informe de aires acondicionados

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INFORME SOBRE PRUEBA DE

CONSUMO ENERGÉTICO EN

AIRES ACONDICIONADOS por Antony García González

Universidad Tecnológica de Panamá

Centro Regional de Azuero

Facultad de Ingeniería Eléctrica

Unidad de Eficiencia Energética

Coordinador

Dr. Ignacio Chang

ABSTRACT Un informe sobre una prueba comparativa entre el consumo energético de una unidad de aire acondicionado en un salón del Centro Experimental de Ingeniería Eléctrica en la UTP, sede Azuero. Se intenta establecer el efecto que produce la aplicación de un aislante en las ventanas del salón procurando reducir el efecto de la luz solar y la luz irradiada por el medio ambiente que incide directamente dentro de diversas aulas en el edificio objeto de este estudio. Si existe algún tipo de efecto sobre el consumo del aire acondicionado es posible reducir el consumo eléctrico, obtener una mejor eficiencia en el acondicionamiento de aire y lograr un ahorro económico para la Universidad.

Unidad de Eficiencia Energética| Universidad Tecnológica de Panamá

1Presentado por Antony García G. | Centro Regional de Azuero

Objetivos

Establecer una metodología que permita comparar los consumos energéticos

de una unidad de aire acondicionado independientemente de las

temperaturas registradas durante un día u otro.

Establecer los mecanismos apropiados para la adquisición de datos de

consumo energético y gradiente de temperatura (la diferencia entre

temperatura exterior y la temperatura interior del salón) y su posterior análisis.

Determinar si el colocar aislantes en las ventanas (cortinas, papel ahumado)

representa un ahorro energético y/o un aumento en la eficiencia de la unidad

de acondicionamiento de aire.

De obtener resultados satisfactorios, presentar la información obtenida en

base a cuanta energía y cuánto dinero se ahorra la Universidad Tecnológica

de Panamá al implementar mejoras en la infraestructura existente.

Introducción

En el Centro Experimental (CE) de Ingeniería Eléctrica, de la Universidad Tecnológica

de Panamá (UTP), sede Azuero se da una situación en la que la iluminación del sol y

la iluminación irradiada por el ambiente inciden de manera directa en algunas aulas

del edificio.

Esto se debe principalmente a la escasa vegetación existente en la zona y a la

presencia del Taller de Producción, en cuyas paredes se reflejan los rayos del sol y se

re irradian hacia el edificio del CE.

Se sospecha que la incidencia d la radiación sobre los salones de clase y oficinas

causa un aumento en la temperatura del ambiente, una disminución de la eficiencia

de las Unidades de Acondicionamiento de Aire (UAA) y de manera general, un

aumento en el consumo energético y, por extensión, del consumo económico global

del centro.



A continuación se muestran imágenes que demuestra la proximidad del CE con el

Taller de Producción, así como algunas imágenes del paisaje de la zona.



Marco Teórico

Consultando el libro “Acondicionamiento de Aire, Principios y Sistemas” del autor

Edward G. Pita, segunda edición, puedo citar algunos aspectos generales sobre

Acondicionamiento de Aire.

En el capítulo 3, página 48 se encuentra la siguiente información.

3.2 TRANSFERENCIA DE CALOR

Ya que las pérdidas de calor de las construcciones son consecuencia

parcial de la transferencia de éste será necesario comprender algunas

particularidades básicas de este proceso.

Ya hemos hecho notar que el calor se transfiere sólo cuando hay

diferencia de temperatura entre dos lugares, y que el calor siempre fluye

del lugar de mayor temperatura al de menor temperatura. Hay tres

métodos distintos por los cuales puede efectuarse la transferencia de

calor: conducción, convección y radiación.

La conducción es la forma de transferencia de calor

a través de un cuerpo que se presenta sin movimiento

alguno del mismo; es el resultado de acciones

moleculares o electrónicas.

