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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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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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:

Fig. 1

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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

que se precise que sea visitable. Su resistencia a la carga debe ser equilibrada, variando

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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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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:

Una unidad de acondicionamiento que incluye:

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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

2. La distribución de componentes y la densidad existente en los equipos de TI

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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

en los racks de servidores, la presión existente debajo del suelo elevado y el flujo

volumétrico de aire proveniente de las baldosas perforadas.

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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.comPágina web Cosapi DataPágina web Carrier Aires Acondicionadoshttp://www.fasor.com.svhttp://www.instaelectric.com/pdf/papers/1371439323.pdf

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