Una unidad manejadora de aire (UMA) es una parte importante en los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC). Donde tiene como principal función acondicionar y distribuir el aire en un área específica.
En su funcionamiento convencional, las UMAs extraen una proporción mínima de aire del exterior, generalmente alrededor del 10%, mientras que el 90% restante proviene del aire de retorno dentro del edificio, esta combinación se somete a un proceso de enfriamiento o calentamiento a través de un serpentín especializado, adaptando así la temperatura del aire según las necesidades estacionales.
Sin embargo, cuando se enfrentan condiciones extremas, como temperaturas extremadamente altas o bajas, las unidades manejadoras de aire convencionales pueden resultar insuficientes para garantizar un rendimiento óptimo. Es aquí donde entran en juego las UMAs con recuperadores de calor de rueda entálpica, ofreciendo una solución eficaz para maximizar la eficiencia energética.
Estas avanzadas unidades incorporan una tecnología innovadora que utiliza una rueda entálpica para recuperar el calor del aire de salida y transferirlo al aire de entrada, esta transferencia de calor permite reducir significativamente la carga térmica necesaria para calentar o enfriar el aire, lo que a su vez se traduce en un menor consumo de energía y costos operativos más bajos.
El alcance de la aplicación de las unidades manejadoras de aire con recuperadores de calor de rueda entálpica es amplio y diverso. Desde entornos hospitalarios hasta instalaciones hoteleras, estas unidades ofrecen beneficios tangibles en términos de eficiencia energética y confort interior.
Además, su uso está ganando popularidad en el ámbito del acondicionamiento de aire en naves industriales, donde la optimización de la energía y la reducción de costos son prioridades clave.
Innovación en la gestión térmica: la rueda entálpica
Innovación en la gestión térmica: la rueda entálpica
La rueda entálpica, también conocida comointercambiador de calor giratorio o rueda de recuperación de energía, es el núcleo de las unidades manejadoras de aire (UMAs) con recuperadores de calor. Este dispositivo opera con el 100% del aire exterior, permitiendo una recuperación parcial de energía que optimiza el proceso de acondicionamiento del aire.
Compuesta por un elemento en forma de panal redondo recubierto con un material absorbente de calor, la rueda entálpica gira constantemente gracias a un motor inducido y esta disposición permite que la mitad de la rueda esté expuesta al flujo de suministro de aire, mientras que la otra mitad está expuesta al flujo de escape de la UMA.
Cuando el aire del interior o de retorno ingresa a la unidad manejadora, la rueda entálpica aprovecha estas condiciones y la mezcla con las del aire exterior. Este proceso de mezcla optimiza las condiciones de temperatura y humedad relativa del aire antes de que entre en el sistema de acondicionamiento, mejorando así la eficiencia del proceso, y su capacidad para recuperar energía y optimizar las condiciones térmicas.
En el esquema mostrado, se observa cómo el aire del interior o de retorno ingresa a la unidad manejadora con condiciones de confort previamente establecidos. La rueda entálpica, ubicada estratégicamente dentro de la UMA, se encarga de optimizar estas condiciones al girar y mezclar el aire de retorno con el aire exterior.
Este proceso permite ajustar tanto la temperatura como la humedad relativa del aire de manera eficiente, garantizando un ambiente interior óptimo en todo momento.
La adaptabilidad en climas fríos y calientes: menor consumo y reducción de la carga térmica
La adaptabilidad en climas fríos y calientes: menor consumo y reducción de la carga térmica
Durante la temporada de verano, la unidad manejadora opera en modo de enfriamiento. Un ejemplo práctico puede ayudar a entender este proceso: supongamos que el aire de retorno a la manejadora tiene una temperatura de 25°C y una humedad relativa del 55%, mientras que el aire exterior alcanza los 38°C con una humedad relativa del 70%.
En este escenario, la rueda entálpica realiza un giro de 180°, mezclando estas condiciones y logrando que el aire antes de ingresar al serpentín de enfriamiento alcance una temperatura de 31.5°C y una humedad relativa del 60%. Esta mezcla reduce la carga térmica y la humedad del aire, lo que resulta en un menor consumo de energía eléctrica en comparación con una manejadora convencional.
Por otro lado, en la temporada de invierno, la unidad manejadora se utiliza en modo de calefacción, de igual manera supongamos que el aire exterior tiene una temperatura de 10°C y una humedad relativa del 50%.
En este caso, las condiciones de temperatura y humedad relativa del aire de retorno serán las mismas que en el ejemplo anterior. Al realizar la mezcla, el aire antes de ingresar al serpentín de calefacción alcanzará una temperatura de 17.5°C y una humedad relativa del 52.5%.