La conducción es más común en la transferencia de calor a través de los

sólidos. Por ejemplo, cuando un recipiente metálico se calienta en una

estufa, el calor fluye hacia el asa y de allí a la mano. Otro ejemplo de

conducción es la transferencia de calor a través de la pared o el techo

de una construcción. La transferencia de calor por conducción también

puede efectuarse a través de líquidos y gases; sin embargo, en este caso

es más común otra forma de transferencia: la convección.



La convección es la forma de transferencia de calor

que resulta del movimiento global de líquidos o gases.

Citando otro párrafo del capítulo 3, página 49:

La radiación térmica es la forma de transferencia de

calor que se presenta entre dos cuerpos separados

como resultado de la llamada radiación

electromagnética, a la que también a veces se le

conoce como movimiento ondulatorio.

Como es el caso de todas las formas de transferencia de calor, un cuerpo

debe estar a mayor temperatura que el otro. El calor se transmite de un

cuerpo a otro aun cuando entre ellos haya vacío, es decir, ausencia de

materia. Cuando hay un gas entre los cuerpos el calor se sigue

transmitiendo por radiación, pero por lo general a menor velocidad. Sin

embargo, la presencia de un sólido opaco entre los cuerpos bloquea la

radiación. Ejemplos familiares de radiación son el calor que recibe nuestro

cuerpo al pararnos frente a una fogata, y el calor que recibimos del sol.

Cuando una superficie sólida recibe radiación, algo de esta se absorbe,

calentando el material y algo de ella se refleja. La proporción que se

absorbe depende del color y aspereza de la superficie. Las superficies

oscuras y ásperas absorben más calor radiante. La mayor parte de la

radiación atraviesa los materiales transparentes como el vidrio

translúcido. Sin embargo, el vidrio coloreado, el llamado vidrio

absorbente de calor, puede evitar la transmisión de una buena parte de

la radiación solar.



3.3 VELOCIDAD DE LA TRANSFERENCIA DE CALOR

La velocidad a la cual se transmite el calor a través de una pared, techo,

etcétera, depende de tres factores.

1. La diferencia de temperatura a través de la cual fluye el calor

2. El área de la superficie a través de la cual fluye el calor

3. La resistencia térmica dl material (R) dl material a la transferencia

de calor.

Lo anterior se puede expresar mediante la siguiente ecuación

1∆

Donde

Q=velocidad de la transmisión de calor

R = resistencia térmica del material

A = área de la superficie a través de la cual fluye la temperatura

∆T = diferencia de temperatura entre exterior e interior

Según el libro, las variables que influyen en el acondicionamiento de aire,

aparte de la velocidad de transferencia de calor son las siguientes:

Resistencia térmica global

Pérdidas por transferencia de calor en

Paredes y pisos de sótanos

Pisos sobre el terreno y pisos sobre entrepisos

Infiltración y ventilación

Pérdidas de calor del recinto y carga del recinto

Pérdidas de calefacción de la construcción



Pérdidas en ductos

Fugas en ductos

Pérdidas en tuberías

Pérdidas en recuperaciones

Planteamiento del problema

Como se puede observar, el área donde se encuentra el CE colinda con algunos árboles

en la parte posterior. Sin embargo, en los laterales y el frente se aprecian grandes espacios

vacíos con escasa vegetación que contribuyen a aumentar la contaminación lumínica en

las aulas del centro. Esta contaminación trae consigo el aumento de temperatura antes

mencionado.

Los estudiantes y el cuerpo docente coinciden en que en horas de la tarde se hace

incómodo permanecer en los salones de este edificio, especialmente los de la planta alta

en el lado contiguo al Taller de Producción. El reflejo del sol sobre el techo, a pesar de que

este cuenta con pintura roja, hace que se perciba una sensación de calor e incomodidad

por la radiación lumínica. En el Marco Teórico se presenta una referencia hacia la

transferencia de calor por Radiación, lo que apoya la hipótesis de que la luz que incide

sobre el CE causa, en efecto, un aumento en la temperatura.

Como parte de mis actividades con las Unidades de Ahorro Energético y Eficiencia

Energética me he propuesto comprobar la hipótesis que existe acerca de esta situación.

