Elección del sistema de climatización
Sistema de climatización
ELECCION DEL SISTEMA DE ENFRIADO
Para identificar el sistema de enfriado más apropiado hace falta calcular el intercambio térmico del amario.
CÁLCULO DEL INTERCAMBIO TÉRMICO
El cálculo de la carga térmica a eliminar es fundamental para una correcta elección del sistema de enfriamiento y debe tener en cuenta 4 factores: el calor disipado por los equipos en el interior del cuadro, la temperatura del ambiente donde el cuadro está instalado, la temperatura que se desea mantener en el interior y las dimensiones y condiciones
de instalación del cuadro mismo.
Respecto a la cantidad de calor producido por los componentes interiores, hace falta controlar y valorar los datos indicados en las fichas técnicas de los mismos componentes. Por supuesto, al efectuar este cálculo es importante tener presente la contemporaneidad de trabajo de los varios equipos.
Además, como dicho anteriormente, también la temperatura del ambiente donde el armario está instalado debe ser cuidadosamente valorada. En realidad, las superficies del cuadro intercambian calor con el mismo ambiente, y en consecuencia si la temperatura exterior es inferior a la interior, pasa calor del interior al exterior, y por tanto se deberá sustraer
la carga térmica producida por los componentes; por el contrario, si la temperatura exterior es superior a la interior se originará el fenómeno contrario, y se deberá por lo tanto sumar el calor absorbido al disipado por los equipos.
Para las superficies inoxidables se transmiten 5,5 W/m_K por cada metro cuadrado de superficie.
El cálculo de la sobre-temperatura en el interior del armario debe hacerse en conformidad con la norma CEI 17/43 según las condiciones de empleo del mismo armario.
Para facilitar el cálculo del intercambio térmico según la normativa citada, está disponible bajo pedido la hoja del cálculo en formato Microsoft® Excel.
Para un cálculo general, es en todo caso posible aplicar el esquema siguiente:
LEYENDA:
| L = Ancho armario (m | H=Altura armariog (m) | P = Profundidad armario (m) |
| Aislado de todos los lados | Panel trasero apoyado a una pared | Lado izquierdo apoyado a una pared |
| Lado derecho apoyado a una pared | Lado izquierdo y panel posterior apoyados a una pared | Lado derecho y panel posterior apoyados a una pared |
| Lados derecho e izquierdo apoyados a una pared | Empotrado con lados y panel posterior apoyados a una pared | Completamente empotrado con pared superior cubierta. |
Para calcular la potencia de enfriamiento o calentamiento deberá adoptarse la fórmula siguiente:
Pe = PV –( k x Ae x Δt)
Donde Ae es la superficie efectiva del armario obtenida de la tabla 1 arriba, Dt es el valor algebraico de la diferencia entre la temperatura interior requerida y la temperatura exterior del armario, k es el coeficiente de transmisión del calor (aprox. 5.5 W/K m_), PV es la potencia efectiva disipada por el equipo en el interior de la envoltura, mientras Pe es la potencia de enfriamiento o calentamiento necesaria.
Para un cálculo aproximado de la potencia PV podemos referirnos a la tabla “CALOR PRODUCIDO RESPECTO A LA POTENCIA UTILIZADA”.
|
CALOR PRODUCIDO RESPECTO A LA POTENCIA UTILIZADA |
|
| Componente Eléctrico / Electrónico | Calor producido en W |
| Transformadores/ Inverter /Accionamientos |
5% de la potencia |
| Alimentadores De Componentes Electrónicos |
10% de la potencia |
| Bobinas de Relé y Contadores |
5% de la potencia |
| Lámparas de Incandescencia |
95% de la potencia |
| PLC |
150W |
| Controles Numéricos |
200W |
Valores promedios, a comprobar en base al equipo utilizado efectivamente
Los datos de la tabla son valores medianos aproximados que deben controlarse según el equipo efectivamente instalado.
