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Ventilación para calidad del aire interior aceptable en un edificio

Fri, 11 Aug 2023 09:42:33 -0600

Como se mencionó en el artículo ¿Por qué es importante la calidad del aire? La contaminación ambiental impacta la calidad del aire que respiramos dentro de los edificios. Estos contaminantes entran a los espacios a través de puertas, ventanas, sistemas de HVAC y la envolvente, por lo que es imperativo proteger la salud humana de la mala calidad del aire, para ello, en este artículo te vamos a contar acerca del estándar 62.01-2016 de ASHRAE.

El estándar 62.01-2016 de la Sociedad Estadounidense de Ingenieros de Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado (ASHRAE), se enfoca en establecer tasas de ventilación mínimas y medidas para garantizar una óptima calidad del aire interior en edificaciones, con el objetivo de minimizar los efectos adversos para la salud de sus ocupantes.

Algunos de los efectos adversos que se pueden presentar debido a una mala calidad del aire incluyen el cansancio y la somnolencia, lo que puede afectar negativamente la productividad y el bienestar general de los ocupantes. Además, diversas actividades llevadas a cabo en el interior de los edificios pueden verse afectadas negativamente.

El estándar 62.01-2016 de ASHRAE aplica para edificios nuevos, ampliaciones y remodelaciones de edificios existentes, es decir, está destinada para ser una guía de mejora de la calidad del aire en los espacios donde se tiene ocupación humana, excepto en viviendas de ocupación residencial no transitoria.

Así mismo, establece pautas claras para definir los requisitos de diseño del sistema de ventilación, incluyendo la purificación del aire, instalación, commissioning, operación y mantenimiento. Además, se ocupa de abordar los posibles contaminantes que podrían afectar negativamente la calidad del aire.

El estándar aborda diversos conceptos clave para garantizar una adecuada calidad del aire interior en edificaciones. A continuación, describimos algunos:

Calidad aceptable de aire interior. Se refiere a la ausencia de contaminantes en concentraciones nocivas, según las regulaciones de autoridades competentes. Cuando se cumple este estándar, al menos el 80% de las personas expuestas no presenta problemas de salud ni insatisfacción.
Aire exterior. Es el aire ambiente que entra a un edificio, puede ser mediante un sistema de ventilación mecánica forzada, natural o infiltración, por ejemplo, al abrir una ventana.
Zona de respiración. Hace énfasis a la altura promedio que tiene una persona para la “zona de respiración”, generalmente entre 0.75 centímetros y 1.80 metros (de 3 a 72 pulgadas) por encima del piso, y al menos a 60 centímetros (más de 2 pies) de las paredes o equipos de aire acondicionado.
Ventilación controlada por demanda. Es el flujo de aire exterior de la zona de respiración se puede variar con base al espacio en base al número de ocupantes, requerimientos de ventilación por el área ocupada o ambos.

Es importante recalcar que en los edificios hay filtraciones puesto que no son herméticos, por lo que siempre hay entradas y salidas de aire, ya sea por la presión negativa, extra-filtración o infiltración.

Es crucial garantizar el adecuado retorno del aire sin importar la actividad realizada en el interior del edificio, ya que el "aire viciado" no es apto para su permanencia en el mismo ambiente.

En el siguiente esquema observamos una sección de filtrado con un bypass que permite extraer el aire hacia la parte superior. Por ejemplo, por el lado izquierdo entra aire previamente filtrado, y en paralelo, se emplea un sistema recuperador de energía.

De esta manera, el aire interior se combina con el aire exterior de mayor temperatura, logrando una mezcla de temperatura media. y se puede recuperar la energía, que, con la ayuda del prefiltrado, se alcanza una calidad de aire aceptable en el interior del edificio.

5. Calidad de aire exterior. El cumplimiento de la normativa nacional de calidad del aire, depende de la zona geográfica donde se encuentre el proyecto. Al ser una norma estadounidense, hace énfasis a la National Ambient Air Quality Standard (NAAQS).

En México, también contamos con el Sistema Nacional de Información de la Calidad del Aire (SINAICA), que recopila, transmite y divulga datos sobre la calidad del aire.

