Proyecto De Ahorro, Edificio J UJAT DAIA PDF

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Estudio del consumo de energía en el edificio J de la DAIA, UJAT. Mejora de distintas partes del edificio para un ahorro de energía en la tarifa de CFE....

Description

03 DE JUNIO 2016 UNIVERSIDAD JUAREZ AUTONOMA DE TABASCO DIVICION ACADEMICA DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA

ING. ELÉCTRICA – ELECTRÓNICA

EDDY IVAN LARA HERNANDEZ

ESTUDIO Y PROYECTO DE AHORRO DE ENERGIA PROYECTO DE AHORRO, EDIFICIO J

INDICE

II. UBICACIÓN ........................................................................................................ 2 Plano de las áreas a estudiar ............................................................................... 3 III. POSIBILIDADES DE AHORRO DE ENERGÍA. ................................................. 5 Recibo .................................................................................................................. 5 Tarifas .................................................................................................................. 5 Cuantificación y análisis de las cargas................................................................. 7 V AHORRO DE ENERGÍA EN AIRE ACONDICIONADO ..................................... 10 Características del aire acondicionado instalado ............................................... 10 Sensores ............................................................................................................ 11 Aire acondicionado inverter................................................................................ 12 Recomendaciones ............................................................................................. 15 VI OTROS TIPOS DE CARGA .............................................................................. 16 Computadoras ................................................................................................... 16 Impresoras ......................................................................................................... 18

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II. UBICACIÓN La ubicación del área de estudio (Edificio J) se encuentra en la carretera Reforma-

Dos Bocas a 12 Km de la Isla, comprende de 5 salones, dos baños, 2 áreas de cubículos, una oficina de servicios escolares y una oficina de difusión cultural. El edificio J se encuentra designado con una elipse, este edificio será el objeto del análisis de consumo de energía eléctrica.

2

Plano de las áreas a estudiar

3

4

III. POSIBILIDADES DE AHORRO DE ENERGÍA. Recibo

Tarifas La tarifa que tiene la División Académica de Ingeniería y Arquitectura es H-M, la cual es de media tensión, con una demanda de 100 kilowatts o más.

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La cuota que se aplicó para el mes de abril es son siguientes cargos por la demanda facturable, por la energía de punta, por la energía intermedia y por la energía de base. CARGO POR KILOWATT - HORA DE ENERGÍA DE PUNTA

CARGO POR KILOWATT - HORA DE ENERGÍA INTERMEDIA

CARGO POR KILOWATT HORA DE ENERGÍA DE BASE

Baja California Baja California Sur

$1.96

$0.76

$0.60

$1.58

$1.06

$0.75

Central

$1.88

$0.84

$0.71

Noreste

$1.74

$0.78

$0.64

Noroeste

$1.75

$0.78

$0.65

Norte

$1.75

$0.79

$0.64

Peninsular

$1.84

$0.79

$0.65

$0.81

$0.67

REGIÓN

Sur $1.84 Periodos de punta, intermedio y base

Del primer domingo de abril al sábado anterior al último domingo de octubre DÍA DE LA SEMANA LUNES A VIERNES

BASE

INTERMEDIO

PUNTA

0:00 - 6:00

6:00 - 20:00 22:00 - 24:00

20:00 22:00

SÁBADO 0:00 - 7:00 7:00 - 24:00 DOMINGO Y 0:00 19:00 - 24:00 FESTIVO 19:00 Del último domingo de octubre al sábado anterior al primer domingo de abril DÍA DE LA SEMANA LUNES A VIERNES

6

BASE

INTERMEDIO

PUNTA

0:00 6:00

6:00 - 18:00 22:00 - 24:00 8:00 - 19:00

18:00 22:00

SÁBADO

0:00 8:00

DOMINGO Y FESTIVO

0:00 18:00

21:00 - 24:00 18:00 - 24:00

19:00 21:00

Cuantificación y análisis de las cargas De la planta baja y alta se obtuvieron las siguientes características de los equipos instalados AIRE ACONDICIONADO TIPO MINISPLIT Cantidad