Con el propósito de comprobar si es posible o no lograr una mejor eficiencia y un menor

consumo energético por parte de las Unidades de Acondicionamiento de Aire he

propuesto llevar a cabo una experiencia en la cual se hace una comparación entre el

consumo energético necesario para mantener un salón de clases a una determinada

temperatura durante cierta cantidad de tiempo. Se debe llevar a cabo la experiencia

durante dos días. En el primer ensayo se mantienen las ventanas tal cual están en la

actualidad, mientras que en el segundo se recubren las mismas con algún tipo de material

que limite la entrada de luz del exterior hacia el salón.



A partir de los resultados obtenidos será posible determinar si en realidad es posible que se

ahorre energía y dinero haciendo modificaciones a las condiciones de las aulas en el CE.

Metodología utilizada

Tomado en cuenta que las variables que participan en el proceso acondicionamiento de

aire son muchas (verificar el Marco Teórico) y que es muy complicado considerar todos los

factores que lo afectan, he decidido que la mejor manera de llevar a cabo esta

experiencia es utilizar un espacio que pueda mantener bajo las mismas condiciones

durante los dos días que dura la prueba.

He escogido un salón del CE, el número 6. En este espacio es posible mantener las mismas

ventanas, el mismo volumen de aire, el mismo inmobiliario, pintura, etc. He considerado

que para la prueba es prudente mantener el salón aislado para que no entren personas ni

se abra la puerta, con tal de mantener condiciones similares de un día a otro y de asegurar

una transferencia mínima de calor hacia el exterior.

Según mi hipótesis, manteniendo condiciones similares entre un día y otro hace que la

transferencia de calor dependa de la cantidad de calor que la UAA tenga que extraer del

aula. Esta cantidad de calor se ve influenciada por el diferencial de temperatura que exista

entre el interior y exterior.

Me basaré en la suposición de que a mayor diferencia de temperatura, más energía

consumirá la UAA. Si se mantiene constante la temperatura en el interior entonces la

diferencia de temperatura dependerá de la temperatura exterior.

Esta suposición se hace necesaria cuando tomamos en cuenta que no todos los días

tenemos la misma temperatura en el ambiente. La temperatura exterior es completamente

aleatoria, por lo que es muy difícil predecirla o controlarla. En el interior, al ser el aula de

clases un ambiente confinado, es perfectamente posible mantener una temperatura más

o menos estable. Mantener esa diferencia de temperatura entre exterior o interior, durante

un período de tiempo es lo que definirá el consumo energético de la UAA (siempre y

cuando se mantengan estables todas las demás condiciones).



Con los equipos existentes en la UTP, sede Azuero, es posible hacer mediciones de consumo

energético sobre la UAA. Para ello se cuenta con los medidores de potencia AEMC Power

Pad, los cuales ya he utilizado en procesos de medición de consumo energético.

Imagen 2 – Medidor de Potencia Power Pad, modelo 3945 de la marca AEMC.

Para registrar la diferencia de temperatura entre interior y exterior se ha escogido el sensor DHT22 con un microcontrolador Arduino UNO.



Esta placa la he confeccionado para poder utilizar el sensor sin tener que preocuparme

por la estabilidad del mismo. Se trata de un sensor de alta precisión (con una desviación

de 0.1 ºC) con un algoritmo de captura de datos que almacena las variables dentro de la

memoria EEPROM del microcontrolador. Esta memoria admite un máximo de 255 datos en

formato de 8 bytes, lo que hace posible que el sensor pueda capturar datos durante el

tiempo pre establecido para la prueba.

El Power Pad cuenta con una memoria mucho más extensa y es capaz de almacenar los

datos a intervalos definidos por el usuario. Para ambos sensores, el tiempo entre cada

lectura es de 2 minutos.

Los datos de ambos dispositivos de medición pueden ser importados directamente desde

sus memorias a la computadora para ser analizados con los programas apropiados.

Para las pruebas se ha decidido considerar un tiempo de 5 horas, entre las 12:00 p.m. y las

5:00 p.m. debido a que es durante este tiempo que se registra el mayor consumo

energético, dadas las altas temperaturas en comparación con otros horarios.

