3BPEPB2017M0005 - Memoria de Calculo de Aire Acondicionado y Presurizacion

all rights in this document and in the information contained therein. Reproduction, use or disclosure to third parties without express authority is strictly forbidden. Copyright 2010 ABB. All rights reserved.

Based on Proyecto

SALA ELECTRICA EQUIPADA-BAYOVAR .

Emitido J. Condori 2012-08-06 Revisado R. Tejada 2012-08-06 Orden No. PB 2017 Tipo Doc Memoria de Cálculo de Aire Acondicionado

y Doc. N° Item

Titulo Y Presurización des. des. SE-1091-01 Resp. dept. PA Numero de Documento Idioma Revision. Pag. 1

ABB Peru 3BPEPB2017M0005 es A No. of p. 15

Cliente: MISKIMAYO-BAYOVAR Proyecto: Sala Eléctrica Equipada-

Bayovar

Titulo: Memoria de Cálculo de Aire Acondicionado y Presurización Sala Eléctrica E-Room SE-1091-01

Customer Stamp

PROYECTO SALA ELECTRICA EQUIPADA-BAYOVAR

NUMERO DE ORDEN DE COMPRA

CODIGO DE EQUIPO SE-1091-01

TIPO DE DOCUMENTO:

DOCUMENTO DE REFERENCIA ET-1090BY-E-001

ESTADO: EMITIDO PARA:

COMENTADO IINFORMACION APROVADO COMENTARIOS

CERTIFICADO APROVACION X COMO FAB. CONSTRUCCION

FINAL

Approval signatures

Elaborado Revisado Observaciones Rev. Firma Fecha Firma Fecha

A J. Condori 2012-08-06 R. Tejada 2012-08-06


Tipo Doc. Memoria de Cálculo de Aire Acondicionado Proyecto SALA ELECTRICA EQUIPADA-BAYOVAR Titulo Y Presurización Orden No. PA 2017

SE-1091-01 Numero de Documento Idioma Revision Pag. 2


Rev. Pag. (P)

Capitulo (C) Descripción Fecha

Dept. /Init. A Todo Primera edición 2012-08-06 / R. Tejada

INDICE

1. GENERAL ................................................................................................... 3

1.1 Comentarios Generales .............................................................................................. 3 1.2 Documentacion para Calculo ...................................................................................... 3 1.3 Alcance ....................................................................................................................... 3 1.4 Definiciones y Abreviaturas ........................................................................................ 4 1.5 Condiciones Generales de Sitio .................................................................................. 4 1.6 Normas Tecnicas y Reglamentacion .......................................................................... 4

2. HIPOTESIS DE CALCULO ......................................................................... 5

2.1 Altura y presion atmosferica ....................................................................................... 5 2.2 Temperatura y Humedad Relativa .............................................................................. 5 2.3 Filtraciones ................................................................................................................. 6 2.4 Iluminacion y Equipos ................................................................................................. 6 2.5 Personal de Operacion ............................................................................................... 7 2.6 Conductividad Termica ............................................................................................... 7 2.7 Transferencia de Calor por Conduccion ..................................................................... 7

3. CARGA TERMICA ...................................................................................... 8

3.1 Ganancia de calor en sala .......................................................................................... 8 3.2 Perdida de calor fuera de la sala ................................................................................ 8

4. EQUIPOS: AIRE ACONDICIONADO ....................................................... 11

5 PRESURIZACION .................................................................................... 12

6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .......................................... 13

7. ANEXOS:................................................................................................... 14

7.1 Lista de Equipos. ...................................................................................................... 14 7.2 Disposicion de Equipos ............................................................................................ 15





1. GENERAL

1.1 Comentarios Generales Se están siguiendo las especificaciones técnicas de la sala eléctrica (ET-1090BY-E-001) para el análisis mostrado en esta memoria. Las instalaciones de la sala de 9.4 metros de longitud de, 5 metros de ancho y 3.6 metros de altura así como el arreglo de los equipos eléctricos se muestran en el anexo 7.1

1.2 Documentos para Calculo Esta memoria de cálculo está basada en los siguientes documentos

ABB

Doc. Doc. No. Descripción

VALE

Doc. Doc. No. Descripción ET-1090BY-E-001 ESPECIFICACIÓN TÉCNICA ELECTROCENTRO

1.3 Alcance Determinar la carga térmica (Calor disipado por los equipos al interior de la sala y transferido hacia el exterior) y Ventilación requerida (CFM) para la sala eléctrica SE-1091-01, localizada a 66 msnm.





