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sábado, 15 de septiembre de 2012

Sistemas de vigas frías

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Sistemas de vigas frías 

 

La sustentabilidad es ya una exigencia mundial. El sistema de vigas frías nació bajo las más altas exigencias de confort, ahorro energético y simplicidad de funcionalidad para apoyar este concepto.

La tecnología de acondicionamiento ambiental con vigas frías nació en Europa del Norte en la década de 1970. Actualmente, es una práctica común utilizada como sistema de confort, ya que su eficacia es muy apreciada.
El sistema de vigas frías fue adoptado desde hace aproximadamente 5 años en América y ha llegado para quedarse como una alternativa más en sistemas de acondicionamiento ambiental.
Imagen 1.Vigas pasivasImagen 2. Vigas activas
1. Plenum de aire de inyección (aire primario)

2. Boquillas de inyección

3. Serpentín de enfriamiento

4. Aire mezclado (primario y de inyección)

5. Aire de la habitación
Qué es una viga fría
Son elementos de inducción con características muy especiales que integran los dos elementos fundamentales usados en intercambio térmico, aire-agua. No hay ninguna relación con la estructura de la construcción del inmueble.

Existen dos tipos de vigas frías: pasivas y activas.
Vigas pasivas. Consisten en un serpentín de enfriamiento integrado en un gabinete metálico que “atrapa” el aire caliente del área por acondicionar y lo enfría para lograr un ciclo de acondicionamiento.
Vigas activas. Proveen el aire de ventilación o de reposición al área por acondicionar, y logran el acondicionamiento del área mediante la inducción total del aire a través del serpentín de enfriamiento, logrando un confort completo.
Descripción del sistema
El acondicionamiento a través de vigas frías es un sistema de enfriamiento, calefacción y ventilación en espacios donde la calidad del aire y el control individual de la temperatura son apreciados.
El sistema de vigas frías utiliza los elementos aire/agua, logrando una excelente transferencia de temperatura y proveyendo un excelente confort interior y una alta eficiencia energética.
Fundamentos del sistema
El principio de operación del sistema es simple y libre de problemas; combina los dos elementos básicos en acondicionamiento ambiental. Mediante el uso de vigas frías activas, la ventilación se logra en forma muy eficiente, con lo que se logra una calidad de uniformidad en toda el área, inyectando el aire por uno o ambos lados.

La ventilación requerida cuando consideramos el uso de vigas frías pasivas podemos aplicarla mediante la utilización de un sistema de mezcla típica, con difusores de techo o rejillas en muros, o bien, mediante el sistema de inyección por piso.
Las unidades son elementos de inducción que operan a niveles medios de presión. Ofrecen beneficios en el costo del ciclo de vida al tratarse de elementos libres de partes móviles, con un muy bajo costo de mantenimiento a largo plazo. Asimismo, son elementos de muy alta eficiencia en cuanto al uso de energía.
Este sistema nos permite otorgar un confort térmico excelente, ya que inyecta el aire a bajas velocidades en la zona ocupada (50 fpm), aun en condiciones de máximo enfriamiento, lo que da como resultado una agradable sensación de frescura en el ambiente, libre de tiros forzados. Por su característica de manejo de temperaturas, presenta un bajo gradiente térmico, ya que logra una efectiva forma de mezclado.
Imagen 3. Velocidad baja en zona de ocupaciónImagen 4. Diagrama esquemático de un sistema de vigas frías
Imagen 5.
Las vigas frías sólo brindan enfriamiento sensible, el serpentín de enfriamiento trabaja en seco, sin sistemas de recolección de condensados. El aire primario que suministramos como aire de ventilación deberá ser tratado en una unidad manejadora (UMA). Es necesario un control de la temperatura del agua para evitar la condensación
Un punto importante que habrá que considerar es que el inmueble por acondicionar bajo el sistema de vigas frías necesita limitar la infiltración del exterior hacia el interior del edificio; si fuera el caso, se requiere atención especial sobre los sistemas de administración del edificio si las ventanas son susceptibles de abrir.
Al suministrar el aire de ventilación a las diversas áreas, la resultante es bastante benéfica, ya que las unidades manejadoras reducen en forma importante su tamaño y el caballaje, con un consumo energético mucho menor que en otro sistema. Al exigir un aire de inyección a temperaturas mayores a las de otros sistemas (58-65 °F), logramos una eficiencia energética en los chillers (UGA).
La ductería, por consecuencia, es mucho más pequeña, obteniendo el beneficio de optimizar el espacio entre losa y plafón en cada piso. El diámetro de conexión de las vigas frías se reduce a 5” de diámetro, y el peralte que se presenta en estos elementos es de no más de 9”.
Una forma de integración del sistema es ubicar dos chillers. El primero suministrará el agua helada a las UMAs (45-50 °F), trabajando con una eficiencia de hasta 30% más. El segundo chiller entregará el agua helada a las vigas frías, a una temperatura de (57-60 °F). De igual manera que el anterior, su eficiencia de operación se ve incrementada en forma importante, de hasta 30% más.
En caso de considerar un sistema de enfriamiento y calefacción habrá necesidad de considerar una caldera para abastecer agua caliente, tanto a los serpentines de las UMAs, como a las vigas frías, en forma muy eficiente (95-104 °F).
Tabla 1. Parámetros de vigas frías SI UI
Temperatura del espacio 23 .. 25 °C 73 .. 77 °F
Temperatura del aire primario 16 .. 19 °C 60 .. 66 °F
Temperatura del agua helada 14 .. 16 °C 57 .. 60 °F
Nivel de presión objetivo en el ducto 70 .. 120 Pa 0.28 .. 0.48 in wc
Flujo de agua objetivo 0.02 .. 0.06 kg/s 0.32 .. 1.0 gpm
Nivel de ruido < 35 dB A 30 NC
Flujo de aire exterior / área de piso 1.5 .. 2.5 I/s/m2 0.3 .. 0.6 CFM/ft2
Flujo de aire exterior / longitud efectiva de VF 5 .. 12 I/s/m 3.6 .. 9.0 CFM/ft
Capacidad de enfriamiento / área de piso 80 .. 120 W/m2 25 .. 38 BTUh/ft2
Capacidad de enfriamiento / longitud efectiva VF 250 .. 400 W/m 260 .. 420 BTUh/ft
Capacidad de calefacción /área de piso 40 .. 60 W/m2 13 .. 19 BTUh/ft2
Capacidad de calefacción / longitud efectiva VF 150 .. 250 W/m 156 .. 260 BTUh/ft
Eficiencia de los sistemas de vigas frías
Como hemos establecido, las vigas frías requerirán una mayor temperatura del agua de enfriamiento (57-60 °F), dando como resultado un incremento en la eficiencia de operación del chiller y logrando una importante reducción de pérdidas térmicas.

En el modo de calefacción, la temperatura del agua será menor que en otros sistemas (95-104 °F), logrando de igual forma una importante reducción de pérdidas de calor.
El sistema de aire exterior será dedicado a proveer básicamente el aire de ventilación, por lo que el flujo de aire será mucho menor que en los sistemas tradicionales. Por tanto, hay menos presión en ductos que en sistemas de unidades de inducción tradicional, logrando menores niveles de potencia en los ventiladores, por menor presión en ductos
Integración de controles de agua y aire
Válvulas de balance, válvulas de control, llaves de servicio, válvulas mixtas de control y balance, sensor de condensación, termostato o sensor de temperatura son algunos de los componentes que debemos de considerar en la instalación de un sistema de vigas frías.