El apéndice “I” de la National Ambient Air Quality Standard (NAAQS), se enfoca en los tipos de contaminantes que pueden estar presentes en el interior de un edificio. Entre ellos, se encuentran el monóxido de carbono, plomo, dióxido de nitrógeno, partículas de 10 micrómetros o 2.5 micrómetros, ozono y dióxido de sulfuro. Conocer y controlar estos contaminantes es esencial para garantizar un ambiente interior seguro y saludable.

Es fundamental seguir las pautas del estándar en cuanto a sistemas y equipos. El estándar menciona la ubicación de los sistemas de extracción, sistemas de inyección o de aire exterior, y van de acuerdo con la clasificación de las extracciones.

Las entradas de aire exterior deben estar bien situadas y mantener una distancia mínima de separación de cualquier fuente de contaminación exterior. Esto es esencial para evitar la contaminación del aire entrante y asegurar una alta calidad del aire en el interior del edificio.

En la siguiente tabla podemos ver las distancias mínimas que hay que tener en cuenta para cualquier toma de aire con dichas extracciones.

Por otra parte, los filtros de aire para la retención de partículas deben cumplir con un mínimo de eficiencia MERV 6, en concordancia con el estándar ANSI/ASHRAE 52.2 12 (Método de prueba en dispositivos de limpieza de aire para la eficiencia por el tamaño de la partícula de retención), cuando se tiene un equipo con serpentín de enfriamiento a través del cual se suministra aire a un espacio ocupado por personas.

Es vital mantener la humedad relativa en un espacio ocupado por debajo del 65% para un rendimiento óptimo, el rendimiento del sistema se analiza con aire exterior de deshumidificación, excepto en espacios donde se requieran condiciones de mayor humedad como cocinas, cuartos de hidromasajes, cuartos de almacenamientos de refrigerados o congelados.

Un sistema de distribución de aire eficiente debe contar con accesos y paneles para facilitar la limpieza y mantenimiento de los equipos, algunos de ellos son:

1) Áreas de toma de aire exterior.

2) Cajas de mezcla de aire.

3) Serpentín de enfriamiento, calefacción, recuperación de calor.

4) Lavadoras de aire, enfriadores evaporativos, ruedas de calor.

5) Filtros de aire.

6) Drenes.

7) Ventiladores.

8) Humidificadores.

Clasificación del aire en base a la concentración de contaminantes

Existen cuatro clases que son:

Clase 1: Aire con baja concentración de contaminantes, baja intensidad de irritación sensorial y olor inofensivo.
Clase 2: Aire que no es dañino, pero es inapropiado para transferencia o espacios destinados a diferentes fines.
Clase 3: Aire con una concentración significativa de contaminantes, intensidad significativa de irritación sensorial u olores desagradables.
Clase 4: Aire con humos o gases con partículas peligrosas, bioaerosoles o gases con altas concentraciones para ser considerados dañinos.

Para los procedimientos de ventilación el estándar nos menciona 3 conceptos:

Tasas de ventilación: La admisión de aire se determina en función del tipo de espacio/aplicación, el nivel de aplicación y el área del piso, se permitirá que se usen para cualquier zona o sistema.
Calidad del aire interior: La entrada de aire se basa en un análisis de fuentes contaminantes límites y el nivel de aceptabilidad del aire interior.
Ventilación natural: El aire exterior entra por ventanas o aberturas al exterior por una zona o en un conjunto de sistemas de ventilación mecánica.

El tratamiento de aire exterior es otro punto muy importante en donde se debe tener en cuenta las siguientes partículas:

Tasas mínimas de ventilación en zonas de respiración

Las siguientes tablas van seccionadas de acuerdo a la aplicación del edificio, por ejemplo, para instalaciones correccionales menciona un aire exterior por persona que es la primera columna y las diferentes unidades en base al área.

Estos valores son fundamentales para el cálculo térmico, ya que consideran tanto el uso del edificio como la densidad de ocupación, además de que determina la cantidad de CFM (pies cúbicos por minuto) por persona y por pie cuadrado para asegurar una adecuada ventilación.

