Haciendo referencia al tema de ventiladores, principalmente utilizados en la industria y aplicaciones comerciales, surge un fenómeno conocido como "el efecto del sistema".
Este fenómeno se trata de las diferencias significativas entre el rendimiento en pruebas de laboratorio y las condiciones reales en las que se usa un equipo. En este artículo, exploraremos cómo el efecto del sistema impacta el desempeño de estos equipos y las implicaciones que conlleva.
Diferencias entre pruebas de laboratorio y realidad
Diferencias entre pruebas de laboratorio y realidad
Los fabricantes hacen pruebas en laboratorio, pero estas no son iguales a las situaciones reales en las que se usarán los equipos. La diferencia entre el laboratorio y la instalación se llama "el efecto del sistema", un término de la Air Movement and Control Association International (AMCA).
El efecto del sistema se refiere a la disminución del rendimiento del sistema de aire debido a condiciones de flujo adversas como la turbulencia. El flujo de aire puede pasar al entrar o salir de un ventilador, y este flujo de aire es el resultado de cambios hechos en un diseño y reflejados en la instalación de un proyecto.
Generalmente se llevan a cabo pruebas con una toma de aire abierta que incluye una boca tipo campana para eliminar cualquier perdida del suministro y garantizar un flujo de aire uniforme. En cuanto a la descarga, se incorpora un tramo recto de ducto que permite un flujo de aire desarrollado, evitando condiciones adversas e irregularidades como la turbulencia.
Causas comunes del efecto del sistema
Causas comunes del efecto del sistema
- Falta de flujo uniforme.
- Instalación de compuertas o accesorios adicionales no previstos en diseño.
- Forma de los puntos de transición del sistema de ductos.
- Tomas de aire deficientes.
Pequeñas mejoras en el flujo de aire pueden reducir el efecto del sistema y optimizar el rendimiento y eficiencia del ventilador.
Impactos del efecto del sistema
Impactos del efecto del sistema
El efecto del sistema puede tener diversas repercusiones en el desempeño de los equipos de ventilación y aire. Un aspecto crucial es la alteración en el flujo de aire y la presión, manifestándose en el diseño de los equipos y en su instalación.
Cambios en el diseño original o deficiencias pueden desencadenar problemas que afecten el rendimiento de los equipos. En particular, en instalaciones mal diseñadas o inadecuadas para el entorno.
Costos asociados
Costos asociados
Uno de los aspectos que puede aumentar los costos es la necesidad de incrementar la capacidad de energía de un equipo. Por ejemplo, si se aumenta la velocidad del aire en un ducto en un 10%, el consumo de energía puede aumentar hasta un 33%.
El aumento en el consumo de energía afecta los gastos y el desgaste de componentes y dispositivos de protección. Además, genera costos extras en mantenimiento y reemplazo de piezas.
Otros factores a considerar
Otros factores a considerar
El "efecto del sistema" no solo repercute en aspectos técnicos y financieros, sino que también puede tener implicaciones que van más allá. En lugares como casas u oficinas, el ruido de los equipos puede ser molesto y pasar los límites permitidos por las leyes. Además, la vibración resultante puede impactar en el rendimiento de los equipos y generar problemas en la propia instalación.
El servicio de campo, el mantenimiento a largo plazo y la pérdida de producción debido a tiempos de inactividad no planificados y arranques prolongados pueden resultar costosos.
Los equipos como compresores enfrentan demandas extremas, un compresor puede verse sometido a presiones significativas, alcanzando hasta 2,000 milímetros columna de agua. Estas cifras son notables y subrayan la magnitud de las presiones a las que estos equipos están sujetos y en caso de un paro de producción, incluso por un corto período de tiempo puede tener consecuencias financieras importantes para una planta industrial.
Reducción del efecto del sistema en la salida de un ventilador
Reducción del efecto del sistema en la salida de un ventilador
La longitud efectiva de los conductos en la salida de un ventilador representa un factor crítico para garantizar la eficiencia tanto del propio ventilador como del sistema en su conjunto. En la mayoría de las situaciones, el perfil del flujo de aire que emerge del ventilador tiende a ser asimétrico, lo que ocasiona turbulencias y una incapacidad para recuperar adecuadamente la presión estática.
Para lograr un flujo simétrico y uniforme, es esencial que los conductos de salida sean lo suficientemente extensos como para permitir que el flujo de aire se difunda y se desarrolle completamente. A esto se le denomina "longitud de ducto 100 por ciento efectiva".
Como regla general, la longitud efectiva del ducto de salida no debe ser inferior a 2,5 diámetros del ducto cuando la velocidad del ducto es de 2500 fpm (13 m/s) o menos. Por cada 1000 pies por minuto (5 m/s) adicionales, se debe agregar un diámetro de ducto.
Este esquema ilustra el perfil de velocidad del aire al salir de un ventilador. El aire es dirigido hacia el exterior de la espiral, lo que da como resultado un flujo irregular en la salida. Sin embargo, al contar con una longitud efectiva adecuada de los conductos, se puede lograr un perfil de velocidad uniforme. Es importante destacar que aproximadamente a la mitad de la longitud efectiva del conducto, el ventilador alcanza aproximadamente el 80 por ciento de su capacidad de recuperación de presión.
De igual forma la longitud efectiva del ducto, la ubicación y dirección de los codos es importante. Un codo instalado demasiado cerca de la descarga provocará una pérdida significativa de flujo de aire. Si el codo gira en dirección opuesta a la rotación del ventilador, la pérdida será aún mayor.