Mantenimiento de vigas frías
Los sistemas de vigas frías requieren muy bajo mantenimiento, ya que no existen filtros que cambiar ni charolas de condensación que limpiar, aunado a su complejo sistema de drenaje. Los serpentines y superficies son fáciles de limpiar, debido a que son elementos que trabajan en seco; de esta forma, la limpieza se reduce a básicamente polvo que pudiera irse acumulando, por lo que se recomienda una limpieza cada cinco años. No existen motores ni ventiladores que requieran mantenimiento continuo.

Aplicaciones recomendadas
•   Plantas de oficinas modulares y abiertas
•   Habitaciones de hotel
•   Áreas comunes en hospitales
•   Tiendas de menudeo
•   Salas de bancos

Riesgo de condensación
Existe aún temor en cuanto al riesgo de que los equipos lleguen a condensar; sin embargo, si controlamos las temperaturas señaladas en los parámetros establecidos, esteremos “cubiertos” hasta con 4 °F entre la temperatura del agua y la temperatura de rocío. Es importante revisar este punto en cada localidad en donde se pretenda usar este sistema.

Como ya hemos señalado, habrá que considerar la integración de un control de condensación en cada válvula de control. El proceso de enfriamiento y la deshumidificación puede comprobarse en la carta psicrométrica
El proceso de intercambio de temperatura propiamente en las vigas frías, es decir en el área por acondicionar, se representa en la carta psicrométrica.
Caso práctico
El ingeniero de diseño llevará a cabo un análisis de cargas térmicas por áreas, estableciendo los parámetros de ventilación que cumplan con los requerimientos, con base en el número de personas por área (10-15 CFM/Persona), o bien, con base en el área misma, considerando 0.3-0.6 CFM/ft2.

Existen softwares de apoyo para llevar a cabo la selección de las vigas frías de diversos fabricantes, los cuales nos permiten presentar una propuesta de “sembrado” y dimensionamiento por área si se considera la selección de éstos precisamente bajo los parámetros mencionados: cantidad de aire de ventilación y GPM.
Una vez hecha la selección, se realiza un recuento total de CFM y, con base en esta información, el ingeniero de diseño podrá llevar a cabo la selección de la UMA que dé la capacidad requerida; pondrá cuidado especial en marcar las temperaturas de aire primario y de agua (fría y caliente en su caso).
Aun cuando las vigas cuentan con un control de volumen que ayudará al ajuste fino del balance final, es recomendable colocar una compuerta de balance manual en cada ramal secundario, con la finalidad de garantizar los CFM establecidos en la selección de los elementos.
De igual forma, se hace un recuento de los GPM requeridos para suministrar a los serpentines de las manejadoras; con base en las temperaturas señaladas, podemos hacer la selección del chiller 1.
La sumatoria de GPM requeridos por el total de vigas frías dará la pauta para seleccionar el chiller 2 bajo las temperaturas consideradas en el sistema.
Cada área llevará un sensor de temperatura, el cual gobernará una válvula control de 2 o 3 vías; ésta dará paso al agua caliente o fría, según la exigencia de dicho sensor. En esta misma posición, es recomendable la colocación de un sensor de condensación (previendo cualquier incidencia de este tipo, la cual es poco probable).
Cada viga fría será provista de una válvula de balance para garantizar el paso de los GPM determinados en su selección. Es recomendable colocar dos manearles de servicio en cada viga fría para efectos de alguna reparación que llegara a presentarse.
El balance general del sistema en sí es muy sencillo, ya que, al mantenerse una presión de aire constante en todo el sistema, el nivel de presión en ducto fluctúa en un rango de 0.01 a 0.021 lb/in2.
Se puede concluir que el costo inicial de un sistema de vigas frías, comparado con un sistema VAV, se encuentra 30% más arriba; sin embargo, el beneficio del sistema está calculado, en promedio, en un retorno de inversión en un periodo de 2 a 3 años.
Considerar el sistema de vigas frías en edificios especulativos requiere de revisiones de ingeniería en cada área por acondicionar, por lo que habrá que tener esta consideración muy presente.

 

La automatización para generar eficiencia energética y confort

 

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La automatización para generar eficiencia energética y confort

 

Aumento de productividad laboral, eficiencia y ahorro energético, beneficios de un edificio automatizado. Para conseguirlo, se necesita de una solución integral.
La extracción de calor constituye uno de los elementos determinantes para la seguridad de una nucleoeléctrica sin servicio eléctrico externo. Una energía que se encuentra cuestionada en los últimos meses y es protagonista del debate mundial.
En los últimos años, las tendencias y necesidades en los edificios ya sea corporativos, comerciales, industriales o de vivienda, han llevado a desarrollar diversos sistemas de automatización que van creando edificaciones cada vez más inteligentes. Los desarrolladores han apostado, sobre todo, al confort, la eficiencia energética y la seguridad.
Estudios realizados demuestran que un empleado que se sienta seguro y cómodo dentro de su edificio de trabajo es 20% más productivo que uno que no siente seguridad ni comodidad, según dicta una estadística de los Estados Unidos. Para lograr garantizar estos elementos y crear un ambiente óptimo, es necesario tener un control integral en toda la construcción.
Por ello, cada vez es más frecuente que las personas prefieran habitar o trabajar en edificios automatizados por las ventajas que estos tienen. Este tipo de edificios proporcionan un ambiente productivo mediante la optimización en su estructura, sistemas, servicios y su administración.
Los inmuebles automatizados contribuyen además a que propietarios, ocupantes y administradores alcancen sus objetivos en términos de costos, confort, comodidad, seguridad, flexibilidad y comercialización. Un edificio que funciona de manera automatizada tiene tres objetivos: ahorrar recursos, ser confortable y confiable.
La automatización es el canal mediante el cual se pueden monitorear todos los procesos que ocurren en los edificios, los cuales se componen de cableados, cuartos de máquinas, localización de los motores, energía y ventilación o las provisiones energéticas.
• Energías renovables• Control de HVAC• Control de iluminación• Monitoreo y control de energía • Control de motores
• Control de accesos
• Seguridad
• Energía crítica
• Distribución eléctrica
Según el ingeniero Jorge Luis Hagg, de la Unidad de Negocios de Buildings, Schneider Electric, para hablar de un edificio inteligente se necesitan abordar diversos componentes y diferentes áreas: “Una de ellas es la parte de la estructura, la parte arquitectónica como tal. Otra son los sistemas y subsistemas del edificio. La parte de los servicios y la de administración”.
Así, el punto clave de la automatización es tener esos elementos integrados en una arquitectura, la cual “puede abarcar diferentes servicios o áreas, pero habla un protocolo común y está ofreciendo al operador una interfaz amigable para poder administrar el edificio en tiempo y forma”, asevera el experto.
En México la automatización es un recurso que se está generalizando cada día más. La base instalada en edificios de oficinas tiene, en números redondos, 6 millones de m2 disponibles. La mitad, 3 millones, son edificios clase A y A plus, que son los más modernos, los más automatizados e inteligentes, según afirma Jorge Hagg.
La tendencia, asegura, es que viene otro millón y medio de m2 de edificios de ese tipo. Lo que significa un mayor crecimiento: “Hace 10 años eran muchos más los edificios B y C que son viejos y que no tienen ninguna automatización. Ahora la estadística es mitad y mitad en m2 por lo menos en la ciudad de México”.
En este sentido la automatización representa una gama de soluciones que generarán ahorros importantes en cualquier sitio donde se implementen. Hoy en día existe tecnología que se adapta totalmente a las necesidades particulares de cualquier proyecto. A continuación se presentan una serie de desarrollos de diversas empresas que están encontrando soluciones cada vez más avanzadas.
TRANE: Confiabilidad y ahorro energetico
Para Trane, empresa de Ingersoll Rand, experta en la creación y mantenimiento de seguridad, confort y eficiencia energética en ambientes, el control de los gastos de calefacción, ventilación y aire acondicionado (sistemas HVAC) se ha convertido en una prioridad para los propietarios de edificios debido a que es el que representa mayor consumo de energía y se encuentra directamente relacionado con el nivel de confort por manejar las variables climáticas de un lugar. Por esta razón, uno de los principales sistemas que debe ser automatizado en un edificio inteligente es el aire acondicionado.
Según la empresa, los edificios simples pueden tener complicadas necesidades de gestión de la energía y de HVAC, y un complejo de varios edificios cuenta con una mayor diversidad de necesidades de confort. Trane ofrece muchas opciones en sistemas de automatización de edificios, software y controladores. Esto funciona tanto si se tiene un edificio simple en una ubicación, como si se es propietario de varios edificios en distintas ciudades, ya que se puede elegir el sistema que se adapte a los requisitos específicos de cada persona y al presupuesto.
Por ello ha desarrollado sistemas de automatización de aire acondicionado para asegurar el control óptimo y eficiente en la operación de los equipos mecánicos; garantizando el menor consumo de energía que sea posible. Los sistemas de automatización de edificios permiten mantener el rendimiento del sistema durante toda la vida útil del edificio a través de las alarmas, la supervisión, la puesta en marcha, medición, verificación y el análisis. Todos los componentes están coordinados para alcanzar un rendimiento óptimo de todo el sistema HVAC