Las tasas mínimas de extracción al interior del edificio son esenciales para asegurar el equilibrio del aire de reposición a través de combinaciones de aire exterior, recirculado o de transferencia.

El cumplimiento del estándar 62.01-2016 de ASHRAE garantiza una calidad del aire interior aceptable y reduce los efectos negativos en la salud de los ocupantes. Mejora la calidad del aire en tu proyecto y promueve un entorno saludable para todos. ¡Escríbenos a hola@kin.energy !

Referencias:

Estándar 62.01-2016 de la Sociedad Estadounidense de Ingenieros de Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado (ASHRAE).

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Sistemas de ventilación para cocinas comerciales. Consideraciones necesarias para su diseño y construcción (parte 1)

Thu, 25 May 2023 14:46:11 -0600

Dentro de un restaurante los incendios y otros peligros son eventos frecuentes. Según datos de investigaciones realizadas por la NFPA, se calcula que cada año se registra un promedio de 7,500 incendios estructurales en restaurantes, con pérdidas de $165 millones de dólares en Estados Unidos. Entre 2017 y 2021, hubo alrededor de 200 incendios en restaurantes ubicados en NYC, cada año. Según la FEMA (Agencia Federal de Gestión de Emergencias) la mayoría de los incendios ocurrieron en sábados y domingos, la mayoría también se produjeron por la mañana. Un incendio puede ocasionar que los restaurantes presenten perdidas en sus ingresos e incluso pueden llevar al cierre permanente de los establecimientos.

Este tipo de problemas pueden ser evitados tan solo con una instalación, un mantenimiento y una formación del personal adecuada, sin mencionar que también nos permite proteger del peligro a los empleados, clientes y a nuestro capital. Podemos decir con seguridad que algunos de los incendios podrían haberse evitado, pero la falta de mantenimiento en nuestras instalaciones fue un factor predominante en casi una cuarta parte de estos siniestros.

Uno de cada cinco incendios en la cocina suele originarse por la falta de limpieza. Si las campanas y ductos instalados no se limpian adecuadamente, pueden provocar un incendio ya que, si se enciende una llama en la cocina y ésta entra en contacto con la campana extractora, la llama puede provocar que la grasa acumulada se encienda. Dado que el ventilador de extracción está encendido, el aire entra en la campana, pasa por los filtros y sube por el ducto, arrastrando la llama. Si en el interior de nuestro ducto existe una gran cantidad de residuos de grasa, estos pueden actuar como combustible y propagar el fuego mediante el ducto, pudiendo llegar al extractor. ⁽¹⁾

La ausencia de medidas adecuadas de prevención en los equipos de cocina de los restaurantes, bares y hoteles, son la principal causa de los incendios dentro de estos establecimientos, los cuales en su gran mayoría suelen resultar letales y provocan la pérdida total del local y enormes quebrantos económicos como lo muestra el estudio elaborado por la National Fire Protection Association (NFPA) en establecimientos de comida y bebidas. Este estudio mostró lo siguiente en cuanto al origen de estos siniestros:

El 57 por ciento de los incendios en estos establecimientos se origina en los equipos de cocina.
El 10 por ciento en los instrumentos utilizados para el calentamiento de alimentos.
El 7 por ciento por fallas en la distribución eléctrica de un sitio.
El 26 por ciento restante por otros factores. ⁽²⁾

La ventilación es el factor más importante en el diseño, construcción y operación de cocinas comerciales e industriales. Sin una ventilación adecuada y un amplio suministro de aire de renovación, ninguna cocina funcionará de manera eficiente. Hay objetivos que un sistema de ventilación debe alcanzar. Los objetivos incluyen lo siguiente:

