1. UNIVERSIDAD CATÓLICA SANTO TORIBIO DE MOGROVEJO
FACULTAD DE INGENERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL
IX PROGRAMA DE PROFESIONALIZACIÓN INGENIERÍA
INDUSTRIAL
APLICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE AIRE
ACONDICIONADO
ASIGNATURA : FISICA III
PROFESOR : LIC. EGBERTO SERAFIN GUTIERREZ
PARTICIPANTES : DANIEL SECLÉN FERNÁNDEZ
JOHN GUERRERO OCAÑA
MARCELA ASIAN RAMOS
CHICLAYO, 24 DE AGOSTO DE 2014
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2. APLICACIÓN DEL SISTEMA ELECTRICO DE AIRE ACONDICIONADO
Los sistemas de aire acondicionado tienen aplicaciones domésticas, industriales,
comerciales y automotrices. Con el aire acondicionado se vive de manera más
confortable y saludable y muchos procesos industriales se efectúan de manera
más eficiente. El presente trabajo está orientado a la aplicación de un sistema de
aire acondicionado en una Sala de Cómputo y Equipos Industriales.
En la actualidad las salas de cómputo y equipos industriales hacen uso de equipos
de aire de precisión se puede definir como aquellos equipos diseñados para lograr
un ambiente, donde, en forma simultánea y continua, se controlen la temperatura,
la humedad, la circulación y la limpieza del aire, a la vez que se mantiene una
presión positiva en la sala, en relación con otros ambientes, para una exigencia de
trabajo de 24 horas al día durante los 365 días del año, por un tiempo de vida útil
entre 15 y 20 años. Por otra parte, los sistemas convencionales no pueden
manejar las cargas térmicas de las salas de ordenadores, que requieren
tolerancias en la temperatura y la humedad durante todo el año. Las condiciones
del aire acondicionado de confort principalmente son para eso, la comodidad de las
personas.
SISTEMA DE AIRE ACONDICIONADO DE UNA SALA DE CÓMPUTO
Hoy en día los procesos informáticos y de comunicación han tomado gran
relevancia, debido a que la mayoría de empresas privadas, gubernamentales,
escuelas, hospitales, bancos, respaldan sus operaciones en estos procesos. A los
equipos utilizados y alojados en las salas de cómputo se les denomina cargas
críticas, las cuales no deben interrumpir su operación de ninguna forma, ya que se
verían afectadas las operaciones de procesamiento y almacenamiento de datos y
las consecuencias podrían variar desde datos dañados hasta cierres de sistemas
enteros y fallas. Un inadecuado diseño del sistema de aire acondicionado es el
segundo factor responsable de interrupción en la operación en salas de cómputo
después del factor eléctrico.
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3. De manera general, los cuartos de control de plantas de proceso requieren de aire
acondicionado de precisión para enfriar los servidores de datos y sistemas
computarizados de control; ya que estos equipos generan significativas de calor y
sus componentes son muy sensibles a las temperaturas extremas que pueden
alcanzar más de los 35° C. Un ordenador irradia una cantidad de calor
considerable y requiere una temperatura estable de entre 72 °F (22.22 °C) y 75 °F
(23.88 °C). En una sala de cómputo la carga de refrigeración se compone
prácticamente del calor sensible que generan las luces, el hardware informático,
los equipos de respaldo y los motores; el factor de calor sensible requerido para
que un aire acondicionado alcance este perfil de carga de calor es muy alto: entre
0,95 y 0,99, los sistemas de refrigeración de precisión están justamente diseñados
para alcanzar estos altísimos factores de calor sensible:
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4. Fig. 1
Fig. 1 y 2. Imágenes de tipos de aire acondicionado en ambientes de sala de cómputo diseñadas
para disminuir la temperatura de los equipos albergados
Distribución del aire en una sala de cómputo:
Si la sala se proyecta para distribuir el aire a través de piso falso es recomendable
considerar una altura de 60 a 70 cm para tener una mejor distribución del mismo
(ver Fig. 3), pero si la sala no cuenta con piso falso también se tiene otra
alternativa (ver Fig. 4).
Piso falso: Un falso piso está constituido por baldosas independientes y removibles en
madera o metal, de dimensiones variables y recubiertas de un revestimiento plástico. Las
baldosas reposan sobre soportes de altura regulable. Estos soportes se colocan sobre el
pavimento de base que debe presentar una superficie lisa y estar provisto de un
recubrimiento antipolvo. La altura del falso piso está comprendida normalmente entre 0.05
y 0.075 m, pudiéndose conseguir alturas mayores, bajo encargo, en casos especiales en
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5. que se precise que sea visitable. Su resistencia a la carga debe ser equilibrada, variando
según los materiales y los fabricantes entre 500 y 750 kg/m², calculándose la resistencia
media a partir de la unidad central del sistema informático. La carga debida al falso piso
varía entre 30 y 50 kg/m².
Debe ser robusto e indeformable; resistir a la humedad, a la corrosión y a las cargas mal
repartidas, sin hundirse ni desplazarse. Las baldosas son totalmente intercambiables y
permiten asegurar la estanqueidad para la circulación del aire, no transmitiendo las
vibraciones.
Cada baldosa está revestida de un semiaislante, cuyas características eléctricas y
resistividad asegura el aislamiento de cargas estáticas y la protección de las personas. La
parte metálica que recubre la parte inferior de las baldosas, además de permitir un primer
aislamiento en caso de incendio, junto con los soportes, deben unirse eléctricamente a
tierra, cuya resistencia eléctrica debe ser tan baja como sea posible (2 a 3 ohmios),
constituyendo también de esta forma un blindaje antimagnético.