Dispositivos de control HVAC
Los dispositivos de control en el sistema HVAC, ahorran energía, incrementan la confiabilidad del sistema y mejoran la calidad de estancia a las personas. Para Trane, son la pieza clave para hacer que un edificio funcione mejor de por vida. Están desarrollados para un manejo sencillo, tanto si se busca un sistema de control integrado y basado en web para toda la empresa, que ofrezca flexibilidad y costes de explotación reducidos, como si lo que se busca es un controlador de campo con amplia compatibilidad.
El sistema Integrated Comfort™ (confort integrado de Trane) combina equipos HVAC que disponen de dispositivos de control de unidad instalados de fábrica y un sistema de automatización de edificios. Integran a las unidades terminales de agua, climatizadoras, enfriadoras y módulos de entrada y salida para controlar las características técnicas, tales como la iluminación o la calidad del aire interior (IAQ). Entre las ventajas que pueden derivarse de un sistema HVAC Integrated Comfort están: una elevada eficiencia energética, mejor fiabilidad, reducidos costos de instalación, entre otras.
Los controles digitales basados en BACNet tienen como característica principal que al utilizar un protocolo abierto se permite la interoperabilidad entre diferentes marcas, tienen gran facilidad de integración y flexibilidad en redes. Entre las características de los controles digitales basados en BACNet se encuentra la versatilidad para compartir información entre diferentes fabricantes de controladores. Además es importante resaltar que BACNet es respaldado por ASHRAE (Sociedad Americana de Aire Acondicionado, Refrigeración y Calefacción). Las aplicaciones típicas de BACnet a nivel del sistema incluyen la integración de sistemas HVAC, de iluminación y alarma de incendios.
Existen también dispositivos de control HVAC que son utilizados en combinación con un sistema de gestión de edificios Tracer™, Tracer™ SC y Tracer Summit®. Dichos controladores de unidad proporcionan información de diagnóstico y localización de averías que ayuda a mantener el funcionamiento fiable del sistema de confort a lo largo de toda la vida útil del edificio. Muchas de las unidades de control disponen de pantalla táctil y monitor de uso sencillo.
La interface tiene un diseño unificado en toda la línea de productos Tracer, lo que simplifica la formación y optimiza la eficacia del operador. Son controladores polivalentes y configurables utilizados para establecer un control directo-digital de equipos de calefacción, ventilación y aire acondicionado. También ofrecen un control digital para unidades terminales de agua fría y proporcionan un control digital similar al de un dispositivo autónomo.
El personal encargado de esta gestión puede supervisar, resolver los problemas y cambiar los ajustes de funcionamiento, mediante una pantalla táctil situada en el panel de control, en un puesto de control con ordenador ubicado en la oficina, de manera remota a través de Internet o incluso puede tener acceso a las funciones mediante el teléfono. Este tipo de sistemas permite reducir el costo de operación, así como incrementar la seguridad del sistema, lo que mejora la calidad de estancia de la persona en un edificio.
La línea Tracer ayuda a obtener una solución flexible y rentable para programar y gestionar el clima de la instalación, incluyendo la iluminación y el consumo de energía. Este tipo de herramientas en línea optimiza la eficacia, aumenta el confort de los inquilinos y reduce los costos de energía.
También existe una gama de sensores, con modelos con cables e inalámbricos, diseñados para ofrecer una detección precisa y fiable, algo esencial a fin de mantener el funcionamiento de los sistemas HVAC a un nivel óptimo. Además hay sensores para detectar temperatura, humedad y presión y hasta los niveles de CO². Los sensores de Trane son compatibles con una gran variedad de sistemas de edificios, tanto controladores para uso general como para aplicaciones específicas.
Para Trane, el manejo de aire acondicionado y equipos electromecánicos tiene un auge importante, puesto que representa un ahorro de energía interesante y por lo tanto, un impacto económico muy positivo. Por tal motivo resulta importante estar a la vanguardia en este tipo de tecnología para poder sacar el máximo provecho y obtener las mejores ganancias.
Carrier: “Todo” en un solo conjunto
En la actualidad ya no es posible evaluar la eficiencia de un proyecto de aire acondicionado tomando en cuenta sólo los equipos instalados como enfriadores de agua, manejadoras FC, VAV, bombas, torres de enfriamiento, entre otros.
Para Carrier, la evaluación debe hacerse involucrando “todo” un sistema, que se define como un conjunto ordenado de normas y procedimientos que regulan el funcionamiento de un grupo. Para este caso, el grupo lo conforman todos los equipos y subsistemas que intervienen en el aire acondicionado de un edificio o instalación.
Quien se encarga de normar y ejecutar los procedimientos de funcionamiento del conjunto de equipos, es el Sistema de Control. Según Carrier, muchos ven el integrar un Sistema de Control a un edificio de mediana o gran escala, como el sólo hecho de instalar los dispositivos electrónicos y demás componentes, sin embargo, el hardware, el software, actuadores y sensores, no crean inteligencia implícita en el sistema de aire acondicionado. Son las secuencias programadas en el sistema de control con base en excelente planeación e ingeniería, las que logran manejar a todo el conjunto de equipos en su máxima expresión de eficiencia.
El cuidado de los recursos y su administración efectuada con la mayor eficiencia posible, deberá ser el propósito primario de cualquier Sistema de Control. Un sistema de control que sirva para prender y apagar los equipos en base un horario y para mantener la temperatura deseada, resultaría ser un termostato de muy alto costo. La eficiencia es un factor muy importante pero también lo es mantener todos equipos disponibles. Un sistema de control en su máxima expresión debe lograr una alta disponibilidad del equipamiento, considerando secuencias que permitan su rotación y así como la anticipación a las fallas.
• Con más de 27 años de experiencia en Sistemas de Control para Aire Acondicionado, Carrier ofrece una línea de controladores de protocolo abierto BACnet de última generación. Entre sus características destacan:
• Instalación de Fábrica. Toda la línea de equipos Carrier tiene la opción de salir de la fábrica con su propio sistema de control incluido.
• Verdadero Control distribuido. Cada controlador es autosuficiente, no requiere de un controlador o gestor central para realizar sus funciones o cumplir con horarios, lo que permite la alta disponibilidad y confiabilidad de todo el sistema.
• Cada controlador es fabricado con la capacidad implícita de mantener sus históricos de operación hasta dos meses.
• Gráficos incluidos. Cada controlador contiene su propio gráfico, lo que evita largas horas hombre de integración y permite mantener un estándar en menús de acceso y reportes.
• 27 años de experiencia en secuencias inteligentes programadas de fábrica flexibles a cualquier tipo de proyecto. Esto evita largas horas de programación y secuencias fuera de estándar.
• Todos los controladores cuentan con Secuencias de ahorro energético estándar, instaladas de fábrica como son:
  • Arranque Óptimo: Esta secuencia decide el encendido del sistema evitando sobre demandas o rampas de energía, buscando mantener las áreas confortables a la hora que se necesitan.
  • Control de Demanda. Esta secuencia monitorea el consumo energético del edificio y de ser necesario, comanda cambios en los Set Points de todos los equipos del sistema de aire acondicionado, manteniendo el consumo de total de energía en niveles máximos deseados o preestablecidos.
  • Acceso Web. La Interface gráfica para la operación que hace uso del MS internet Explorer, no requiere licencias ni de software especializados para su uso.