La ventilación general a través de la cocina debe introducir suficiente aire fresco y eliminar el exceso de aire caliente para que los ocupantes puedan respirar adecuadamente y mantenerse cómodos.
La ventilación debe proporcionar aire suficiente para la combustión completa en los equipos de cocina, de lo contrario podría producirse una intoxicación crónica debido al monóxido de carbono.
La ventilación debe diluir y eliminar los productos de combustión de los de los equipos que operan con gas y de aceite en el ambiente.
La ventilación debe diluir y eliminar olores y vapor de los procesos de cocción.
La ventilación debe proteger contra los peligros para la salud derivados del humo de cocción, como los que involucran la aplicación directa de calor a los alimentos.
La ventilación debe tener la capacidad de mantener limpia la cocina de los residuos de grasa para evitar la pérdida de eficiencia y los riesgos de incendio.
El sistema debe ser silencioso y sin vibraciones.
La cantidad de ventilación requerida en un área de cocción depende de factores como:

El tipo de producto(s) que se está cocinando.
La estructura que alberga el área de cocción.
El tipo de equipo utilizado y las regulaciones del código local.
Y dependiendo de su ubicación, la fuente de calor del edificio también puede jugar un papel importante.

En todos los tipos de edificios, el balance de aire debe ser controlado cuidadosamente. La cantidad de aire que sale también debe volver a entrar. Pero las cocinas comerciales, no pueden confiar únicamente en su sistema HVAC para suministrar el 100% del aire de reemplazo que necesitan, por lo que se requiere de un suministro de aire de reposición independiente.

El aire que se extrae de la cocina a través de una campana debe reemplazarse con un volumen significativamente menor de aire de reemplazo. Si no hay suficiente aire de reemplazo (o aire de reposición), la presión del edificio se volverá extremadamente negativa, lo que puede causar varios problemas, como la reducción del rendimiento del ventilador de la campana de extracción o la salida de humo y grasa de la campana.

Las Unidades de reposición de aire son parte indispensable de los sistemas de ventilación de cocinas comerciales. Diseñada para proporcionar aire fresco para un balance de aire adecuado, una unidad de suministro de aire de reposición también puede ayudar a mantener los olores de la cocina en la cocina, minimizar el desgaste de la campana extractora, reducir el consumo de energía y ayudar a mantener un ambiente de trabajo cómodo para empleados.

Errores más comunes de diseño e instalación

La reposición de aire se encuentra lejos de la campana por lo que dificulta el movimiento de éste y su rápida reposición dentro de las cocinas.
Aire de extracción o de reposición mal balanceado dentro de las cocinas y campanas lo que provoca migración de olores a los espacios contiguos.
Construcción de ductos con materiales que no son herméticos y pueden provocar fugas de grasas lo que eleva el riesgo de incendio.
Inyección de aire mayor a la extracción.
Ventiladores de extracción de grasas sin certificado UL-705 (antes UL-762).
Campanas de extracción sin certificado UL-710.
Temperaturas elevadas dentro de la cocina que pueden generar accidentes al personal que labora dentro de las instalaciones.
Posición de filtros mal instalados.

Estándares para el diseño y construcción de los sistemas de ventilación para cocinas comerciales

Estándar ASHRAE 154-2003. Ventilation for Commercial Cooking Operations. Tiene como propósito proporcionar criterios de diseño para el performance de la ventilación de las cocinas comerciales.
Estándar NFPA 96. Estándar para el control de ventilación y protección contra incendios de la operación de las cocinas comerciales.
IMC 2006.

Certificaciones requeridas por los equipos de ventilación de cocinas

UL 705. Se refiere a la seguridad de los ventiladores eléctricos montados en el techo o en la pared y que se utilizan para la extracción de grasas dentro de los restaurantes, donde normalmente se encuentran calor y grasa en la corriente de aire.
UL-710. Regula las campanas extractoras para equipos de cocina comercial. Las campanas con compuestas contra incendios protegen los ductos y mantienen las temperaturas de estos por debajo de los 375 °F. Las condiciones de prueba incluyen altas temperaturas, humo de cocción y llamaradas, llamaradas anormales, quemado, falla del ventilador e incendio.
UL 1046. Regula la construcción de los filtros de las campanas.