1.4 Definiciones y Abreviaturas

1.5 Condiciones Generales de Sitio Altura : 66 msnm Temperatura ambiente min/max : 14.6/45°C Temperatura en sala min/max : 15/40°C Máxima Humedad Relativa : 74.5%

1.6 Normas Técnicas y Reglamentación En esta memoria de cálculo se han seguido los siguientes estándares, normas y recomendaciones

ASHRAE : American Society of Heating, Refrigerating & Air Conditioning

Engineers. SMACNA : Sheet Metal and Air Conditioning Contractors National Association.

Los estándares específicos par este proyecto son:

ASHRAE Data Book, Fundamentals Volume, Edition 1972

SMACNA Technical Guide HVAC, Third Edition.

Abreviaturas Descripción HVAC Heating Ventilation Air Conditioning. CFM Cube Feet per Minutes.





2. HIPOTESIS DE CALCULO

2.1 Altura y Presión Atmosférica

Altura : 66 msnm. Presión Atmosférica : 1 bar Fuente: Altura indicada en especificaciones del cliente y presión atmosférica calculada con la relación: P = P0.e–Z/8000, Departamento de Máquinas y Motores Térmicos of Escuela Universitaria Politécnica de San Sebastián, Spain, basado en ASHRAE Fundamentals Handbook, 1989. P = Presión Atmosférica de sitio. P0 = Presión al nivel del mar Z = Altura de sitio.

2.2 Temperatura y Humedad Relativa Exteriores

Temperatura de Bulbo seco DIA : 45°C Tempetarura de bulbo seco Noche : 14.6°C

Humedad Relativa : 74.5% Interiores Max. Temperatura : 40°C Min. Temperatura : 15°C Humedad Relativa : 50% (not controlled)

La Sala Electica será seteada a 40°C para no exceder el límite máximo permitido.





2.3 Filtraciones

En Sistemas de Aire Acondicionado, las filtraciones de calor son debido a la apertura de alguna puerta. Por ejemplo, en sistemas de refrigeración, cuando una puerta es abierta, el aire del exterior se filtra a la sala y una parte de aire frio de la sala va hacia el exterior. Este aire exterior filtrado hacia el interior de la sala incrementa en un delta de calor. Para este proyecto, el calor de filtración no es considerado por que las puertas permanecen cerradas la mayor parte del tiempo.

2.4 Iluminación y Equipos

Iluminación La perdida de calor por iluminación esta en función del área. Se ha considerado 1.6 Kcal/pie2,

(WOODS OF COLCHESTER, “Guía práctica de ventilación para ingeniería”. Ed. Blume, Spain. Page 32). Este valor convertido a Watts es de 20 W/m2. Por lo tanto la pérdida de calor por iluminación es:

(9.4 m x 5 m) x 20 W/m2 = 940 W (Se considera el escenario más desfavorable para el cálculo de cargas térmicas)

Equipos La Tabla Nº 1 se aprecia las pérdidas de calor de los equipos instalados dentro de la sala eléctrica

Table Nº 1 Heat Dissipation of electrical equipment

(Se considera el escenario más desfavorable para el cálculo de cargas térmicas)

ITEM TAG SALA

TAG EQUIPO

DESCRIPCIÓN EQUIPOS

W / eq. #COL DISIPACIÓN

TOTAL (W)

1

3200-ER-001

Sala Eléctrica

1.01 3200-MC-001 MCC 480V, 3F, 60Hz, 3200A, 50KA SYM para sala Vale

750 13 9750

1.02 3200-MC-002 Celda 22.9 KV, 3F, 60Hz, 1250A, 65KA SYM para HT 750 1 750

1.03 3200-TD-001 DRY TRANSFORMER 50KVA, 480/231V 750 1 750

1.04 3200-DP-001 DISTRIBUTION PANEL 460V, 1000A, 3F, 60Hz, 10KA

250 1 250

1.05 3200-UP-001

1.06 3200-LP-001 LIGHTING PANEL 230V, 3F for Grinding Area 250 3 750





1.07 3200-IP-001 INSTRUMENTATION PANEL 230V, 3F for Grinding Area

250 1 250

1.08 3200-DP-002 DISTRIBUTION PANEL 230V for Grinding Area 250 1 250

1.09 3200-BA-001 1 0 1.10 3200-BC-001 1 0 1.11 3200-BA-001

1.12 3200-FP-001 FIRE PANEL 220V for Grinding Area 100 1 100

12850

2.5 Personal de Operación.

La carga térmica producida por una persona esta en function a su actividad física. En la tabla N°2 podemos apreciar el calor disipado por una persona para cada caso.