La primera prueba requiere hacer mediciones sobre el salón en condiciones normales. En

la segunda prueba requiere que las ventanas del salón se cubran con algún material a fin

de limitar la cantidad de luz. Este material será plástico del que utilizan las bolsas de basura

(de color negro). Probablemente utilizar un cuerpo negro (absorbente de calor) no es lo

más apropiado, pero, por limitaciones de recursos, es justo y necesario utilizar lo que se

tenga a disposición. De todas formas, lo que se requiere es limitar la cantidad de luz que

incide en el salón.

Los plásticos serán adheridos a las ventanas con cinta adhesiva.

Aplicación de las pruebas

Para las pruebas se escogió los días 15 y 16 de abril del año 2014. El día 15 se aplicó la

prueba sin cubrir las ventanas. En las siguientes imágenes se muestra el salón, los sensores

utilizados, la colocación de los mismos y la instalación del equipo Power Pad.



Los sensores fueron colocados en el interior y en el exterior del aula. El sensor exterior se

colocó junto a la ventana, como se puede observar en las imágenes mostradas.

El sensor interior se colocó sobre una banca en el interior del salón, aproximadamente en

el centro y recostado hacia uno de los extremos del salón para evitar que el aire que

proviene de la UAA incidiese de manera directa sobre el sensor.

En ambas pruebas, la del día 15 y la del día 16 de abril los sensores se colocaron en las

mismas posiciones. Los tiempos de inicio de toma de datos fueron 5 minutos antes de las 12

p.m.

La UAA fue encendida exactamente a las 12 p.m. y el termostato para ambos casos fue

colocado en 23 grados Centígrados, basándome en las recomendaciones de la

compañía de suministro eléctrico acerca de la temperatura ideal que debe mantener una

UAA. No se suscitó ningún tipo de incidente que pudiese afectar la toma de datos. El salón

fue mantenido bajo llave durante el tiempo total de la ejecución de la prueba de tal

manera que el efecto causado por la apertura de la puerta o la presencia de un ser vivo

o cuerpo emisor de calor en el aula pudiese afectar el comportamiento de la temperatura

en el interior.

Resultados Obtenidos

A partir de las mediciones efectuadas entre los días 15 y 16 de abril del año 2014 se presenta

el siguiente informe sobre resultados obtenidos, con su respectivo análisis y la sustentación

matemática.

Es evidente que las muestras obtenidas sobre 2 días de mediciones, cada uno con

condiciones diferentes, no son concluyentes y sería necesario realizar otro tipo de ensayos

para determinar si los resultados obtenidos son constantes.

El propósito de esta prueba no es demostrar o comprobar una hipótesis, sino establecer

una metodología que permita comparar consumos económicos/energéticos entre

distintos días, con condiciones de temperatura diferentes. Establecida dicha metodología

sería posible entonces comprobar si la hipótesis planteada es correcta o incorrecta.



Fuente: Datos obtenidos a partir de los sensores DHT22 acoplados a las unidades Arduino UNO durante los días 15 y 16 de abril en periodos de 5 horas, entre las 12:00 p.m. y las 5:00 p.m. Las mediciones se efectuaron en el CE de la UTP, Azuero.

El gráfico muestra el comportamiento de la temperatura vs tiempo. Nótese que el día 16

aparenta tener una temperatura un poco más baja que el día 15. Para determinar esto he

extraído la siguiente información de la serie de datos registrada:

Tabla 1 – Valores máximos y valores promedio de las temperaturas registradas en el exterior del CE de la UTP, sede Azuero, en los días 15 y 16 de abril entre las 12:00 p.m. y las 5:00 p.m.