Principales puntos que debes verificar en el diseño, construcción y operación de una cocina

Los tipos de campanas que pudieran ubicarse dentro de una cocina son de dos tipos:

Las campanas tipo 1: están diseñadas para usarse con electrodomésticos que producen subproductos grasosos y humo generado durante la cocción. Las campanas de tipo 1 se ocupan principalmente de la eliminación de partículas de grasa del aire; a menudo se les denomina campanas de grasa. Comúnmente se ubican sobre freidoras, estufas, estufas de llama abierta, hornos transportadores de pizza, parrillas de carbón y más, básicamente equipos de cocina que se usan para cocinar alimentos grasosos. Debido a la grasa y los subproductos de grasa que capturan las campanas Tipo 1, se sugiere realizar limpiezas regulares para ayudar a prevenir daños y riesgos de incendio que pueden ocurrir debido a la acumulación de grasa.

Las campanas tipo 2: se enfocan en otros tipos de electrodomésticos y equipos de cocina que no tienen que estar relacionados directamente con la cocina. Este tipo de equipos incluyen lavavajillas, hornos, cuece pastas y otros equipos que no producen humo ni grasas que habría que extraer. Dado que las campanas tipo 2 se ocupan particularmente de la eliminación de calor y vapor del aire, a menudo se las denomina campanas de condensación y campanas de calor. Están diseñadas con un canalón de perímetro completo y drenaje para capturar la condensación del vapor que se escapa. Estos tipos de campanas se utilizan para limpiar el aire del exceso de calor y humedad, y ayudar a crear un ambiente de trabajo más cómodo.

Las campanas tipo 2 no contienen bancos de filtros de grasa sino un collar de ducto para expulsar el aire contaminado. Un ducto de campana tipo II no debe estar completamente soldado, en su lugar puede ser instalado con un ducto de acero inoxidable o aluminio ya que si se considera un ducto de lámina galvanizada es posible que la humedad del vapor absorbido deteriore rápidamente la protección galvánica de la lámina.

Las campanas que deberán de cumplir con la certificación UL-710 son el tipo 1 ya que las de tipo 2 solo tienen la finalidad de remover el vapor y el calor.

Tipos de campanas dentro de las cocinas

Campanas tipo 1

Wall Canopy

La campana de pared se utiliza cuando el equipo de cocina se coloca contra una pared. Este tipo de campanas tienden a capturar y contener el efluente usando menos flujo de aire que en un tipo de isla. El aire de reposición de la cocina ingresa al área debajo de la campana reemplazando el aire que se está expulsando.

La pared ubicada en la parte trasera de la campana hará que el aire de reposición entre por el frente y los lados creando un patrón de flujo de aire de adelante hacia atrás. La columna se elevará desde el aparato y será atraído por cualquier superficie paralela y cerca del equipo de cocina, en este caso, el muro. Este fenómeno se conoce como el Efecto Coanda, la columna de calor luego se dirige hacia la campana, mejorando la captura y la contención.

Single Island Canopy

Se utiliza una sola campana isla sobre una fila de equipos de cocina colocada donde no existen paredes. Las campanas de isla individual se pueden ver desde todas las direcciones.

Con cuatro lados expuestos, este tipo de campana es más susceptible a corrientes cruzadas, derrames y depende únicamente de la corriente ascendente térmica de calor del equipo de cocina y qué tan rápido el ventilador de extracción puede eliminar el aire contaminado a través de la campana.

Doble Island Canopy

Este tipo de campana se coloca sobre dos filas de cocinas, donde los equipos sean colocados espalda con espalda. Esta configuración se hace por dos campanas tipo Wall Canopy creando cuatro lados terminados. Esta categoría de campana es similar a la Wall Canopy debido a dos columnas de calor, levantándose una contra otra, pero aún con esto es susceptible a corrientes cruzadas.

Campanas con lavado de agua

Este sistema indica que el dispositivo de filtración de grasa está integrado en el pleno de extracción. Las campanas de lavado con agua utilizan boquillas de rociado de agua en el plenum de extracción para limpiar la grasa absorbida por el sistema de filtración después de cierto periodo de operación.

Campanas de proximidad

El nombre “Proximidad” o “Backshelf” se refiere a la ubicación cercana de la campana con respecto al equipo de cocina. Esta distancia desde el equipo de cocina varía entre fabricantes debido a su listado UL, sin embargo, por lo general está montado a 10 - 36 pulgadas por encima del equipo. Algunos elementos de cocción pueden extenderse más allá de la cara de la campana.