Tabla Nº 2

Calor disipado por las personas según actividad Sentado trabajando Haciendo instalaciones eléctricas Caminando a 5 km/h Caminando a 7 km/h

100 kcal/h 150 kcal/h 250 kcal/h 350 kcal/h

Fuente: WOODS OF COLCHESTER, “Guía práctica de ventilación para ingeniería”. Ed. Blume, Spain. Page 37. Para este proyecto se ha considerado: Una persona trabajando 24 h/dia y otra persona trabajando 12h/días, también se ha considerado que el 90% de este tiempo se trabaja sentado y 10% se trabaja haciendo instalaciones eléctricas.

(Se considera el escenario más desfavorable para el cálculo de cargas térmicas) De acuerdo a la tabla N°2, el 90% de calor disipado de una persona sentada y trabajando es de 90 Kcal/h, y el 10% de una persona haciendo instalaciones eléctricas es de 15 Kcal/h. entonces, el calor disipado por una persona es de 105 Kcal/h. Finalmente, el calor total disipado por personal de operación será de:

1, 5 personas x 105 kcal = 157,5 kcal/h = 183 W

2.6 Conductividad Térmica

Aire : 0,02 W/m-K RockWool : 0,04 W/m-K Acero : 52 W/m-K





2.7 Calor transferido por Conducción El calor transferido puede ser definido como la energía transmitida de un lugar a otro, como consecuencia de un gradiente de temperaturas entre ambas locaciones. La energía térmica puede ser transferida de tres formas: Por Conducción, Por convección y por Radiación. Para este proyecto se ha considerado solo el calor transferido a través de las paredes de la sala eléctrica. La transferencia de calor con convección y radiación, no tienen un impacto significativo en este caso. El calor por conducción a través de una pared plana se calcula de la siguiente expresión:

n

i i

i

outind

kx

TTAQ ………….. …………….…. (1)

Donde: Q : Calor transferido por conducción, W. A : Área de transferencia, m2. K : Coeficiente de conductividad térmica, W/m.K. x : Espesor de pared, m Tind : Temperatura interior, K. Tout : Temperatura exterior, K





3. CARGA TERMICA

3.1 Ganancia de Calor en Sala De acuerdo a los cálculos realizados en 2.4 y 2.5, tenemos:

(Se considera el escenario más desfavorable para el cálculo de cargas térmicas)

Equipos : 12 850 W. Personal de Operación : 183 W. Iluminación Interior : 940 W. Calor Total DISIPADO : 13 973 W.

3.2 Perdida de Calor fuera de la sala

Paredes

Tabla Nº 3 Pared Material X (mm)

Panel exterior Acero 1.9 Rockwool Rockwool 50 Aire (0m/s) Aire 30

Panel interior Acero 1.5 Total (Espesor de pared)) 84

Piso Para este cálculo se han considerado dos áreas, el área entre las vigas H y los canales C estructurales y el área propia de los canales C.

Table Nº4 Piso Material X (mm)

Plancha de piso Steel 6 Rockwool Rockwool 50 Aire (0m/s) Air 150

Panel de forro inferior Steel 1.5 Total (Espesor de piso) 208

Ceiling

Table Nº 5 Techo Material X (mm)

Panel de cielo Steel 1.9 Rockwool Rockwool 50 Aire (0m/s) Air 30





Panel de forro cielo Steel 1.2 Total (Espesor de Techo) 83

Calor Transferido

Calor Transferido por paredes kW 0.217 Calor Transferido por techo kW 0.116 Calor Transferido por piso kW 0.116 Sub Total kW 0.449

Perdidas de calor transferido hacia el exterior Las pérdidas de calor han sido calculadas a la temperatura de 45°C y una temperatura de sala de 40°C (delta de temperatura de 5°C) La sala esta recubierta por aislante térmico en su integridad, y el calor es disipado a través de este aislamiento térmico. Para la condición más crítica (45°C T. Ambiente), se debe disipar:

Q total: 13 973 W – 449 = 13 524 W.