Día T. Máxima T. Mínima T. Promedio

15/04/14 36.2 ºC 30.7 ºC 33.7 ºC

16/04/14 34.7 ºC 30.8 ºC 32.9 ºC

27,0ºC

28,0ºC

29,0ºC

30,0ºC

31,0ºC

32,0ºC

33,0ºC

34,0ºC

35,0ºC

36,0ºC

37,0ºC

12:00:00

12:08:00

12:16:00

12:24:00

12:32:00

12:40:00

12:48:00

12:56:00

13:04:00

13:12:00

13:20:00

13:28:00

13:36:00

13:44:00

13:52:00

14:00:00

14:08:00

14:16:00

14:24:00

14:32:00

14:40:00

14:48:00

14:56:00

15:04:00

15:12:00

15:20:00

15:28:00

15:36:00

15:44:00

15:52:00

16:00:00

16:08:00

16:16:00

16:24:00

16:32:00

16:40:00

16:48:00

16:56:00

Temperatura (ºC)

Tiempo (HH:MM:SS)

Gráfico 1 ‐ Temperatura exterior registrada entre las 12:00 p.m. y las 5:00 p.m. para los días 15 y 16 de abril del año 2014 en el CE de la UTP, Azuero

15 de abril (sin aislante) 16 de abril (con aislante)



Los datos sugieren que el día 15 se presentó una temperatura exterior mayor que el día 16.

Sin embargo, el consumo de energía del aire acondicionado no depende de la

temperatura que se registre en el exterior sino de la diferencia de temperatura que se

mantenga entre el exterior y el interior. Dicha diferencia está en función del calor total que

la UAA necesita extraer del recinto para lograr una temperatura de confort, en este caso

23 ºC. La diferencia de temperatura se consigue comparando los gráficos de temperatura

exterior contra los de temperatura interior, los cuales se muestran a continuación.

El gráfico demuestra que el día que 16 de abril, con los aislantes sobre las ventanas, la

temperatura en el interior del salón fue ligeramente más baja a pesar que para ambos días

la temperatura establecida fue de 23 ºC.

Una vez más considero prudente presentar información comparativa entre ambos días en

base a los valores máximos y mínimos registrados, más el promedio para cada día.

,0ºC

5,0ºC

10,0ºC

15,0ºC

20,0ºC

25,0ºC

30,0ºC

35,0ºC

12:00:00

12:08:00

12:16:00

12:24:00

12:32:00

12:40:00

12:48:00

12:56:00

13:04:00

13:12:00

13:20:00

13:28:00

13:36:00

13:44:00

13:52:00

14:00:00

14:08:00

14:16:00

14:24:00

14:32:00

14:40:00

14:48:00

14:56:00

15:04:00

15:12:00

15:20:00

15:28:00

15:36:00

15:44:00

15:52:00

16:00:00

16:08:00

16:16:00

16:24:00

16:32:00

16:40:00

16:48:00

16:56:00

Temperatura (ºC)

Tiempo (HH:MM:SS)

Gráfico 2 ‐ Temperatura interior registrada entre las 12:00 p.m. y las 5:00 p.m. para los días 15 y 16 de abril del año 2014 en el aula 6 del CE de la UTP, Azuero




Tabla 2 – Valores máximos y valores promedio de las temperaturas registradas en el interior del Aula 6 del CE de la UTP, sede Azuero, en los días 15 y 16 de abril entre las 12:00 p.m. y las 5:00 p.m.

Día T. Máxima T. Mínima T. Promedio

15/04/14 31.6 ºC 21 ºC 22.7 ºC

16/04/14 31.4 ºC 19.9 ºC 21.8 ºC

La temperatura promedio dentro del salón con las ventanas cubiertas es

considerablemente menor que si las ventanas se mantienen descubiertas.

Analizando los gráficos de temperatura interior y temperatura exterior es posible obtener el

gradiente de temperatura, o sea, los grados centígrados de diferencia entre adentro y

afuera del aula.