Campana de conductos de humos

Cuando se utilicen equipos de cocina a gas con conductos de humos, las campanas de proximidad se montan más cerca del equipo de cocina, sometiendo los filtros de grasa a cargas de calefacción anormales de los conductos de humos de los aparatos.

Las campanas de proximidad de derivación de humos ofrecen otra ventaja. En lugar de permitir que el calor de los ductos de humos pase por la cara de los filtros, los ductos de humos se canalizan para descargar el aire caliente directamente a la parte posterior de la cámara de extracción, sin pasar por los filtros de grasa. Normalmente, este calor afectaría a los filtros, causando que irradien calor hacia el personal de cocina.

Debido a que el calor radiante se reduce considerablemente, con la ausencia de los gases de combustión es menos probable que la grasa llegue hasta la cara del filtro, lo que nos permite una mayor facilidad en su limpieza.

Los ductos de extracción del equipo deben tener el tamaño correcto para la cámara de derivación con la finalidad de garantizar que la grasa no sea arrastrada hacia estos ductos. Las compuertas controlan la cantidad de gases de combustión calientes que salen a través del plenum de extracción. Este flujo de aire es fundamental para el rendimiento del equipo de cocina, por lo tanto, las compuertas deben configurarse de acuerdo con el equipo de cocina debajo de la campana en particular.

Campanas Tipo 2

Campanas de hornos

La campana del horno es una campana que sirve para la eliminación de calor y vapor. Estas son la más simples de todas las campanas y generalmente se colocan sobre hornos o pequeños electrodomésticos que solo producen calor y olor para completar captura y contención; los voladizos deben medirse con la puerta del horno abierta.

Campanas de condensado

La campana de condensados es una campana solamente con canalones en forma de U para capturar y dirigir el condensado a un desagüe, también tiene una salida de ductería para el desfogue del calor, la humedad y los olores. Muchos fabricantes tienen opciones para deflectores de condensado en la campana para ayudar a condensar la humedad, una o dos configuraciones de deflector son típicas, dependiendo del contenido de humedad de la corriente de aire contaminado.

Las campanas de condensación generalmente se encuentran montadas sobre lavavajillas.

Para la captura y contención completas de grandes corrientes de calor y vapor, se recomiendan 18 - 36 pulgadas de voladizo.

Short Circuit Hoods

Las campanas cortocircuito alguna vez se consideraron un dispositivo de ahorro de energía. La teoría era que, al introducir el aire de reposición no templado dentro del depósito de la campana reduciría la cantidad de aire templado que se expulsa desde la cocina minimizando las cargas de calefacción y refrigeración. Esto se hizo para cumplir con códigos antiguos que establecían una tasa de extracción mínima que era mucho más alta que la necesaria para lograr la captura y contención de aire de reposición, ya que consideraban hasta en un 80% - 90% de la tasa de extracción, lo que resultó en un derrame del aire contaminado.

Las campanas de cortocircuito son ineficaces porque no descargan el aire de reposición en la ubicación correcta. Piense en el equipo de cocina como un generador de aire contaminado, el propósito del aire de reposición es reemplazar el aire que se genera en la superficie de cocción. Ambos, la campana y el sistema de extracción están diseñados para capturar y contener el flujo de aire generado por el equipo de cocina.

Al descargar el aire de reposición en el área de captura y contención se está llenando así en exceso la campana y liberando una mezcla de aire de reposición y aire contaminado en la cocina, lo cual tiene como causa directa superficies grasosas y mayores cargas de calor. Por esta razón no se recomiendan las campanas de cortocircuito.

Como puedes ver, no solamente es instalar una campana en nuestros espacios de cocina, sino que debemos considerar diversos elementos al momento de que se realice el diseño de nuestros espacios; en esta primera parte te hablamos de los principales tipos de campanas existentes en el mercado y cuáles son sus principales características, por lo que te invitamos a no perderte la segunda parte de este artículo en la que abordaremos especificaciones de diseño de los sistemas de ventilación de las cocinas comerciales de acuerdo con los estándares ASHRAE 154 y NFPA 96.

