Algoritmo de ahorro de energía en empresas de ambientes controlados basado en diferentes tipos de filtros HEPA

Abstract

El ahorro energético se ha convertido en la clave de una adecuada gestión financiera, los altos costos energéticos han obligado a que las organizaciones enfoquen sus recursos en adecuar sus sistemas para que se vuelvan cada vez más eficientes. La presente investigación analiza la significancia de los filtros desde el punto de vista energético, y la relevancia que pueden llegar a representar en un diseño de aire acondicionado, ya que sin un criterio de escogencia apropiado, pueden llegar a incidir en un costo adicional en la factura del consumo eléctrico. El filtro de aire de alta eficiencia para partículas suspendidas (HEPA, por sus siglas en ingles), representa una caída de presión para el ventilador del sistema de aire acondicionado, por consecuencia, una variación de sus características se va traducir en un cambio del comportamiento energético del sistema en su totalidad. El proyecto analiza el comportamiento de una manejadora de aire acondicionado, al comparar el punto de operación actual de la máquina con un nuevo punto de operación que incluye filtros HEPA con una menor caída presión estática. La máquina, que suministra aire a través de 36 filtros HEPA a un cuarto limpio, presenta una configuración de filtros de tipo room side replacement que consiste en una cubierta metálica que cubre el filtro con la finalidad de facilitar el reemplazo del filtro, ya que, de ser requerido, solamente se cambia el filtro y no la cubierta completa. Por otro lado, los filtros propuestos no utilizan una carcasa, se conectan directamente a la estructura, permitiendo un mayor aprovechamiento del área efectiva del filtro. El aumento en el área efectiva del filtro disminuye la resistencia del aire a ser desplazado a través sistema, reduciendo la cantidad de energía requerida por el motor para que el ventilador entregue el mismo caudal a menores revoluciones por minuto. El proyecto representa un ahorro energético anual en la factura eléctrica que se encuentra en un rango de aproximadamente ₡ 855 232 a ₡ 2 162 809 anuales, que se compara con una inversión de los filtros de 6 382 800. Esta diferencia en el 2 ahorro depende exclusivamente del criterio utilizado por el diseñador para diseñar el sistema de aire acondicionado.

Energy saving has become the key to adequate financial management, high energy costs have forced organizations to focus their resources on adapting their systems to become more efficient. The present investigation analyzes the significance of the filters from the energy point of view, and the relevance that they can represent in an air conditioning design. Since, without an appropriate selection criteria, they may have an impact on an additional cost in the electricity bill. The high efficiency air filter for suspended particles (HEPA, for its acronym in English), represents a pressure drop for the ventilator of the air conditioning system, consequently, a variation of its characteristics will translate into a change in behavior energy of the system as a whole. The project analyzes the behavior of an air conditioning handler unit, by comparing the current operating point of the machine with a new operating point that includes HEPA filters with a lower static pressure drop. The machine, which supplies air through 36 HEPA filters to a clean room, has a filter configuration of the room side replacement type, consisting of a metal housing that covers the filter in order to facilitate the replacement of the filter, since, if required, only the filter is changed and not the complete cover. On the other hand, the proposed filters do not use a housing, they are connected directly to the structure, allowing a better use of the effective area of the filter. The increase in the effective area of the filter decreases the resistance of the air to be displaced through the system, reducing the amount of energy required by the motor so that the fan delivers the same flow at lower revolutions per minute. The project represents an annual energy saving in the electric bill that is in a range of approximately ₡ 855 232 to ₡ 2 162 809 per year, which is compared with an investment of the filters of ₡ 6 382 800. This difference in savings depends exclusively on the criteria used by the designer to design the air conditioning system.