,0ºC

2,0ºC

4,0ºC

6,0ºC

8,0ºC

10,0ºC

12,0ºC

14,0ºC

16,0ºC

12:00:00

12:08:00

12:16:00

12:24:00

12:32:00

12:40:00

12:48:00

12:56:00

13:04:00

13:12:00

13:20:00

13:28:00

13:36:00

13:44:00

13:52:00

14:00:00

14:08:00

14:16:00

14:24:00

14:32:00

14:40:00

14:48:00

14:56:00

15:04:00

15:12:00

15:20:00

15:28:00

15:36:00

15:44:00

15:52:00

16:00:00

16:08:00

16:16:00

16:24:00

16:32:00

16:40:00

16:48:00

16:56:00

Temperatura (ºC)

Tiempo (HH:MM:SS)

Gráfico 3 ‐ El gradiente de temperatura, es decir, la diferencia entre la tmperatura exterior y la temperatura interior en el aula 6, del CE en la UTP Azuero en un periodo de 5 horas entre las 12:00 p.m. y las 5:00 p.m. en los días 15 y 16 de abril de 201




El gráfico 3 representa para mí la información más importante a la hora de buscar una

comparación entre un día y otro. Para este estudio estoy considerando que el consumo

energético de la UAA dependerá de la diferencia de temperatura exterior-interior. Esto

quiere decir que estoy asumiendo que el área bajo el gráfico de gradiente de temperatura

vs tiempo (gráfico 3) es directamente proporcional a la energía consumida por la UAA.

Esta área está dada en temperatura por tiempo. Con las unidades utilizadas para este

estudio, se estaría hablando de ºC·hora

Utilizando como método de cálculo la sumatoria de los segmentos diferenciales de punto

a punto para el gráfico 3 se ha obtenido lo siguiente:

Tabla 3 – Área bajo el gráfico de gradiente de temperatura vs tiempo (gráfico 3) y diferencia

de temperatura por unidad de tiempo resultante para cada día.

Día Área bajo gráfico Diferencia de Temperatura por Unidad de Tiempo

15/4/2014 55,300ºC·h 11.06 ºC·h

16/4/2014 55,767ºC·h 11.15 ºC·h

La información refleja que el día 16 de abril se mantuvo una mayor diferencia de

temperatura interior-exterior por unidad de tiempo, a pesar de que la temperatura exterior

fuese mayor que el día anterior. La diferencia se ve reflejada por una temperatura interior

más baja.

Bajo mis suposiciones, el comparar el área de cada gráfico hace posible determinar en

qué día la UAA extrajo la mayor cantidad de calor desde el interior del salón y durante

determinada cantidad de tiempo. A partir de este tipo de mecanismos es posible

comparar los consumos energéticos y de manera general, la eficiencia del sistema.

Las unidades Power Pad han hecho posible medir el consumo energético de la UAA. Se

espera que este consumo sea ligeramente más alto el día que se utilizó el aislante ya que

la diferencia de temperatura interior/exterior fue más alta que el día anterior, sobre la

misma cantidad de tiempo.



A continuación, el gráfico de consumo de energía.

A pesar que la diferencia de temperatura en el día 16 de abril fue mayor que el 15, el

consumo energético fue significativamente menor.

Tabla 4 – Consumos de energía y dinero en los días 15 y 16 de abril de 2014 para la UAA del Aula 6 del CE, en la UTP sede Azuero, durante un periodo de 5 horas reloj.

Día Consumo Energético Consumo Económico

15‐abr 9,528KWh B/. 1,52

16‐abr 8,941KWh B/. 1,43

Diferencia 0,587KWh B/. 0,09

Esto me hace considerar que es necesario comparar los consumos energéticos con las

diferencias de temperatura por unidad de tiempo y establecer una constante que haga

,000KWh

2,000KWh

4,000KWh

6,000KWh

8,000KWh

10,000KWh

12,000KWh

12:00:00

12:08:00

12:16:00

12:24:00

12:32:00

12:40:00

12:48:00

12:56:00

13:04:00

13:12:00

13:20:00

13:28:00

13:36:00

13:44:00

13:52:00

14:00:00

14:08:00

14:16:00

14:24:00

14:32:00

14:40:00

14:48:00

14:56:00

15:04:00

15:12:00

15:20:00

15:28:00

15:36:00

15:44:00

15:52:00

16:00:00

16:08:00

16:16:00

16:24:00

16:32:00

16:40:00

16:48:00

16:56:00

Consumo Energético

Hora (HH:MM:SS)

Gráfico 4 ‐ Consumo energético de la UAA en los días 15 y 16 de abril del año 2014 en el salón 6 del CE en la UTP, sede Azuero entre las 12:00 p.m. y las 5:00 p.m.