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José Luis Arcos

Experto HVAC

Cuenta con más de 14 años de experiencia en sistemas de HVAC (Heating, Ventilation, Air Conditioning), ha desarrollado actividades en el área de diseño, instalación y TAB (Testing, Adjusting and Balance) de sistemas de climatización en bancos, centros de telecomunicaciones, retail, hoteles, centros comerciales y edificios.

En 2016 se unió a KINENERGY como especialista en comisionamiento en HVAC, donde se ha enfocado en el desarrollo de pruebas funcionales a sistemas de HVAC para certificación LEED hasta la realización de pruebas integrativas de commissioning nivel 5, de igual manera ha participado en diversos proyectos realizando pruebas de Cx, TAB, pruebas a envolvente y de integrity room, en México, Centroamérica y Sudamérica.

Fuentes:

(1) Guía de seguridad contra incendios para restaurantes Departamento de Bomberos (FDNY)

(2) https://indicepolitico.com/el-57-por-ciento-de-los-incendios-en-restaurantes-y-bares-por-falta-de-proteccion-en-equipos-de-cocina/

(3) ANSI/ASHRAE Standard 154-2003,Ventilation for Commercial Cooking Operations.

(4) Kitchen ventilation sistems aplicación y guía de diseño Greenheck

(5) https://www.rangehoodfilters.org/rangehoodfilters/baffle-range-hood-filter.html

(6) https://www.halton.com/products/kwi-water-wash-exhaust-hood-en/

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Tipos ventiladores: ventajas y desventajas

Mon, 02 Jan 2023 12:23:52 -0600

¿Qué es un ventilador?

Un ventilador es una maquina rotativa que produce un flujo de aire continuo, éste es generado por un impulsor giratorio accionado por el motor (generalmente eléctrico) y el cual imprime energía en el aire para generar la presión necesaria para mantener el flujo de aire de manera continua.

Tipos de ventiladores

Generalmente se clasifican en dos grupos (y estos a su vez tienen subdivisiones); podemos encontrar:

Ventiladores centrífugos: donde el aire entra en dirección axial y sale en dirección radial, es decir, el flujo de aire cambia 90° entre la entrada y la salida.

Ventiladores axiales: son aquellos donde el flujo del aire sigue la dirección del eje del ventilador.

A continuación, te hablaremos un poco de cada uno de estos grupos.

Ventiladores Centrífugos

Dependiendo del tipo de hélice utilizada en el impulsor, los ventiladores centrífugos, a su vez se pueden subdividir en:

De hélices curvadas hacia adelante.

Entre sus características se encuentran:

Los alabes están curvados en el sentido del giro.
Se recomiendan para aplicaciones de aire limpio, ya que, de lo contrario, las partículas se pueden adherir a los alabes y desequilibrar el rodete (debido a la poca separación entre alabes).
Usados principalmente en aplicaciones de baja presión.

Curva de presión menos pronunciada que en los alabes curvados hacia atrás.

De hélices curvadas hacia atrás.

Entre sus características se encuentran:

Mejor rendimiento que los de alabes curvados hacia adelante.
Los alabes son más largos y están más separados que en los curvos hacia adelante.
Pueden usarse en aplicaciones de aire con partículas en suspensión.

Similar al Airfoil, excepto que la máxima eficiencia es ligeramente menor.

De hélices radiales rectas.

Entre sus características se encuentran:

Es el diseño más sencillo.
Es el ideal en aplicaciones donde los gases contengan partículas en suspensión, ya que por la forma de los alabes las partículas no se adherirán por lo que se consideran capaces de auto limpiarse.
No son usados comúnmente en aplicaciones HVAC.

Capacidad de manejar presiones mayores que el Airfoil y los de hélices curvadas hacia atrás.

Airfoil

Entre sus características se encuentran:

Tienen las eficiencias más altas de todos los ventiladores centrífugos.
La eficiencia puede exceder fácilmente en 10% a los de alabes inclinados hacia atrás.
Debido a esta eficiencia, la potencia requerida y los niveles de sonido son menores.