Cuando un diseño requiere la instalación de codos, se recomienda que haya un mínimo de dos o tres longitudes de conducto para permitir que el perfil de velocidad del aire que sale del ventilador se desarrolle adecuadamente a lo largo de los conductos.
Diámetro equivalente
Diámetro equivalente
Para aclarar el concepto de "diámetro equivalente" en los conductos, consideremos el siguiente ejemplo junto con la fórmula estipulada.
Encontrar el diámetro equivalente de un ducto rectangular de 24 plg. x 20 plg.
Distancias en ductos para mediciones de aire
Distancias en ductos para mediciones de aire
Al medir en ductos de aire con un tubo de Pitot, es importante seguir las distancias recomendadas para obtener flujos de aire uniformes.
Verificar que el tubo de Pitot esté bien colocado en el conducto asegura resultados confiables y ayuda al buen funcionamiento del sistema.
Correcta selección de equipos
Correcta selección de equipos
La correcta selección de equipos va más allá de las cifras en un papel. Por ejemplo, si un cálculo sugiere un volumen de 500 pies cúbicos por minuto, y el fabricante ofrece un equipo con una capacidad de 560, es imperativo analizar cómo se puede ajustar para lograr un rendimiento óptimo. Esto puede implicar el uso de servicios proporcionados por el fabricante para calibrar el ventilador, la consideración de poleas y bandas que impactarán el rendimiento, y la elección adecuada de diámetros y separaciones.
La integración exitosa de equipos de ventilación en una instalación depende de la capacidad para reconocer y anticipar el efecto del sistema. Superar las discrepancias entre pruebas de laboratorio y condiciones reales requiere una visión holística y la implementación de ajustes cuidadosos.
Optimización de curvas de desempeño en equipos de ventilación
Optimización de curvas de desempeño en equipos de ventilación
Al tener un punto de diseño original se puede manejar como el punto de laboratorio, pero también existen otras curvas con algunos factores de corrección.
Las curvas representan los sistemas de ventilación bajo condiciones de diseño marcadas con líneas continuas, mientras que las líneas punteadas representan el cambio necesario en cuanto a desempeño real debido al efecto del sistema.
Como la deficiencia recae en la curva corregida del sistema, la curva punteada representa un incremento en la capacidad del equipo. La presión alta causa un flujo limitado, lo que provoca pérdidas. Para solucionar esto, se necesita aumentar las revoluciones por minuto (RPMS) del ventilador.
Sin embargo, este incremento en velocidad viene acompañado de un aumento en el consumo de energía.
En KINENERGY, estamos comprometidos a impulsar el éxito de tus proyectos. Nuestra experiencia en energía y arquitectura nos permite ofrecer soluciones integrales para tus instalaciones, como mejorar la eficiencia energética o brindar soluciones personalizadas en ventilación.
Contáctanos hoy mismo y descubre cómo podemos transformar tus proyectos en realidades exitosas.
Roberto del Castillo
Ingeniero LEED Cx
Roberto es Ingeniero Mecánico, egresado de la Universidad Tecnológica de México.
Ha trabajado desde hace más de diez años dentro de la industria de la construcción, ha estado inmerso en más de 30 proyectos. Se desempeñó durante 8 años en supervisión de proyectos de HVAC enfocado a gestionar certificaciones LEED, procesos de Commissioning y TAB dentro de ese ramo. Ha participado en proyectos como Torre BBVA, Centro Operativo BBVA, Terret Polanco (Nestlé), Plaza Claro en Colombia, Hotel Maroma Secrets en Playa del Carmen entre otros.
Comenzó como consultor de commissioning en el año 2020 enfocado a los temas de energía dentro de las certificaciones LEED, colaborando en proyectos como: Faurecia (Puebla) LEED NC, Torre de Hospitalización (Nutrición) LEED HC, Uber Offices MX (certificación LEED ID+C y WELL), Torre Mayor y Torre Diana (certificación WELL Health & Safety para ambas y LEED O+M para Torre Mayor) y naves industriales en general.
Ha sido docente e impartido cursos con temas de LEED, WELL y Commissioning; y dos veces ponente en diplomados de arquitectura de la UNAM.
Posee vigentes las credenciales LEED AP BD+C y WELL AP otorgadas por el Green Business Certification Inc. (GBCI).
Roberto es Ingeniero Mecánico, egresado de la Universidad Tecnológica de México.
Ha trabajado desde hace más de diez años dentro de la industria de la construcción, ha estado inmerso en más de 30 proyectos. Se desempeñó durante 8 años en supervisión de proyectos de HVAC enfocado a gestionar certificaciones LEED, procesos de Commissioning y TAB dentro de ese ramo. Ha participado en proyectos como Torre BBVA, Centro Operativo BBVA, Terret Polanco (Nestlé), Plaza Claro en Colombia, Hotel Maroma Secrets en Playa del Carmen entre otros.
Comenzó como consultor de commissioning en el año 2020 enfocado a los temas de energía dentro de las certificaciones LEED, colaborando en proyectos como: Faurecia (Puebla) LEED NC, Torre de Hospitalización (Nutrición) LEED HC, Uber Offices MX (certificación LEED ID+C y WELL), Torre Mayor y Torre Diana (certificación WELL Health & Safety para ambas y LEED O+M para Torre Mayor) y naves industriales en general.
Ha sido docente e impartido cursos con temas de LEED, WELL y Commissioning; y dos veces ponente en diplomados de arquitectura de la UNAM.
Posee vigentes las credenciales LEED AP BD+C y WELL AP otorgadas por el Green Business Certification Inc. (GBCI).
Referencias
AMCA International - https://www.amca.org/certify/
Testing and Balancing HVAC Air and Water Systems - Fourth Edition- Samuel C. Sugarman