Para mejor claridad proponemos el ejemplo siguiente:
En un cuadro eléctrico con una superficie total de 5.3 m2 se han instalado un transformador de 15000 W funcionando a plena potencia, una lámpara de 1000 watt, un PLC y un inverter de 20000 W funcionando a 80%. Basándonos en la tabla tendremos la carga total siguiente:
Transformador 15000 x 5 = 750 W
100
Lámpara 100 x 95 = 95 W Total potencia transformada en calor PV = 1795 W
100
PLC = 150 W
Inverter 2000 x 80 x 5 = 800 W
100 100
Hipotizando que este armario haya sido instalado en un ambiente con temperatura de 40° C y que se mantenga a 30°C, se deben relacionar estos datos con la superficie total del mismo cuadro,
El cálculo de la potencia térmica transmitida en el interior del armario resultará de la formula siguiente:
5.5 x 5.3 x -10 = -291.5 W
La carga térmica total será entonces igual a
Pe = 1800- (-291.5)= 2091.5 W
Cuando la superficie radiante del armario no logra disipar la carga térmica producida por los equipo en su interior, hace falta elegir el sistema de enfriado más apropiado entre el acondicionamiento y la ventilación.
CONDIZIONAMENTO
Este sistema de enfriado es apropiado cuando precise mantener una temperatura en el interior de cuadro igual o inferior de la exterior. Para no perjudicar la fiabilidad del equipo, es aconsejable evaluar detenidamente el tamaño del acondicionador, de manera a elegir un modelo suficiente para mantener la temperatura dentro de lindes aceptables incluso en las condiciones más gravosas, evitando sin embargo sobredimensionarlo. Precisa por lo tanto poner en relación la temperatura ambiente con la interior del armario, para lograr lo que se llama de costumbre “factor de correción”, dato ésto necesario para definir el rendimiento nominal de un acondicionador. Para facilitar la búsqueda de dicho factor, citamos el gráfico siguiente:
(*) Donde:
• Sobre el eje de las abscisas hay la temperatura ambiente Te
• Sobre el eje de las ordenadas hay el factor de correción F
• Las curvas se refieren a la temperatura interna del cuadro Ti, la sección plumeada indica la zona que el acondicionador puede alcanzar solo por períodos breves,
• Los números rodeado indican condiciones de trabajos límites, en función del porcentaje de humedad relativa exterior:
1 – 80 %
2 – 60 %
3 – 40 %
4 – 30 %
5 – 20 %
Configurando la temperatura al interior del cuadro por debajo de los valores indicados, al abrirse la puerta se produce condensado sobre los componentes eléctricos debido a que se alcanza el punto de rocío.
Ejemplo de correción sobre el rendimiento:
Para temperatura externa 35°C e interna 30°C el factor de correción es 0,9. Por lo tanto, para alcanzar 1.000 W en estas condiciones precisa un acondicionador con rendimiento nominal (L35L35) de 1.000 / 0,9 = 1,112 W. Viceversa un acondicionador de 1.000 W nominales en estas condiciones tiene un rendimiento de 900 W.
Trás determinar este valor se puede definir el rendimiento efectivo de un acondicionador basándose en la formula siguiente:
Potencia nominal acondicionador = Potencia Enfriador Necesaria
Factor De Correción
Por ejemplo, para una temperatura externa de 45°C e interna de 35°C, el factor de correción es de 0.85. Esto quiere decir que, en dichas condiciones, un acondicionador de 1000 W nominales tiene un rendimiento de 850 W y que para un rendimiento de 1000 W hace falta un acondicionador con rendimiento nominal de 1176 W (1000 W / 0.85).
Cuando se decide utilizar acondicionadores enfriados por aire, hace falta considerar siempre que:
- En el exterior del acondicionador no deben hallarse obstáculos, para evitar un rendimiento escaso del mismo o hasta la parada del compresor debido a la intervención de la protección.