Tienen la mayor eficiencia de todos los ventiladores centrífugos.

Debido al propio funcionamiento de los ventiladores centrífugos, la descarga puede ser configurada en una variedad de sentidos y direcciones (sentido horario y sentido antihorario), las cuales se muestran a continuación:

Ventiladores axiales

En general se utilizan donde el flujo de aire a mover es alto, pero la longitud del ducto es corta (o a descarga libre).

Se les llama también helicoidales ya que la trayectoria del aire a la descarga tiene esta forma.

Se dividen básicamente en:

Propeller (hélice).

Se caracterizan por:

Su baja eficiencia.
Tienen una limitada caída de presión (lo cual limita sus aplicaciones), por lo que se recomienda para aplicaciones a descarga libre.
Su costo es muy bajo debido a su simpleza.

Alto flujo, pero muy poca capacidad de presión.

Tubo-axial

Se caracterizan por:

Estar dentro de una carcasa cilíndrica.
Son capaces de manejar mayor presión que los ventiladores de hélice.
Recomendado para aplicaciones de baja y media presión.

Alto flujo, con capacidad de presión media.

Vane-axial

Se caracterizan por:

Estar dentro de una carcasa cilíndrica.
Debido al diseño de sus alabes, pueden manejar presiones medias a altas.
Las guías a la entrada o la salida del impulsor aumentan la eficiencia.

Mayor capacidad de presión a un volumen medio.

Principales diferencias

Como se pudo observar, a pesar de que cada tipo de ventilador tiene diferentes subdivisiones, y cada subdivisión tiene aplicaciones recomendadas, se pueden encontrar las siguientes diferencias:

Caso de estudio

Se tiene una torre de oficinas, la cual cuenta con un ventilador para proveer de aire exterior a algunos niveles, sin embargo, al realizar mediciones como parte del proceso de comisionamiento para la certificación LEED, se descubrieron discrepancias entre las mediciones hechas en sitio y los valores de diseño, se debe mencionar que debido a la posición del equipo (la imposibilidad de tomar medidas después de 5 ductos equivalentes aguas abajo del ventilador) las mediciones realizadas con el tubo de Pitot debieron ser descartadas, siendo utilizada la matriz de velocidad. Los resultados se muestran a continuación:

Tomando en cuenta el área de la toma (18.06 Ft²) y considerando el valor promedio de la velocidad (343 Ft/min) tenemos un total de 6,195 CFM (muy por debajo de los 14,560 CFM de diseño).

Posteriormente, para fines comparativos, se seleccionó un ventilador que cumpliera con las condiciones de diseño, el cual se muestra a continuación:

Como se puede observar, el resultado de la selección del equipo arroja, exactamente el mismo equipo que se tiene instalado (BSQ-420-75, un ventilador con hélices curvadas hacia atrás).

Se procedió a revisar el sentido de giro del ventilador, para verificar por qué la diferencia entre los valores de diseño y los valores que se estaban midiendo en sitio variaban tanto (14,560 CFM Vs 6,195 CFM) descubriéndose que el ventilador estaba girando en sentido contrario (de acuerdo con las instrucciones de instalación el motor debería girar en sentido horario).

Al tratarse de un ventilador unidireccional (con un solo sentido de giro) un giro incorrecto reduce la eficiencia y aumenta el consumo eléctrico del mismo haciendo que el motor trabaje a una temperatura más alta.

Al realizarse las recomendaciones y corregirse el sentido de giro, se procedió a revisar de nuevo los valores; al verificar que ya se encontraban dentro de los parámetros de diseño se pudo dar por concluido el servicio.

Recuerda que en KINENERGY contamos con el expertis necesario para realizar pruebas funcionales de tus equipos instalados para verificar que su funcionamiento sea eficiente y evitar así costos operativos elevados.

¡Escríbenos y cuéntanos de tu proyecto!

Referencias:

2016 ASHRAE HANDBOOK – HVAC SYSTEMS AND EQUIPMENT
GREENHECK CAPS
FAN PEDIA – BY TWIN CITY FAN