Los cuartos de máquinas son espacios dedicados y construidos para alojar los equipos mecánicos y eléctricos. Estos cuartos varían en sus requerimientos de construcción, dependiendo del tipo de equipos que contienen.
Tabla de contenidos
Algunos de los tipos de cuartos más comunes son, cuartos de bombeo, plantas eléctricas, subestaciones eléctricas, cuartos de control de áreas húmedas, cuartos eléctricos, cuarto de elevador, equipos del sistema anti incendios y equipos HVAC, entre otros.
Debido a que todos estos equipos son generadores de cargas térmicas. Para su dimensionamiento y construcción arquitectónica se debe contemplar los espacios necesarios para el ingreso de aire fresco y la forma de eliminar aire viciado al exterior.
En este artículo se dará una visión muy general sobre los requerimientos de estos espacios, puesto que estos dependen en gran forma de su distribución, ubicación y equipos contenidos.
Consideraciones necesarias para ventilar estos cuartos.
Al diseñar este tipo de espacios se debe tomar en cuenta los siguientes factores como son:
- Rango de Temperatura y humedad requerida por cada uno de los equipos instalados en este espacio.
- Carga térmica liberada por los equipos
- Tipo de gases, vapores y sustancias presentes en el espacio y concentración aceptable de cada uno de estos.
- Orientación y limitaciones arquitectónicas.
- Cantidad permisible de material particulado.
- Nivel de ruido máximo admisible al exterior del cuarto.
Teniendo en cuenta estos factores, junto a los correspondientes del funcionamiento de cada sistema y haciendo énfasis en la facilidad de mantenimiento y eficiencia energética. Se debe realizar el dimensionamiento y distribución de equipos, considerando las áreas efectivas libres de ventilación requeridas (Preferiblemente procurar ventilación natural mediante Louver) y la destinación de uso para los espacios circundantes de forma que permita un flujo uniforme de aire al interior del cuarto; preferiblemente garantizando un flujo de aire cruzado evitando puntos muertos de aire.
Importancia del cálculo térmico
Puesto que la ventilación para estos espacios busca controlar la temperatura, humedad y concentración de agentes contaminantes. Uno de los principales cálculos que se deben realizar para este tipo de espacios es el cálculo térmico. Esto con el fin de mantener el espacio en el rango de operación de los equipos sin recurrir a sistemas de refrigeración.
Existen varios métodos para lograr una estimación del caudal de aire requerido para disipar la carga térmica generada por los equipos. Estos métodos van desde simulaciones con CFD pasando por cálculos matriciales hasta mediciones en campo.
(Para el alcance de este artículo se referencia un cálculo el cual puede servir para hacer una aproximación inicial). La aproximación mediante la fórmula de Tasa de Capacidad calorífica específica a presión constante junto con el flujo másico en términos de la densidad del aire.
Q=m·Cp·∆T
V=m/ρ
Donde:
- Q Carga térmica a disipar. [ kW ]
- m Flujo másico de aire requerido. [ Kg/s ]
- Cp: Calor específico del aire a la presión y temperatura ambiente. [ kJ/(kg*k) ]
- ΔT: diferencia de temperatura del aire de entrada y del espacio. [K]
- V: Caudal de aire requerido. [m3/s]
- ρ: Densidad del aire [kg/m3 ]
¿Qué tipos de ventilación se pueden implementar?
En cuanto a los tipos de ventilación utilizados en estos tipos de cuartos, se emplean principalmente 4 tipos:
- Natural.
- Mecánica.
- Mecánica Filtrada.
- Acondicionado.
Por consideraciones energéticas siempre se debe procurar el empleo de ventilación natural donde sea posible. Para emplear este tipo de ventilación, se debe contar con las siguientes características:
- Área perimetral suficiente para que mediante rejillas tipo louver y utilizando el efecto stack, se garantice el flujo de aire necesario.
- Se debe garantizar que las tomas de aire natural tengan una distancia mínima de cualquier agente contaminante superior a la listada en la tabla 5-1 (Air Intake minimum separation distance) del Ashrae 62.1 – 2010.
- Debe cumplir con los requerimientos estipulados en las secciones 6.4 del Ashrae 62.1 -2010
Así mismo. Con el fin de evaluar esta viabilidad se debe hacer una evaluación bioclimática.
De no ser posible la ventilación natural del espacio, se debe entrar a evaluar el tipo de atmósfera que se tiene en el espacio.
Por ejemplo, en caso de contener baterías, almacenaje de combustibles o elementos volátiles se debe considerar equipos anti explosión. Así mismo en caso de racks eléctricos o equipos sensibles a material particulado se debe evaluar el nivel de filtración requerido, así como humedad y temperatura con el fin de garantizar su correcto funcionamiento.
Cuando los espacios contengan algún tipo gas o vapor contaminante, se debe asegurar extracción de aire mínimo de 1.5 cfm/ft2. pero esto depende del factor de emisión del agente contaminante.
La extracción de estos materiales se deberá hacer a un espacio no ocupado normalmente. En caso de no contar con tal espacio se deberá hacer la liberación de forma preferiblemente vertical o hacia el lado opuesto a la zona ocupada a mínimo 2.5 m sobre el nivel respirable (1.5 m del suelo) de forma que se pueda generar una dilución adecuada con el aire exterior.
¿Qué temperaturas son sugeridas para estos cuartos?
Con el fin de evitar condensación y salir de los rangos de temperatura óptimos estos cuartos se deben mantener en las siguientes temperaturas.
- Flujo en tubería o depósito de agua: Cuando los equipos y contenedores sean para manejo de agua la temperatura ambiente se debe mantener por encima de los 8°C, donde la tubería se encuentre cercana al punto de rocío, estas deben contar con aislamiento térmico para evitar la condensación.
- Aceite y almacenamiento de químicos: Donde los equipos contengan cloro, aceites o solventes la temperatura ambiente debería mantenerse por encima de los 16°C y asegurar un mínimo de aire que asegure mantener niveles inferiores a los listados en la Tabla B-3 del Ashrae 62.1 – 2010.
- Cuarto de Motores: En áreas donde se encuentren motores la temperatura de operación se debe mantener por debajo de los 40°C. Donde el flujo de aire no permita mantener esta temperatura se debe optar por algún tipo de refrigeración.
Así mismo, en caso de contener motores a combustión, debe asegurar como mínimo 1.5 veces la cantidad de aire consumida por el motor para su proceso de combustión, así mismo debe contar con un escape de los gases ductado preferiblemente a presión negativa con respecto al ambiente evitando fugas de gas hacia el espacio habitado.
- Cuarto de cómputo: Estos cuartos requieren unos parámetros de operación muy específicos debido a la posible criticidad de los equipos.
– Temperatura entre 22 ºC y 26 ºC.
– Humedad relativa entre 45% y 55%.
– Aire libre de polvo por encima de un 90%.
– Suministrar aire exterior filtrado mínimo de 15cfm por persona.
En conclusión, los cuartos técnicos, debido a su gran diversidad de aplicaciones, son espacios que requieren de atención al momento de diseñar, esto con el fin de asegurar un buen funcionamiento de los equipos en ellos contenidos, prolongando la vida útil de estos y garantizando la seguridad de las personas que se encuentren a sus alrededores.