KWh ‐ 15/4/2014 KWh ‐ 16/4/2014



posible determinar la cantidad de energía necesaria para mantener una diferencia de

temperatura durante cierta cantidad de tiempo.

A partir de esta suposición he decidido que el cociente de la energía consumida entre el

área de los gráficos de gradiente de temperatura será lo que me permitirá comparar

consumos energéticos de un día a otro.

Sin aislante (15 de abril) 0,17229349 KWh/ºC·h

Con aislante (16 de abril) 0,159792588 KWh/ºC·h

Estos valores que he obtenido representan para mí la “cantidad de energía necesaria para

mantener una diferencia de temperatura de 1ºC durante 1 hora”.

Considerando los valores obtenidos, he decidido hacer una comparación hipotética de

los consumos energéticos de la UAA para los días 15 y 16 de abril, tomando los datos reales

obtenidos y comparándolos contra los que según mi teoría se obtendrían ya sea quitando

el aislante (el día 16) o utilizándolo (el día 15).

,000KWh

2,000KWh

4,000KWh

6,000KWh

8,000KWh

10,000KWh

12,000KWh

12:00:00

12:08:00

12:16:00

12:24:00

12:32:00

12:40:00

12:48:00

12:56:00

13:04:00

13:12:00

13:20:00

13:28:00

13:36:00

13:44:00

13:52:00

14:00:00

14:08:00

14:16:00

14:24:00

14:32:00

14:40:00

14:48:00

14:56:00

15:04:00

15:12:00

15:20:00

15:28:00

15:36:00

15:44:00

15:52:00

16:00:00

16:08:00

16:16:00

16:24:00

16:32:00

16:40:00

16:48:00

16:56:00

Energía

Tiempo (HH:MM:SS)

Gráfico 5 ‐ Consumos energéticos (real e hipotético) de la UAA para el día 15 de abril del año 2014 en el aula 6 del CE de la UTP, sede Azuero, ente las 12:00 p.m. y las 5:00 p.m.

Consumo Real (Sin Aislante) Consumo Hipotético (Con Aislante)



He representado los datos obtenidos en función del ahorro económico que representan.

,000KWh

2,000KWh

4,000KWh

6,000KWh

8,000KWh

10,000KWh

12,000KWh

12:00:00

12:08:00

12:16:00

12:24:00

12:32:00

12:40:00

12:48:00

12:56:00

13:04:00

13:12:00

13:20:00

13:28:00

13:36:00

13:44:00

13:52:00

14:00:00

14:08:00

14:16:00

14:24:00

14:32:00

14:40:00

14:48:00

14:56:00

15:04:00

15:12:00

15:20:00

15:28:00

15:36:00

15:44:00

15:52:00

16:00:00

16:08:00

16:16:00

16:24:00

16:32:00

16:40:00

16:48:00

16:56:00

Energía

Tiempo (HH:MM:SS)

Gráfico 6 ‐ Consumos energéticos (real e hipotético) de la UAA para el día 16 de abril del año 2014 en el aula 6 del CE de la UTP, sede Azuero, ente las 12:00 p.m. y las 5:00 p.m.

Consumo Hpotético (Sin Aislante) Consumo Real (Con Aislante)

1,3400$

1,3600$

1,3800$

1,4000$

1,4200$

1,4400$

1,4600$

1,4800$

1,5000$

1,5200$

1,5400$

1,5600$

15‐abr. 16‐abr.

Gasto Real (Sin Aislante)1,5245$

Gasto Real (Sin Aislante)1,5424$

Gasto Hipotético (Con Aislante)1,4189$

Gasto Hipotético (Con Aislante)1,4305$

Gráfico 7 ‐ Gasto Económico (Real e Hipotético)



Tabla 5 – Tabla de resumen sobre los consumos reales e hipotéticos que resultarían sobre la aplicación de un aislante sobre las ventanas del aula 6 del CE, en la UTP, sede Azuero. La información mostrada representa consumos reales obtenidos en mediciones y consumos hipotéticos producto de cálculos matemáticos.