• Apertura total para compartir información a otros sistemas. Mediante el soporte a XML/SOAP se provee de acceso a los datos del sistema permitiendo compartir la información en cualquier otro sistema de adquisición, reporteo o administración de datos compatible.
• Fácil de operar, fácil de programar, accesible y fácil de mantener, el Sistema de Control i-Vu de Carrier es una gran opción en Sistemas de Control para los profesionales del Aire Acondicionado.
Schneider Electric: Plan integral y convergencia tecnológica
Para Schneider Electric es primordial ofrecer soluciones que sean seguras, eficientes y productivas, garantizando una estructura ligada a un edificio inteligente que cumple con los siguientes parámetros: Orientación, ubicación del edificio, tipo de materiales que se utilizan en el envolvente arquitectónico para aprovechar más la luz natural y ganancia térmica, entre otros elementos.
Las tecnologías de información, el transporte de personas, accesos y la seguridad, serían cuatro sistemas importantes. Luego los servicios: iluminación, control de la iluminación, aire acondicionado, control del aire, la distribución de la energía eléctrica ya sea regulada o no regulada dentro del edificio.
En todos estos puntos y específicamente en el caso de los sistemas de aire acondicionado, se maneja la tendencia de protocolos abiertos. Esa es una innovación muy importante: “No importa quién sea el fabricante del aire acondicionado, se le da facilidades de comunicación, de manera que quien hace esa integración, toma esa información transparentemente. Los protocolos abiertos abren la información para llegar a ese control total”, afirma el especialista.
Asegura que cuando se habla de sistemas, la parte de integración toma un papel determinante, porque se necesita dar al operador toda la información que requiera no sólo de manera local sino también remota. “Dentro de los sistemas que se pueden llegar a integrar está la parte de energía eléctrica, porque sin una fuente de energía nada funcionaría. La parte de procesos, de manejo de información que aquí le llaman espacio blanco, es un centro de datos, de telecomunicaciones”.
EcoStruxure: Manejo integral de la energía
Así se presenta una convergencia tecnológica entre la seguridad física y la seguridad de tecnologías de comunicación, en donde el punto de unión es la internet: “Ya sea de manera local o remota, tú puedes tener toda esta integración de los servicios del área de seguridad, control, a parte de los procesos de fabricación, si es que los hubiera, aunado al mundo eléctrico. Esto para nosotros se llama EcoStruxure, nombre particular que elegimos, pero no porque lo hayamos querido inventar de la nada, sino porque la tendencia es lo que indica”, explica Hagg.
El EcoStruxure es el sistema que Schneider Electric ofrece como solución integral de automatización, que tiene como uno de sus objetivos fundamentales el ahorro energético. Este sistema permite, por primera vez, dar respuesta al dilema de la energía, actuando directamente sobre la demanda, proporcionando una respuesta integrada a la totalidad de necesidades de eficiencia del proceso energético, desde su generación hasta el consumo por parte del usuario final, logrando ahorros energéticos de hasta 30%.
EcoStruxure está concebido para dar respuesta a las necesidades de eficiencia de plantas industriales, red de distribución, centro de proceso de datos, hogares privados y en los edificios de oficinas y centros comerciales.
Y es que actualmente, es posible combinar distintos métodos para ahorrar entre 15 y 30% en cuanto a costos de calefacción, ventilación y aire acondicionado:
    • Adaptar el flujo de ventilación según el uso o nivel de contaminación interno
    • Recuperar la energía de la calefacción o el enfriamiento del aire extraído
    • Regular la temperatura del agua de la torre de refrigeración
    • Reducir el consumo eléctrico controlando los motores del sistema HVAC
    • Aumentar la temperatura hasta el nivel de comodidad cuando se detecte la presencia de personas
    • Regular la temperatura manteniendo la presión del aire
Algunas acciones que pueden ayudar a generar grandes ahorros de energía antes de instalar un sistema de aire acondicionado son:
    • Zonificación de los equipamientos para satisfacer sus necesidades particulares
    • Adecuada selección de las temperaturas de evaporación y condensación
    • Empleo de sistemas de distribución de fluidos con motores de velocidad variable
    • Aplicación de equipos de bomba de calor
    • Sistemas de cogeneración
    • Aprovechamiento del calor de condensación de los equipos de refrigeración o el calor latente de los humanos en calderas
    • Recuperación del calor del aire de descarga de ventilación
    • Métodos de acumulación térmica
Aspectos por considerar
    • Tamaño del inmueble
    • Nivel de automatización requerido
    • Nivel de integración requerido
    • Cantidad de servicios integrados

