRADO 29 3.3.5. PERSONAS 30 3.3.6. EQUIPOS 31 3.3.7. INFILTRACIONES 31 4. METODOLOGIA 33 5. RESULTADOS 36 5.1. INSTALACIONES Y SISTEMAS DE CLIMATIZACION ACTUAL 36 5.2. CALCULO CARGA TERMICA 37 5.2.1. CARGA TERMICA MAXIMA 37 5.2.2. CARGA TERMICA CORREGIDA 39 5.3. LEVANTAMIENTO DE CARGAS 44 5.3.1. LEVANTAMIENTO POTENCIA ELECTRICA (MEDIDA) 44 5.3.2. LEVANTAMIENTO DE CARGA TERMICA NOMINAL 46 5.4. CARACTERIZACION ENERGETICA 48 5.4.1. CARACTERIZACIÓN ENERGÉTICA DEL BLOQUE 1 (MEDICINA) 48 5.4.2. CARACTERIZACIÓN ENERGÉTICA EL BLOQUE 2 (PSICOLOGÍA) 57 5.5. SISTEMAS DE MAYOR CONSUMO 66 5.6. PROPUESTAS DE MEJORAS 68 5.6.1. QUITANDO INFILTRACIONES 68 5.6.2. OPERANDO A SEER DE 13 BTU/W 70 5.6.3. VARIADORES DE FRECUENCIA 72 5.6.4. SENSOR DE PERSONAS 73 5.6.5. CENTRALIZADO 76 5.7. SELECCIÓN DE PROPUESTAS 78 5.7.1. EVALUACION FINANCIERA – VARIADORES DE FRECUENCIA 79 5.7.2. EVALUACION FINANCIERA – SENSOR DE PERSONAS 80 CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES 83 REFERENCIAS 85 ANEXOS 88 ANEXO A. TABLAS NECESARIAS PARA EL CALCULO DE CARGA TERMICA. 88 ANEXO B. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN ACTUAL. 96 ANEXO C. HOJA DE CALCULO PARA CARGA TERMICA MAXIMA. 101 ANEXO D. PROGRAMACION ACADEMICA SEGUNDO SEMESTRE 2017 DEL CAMPUS BOSQUE. 105 ANEXO E. CUENTAS DE COBRO DE ENERGIA MESES JUNIO – JULIO - AGOSTO. 114PregradoMaintaining better the level of thermal comfort of the occupants and at the same time consuming energy efficiently is the challenge today when implementing air conditioning systems, to achieve this, a system must be used that is in accordance with the thermal requirements of the local, that is, it is necessary to know the thermal load to be able to properly size the air conditioning system to be used, but many times this calculation becomes tedious and presents some difficulty since the thermal load for an air conditioning system is variable over time and depends on a considerable amount of variables proportional to the size of the enclosure. The air conditioning systems in the forest campus of the Autonomous University of Bucaramanga contributes directly to the higher energy consumption and low level of energy performance due to the fact that the capacity of these systems installed on campus exceeds the real load, so the Thermal comfort is not realized and an oversizing is generated that leads to wasteful use of energy. Energy consumption can be reduced taking into account a potential saving, this can be given by improving the performance of the compressor or the coefficient of performance (COP) that depend on the speed of the compressor, reducing the value of infiltrations, implementing systems of control, installation of a centralized equipment or change of equipment according to the capacity that each place requires. In this degree work, a spreadsheet will be designed to identify the thermal load of each classroom and thus be able to carry out the energy characterization of each air conditioning equipment and the lifting of loads to determine which equipment generates greater consumption to finally propose to these equipment improvement proposals and carry out a technical-economic evaluation that allows establishing the best investment proposals.Modalidad Presencialapplication/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 ColombiaDesarrollo de una propuesta de mejora en el desempeño energético de los sistemas de acondicionamiento de aire en el Campus el Bosque de la UNABDevelopment of a proposal to improve the energy performance of air conditioning systems at the UNAB Campus el BosqueIngeniero en EnergíaBucaramanga (Colombia)UNAB Campus BucaramangaUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaPregrado Ingeniería en Energíainfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPEnergy engineeringAir conditioningConservation of energyInvestigationsAnalysisEnergy consumptionOrganizationEconomic viewIngeniería en energíaAire acondicionadoConservación de la energíaInvestigacionesAnálisisConsumo de energíaOrganizaciónVista económicaMora Niño, Silvia Johana (2017). Desarrollo de una propuesta de mejora en el desempeño energético de los sistemas de acondicionamiento de aire en el Campus el Bosque de la UNAB. Bucaramanga (Colombia) : Universidad Autónoma de Bucaramanga UNABG. PITA EDWARD. AIR CONDITIONING PRINCIPLES AND SYSTEMS AN ENERGY APPROACH 4TH ED. 2002.ASHRAE. FUNDAMENTALS HANDSBOOK HVAC. 2001.HVACR,R. CARGA TERMICA – MUNDO HVACR. 2012. Tomado de la URL: https://www.mundohvacr.com.mx/mundo/2012/06/carga-termica/.Universidad DR. Jose matias delgado, Seminario de Investigación, Manual Básico de Sistemas de Aire Acondicionado y Extracción Mecánica de Uso Común en Arquitectura, 8 de Agosto de 2011. Tomado de la URL:http://webquery.ujmd.edu.sv/siab/bvirtual/BIBLIOTECA%20VIRTUAL/TESIS/06/ARQ/ADTESCM0001340.pdfGARCIA, M. CALCULO DE CARGAS DE ENFRIAMIENTO. 2012. In ASHRAE FUNDAMENTALS HANDBOOK, 1985, 1ST ED. MARIO GARCÍA, CAPITULO 6.HERNÁNDEZ BOLÍVAR, L. P. Y GÓMEZ MARTÍNEZ, M. A. 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