Marca

1 MIRAGE

Modelo

Consumo (W/h)

Capacidad de enfriamiento (BTU/h)

VOLTAJE DE OPERACIÓN (V)

CNF261B

2460

26000

220

9.6

1 FREYVEN HFC-C 1 LG SP182CM

2000 1800

18000 18000

220 220

9 8.4

1 MIRAGE

CAF261B

2460

26000

220

9.6

1 YORK

TLDA18FADR

5300

18000

220

8.6

Cantidad

Marca

1 OSRAM 1 PHILIPS Cantidad Marca 1 VEC

Modelo

T12 SLIMLINE F48T12 CW ALTO Modelo VEC 5

LÁMPARAS LÚMENES Consumo INICIALES (LM (W/h) ) 32

LÚMENES MEDIOS (LM)

2600

TIEMPO TEMPERATURA DE VIDA DE COLOR (K) (h)

2444

6500

9000

39 2950 2600 VENTILADORES Consumo Voltaje (V) Frecuencia (Hz) (W/h) 75 127 60

4100

9000

Se realizó un estudio de consumo de las cargas por día quedando de la siguiente manera.

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CORRIENTE (A)

TABLA DE CARGAS PLANTA BAJA (POR DÍA) AIRE ACONDICIONADO TIPO MINISPLIT Horas Cantidad de Marca Modelo Consumo (W) Uso 1

8 MIRAGE

1

CNF261B

Cantidad

19680

48

8 FREYVEN HFC-C

16000

10

1

8 LG

SP182CM

14400

1

8 MIRAGE

CAF261B

19680

1

8 YORK

TLDA18FADR Consumo Total=

42400 112160

VENTILADORES Horas Cantidad de Marca Uso 8

8

LÁMPARAS

3 VEC

Modelo VEC 5 Consumo Total=

Consumo (W) 1800 1800

Horas de Uso

Marca

Modelo

1 OSRAM T12 SLIMLINE F48T12 6 PHILIPS CW ALTO Consumo Total=

Consumo (W) 1536 2340 3876

TABLA DE CARGAS (PLANTA ALTA POR DÍA) LÁMPARAS Horas de Cantidad Marca Uso 48 1 OSRAM 12

6 PHILIPS

Modelo T12 SLIMLINE F48T12 CW ALTO Consumo Total=

Consumo Cantidad (W) 1536 11

9

117836

TOTAL DE CONSUMO EN PLANTA ALTA (W)=

8469

Consumo (W) 4125

Consumo Total=

4125

2808 4344

OTRAS CARGAS PLANTA BAJA Y ALTA (POR DÍA) Horas de CONSUM Cantidad DESCRIPCIÓN Marca Modelo Uso O (W/h) COMPUTADO 4 8 RA DE 250 ----ESCRITORIO COMPUTADO 5 2 95 ----RA PORTÁTIL Consumo Total= TOTAL DE CONSUMO EN PLANTA BAJA (W)=

VENTILADORES Horas de Marca Modelo Uso 5 VEC VEC 5

TOTAL DE CONSUMO EN OTRAS CARGAS (W)=

8950

Consumo (W) 8000 950 8950 CONSUMO TOTAL EN TODO EL 135255 EDIFICIO (W)=

V AHORRO DE ENERGÍA EN AIRE ACONDICIONADO Características del aire acondicionado instalado Las siguientes tablas muestran las características eléctricas por marca, que tienen los climas instalados en el edificio J de la Universidad Juárez Autónoma de Tabasco, División Académica de Ingeniería y Arquitectura

MODELO 1 FASE CICLOS 60 HZ CAPACIDAD DE ENFRIAMIENTO CONSUMO AMPERAJE REFRIGERANTE CONSUMO DE ENERGIA EN OPERACIÓN EN MODO ESPERA CANTIDAD DE PRODUCTO