Como resultado, la energía requerida para la calefacción disminuye en comparación con una manejadora convencional, ya que no es necesario calentar y humidificar el aire adicionalmente.
Potenciando la eficiencia energética con la fusión de UMAs
Potenciando la eficiencia energética con la fusión de UMAs
En el ejemplo previamente mencionado de una UMA con recuperador de calor, se demostró una clara reducción en las condiciones de temperatura y humedad relativa durante el verano, pues al combinar diferentes tipos de UMAs, específicamente una equipada con rueda entálpica y unidades manejadoras convencionales, se pueden obtener resultados aún más eficientes en el sistema completo de aire acondicionado.
Para el caso de verano en nuestro ejercicio, las condiciones resultantes en la manejadora con recuperador de calor son de 31°C y 60% HR, se ingresan a una manejadora convencional, considerando dichas condiciones como si se trataran de condiciones de toma de aire exterior, el trabajo energético de la manejadora convencional disminuye, lo que significa que la manejadora sea más pequeña.
Este mismo principio se aplica al modo de calefacción. Al utilizar condiciones pretratadas por una UMA con recuperador de calor en una UMA convencional, se reduce la carga térmica necesaria, lo que contribuye a una mayor eficiencia energética y ahorros adicionales en el consumo eléctrico.
Transformando la climatización en naves industriales
El uso de sistemas de aire acondicionado, como el que hemos explorado anteriormente, está emergiendo como una tendencia en el ámbito de las naves industriales. Esta tendencia no solo se debe al ahorro energético que ofrecen, sino también a la importancia que conlleva garantizar una alta calidad del aire en estos espacios, lo que requiere un tratamiento de dos etapas.
En industrias de empacado y moldeado, la calidad del aire que ingresa en los procesos es crucial, ya que, al combinar diferentes tipos de manejadoras de aire, como las que hemos estudiado en este artículo, se asegura que estas especificaciones de calidad se cumplan con costos operativos reducidos.
La reducción del tamaño de las UMAs dentro de una nave industrial ofrece múltiples ventajas adicionales:
- Disminución en el tamaño de los cuartos de máquinas.
- Facilita el control y monitoreo en los sistemas de gestión de edificios (BMS).
- Reduce el tamaño de los conductos de aire acondicionado y las dimensiones de las tuberías de agua helada.
- Aumenta la eficiencia energética del sistema.
- La recuperación de la inversión inicial se logra en periodos más cortos.
- Al usar menos energía, el sistema se vuelve más amigable con el medio ambiente.
Por último, a lo largo de este artículo exploramos como estas unidades no solo optimizan el proceso de acondicionamiento del aire, sino que también ofrecen beneficios tangibles en términos de ahorro energético, reducción de costos operativos y mejora de la calidad del aire en una variedad de entornos.
En un mundo donde la eficiencia energética y la calidad del aire son prioridades cada vez más urgentes, las unidades manejadoras de aire con recuperadores de calor de rueda entálpica emergen como una solución innovadora y prometedora. ¡Ya sea que necesites orientación sobre cómo comenzar, información adicional sobre nuestras soluciones o simplemente tengas preguntas sobre cómo estas tecnologías pueden beneficiar tu espacio, no dudes en contactarnos!
En KINENERGY, estamos disponibles para responder a tus inquietudes y brindarte la asesoría necesaria para llevar a cabo tu proyecto de manera exitosa, ¡déjanos tus datos!
Fidel Jiménez
Ingeniero Mecánico MEP
Fidel cuenta con más de 10 años de experiencia en el desarrollo y supervisión de proyectos de aire acondicionado. Desarrollando proyectos en mercados como: Centros comerciales, edificios de oficinas, residencial, hotelería y naves industriales; destaca su participación en el desarrollo de El Palacio de Hierro Moliere y Hotel Xcaret Arte. Es egresado de la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (ESIME) del Instituto Politécnico Nacional (IPN).
Fidel disfruta de la lectura, especialmente en temas de filosofía y novelas clásicas, es apasionado de la ciencia, particularmente en temas de física clásica y física cuántica.
Fidel cuenta con más de 10 años de experiencia en el desarrollo y supervisión de proyectos de aire acondicionado. Desarrollando proyectos en mercados como: Centros comerciales, edificios de oficinas, residencial, hotelería y naves industriales; destaca su participación en el desarrollo de El Palacio de Hierro Moliere y Hotel Xcaret Arte. Es egresado de la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (ESIME) del Instituto Politécnico Nacional (IPN).
Fidel disfruta de la lectura, especialmente en temas de filosofía y novelas clásicas, es apasionado de la ciencia, particularmente en temas de física clásica y física cuántica.