13 524 W/3516 = 3.84 Ton.

Para una altura de 66 msnm se considera 1.057 como factor de corrección por altura y 0.712 como facto de calor sensible del equipo.

Total: 3.84 x 1.01 / 0.712 = 5.71 Ton.

Por lo tanto se requieren 1 equipo de 6 Ton de refrigeración para cubrir un requerimiento de 5.71 Ton de refrigeración.





4. EQUIPOS: AIRE ACONDICIONADO

Cantidad: 01 De acuerdo a los cálculos son necesarios 1 equipos de 6 Ton. CARACTERISTICAS: CAPACIDAD: 6 Ton Marca: Bard Modelo: W70A1-A Rated flow: 1800 CFM Voltaje: 230 V Fases: 1Ø Frecuencia: 60 Hz Filter: Synthetic, cleanable. Condiciones de Operación: Altura: 66 msnm Temperatura ambiente: 15 - 40 °C Humedad relativa promedio: 50% (No controlado) UBICACION DE EQUIPOS: Básicamente el flujo de aire de insuflamiento (aire frio proveniente de los equipos de aire acondicionado) no debe tener obstáculos en su recorrido inicial, se debe propiciar un flujo continuo y que abarque las zonas de mayor calor dentro de la sala. Cada equipo será controlado por un termostato seteado a 39°C con el objeto de evitar temperaturas superiores a 40°C dentro de la sala.





5. PRESURIZACION: OPERACION: El flujo de aire del sistema de aire acondicionado no es tomado en cuenta para este cálculo ya que este flujo forma parte de un sistema cerrado. Se usara aire filtrado para prevenir el ingreso de polvo, a su vez este aire será inyectado a una presión de 0.12” H2O (30 Pa).

PRESSURIZING EQUIPMENT SELECTION Para presurizar la sala eléctrica a 0.12” H2O (30 Pa), El valor de presión de diseño debe ser mayor.

PAQ 8.0 …………………(1)

P: Presión (30 Pa) A: Área de filtraciones en puertas (m2).= 0.108 m2 Q: Flujo (m3/s) = 0.473 Las características del ventilador serán entonces: Caudal: (Q) = 1002 CFM es el caudal mínimo requerido Presión: Pmin :0.12 “ H2O (3 mm).

Aire inyectado por ventilador

Q 30 Pa





6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

1. El sistema de aire acondicionado mantendrá la temperatura de la sala a 40°C en las

condiciones más críticas, Este diseño garantiza que la temperatura dentro de la sala no llegara

a ser superior a 45 °C.

2. Un equipo de Aire acondicionado será requerido para mantener un flujo uniforme y una

temperatura uniforme dentro de la sala.





7 ANEXO

7.1 Lista de Equipos

ITEM TAG SALA

TAG EQUIPO

DESCRIPCIÓN EQUIPOS

W / eq. #COL DISIPACIÓN

TOTAL (W)

1

3200-ER-001

Sala Eléctrica

1.01 3200-MC-001 MCC 480V, 3F, 60Hz, 3200A, 50KA SYM para sala Vale

750 13 9750

1.02 3200-MC-002 Celda 22.9 KV, 3F, 60Hz, 1250A, 65KA SYM para HT 750 1 750

1.03 3200-TD-001 DRY TRANSFORMER 50KVA, 480/231V 750 1 750

1.04 3200-DP-001 DISTRIBUTION PANEL 460V, 1000A, 3F, 60Hz, 10KA

250 1 250

1.05 3200-UP-001

1.06 3200-LP-001 LIGHTING PANEL 230V, 3F for Grinding Area 250 3 750

1.07 3200-IP-001 INSTRUMENTATION PANEL 230V, 3F for Grinding Area

250 1 250

1.08 3200-DP-002 DISTRIBUTION PANEL 230V for Grinding Area 250 1 250

1.09 3200-BA-001 1 0 1.10 3200-BC-001 1 0 1.11 3200-BA-001

1.12 3200-FP-001 FIRE PANEL 220V for Grinding Area 100 1 100

12850





7.2 Ubicación de equipos

3BPEPB2017M0005 - Memoria de Calculo de Aire Acondicionado y Presurizacion

Documents

Transcript of 3BPEPB2017M0005 - Memoria de Calculo de Aire Acondicionado y Presurizacion