Consumo energético Ahorro Día Sin Aislante Con Aislante

15-abr 9,528KWh 8,868KWh ,659KWh

16-abr 9,640KWh 8,941KWh ,699KWh

Consumo económico

15-abr 1,5245$ 1,4189$ ,106$

16-abr 1,5424$ 1,4305$ ,112$

La información mostrada hace posible sugerir que el simple hecho de restringir la incidencia

de la radiación emitida por el medio ambiente hacia el interior de un aula cualquiera del

CE de la UTP, sede Azuero hace posible percibir un ahorro energético/económico que

podría llegar a ser considerablemente significativo si se aplica para todos y cada uno de

los salones de clase y oficinas del Centro Experimental y otros edificios.



Conclusiones

Luego de haber realizado pruebas sobre el consumo energético/económico de una

UAA del Centro Experimental de Ingeniería de la Universidad Tecnológica de panamá,

sede Azuero, se presentan las siguientes conclusiones en base a los resultados obtenidos.

Las pruebas realizadas, a pesar de ser inconcluyentes, demuestran que es posible

obtener resultados satisfactorios en cuanto a ahorro energético al reducir la

incidencia de la radiación en el interior de los salones del CE en la UTP, sede

Azuero. Esta suposición está basada en el hecho de que el día 16 de abril, con

aislantes en las ventanas, la temperatura interior fue más baja que el día anterior,

a pesar de que el termostato de la UAA se mantuvo invariable en 23 ºC durante

la ejecución de las pruebas.

El área bajo el gráfico de gradiente de temperatura vs tiempo (gráfica 3) para el

día 16 de abril fue mayor que el día 15, por lo que se entiende que se extrajo más

calor del interior del salón, durante una misma cantidad de tiempo. Aun así, el

consumo energético total fue menor. Cualquier error que se presente en el análisis

matemático efectuado sobre los datos obtenidos no podrá cambiar el hecho

que ante el aumento en el área del gráfico se consumió menos energía y menos

dinero.

Ante la evidencia de que sí existe un ahorro real, es justo y necesario realizar más

pruebas durante mayores lapsos de tiempo para determinar si los análisis

matemáticos efectuados corresponden al comportamiento real del sistema de

Acondicionamiento de Aire.

Para pruebas más exhaustivas es necesario modificar la composición electrónica

y los algoritmos de captura de datos de los sensores de temperatura para que

sea posible almacenar más datos por mayores periodos de tiempo.

Con los sensores existentes es posible considerar otro tipo de parámetros que

influyen directamente en el funcionamiento de una UAA, tales como la humedad

relativa, tanto exterior como interior.



Adaptar los sensores actuales para considerar otro tipo de variables, almacenar

una mayor cantidad de datos y llevar un registro mucho más detallado del

tiempo requiere de inversiones económicas por parte de la Universidad. Es

necesario comprar memorias Micro SD, adaptadores de Micro SD y unidades de

reloj en tiempo real basadas en cristales de cuarzo que permitirían almacenar

cientos de miles de datos con un registro preciso en función del tiempo.

Si se determina que en efecto los resultados obtenidos son constantes es posible

establecer una metodología sobre la cual realizar estudios sobre la eficiencia de

los Sistemas de Acondicionamiento de Aire y determinar el impacto real, tanto en

consumo energético como económico y las condiciones de confort que tendría

el uso de cortinas o papel ahumado en las oficinas y salones de la UTP, sede

Azuero.

Eventualmente esta metodología podría ser aplicada por otros centros regionales

o entidades gubernamentales e instituciones públicas y privadas para determinar

que tan eficientes son los Sistemas de Acondicionamiento de Aire que se están

utilizando en el país. Debemos recordar que los mayores consumos energéticos a

nivel nacional se dan en acondicionamiento de aire, por lo que resulta importante

comprobar que la energía que se está consumiendo se utiliza de manera

eficiente.

informe de aires acondicionados

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