MODELO 1 FASE CICLOS 60 HZ CAPACIDAD DE ENFRIAMIENTO CONSUMO AMPERAJE REFRIGERANTE

CAF261B VOLTAJE 220 V ~ 26,000 BTU 2,000 W 9.6 A R22 HECHO EN CHINA 2.46 kWh 0,0017 kWh 0.80 T.R/1 kWh

SP182CM VOLTAJE 220 V ~ 18,000 BTU 1,800 W 8.4 A R22, 0.78 kg HECHO EN CHINA

TLDA18FADR VOLTAJE 220 - 230 V~ CAPACIDAD DE ENFRIAMIENTO 18,000 BTU CONSUMO 5.3 kW AMPERAJE 8.6 A R22, 1.05 kg REFRIGERANTE HECHO EN CHINA 1 FASE

MODELO CICLOS 60 HZ

MODELO HFC…F-C 1 FASE CICLOS 60 HZ VOLTAJE 230 V ~ CAPACIDAD DE ENFRIAMIENTO 18,000 BTU CONSUMO ----------AMPERAJE 9A R22 REFRIGERANTE HECHO EN E.U.A.

Sensores Sensor de temperatura El sensor de temperatura de contacto o termistor es una parte eléctrica que suele dañarse en muchos equipos de aire acondicionado y dependiendo la marca o modelo de aire acondicionado nos arroja una variedad de códigos de error ya sea alfa numérico o por señales en las luces del equipo, estos sensores poseen una resistencia interna la cual se mide en ohmio Ω y dependiendo de la capacidad del equipo y modelo puede variar entre 5k, 10k, 15k.. Usando la k como abreviatura de kΩ que es la equivalencia de 1 kΩ = 1000 Ω. El método recomendado por los fabricantes es desconectar el sensor de la placa base, sumergir la sonda en agua muy fría o preferiblemente con hielo utilizar un termómetro para medir la temperatura del agua y comparar las lecturas con las tablas que a continuación les dejare como referencia, volver a hacer este mismo procedimiento pero utilizando agua caliente para poder determinar las medidas a varias temperaturas e ir comparándolas con las del termistor.

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Lo más frecuente es que el termistor al momento de estar dañado y medir nos dé como resultado que marca una cantidad de ohmio Ω muy baja o que este en corto circuito abierta (resistencia infinita). Para una prueba más rápida también podemos utilizar como punto de partida la temperatura ambiente y luego colocar el bulbo del sensor entre los dedos para darle calor el aumento de la temperatura dará como resultado una baja en la resistencia marcada en polímetro que utilicemos para medir la resistencia y si bajamos la temperatura este valor aumentara.

Es muy frecuente ya que me lo han consultado varias veces que en algunos casos en los que se medida a 25°C el de 10k tendrá esa medida 25°C y de la misma forma marcara a 25°C una medida de 15K en el equipo que usemos para medir ohmio Ω.

Tabla de temperatura para sensores de 5kΩ

Aire acondicionado inverter ¿Qué es un Aire Acondicionado Inverter y cómo funciona? Seguro que alguna vez ha oído hablar de los equipos de aire acondicionado Inverter, pero seguramente no sabrá que significa Inverter, como funciona un equipo de estas características, ni cuáles son sus ventajas. Si desea montar un aire acondicionado en su casa o remplazar su antiguo equipo por uno más moderno y eficiente, debería antes saber cuáles son las cuantiosas ventajas de esta nueva tecnología, como por ejemplo su reducido consumo o las bajas emisiones de CO2.

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Funcionamiento de la Tecnología Inverter Inverter significa que puede regular el voltaje, la corriente y la frecuencia de un dispositivo eléctrico o electrónico, de modo que es un circuito conversor de energía. Si aplicamos este concepto al contexto de la climatización podremos entender la diferencia entre un equipo inverter y uno convencional. Para poder enfriar una vivienda a cierta temperatura y luego mantenerla, los equipos de aires acondicionados tradicionales lo hacen arrancando y parando el compresor. Los aires acondicionados Inverter como tienen un compresor adaptable que puede cambiar su potencia y velocidad según la temperatura de la habitación, únicamente consumen la energía que necesitan en ese mismo instante. Esto es gracias a que disponen de un dispositivo electrónico que detecta los cambios de temperatura y adapta las revoluciones del compresor para proporcionar la potencia necesaria en cada momento, de forma que reduce el consumo y el ruido al evitar los típicos arranques y paradas. Además, los equipos inverter tienen más potencia de modo que consiguen alcanzar antes la temperatura deseada y una vez conseguida, el compresor funciona a mínimas revoluciones consiguiendo así un gran ahorro y un nivel de confort mucho más alto. En la siguiente imagen la línea gris representa a los aires acondicionados convencionales y la roja a los inverter:

Figura – En la anterior imagen, hemos podido observar que el nivel de confort con los aires acondicionados inverter es mucho mayor ya que siempre trabajan entre las temperaturas de confort. Por ejemplo, si nosotros elegimos como temperatura 24 ºC, las temperaturas de confort estarían entre 24,2 ºC y 23,7 ºC.

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Un aire acondicionado inverter va a funcionar entre esta franja y por lo tanto estaremos muy cómodos, ya que no sentiremos las típicas y incomodas variaciones que podemos notar con los sistemas convencionales. Un equipo no inverter refrescaría la habitación a 23 ºC o menos, después pararía el compresor hasta que la temperatura de la habitación alcance más de 25 ºC, y en aquel momento volvería a arrancar el compresor para empezar un nuevo ciclo. Ventajas de los Aires Acondicionados Inverter Las principales ventajas de los aires acondicionados Inverter son: o Ahorro Energético: La principal ventaja de los de aires acondicionados con tecnología inverter es el gran ahorro energético conseguido gracias al control de las revoluciones del compresor. El ahorro que se puede conseguir con un equipo inverter es de hasta un 50% de energía. o Rápidos: Llegan rápidamente a la temperatura deseada, ya sea enfriando o calentando la habitación en la mitad de tiempo que un aire acondicionado convencional. o Confortables: Transmiten una gran sensación de confort y bienestar, al evitar los cambios violentos y ofrecen una temperatura mucho más estable que los equipos tradicionales. Asimismo, distribuyen el aire por una área mucho más grande. o Silenciosos: Son unos aparatos bastante más silenciosos, ya que como evitan los constantes ciclos de arranques y paradas, el compresor y el ventilador funcionan a muy bajas velocidades, reduciendo considerablemente el nivel de ruido. En la actualidad, en el mercado hay equipos de aire acondicionado que generan unos 20 dB, una intensidad que muy inferior a algunos sonidos cotidianos, como por ejemplo la voz humana con una intensidad de unos 60 dB. o Más duraderos: Otra ventaja muy importante de estos equipos es su durabilidad, ya que al evitar los constantes ciclos de arranques y paradas se prolonga de forma considerable su vida de trabajo al tener que ejecutar un esfuerzo mucho menor para obtener la temperatura deseada. o Más eficiencia de la bomba de calor: Los equipos con bomba de calor inverter son bastante más eficientes que los que no tienen esta tecnología, ya que pueden funcionar correctamente cuando la temperatura exterior es

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más baja. Si la temperatura límite de los equipos tradicionales son unos 6 ºC, en el caso de los equipos inverter está puede llegar a ser de 10 ºC. o Respetuosos con el Medio Ambiente: Son unos equipos más respetuosos con el medio ambiente y la salud por que disminuyen notablemente las emisiones de CO2 a la atmosfera.

Recomendaciones  Utiliza la vegetación a tu favor; plantar árboles en puntos estratégicos ayuda a desviar las corrientes de aire frío en invierno y a generar sombras en el verano.  Mediante la instalación de toldos de lona o aleros inclinados, persianas de aluminio, vidrios polarizados, recubrimientos, mallas y películas plásticas, se evita que el sol llegue directamente al interior. Así se pueden obtener ahorros en el consumo de energía eléctrica por el uso de aire acondicionado.  El aislamiento adecuado de techos y paredes ayuda a mantener una temperatura agradable en la casa.  Si utilizas unidades centrales de aire acondicionado, aísla también los ductos.  Es relativamente sencillo sellar las ventanas y puertas de la casa con pasta de silicón, para que no entre el frío en los meses de invierno y no se escape en los meses calurosos.  Cuando compres o remplaces el equipo, verifica que sea el adecuado a tus necesidades.  Dale mantenimiento periódico y limpia los filtros regularmente. Vigila el termostato, puede significar un ahorro adicional de energía eléctrica si permanece a 18°C (65°F) en el invierno, y a 25°C (78°F) en verano.  En clima seco usa el cooler, es más económico y consume menos energía que el aire acondicionado.