Aplicación industrial y casos de éxito
Cada empresa tiene necesidades distintas, asegura el ingeniero Jorge Hagg, también presidente del Instituto del Mexicano del Edificio Inteligente (IMEI), por ello considera que mientras más flexible sea la información y la estructura en todos los términos, es mucho más sencillo que el operador del edificio brinde un buen servicio a los usuarios.
“Estamos implementando en nuestra fábrica en Iztapalapa, el control de accesos, el control de iluminación, de aire acondicionado, el monitoreo del consumo eléctrico de la planta como tal, todo eso se monitorea permanentemente a través de estos sistemas y está integrado a una operación”, explica.
Otra de sus últimas aplicaciones está en el edificio de HSBC en la ciudad de México, en el que instalaron su control de accesos, CCTV y una parte del sistema contra incendios. En Puebla todavía está en construcción el Centro de Convenciones, en el que instalaron control de iluminación, aire acondicionado y CCTV.
En el caso del área industrial, asegura que Schneider capacita a los integradores de sistemas, que son empresas particulares que compran sus productos y hacen esa integración e instalaciones. “Pero también tenemos nuestros propios integradores de sistemas, que es un área que puede hacer ingeniería, instalación, la puesta en marcha de todos estos equipos, para darles solución al cliente”.
La solución del EcoStruxure garantiza la confiabilidad, eficiencia y productividad de las instalaciones y sus clientes: “Cómo aseguras eso, con procedimientos y técnicas de mantenimiento predictivo y preventivo, no correctivo, porque en el correctivo ya perdiste productividad y confiabilidad. Además de ello, la parte amigable con el medio ambiente es la cereza verde que le ofrecemos a nuestros clientes”.
Visiones del futuro
El mercado de la automatización sigue en constante crecimiento, las soluciones y productos vanguardistas permiten mejoras para un estilo de vida futurista. Las innovaciones han permitido que ahora sea posible controlar la casa desde un smart phone, Ipad o cualquier dispositivo que tenga conexión a la red, esto incluye la iluminación, sistemas HVAC y de seguridad, entre otros.
Según Jorge Luis Hagg, los protocolos abiertos van a continuar siendo la constante y “todo mundo va a colgarse de la red de la internet. La tendencia es hacer equipos inalámbricos para evitar el cableado y las instalaciones que requieran ductería y ese tipo de cosas. Otra tendencia es que muchos de los equipos ya tienen una dirección IP propia, entonces ya son miembros de una red, ya no tienen que pasar por un controlador central o controlador de campo”.
Afirma que el día de mañana, el aire acondicionado va a tener su propia dirección IP, entonces en lugar de pasar por un controlador de campo y luego por un controlador master, central o que traduzca los protocolos, va a estar colgado en la red. “Así la red se va a hacer mucho más robusta. Va a tener que transportar mucha más información porque todos estos dispositivos de campo van a estar colgados directo. Con ello quizá va a venir un pequeño conflicto con las gentes de tecnologías de información porque van a tener redes separadas o perfectamente aseguradas, para que la información que fluya de cuestiones de nómina o correo electrónico, o todo lo que sea la operación propia de la informática de una instalación, no se vea intervenida porque esté pasando el video de una cámara o la información del aire acondicionado. Ese será el panorama en el futuro próximo”.

 

 

 

lunes, 10 de septiembre de 2012

Pérdida de carga y eficiencia energética

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Pérdida de carga y eficiencia energética


Con los costos de energía a la alza y con limitaciones cada vez mayores para las emisiones de gases de efecto invernadero, el diseño de equipos e instalaciones con consumo eficiente de energía se hace cada vez más importante. Algunos sistemas que utilizan fluidos, como los de refrigeración, consumen una gran cantidad de energía.
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El agotamiento progresivo de los recursos energéticos, unido al crecimiento demográfico y continuo desarrollo económico, hace prever que los costos de la energía seguirán en aumento en el futuro. La reducción de pérdidas de carga en tuberías y componentes juega un papel importante, aunque muchas veces no se le otorgue la importancia que realmente tiene
Puesto que las pérdidas de carga no son más que una pérdida de energía, es importante que no sólo sean tratadas desde el punto de vista del correcto funcionamiento de la instalación, sino que se tengan en cuenta las consideraciones económicas y medioambientales que implican.
El enfoque deberá basarse en un análisis de costos que permita tomar la decisión adecuada. Con el empleo de tuberías y conductos mayores, se consiguen pérdidas de carga menores, aunque con un costo de compra mayor. También, en el caso de instalaciones nuevas, si se reducen las pérdidas de carga, se necesitarán bombas de menor potencia y, por tanto, de menor coste (a partir de ahora, con el fin de simplificar, se hablará de bombas; no obstante, hay que tener en cuenta que lo comentado aplicará de igual forma a compresores, soplantes y ventiladores; es decir, a cualquier equipo cuya función sea elevar la presión de un fluido). En definitiva, se deben evaluar tres costos:
  • Energía perdida en las tuberías y accesorios
  • Inversión en equipos
  • Inversión en compra de tuberías y accesorios
En relación con este último concepto, no hay que olvidar algunos costos adicionales, como los correspondientes a los elementos de soporte de tubería (en algunos casos, pueden ser muy significativos) y el montaje (costos de soldadura, pruebas, etcétera).
El cálculo consistirá en el estudio de los tres costos citados anteriormente y en estudiar hasta qué punto el ahorro obtenido en la reducción de la pérdida de carga compensa respecto de las inversiones más altas por realizar.
La potencia perdida (P), debida a una pérdida de carga (∆p), viene dada por:
P (W) = ∆p (kg/cm2) · Q (m3/h) · 27, 25
Esta es la energía disipada que, por tanto, ya no podremos recuperar. Sin embargo, la potencia por pagar será un valor superior, puesto que hay que considerar también los rendimientos de bombas, compresores o ventiladores, y de sus motores.
Ptotal (W) = P (W) / η = ∆p (kg/cm2) · Q (m3/h) · 27, 25 / η
Siendo η el rendimiento combinado de la bomba y su motor.
Como ejemplo, considere una tubería con un diámetro interior de 244.48 mm (10”), por la que se transportarán 380 m3/h de agua, a 25 ºC; la longitud de la tubería es de 50 metros y dispone de tres válvulas y cinco codos de 90º. Con estos datos, la pérdida de carga es de 0.275 kg/cm2. Si se considera un rendimiento de los equipos de bombeo de 70%, un costo de la energía de 0.90 $/(kW/h) y se supone un funcionamiento de 6 mil h/año, se obtiene un costo anual de energía perdida en el tramo de tubería de 21,967$. Si se mantienen todos los datos, pero se cambia a una tubería de un diámetro interno algo superior, de 293.75 mm (12”), el importe anual pasaría a ser de tan sólo 9 mil 984 pesos.