- El acondicionador estándar puede funcionar con una temperatura exterior mínima de 20°C y máxima de 55°C.
- La temperatura interna del armario debe mantenerse entre los 25°C y los 45°C. Temperaturas superiores pueden ser peligrosas tanto para el acondicionador como para los componentes internos del cuadro, mientras temperaturas inferiores pueden originar la formación de condensado sobre los componentes debido a la apertura de las puertas.
- Para cada acondicionador se indican ciertos valores de tensión y frecuencia, con las relativas tolerancias admitidas.
- Recomendamos de nunca sobrepasar dichas tolerancias, para no comprometer la fiabilidad y funcionalidad del equipo.
- Comprobar siempre la presencia eventual de sustancias particulares en el aire que podrían perjudicar a los materiales que componen el acondicionador. Es otrosí aconsejable controlar siempre si hay fuentes de calor cerca del equipo refrigerante, la exposición eventual a los agentes atmosféricos y la presencia de corrientes de fuga que podrían perjudicar a los normales filtros en poliuretano.
- En el aire está siempre presente cierto contenido de vapor de agua, entonces el vapor del aire en el interior del cuadro que se quiere acondicionar condensa sobre la batería fría del mismo acondicionador. Si el armario es estanco hacia el exterior, puesto que se haya quitado todo este vapor no habrá alguna formación de agua de condensación. Si, por contra, el armario está abierto (aun cuando se trate de apertura pequeñas), hay una producción continua de agua, que deje eliminarse por el tubo apropriado en el condicionador. Dicho tubo debe estar libre de atascos y sin sifones para evitar, al cabo de un cierto plazo, el trasvase de condensado hacia el interior del cuadro eléctrico. Es otrosí oportuno prever un microinterruptor sobre la puerta del armario, para parar automaticamente el funcionamiento del acondicionador, evitando así que mucha de la potencia frigorifica sea disipada para hacer condensar el vapor. Se debería sin embargo evitar abrir y cerrar las puertas a menudo, de lo contrario la protección interna del compresor podría parar el funcionamiento.
VENTILACION
Ventilazione
Sistema de enfriado aconsejado cuando la temperatura externa sea siempre inferior de la interna. Para dimensionar correctamente el ventilador, precisa conoscer la potencia que se debe disipar (ver ficha CALCULO TERMICO), la diferencia entre temperatura interna y externa, y sacar del gráfico el valor del caudal mínimo de aire del ventilador.
Es indispensabile combinar siempre una rejilla con ventilador con otra sin ventilador.
El empleo de este sistema de enfriado ofrece muchas ventajas: facilidad de instalación (es suficiente taladrar el armario según el patrón proporcionado), mantenimiento limitado y costo muy limitado con respecto de otros sistemas refrigerantes.
Para evitar problemas y perjuicios, se aconseja siempre:
- Comprobar que la temperatura externa sea siempre inferior de la interna.
- Limpiar regularmente los filtros y reemplazarlos, si hace falta (esta operación puede hacerse incluso con el ventilador funcionando).
- Elegir un ventilador ligeramente sobredimensionado con respecto a lo indicado por los cálculos teóricos: un flujo de aire superior de lo requerido no puede originar daños y, al mismo tiempo, garantiza cierto margen de seguridad .
Pe = Potenza termica dissipata Watt
V = Portata d’aria (m³h)
• Definir previamente:
– La potencia térmica disipada por los dispositivos eléctricos.
– La temperatura máxima admitida en el interior del armario.
– La temperatura ambiente máxima previsible al exterior del armario.
– Calcular ΔT como diferencia entre las dos temperaturas.
– Cruzar la línea horizontal correspondiente a la Potencia térmica disipada con la diagonal de la diferencia de temperatura (ΔT). La vertical que atraviesa el punto de cruzamiento de las dos variables identifica el caudal de aire en m³/h necesario para la disipación deseada.
– Identificar al ventilador apropiado.