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VI OTROS TIPOS DE CARGA Computadoras Consumo medio Aparato

Computadora

Potencia promedio (Watts) 300

Tiempo de uso (periodos típicos) 4 Hrs. diarias

Tiempo de uso al mes/horas 120

Consumo mensual KWh 36

A continuación se presentan dos modelos de computadoras con sus respectivas características eléctricas: PC HP 280 G2 Microtorre

Fuente de alimentación Eficiencia estándar de 180 W Eficiencia estándar de 180 W, PFC activa 180 W, hasta 85% de eficiencia, PFC activa

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PC HP EliteDesk 800 G2 de factor de forma reducido (P0D64LT)

Fuente de alimentación: 200W, eficiencia estándar, PFC activo 200W, hasta 92 % de eficiencia, PFC activo Factores que afectan el consumo de una Computadora 1. Tiempo de Uso 2. Computadora / Portátil 3. Velocidad del Procesador 4. Procesador Antiguo 5. PC / Mac (las Mac normalmente consumen menos energía) 6. Uso Intenso (Edición de video) / Uso Ligero ( Email) 7. Internet / Desconectado Recomendaciones para reducir el consumo de una Computadora • Configurar que tu computadora y monitor en el modo de Suspender o Hibernar, para que automáticamente se suspendan luego de cierto tiempo sin uso. Una computadora en te estado consume entre 2 y 6 vatios, 10 o 25 veces menos que si está encendida, mientras que el monitor consume 34 veces menos. • Utiliza una Laptop, ya que consume mucho menos. • Si utilizas una computadora regular, asegúrate que tengas una pantalla LCD. • Apaga la computadora cuando termines tu día, no la dejes hibernando toda la noche.

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Impresoras La impresora es uno de los periféricos que pueden conectarse a la PC o a la Notebook y a través del cual se puede obtener una copia, o varias, de aquellos documentos almacenados en el equipo, ya sea textos o imágenes, dado que la misma los imprime en papel o en transparencias empleando cartuchos de tinta o tecnología láser. Mayormente y tal como decíamos, una impresora está conectada mediante un cable, como periférico a un ordenador de manera permanente, sin embargo, también, una impresora, a través de un interfaz de red interno, Ethernet o Wireless, la llamada impresora de red, permitirá que cualquier usuario que integre la red pueda imprimir cualquier documento de su ordenador aunque la impresora no esté conectada directamente a su ordenador. Esta situación resulta ser frecuente de observar en oficinas, en las cuales es recurrente la constante necesidad de impresión de documentos y entonces, para abaratar costos y porque no también reducir la cantidad de periféricos si es que no abundan los espacios, este tipo de solución es la ideal. En la actualidad y como consecuencia de los increíbles avances que ha habido en materia de informática, es posible encontrase con impresoras que además de imprimir documentos permitan conectar a ella diferentes aparatos electrónicos multimedia, tales como Pendrives. Consumo medio Aparato

Impresora

Potencia promedio (Watts) 100

Tiempo de uso (periodos típicos) 1 Hr. diarias

Tiempo de uso al mes/horas

Consumo mensual KWh

30

3

A continuación se presentan dos modelos de computadoras con sus respectivas características eléctricas: Impresora HP LaserJet Pro P1102w(CE658A) Alimentación: Voltaje de entrada de 110 voltios: 115 a 127 VCA (+/10%), 60 Hz (+/2 Hz), 12 A; Voltaje de entrada ...