En cuanto a las emisiones de CO2, en el primer caso son de 8 mil 543 kg/año, mientras que en el caso con tuberías de 12” son de 3 mil 883 kg/año (basado en un valor de 0.35kg de CO2 por kW/h). Por consiguiente, aumentando ligeramente el diámetro de la tubería, se obtiene un consumo de electricidad y unas emisiones de CO2 considerablemente inferiores.
Nótese que si los cálculos sobre el retorno de la inversión se realizan considerando los costos actuales de la energía, éstos con seguridad serán conservadores, puesto que es de esperar que los costos de la energía sigan en aumento a medio y largo plazo.
El estudio de la eficiencia de un sistema deberá de enfocarse como un conjunto, más que como la suma de las partes. Por ejemplo, una pérdida de carga excesiva en la tubería de aspiración de una bomba centrífuga puede conducir a una pérdida de rendimiento importante en la propia bomba. En el caso de un sistema de refrigeración, generalmente una pérdida de carga no sólo implica una pérdida de energía en la propia tubería, sino que puede suponer un desequilibrio del sistema que produzca una pérdida de rendimiento en otros componentes. Por esta razón, es necesario asegurarse de que todas las válvulas y accesorios tienen la menor pérdida de carga posible y que los diámetros internos son los adecuados.
Accesorio Factor K
Codo 90° normal 1
Codo 90° largo 0.42
Codo 45° 0.31
Válvula de globo 7
Válvula de compuerta 0.17
Válvula en ángulo 2.1
Válvula de retención 2.3
Factor K para distintos accesorios
Por otra parte, los resultados teóricos, en ocasiones, pueden discrepar de los valores reales debido a errores en la instalación. Por ejemplo, si el aislamiento de la tubería de refrigerante hacia el evaporador no es adecuado, se producirá una ganancia de calor que podría conducir a la vaporización del refrigerante dentro de la tubería. Esto no sólo es un problema porque el refrigerante no enfría el producto o espacio que debe, sino que incrementa la pérdida de carga y supondrá una carga adicional para el compresor y consumo de energía innecesario.
Para conocer el punto real de trabajo de ventiladores, bombas y compresores, es necesario calcular previamente la pérdida de carga, con el fin de ubicar sobre la curva del equipo el punto de trabajo correspondiente.
Procedimiento de cálculo de pérdida de carga
Tuberías
La pérdida de carga en una tubería se determina mediante la ecuación de Darcy-Weisbach, que es de aplicación en flujos completamente desarrollados de fluidos newtonianos:
Δh=Δp/pg = f(L/D)(V2/2g)
f =     factor de fricción (adimensional)
Δh =   pérdida de carga (m)
ρ =     densidad (kg/m3)
L =     longitud de la tubería (m)
D =    diámetro interno de tubería (m)
V =    velocidad media (m/s)
En la ecuación anterior, se observa que para un diámetro y longitud determinados, la pérdida de carga es proporcional al cuadrado de la velocidad y al factor de fricción. El hecho de ser proporcional al cuadrado de la velocidad es el motivo por el cual utilizar un diámetro un poco más grande implica una disminución significativa en la pérdida de carga. La velocidad también disminuye de forma inversamente proporcional al cuadrado del diámetro, por lo que se puede concluir que la pérdida de carga disminuye con la cuarta potencia del diámetro. No obstante, aunque la explicación anterior puede servir para entender lo que está sucediendo, hay que considerar también el factor de fricción, que está en función de la rugosidad de la tubería, diámetro interior y número de Reynolds.
Este cálculo, sin embargo, no es inmediato, puesto que es necesario el uso de la ecuación de Colebrook, cuya resolución no es sencilla, ya que debe realizarse mediante iteraciones sucesivas. Otra opción es la utilización de diagramas o de algún software que simplifique el proceso.
El número de Reynolds es un factor adimensional. Sirve para determinar si un flujo es laminar o turbulento. Los flujos laminares tienen lugar para números de Reynold bajos (<2000) y en ellos dominan las fuerzas viscosas. Los flujos turbulentos tienen lugar para los valores del número de Reynolds superiores a 4000; entre 2000 y 4000, se considera que el flujo se encuentra en una zona crítica, donde es difícil caracterizar su comportamiento.
En condiciones de flujo laminar en un fluido viscoso, la velocidad aumenta en dirección al centro de la tubería. A la distribución de velocidades desde el eje de la tubería hasta las paredes se le denomina perfil de velocidades. Se dice del flujo que es laminar desarrollado cuando el perfil de velocidad no cambia en la dirección del flujo.
Accesorios
Hasta ahora, todos los cálculos han sido referidos a tramos rectos de tubería. Se deben considerar también los accesorios, como codos, tes, válvulas, etc. Para ello, la fórmula general es la siguiente:
Δh=K(V2/2g)
Aquí se introduce un nuevo factor K, adimensional, que es función de la geometría y tamaño del accesorio.
En muchas ocasiones, estas pérdidas de carga en accesorios deben despreciarse, sobre todo cuando las longitudes de tramos rectos de tubería entre accesorios son muy grandes. Sin embargo, en otras ocasiones, pueden suponer un porcentaje muy alto de las pérdidas de carga totales, por lo que no se deben subestimar.
A continuación, se indican como ejemplo algunos valores típicos del factor K para tuberías de 50 mm y accesorios roscados. Es importante tener en cuenta que este factor depende de la geometría exacta del accesorio, tipo de accesorio y diámetro, por lo que estos valores son simplemente valores estimativos.
Filtros
La pérdida de carga en los filtros depende del medio filtrante, de la propia carcasa del filtro y del caudal. La pérdida de carga aumenta progresivamente con el tiempo, a medida que el filtro se va ensuciando. Una pérdida de carga excesiva indica que es necesario sustituir el filtro. En general, seleccionar filtros con la menor pérdida de carga posible suele ser rentable, así como seleccionar una frecuencia adecuada para su sustitución.
Otros factores que afectan a la pérdida de carga
  • Corrosión e incrustraciones. Cuando en una tubería se producen corrosión o incrustaciones, la rugosidad aumenta. En el caso de las incrustaciones, el diámetro interior se ve reducido, lo cual implica un aumento de la velocidad del fluido y de la pérdida de carga.
  • Viscosidad. Cuanto mayor es la viscosidad, mayor es la fricción; es decir, para mover un fluido muy viscoso se requiere más energía, que para mover un fluido menos viscoso. La viscosidad a su vez es función de la temperatura.
  • Uso de variadores de velocidad. Permite adecuar la potencia entregada por los equipos a la demanda real. Al disminuir su potencia, la velocidad del fluido disminuye; por lo que, como efecto secundario, existe una reducción de la pérdida de carga en las tuberías. La pérdida de carga es aproximadamente proporcional al cuadrado de la velocidad. Una reducción en la velocidad supone una importante disminución en la pérdida de carga; por lo que, además del ahorro en el consumo que tendría sobre la propia bomba, habrá que tener en consideración la disminución de la pérdida de carga en las tuberías.