Figura 3. Distribución de aire sin piso falso
Figura 4. Distribución de aire a través de piso falso
Cálculo de cargas térmicas para un sistema de aire acondicionado:
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6. También nombrada como carga de enfriamiento, es la cantidad de energía que se
requiere vencer en un área para mantener determinadas condiciones de
temperatura y humedad para una aplicación específica (ej. Confort humano). Es la
cantidad de calor que se retira de un espacio definido, se expresa en BTU, la
unidad utilizada comercialmente relaciona unidad de tiempo, Btu/hr.*
A través de años de trabajo, diversas compañías y organizaciones han evaluado
múltiples factores requeridos para determinar las cargas de enfriamiento en
diversas aplicaciones. Cuando se utilizan estos factores para el cálculo de cargas
en espacios y edificios, lo importante es aplicar un buen criterio para desarrollar
algún procedimiento definido. Para realizar el estimado de la carga de enfriamiento
requerida con la mayor exactitud posible en espacios y edificios, las siguientes
Condiciones siguientes condiciones son de las más importantes para evaluar:
· Datos atmosféricos del sitio.
· La característica de la edificación, dimensiones físicas.
· La orientación del edificio, la dirección de las paredes del espacio a
acondicionar.
· El momento del día en que la carga llega a su pico.
· Espesor y características de los aislamientos.
· La cantidad de sombra en los vidrios.
· Concentración de personar en el local.
· Las fuentes de calor internas.
· La cantidad de ventilación requerida.
Según estudios realizados se ha llegado a la conclusión que para centros de datos
el promedio es de entre 120 y 240 Btu/h por pie cuadrado; es decir, de 3 a 5 veces
más que en un sistema de confort.
Componentes de un sistema de aire acondicionado:
Un sistema de acondicionamiento de aire comprende:
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7. · Una unidad de acondicionamiento que incluye:
1. Una toma de aire exterior.
2. Un sistema de humidificación del aire.
3. Una batería de frío con compresor.
4. Un ventilador.
5. Una batería de calentamiento.
6. Un sistema de filtrado de aire.
· Un sistema de distribución del aire.
· Un sistema de recuperación del aire.
· Un conjunto de mandos y de control de las condiciones ambiente de los
locales y un dispositivo de alarma sonora y/o visual.
· Un equipo registrador que permita el control continuo de la temperatura y del
grado de humedad del aire (termohigrógrafo)
Diseño de un sistema de aire acondicionado para una sala de cómputo:
En centros de cómputos tradicionales, es común encontrar densidades de
procesamiento de 2 a 4 kW por rack. No obstante, en conjunto con el desarrollo de
nuevas tecnologías de servidores se ha ido presentando un aumento que ha
generado como consecuencia una densidad que puede llegar a ser mayor a los 20
kW por rack. Sin importar cuál sea la densidad, resulta posible implementar
soluciones de refrigeración que garanticen las condiciones adecuadas de
temperatura y humedad relativa requerida por los servidores, cualquiera que sea la
ubicación geográfica del centro de datos. La nueva tecnología de aire
acondicionado de precisión ofrece sistemas para enfriar la sala en general (room
cooling) y sistemas que se adaptan a requerimientos específicos de los servidores
tales como los equipos de enfriamiento a nivel de filas de racks (in-row cooling) y a
nivel de rack (in-rack cooling).
El diseño del sistema de refrigeración de un centro de datos requiere de:
1. Un análisis detallado de la sala, tomando en cuenta su tamaño
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8. 2. La distribución de componentes y la densidad existente en los equipos de TI
3. Determinar cuál es la solución de enfriamiento más adecuada, la cual será
distinta para cada caso en particular.
Figura 4: Racks y sistema de aire acondicionado eun centro de datos de próxima generación
Existen empresas que se especializan en implementar los últimos avances
tecnológicos de aire acondicionado de precisión para centros de datos de próxima
generación (NGDC), empleando las nuevas prácticas recomendadas por ASHRAE
(American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers) y
tomando en cuenta los criterios del Uptime Institute para garantizar una
disponibilidad anual mayor al 99,9%.
Para garantizar el mejor desempeño de los sistemas de enfriamiento dentro de la
sala, es importante efectuar simulaciones termodinámicas mediante softwares
especializados con herramientas de software tridimensional CFD (Computational
Fluid Dynamics) de mecánica de fluidos que emplean métodos numéricos y
algoritmos para predecir la distribución del aire dentro de la sala, en aplicaciones
con o sin suelo elevado. Mediante estos programas es posible estudiar los
parámetros de comportamiento de los flujos de aire, la distribución de temperatura
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9. en los racks de servidores, la presión existente debajo del suelo elevado y el flujo
volumétrico de aire proveniente de las baldosas perforadas.
Tanto el diseño del sistema de enfriamiento de un nuevo centro de datos como la
optimización del sistema en un centro de datos existente, requieren de la utilización
de programas de simulación CFD y un conocimiento especializado. de enfriamiento
de alta confiabilidad y eficiencia energética.
*BTU: British Termal Unit; es una unidad de energía que representa la cantidad de energía que se requiere
para elevar en un grado Fahrenheit la temperatura de una libra de agua en condiciones atmosféricas
normales.
Una BTU equivale aproximadamente a:
· 252 calorías .
· 1055,056 julios .
· 12 000 BTU/h = 1 tonelada de refrigeración = 3000 frigorías /h.
Bibliografía:
www.apc.com
Página web Cosapi Data
Página web Carrier Aires Acondicionados
http://www.fasor.com.sv
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10. http://www.instaelectric.com/pdf/papers/1371439323.pdf
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