Conceptos y cambios de aire por hora para la ventilación

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Conceptos y cambios de aire por hora para la ventilación


Orientada hacia el confort, la ventilación juega un papel de trascendencia en la calidad del aire interior. La variedad de opciones en el mercado hoy en día se ajustan a cualquier recinto; con ello, su instalación se vuelve más sencilla y la optimización de los sistemas es la idónea.
Es bien sabido que el proceso de ventilación es la técnica de sustituir el aire ambiental existente en el interior de un recinto, el cual se considera indeseable porque carece de temperatura adecuada, pureza o humedad, por otro que aporte una mejora a estas características. Para lograrlo, se emplea un sistema de extracción de aire y otro de inyección, los cuales provocan a su paso un barrido o flujo de aire constante que se llevará todas las partículas contaminadas o no deseadas. Para poder utilizar el término ventilación, es preciso que existan las condiciones de extracción, inyección y barrido de aire.
Aunque todo tipo de ventilación cumple la función de mejorar el aire de un recinto, cada uno de ellos presenta características específicas.
Tipos de ventilación
-Ventilación general y ambiental, Consiste en ventilar toda un área por medio de un sistema de extracción e inyección de aire. En la parte central de ambos sistemas, se crea una corriente o barrido de aire. Este tipo de ventilación se realiza utilizando el volumen del recinto y multiplicándolo por un número específico de cambios de aire por hora. En los sistemas de ventilación general, se emplean cambios de aire por hora para determinar el caudal final que se requiere extraer y suministrar de aire.
-Ventilación localizada y puntual, En este caso, se está ventilando un área muy específica. Algunos de los ejemplos más comunes son:
Campanas de flujo vertical
•  Campanas industriales: generalmente, pueden estar sobre proceso de galvanizado donde se emanan diferentes tipos de vapores altamente tóxicos. En la industria nacional e internacional, existen muchos procesos durante los cuales se emanan vapores, humos, gases, olores y neblinas que tienen que ser capturados con estos equipos.
•  Campanas de cocina: están ubicadas en todas partes, cocinas económicas, restaurantes, residencias, comedores industriales, etcétera. Su funcionamiento se basa en capturar vapores, olores y neblinas de grasa que son emanadas al momento de cocinar, logrando que el recinto esté libre de todos estos contaminantes, así como el área de comensales.
•  Captaciones de flujo laminar horizontal: comúnmente, manejadas en lugares donde la extracción vertical no se puede realizar o las partículas de polvo son más pesadas y es más fácil succionarlas de forma horizontal, como en los procesos de pulido, esmerilado, lijado, polvos densos y más.  La industria metalmecánica, entre muchas, es uno de los sitios que con mayor frecuencia las manejan por sus necesidades de captación.
•  Captaciones de aire contaminado: diseñadas con base en cada situación en particular. Pueden ser de formas muy variadas; entre ellas, se tienen boquillas de aspirado, flautas de succión, medias lunas, etcétera. Cada una puede ser utilizada en casos específicos de emanación de contaminantes; posteriormente, son todas conectadas al sistema troncal de extracción de aire por donde pasa el contaminante por un banco de filtros, ciclones y scrubbers, logrando una purificación adecuada del aire.
•  Cabinas secas o húmedas de extracción de aire: pueden ser para varios tipos de contaminantes que se emanan en diferentes procesos, como barnizado, pintado, mezcla de ácidos, emanación de gases tóxicos, etcétera. Se puede obtener el caudal total requerido, multiplicando la sección a través de la cual no se quiere que cruce el contaminante por la velocidad de aire requerida para la captación del contaminante. En las cabinas de extracción o purificación de aire, se calcula el caudal requerido por medio de una velocidad de captación adecuada, la cual arrastrará la partícula contaminada hasta el punto de filtración o purificación, y posteriormente al exterior.
Conceptos de ventilación
Ventilación cruzada. Con este concepto podemos hacer que el aire cruce del extremo más lejano hasta el opuesto del recinto por ventilar, llevándose o barriendo a su paso todas las partículas contaminantes. Estos sistemas generalmente se pueden aplicar en invernaderos, bodegas, fábricas, etcétera; en sí, en donde se desee que todo el aire contaminado sea extraído con efectividad. Es muy importante considerar lugares donde se esté generando aire contaminado al aplicar la ventilación cruzada para que los contaminantes queden del lado cercano al de la extracción; de esta forma, logramos sacar los contaminantes de inmediato, en lugar de transportarlos de un lado al otro del recinto.
Ventilación semicruzada. Busca una trayectoria un poco más corta por la cual pueda crearse un barrido de aire y llevarse a su paso el aire contaminado, sacándolo lo más pronto posible. Generalmente, para este tipo de ventilación, los extractores se colocan a todo lo largo de la cumbrera de un techo de dos aguas. Con esto se logra barrer todos los contaminantes hacia el centro de la nave industrial y sacarlos de una forma más efectiva. Ésta es una forma efectiva de extraer calor, olores o contaminantes que se estén generando en muchos lugares del recinto. Es muy importante no causar un cortocircuito de aire. Este tipo de errores se provocan cuando se coloca la extracción muy cerca de la inyección de aire; por lo tanto, el aire inyectado está siendo extraído de inmediato, logrando una baja eficiencia en la renovación de aire.
Ventilación por capas. Aquí se considera la porción del recinto donde están las personas, los animales, procesos o elementos por ventilar. Este concepto se aplica en el momento en el que se calcula la altura del recinto y reduce considerablemente el volumen de aire requerido; en consecuencia, produce ahorro en equipos de ventilación, obteniendo resultados iguales. Generalmente, se puede aplicar en naves industriales donde la altura supera los 4.5 metros. Esto quiere decir que se puede ajustar a casi cualquier caso, ya que la altura promedio norma de las naves industriales es de 6 a 7 metros; por tanto, en algunos sistemas de ventilación es muy recomendable sólo realizar los cálculos en la capa donde se encuentra la gente. Un ejemplo de esto: si se tiene una nave industrial de 14 metros de altura y la gente radica únicamente en los primeros 2 metros de altura, podemos sumarle un par de metros para asegurar un buen resultado de ventilación y evitar la necesidad de hacer un proyecto con una altura de 14 metros, lo cual prácticamente resultaría en una cantidad excesiva de equipos de ventilación y elevaría los costos más de 200 por ciento.
Ventilación natural. Se utilizan sistemas de extracción e ingestión de aire de forma estática, provocando a su paso un barrido de aire. Los elementos que la conforman pueden ser extractores gravitatorios, louvers, rejillas de paso de aire o cualquier elemento que se encuentre estático.
Es importante no confundir el sistema de ventilación natural con ventanas abiertas. Las principales funciones de las ventanas es poder ver hacia el exterior, y una consecuencia es la aireación de un recinto; sin embargo, es un error tomarlas en cuenta como un sistema de ventilación. Cabe recordar que un sistema de ventilación se compone por un sistema de ingestión de aire y uno de extracción; por lo tanto, una ventana sólo puede cumplir con la mitad del principio de ventilación. En caso de que se desee utilizar una ventana como medio de ingestión o extracción de aire, tiene que ir acompañada de un extractor o inyector de aire.
Ventilación centralizada. Vincula varios sistemas de ventilación de aire a uno troncal de extracción centralizada o inyección, creando a su paso un barrido de aire en cada uno de los recintos conectados a él. Éstos, habitualmente, se utilizan en edificios donde, por un conducto troncal, se conectan todos los baños, campanas de cocinas, boilers, así como cualquier contaminante que requiera ser extraído. De la misma forma, debe existir un sistema de ingestión de aire generalizado, por el cual se alimentará todo el edificio de aire.
Ventilación inteligente o automatizada. Cuenta con sensores de humedad, temperatura, pureza, tiempo o movimiento conectados al sistema de ventilación, los cuales permiten que el sistema se encienda cuando el contaminante haya alcanzado el rango programado. Con la ventilación inteligente podemos tener ahorros considerables de energía. Son aplicables para cualquiera de los casos anteriores.
Ventilación por impulsión. El sistema de ventilación por impulsión consiste en impulsar el aire de un ventilador a otro. Generalmente, se realiza con ventiladores tipo jet. El uso más común tiene lugar en túneles, estacionamientos, edificios, subterráneos o en cualquier otro en el que el flujo de aire tenga que alcanzar largas distancias para ahorrar el uso de ductos o canalizaciones, ya que el mismo recinto actúa como una gran canalización.
Ventilación ecológica. En el concepto, se utilizan sistemas de extracción o ingestión que cumplan con las siguientes condiciones:
• Consumo de energía eléctrica parcial o ahorro total
• Fabricado con materiales reciclables
• Con mantenimiento parcial o nulo
• Proceso de fabricación del producto con bajo impacto ambiental
• Transportación del producto con impacto ambiental bajo
• Los equipos más sobresalientes son extractores atmosféricos, eólicos o giratorios; extractores gravitatorios y louvers
Ventilación sostenible
Aquí se manejan sistemas de extracción o ingestión de aire con un diseño que garantice la integridad ecológica de los sistemas naturales que sustentan nuestros requerimientos sociales y económicos, presentes y futuros.
Los elementos que la conforman pueden ser extractores atmosféricos, extractores/inyectores solares, equipos eólico-solares, extractores gravitatorios, extractores eólicos o giratorios.
Comparativo de sistemas

AIRE ACONDICIONADO
AIRE LAVADO
VENTILACIÓN
Aplicación según clima
Cualquier clima
Únicamente clima seco
Cualquier clima
Renovación de aire
Media
Media
Alta
Temperatura
Controlada al gusto. Calefacción y/o refrigeración
Refresca el ambiente. Aire con partículas de agua
Renueva el aire. Sistema de extracción y/o ingestión de aire
Tiempo del mantenimiento
Parcial
Parcial
Parcial o nulo
Costo del mantenimiento
Medio
Económico
Económico o nulo
Refacciones
Depende de la marca, rápido o lento
Económicas y por lo general se consiguen relativamente rápido
Económicas y por lo general se consiguen relativamente rápido
Precio
Alto
Medio
Medio
Garantía
Temperatura ideal a través de enfriamiento por medio de gases
Temperatura aceptable a través de aire con partículas de agua
Temperatura aceptable a través de cambios de aire por hora
Aislamientos
Muy necesarios
Necesarios
Necesarios
Consumo de energía
Alto
Medio
Medio o nulo
Todos los sistemas son buenos dependiendo del resultado que se desea obtener

Comparativo de sistemas
Directrices para desarrollar un sistema de ventilación general o ambiental
A continuación, se presentan los pasos generales por seguir para la realización de un levantamiento:
• Nombre del área
• Problema por resolver
• Ponderación del problema
• Layout de la edificación
- Detalle y dimensiones de puertas, portones, ventanas, áreas anexas al espacio por ventilar, vecinos externos al espacio por ventilar, ubicación cardinal Norte, etcétera
• Materiales de la edificación
• Pisos, muros, techos, techumbres y otros
• Obra civil, mecánica, eléctrica e hidráulica, y detalle actual
• Equipo especial, acarreo de equipos y de seguridad
• Viáticos
Selección de tipo de sistema y conceptos de ventilación que serán utilizados
Con base en los conceptos y tipos de ventilación expuestos, se escogen los más adecuados para resolver el sistema. Una vez hecho esto, se puede proceder a verificar todas las normas por cumplir para el desarrollo del sistema.
Normas de ventilación
Nacionales
• NOM-001-STPS-1999, edificios, locales, instalaciones y áreas en los centros de trabajo; condiciones de seguridad e higiene
• Humedad relativa entre 20 y 60 por ciento
• Temperatura del aire de 22 °C ± 2 °C para épocas de ambiente frío, y 24.5 °C ± 1.5 °C para épocas calurosas
• Velocidad media del aire que no exceda de 0.15 m/s, en épocas de ambiente frío, y de 0.25 m/s, en épocas calurosas
• Se recomienda que la renovación del aire no sea inferior a cinco veces por hora
Internacionales
• Consultar en www.ventdepot.com.mx
Directrices para el desarrollo de la memoria de cálculo
A continuación, se enlista una serie de puntos por tomar en cuenta para el desarrollo de un sistema de ventilación general y/o ambiental.
• Volumen del recinto por ventilar (ancho x largo x alto = m3)
• Corrección de temperatura y altura.
• Caídas de presión
- Ductos (Pe, mmcda o inwc)
- Filtros (Pe, mmcda o inwc)
- Accesorios (Pe, mmcda o inwc)
• Equipos o sistemas de aire existentes (caudal)
Selección de equipo
A continuación, se mencionan las cualidades que un equipo debe tener según el proyecto por realizar:
• Presión estática
• Caudal de aire
• Material
• Garantía
Selección de accesorios
Es importante que el equipo con el que se trabaje cuente con los siguientes accesorios para garantizar el grado de purificación que se requiere en el ambiente:
• Pureza del aire
• Guardas
• Protección de lluvia
Selección de protecciones eléctricas
Con las protecciones eléctricas se asegura una mayor vida al motor del ventilador; por lo cual, es muy importante tomar en cuenta los amperajes requeridos del fabricante al momento de estar operando:
• Arrancadores
• Elementos térmicos
• Pastillas termomagnéticas
Ruido
Se sugiere no pasar de los siguientes niveles de ruido, según sea el caso; de no ser posible, los instaladores se podrán valer de diferentes herramientas, como amplia gama de bafles, silenciadores y material acústico:
• Residencias, máximo 55 dB
• Oficinas, máximo 60 dB
• Comercios, máximo 60 dB
• Industrias, máximo 75 dB
• Mayor a 75 dB, se debe recurrir al uso de tapones auditivos, orejeras o algún tipo de material acústico para reducir el impacto del ruido
Tipos de aislamientos acústicos
• Bafles
• Silenciadores de ductos
• Recubrimientos para interiores
• Barreras
• Recubrimientos exteriores
• Forros
• Vibración
• Tacones de resorte
• Resorte colgante
• Lona para ducto
Mantenimiento
A continuación, se enlistan aspectos importantes a considerar en el mantenimiento de los equipos; deben ser realizados con los instrumentos adecuados para obtener mejores resultados:
1. Verificación del equipo, aspas, poleas, bandas, marcos y accesorios
2. La pureza del aire
3. El control de los caudales de ventilación
4. El aislamiento acústico
5. La limitación de la propagación de ruido
6. La no condensación de la humedad
7. La instalación eléctrica
8. El correcto sellado de los accesorios o ductos
Ecológico
Para saber qué tan ecológico es un sistema se debe tomar en cuenta:
• Fabricación
- Material virgen
- Material reciclado
• Transportación al lugar de venta
- Tipo de transporte
- Distancia
- Gasolina/diesel/híbrido
- Transportación al lugar de uso
• Mantenimiento
- Materiales y productos que se van a requerir para tener el equipo operando en buenas condiciones
• Garantía y tiempo estimado de vida
Sostenibilidad
Éste es el método de diseño que garantiza la integridad ecológica de los sistemas naturales que sustentan nuestros requerimientos sociales y económicos, presentes y futuros:
• Ahorro de energía
• Ecológico
• Economía
• Equidad
En la ventilación general, siempre se estará hablando de los cambios de aire por hora.
• Consecuencias primarias
- Renovación del aire
• Consecuencias secundarias
- Temperatura
- Pureza del aire
Directrices para el desarrollo de la memoria de cálculo del sistema de ventilación localizada o puntual
A continuación, se presentan los pasos generales que debemos de realizar en un levantamiento:
• Nombre del área
• Emanación por captar
• Velocidad de la emanación
• Distancia de la emanación al punto de succión
• Distancia de la emanación al punto de purificación y extracción
• Layout de la edificación
- Detalle y dimensiones de puertas, portones, ventanas, áreas anexas al espacio por ventilar, vecinos externos al espacio por ventilar, ubicación cardinal Norte, etcétera
• Materiales de la edificación
• Pisos, muros, techos, techumbres, entre otros
• Obra civil, mecánica, eléctrica e hidráulica, y detalle actual
• Equipo especial, acarreo de equipos y de seguridad
• Viáticos
Panel y sistema de ventilación ecológico Equipo de ventilación sostenible
Parámetros principales de la memoria de cálculo
• Sección de captación
• Ancho por largo
• Distancia de la fuente de emanación
• Corrección de temperatura y altura
• Caídas de presión
• Ductos
• Filtros
• Accesorios
• Equipos y sistemas de aire existentes
Selección de equipo
En los siguientes puntos se enlistan las cualidades que debe tener el equipo, según el proyecto que se requiera realizar:
• Presión estática
• Caudal de aire
• Material
• Garantía
• Selección de accesorios
• Pureza del aire (filtros)
• Guardas
• Protección de lluvia
• Selección de protecciones eléctricas
• Arrancadores
• Elementos térmicos
En la ventilación localizada siempre se hablará de velocidades de captación de aire:
• Unidades métricas m/s (metros por segundo)
• Unidades inglesas fpm (feet per minute)
• Consecuencias primarias
• Captación del gas, vapor, olor o polvo en suspensión
• Consecuencias secundarias
• Pureza del aire
• Transportación neumática (polvo denso o materiales)

IMAGENES