KINENERGY - Insights #Sistema de Aire Acondicionado

El rol de las unidades manejadoras de aire con recuperadores de calor de rueda entálpica y su uso en naves industriales

Tue, 16 Apr 2024 19:10:14 -0600

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

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

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

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!

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El impacto del sistema HVAC en la certificación LEED

Tue, 20 Feb 2024 16:35:32 -0600

La construcción sostenible y eficiente se ha convertido en una prioridad dentro de la industria. En este contexto, la Certificación LEED (Líder en Eficiencia Energética y Diseño Sostenible) es un estándar que emerge para garantizar la implementación de prácticas y tecnologías que promueven la ecoeficiencia en los edificios. Este certificado está basado en estándares científicos y premia el uso de estrategias sostenibles en todos los procesos de construcción del edificio, desde la adecuación donde se ubicará el inmueble hasta la calidad medio ambiental interior.

En nuestro artículo “Certificación LEED: Rating System”, exploramos los niveles de certificación, los requisitos fundamentales y los roles clave en el proceso. Hoy te invitamos a seguir leyendo sobre los desafíos, soluciones y lecciones aprendidas por el equipo de KINENERGY, en la implementación de un sistema de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) para cumplir con los exigentes estándares de LEED.

Normativas: pilares de la eficiencia y calidad interior

La aplicación de estándares específicos es fundamental para garantizar que los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) funcionen de manera eficiente y proporcionen un ambiente interior saludable.

Normativas como ANSI/ASHRAE Standard 111-2008 y ASHRAE 62.1-2010 establecen criterios detallados para la medición, ajuste y equilibrio de estos sistemas.

ASHRAE 62.1-2010 especifica los rangos mínimos de ventilación necesarios para garantizar una calidad del aire interior aceptable, minimizando así los efectos adversos para la salud humana.

La normativa LEED CI-v4 EQp1 se erige como un prerrequisito para garantizar la calidad del aire interior en los edificios certificados. Este estándar, basado en el ASHRAE 62.1-2010 o equivalente, establece criterios estrictos que deben cumplirse para obtener la codiciada certificación LEED.

Para garantizar el cumplimiento de esta normativa, es crucial que el equipo o contratista encargado de llevar a cabo los trabajos de balanceo cuente con equipos adecuados para realizar las mediciones requeridas. Estos equipos deben estar en óptimas condiciones y someterse a mantenimiento regular de acuerdo con las recomendaciones del fabricante.

Además, toda la instrumentación requerida debe calibrarse según las especificaciones del fabricante y ser realizada por un laboratorio de pruebas trazable al Instituto Nacional de Estándares y Tecnología u otro equivalente reconocido. La calibración de los equipos debe realizarse como máximo cada 12 meses para garantizar la precisión y fiabilidad de las mediciones.

Por otro lado, la normativa NEBB (National Environmental Balancing Bureau) establece procedimientos estándar para realizar un Testing, Adjusting and Balancing (TAB) de los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado, garantizando así un rendimiento óptimo y una eficiencia energética máxima.

Superando obstáculos en la implementación de LEED: caso práctico

Antecedentes del proyecto

El edificio en cuestión, ubicado en una zona urbana de alto tránsito, se había sometido a un ambicioso proyecto de renovación para cumplir con los estándares de la certificación LEED. Como parte de este proceso se requería que la implementación de los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) que cumplieran con ciertos estándares.

El objetivo principal era validar que la cantidad de CFM (pies cúbicos por minuto) suministrados en cada nivel del edificio coincidiera con las especificaciones indicadas en los planos del proyecto, para asegurar que el diseño e implementación cumplieran con los estándares establecidos por el US Green Building Council (el Consejo de la Construcción Verde de Estados Unidos) para alcanzar el certificado LEED.

Para lograr este objetivo, se decidió realizar mediciones exhaustivas en tres niveles del edificio, los cuales fueron seleccionados específicamente debido a su importancia en el proceso de la certificación y su representatividad en cuanto a la distribución del flujo de aire en el edificio en su conjunto.

Desafíos detectados

Durante una inspección exhaustiva llevada a cabo por el equipo de KINENERGY, se identificaron varios problemas que comprometían el funcionamiento eficiente del sistema HVAC. Entre estos desafíos se incluyeron:

Interconexiones incorrectas: se observaron conexiones inadecuadas entre los distintos componentes del sistema HVAC, lo que causaba fugas de aire y reducía la eficiencia del sistema.
Falta de sellos adecuados: los sellos utilizados en las conexiones de los ductos no cumplían con las especificaciones necesarias, lo que contribuía a la pérdida de aire y a la disminución del rendimiento del sistema.
Problemas con los filtros: se descubrió que los filtros del sistema estaban saturados de polvo y suciedad, lo que obstaculizaba el flujo de aire y afectaba la calidad del ambiente interior.
Mediciones incorrectas: se realizaron mediciones de flujo de aire sin tener en cuenta la saturación de los filtros, lo que llevó a una estimación inexacta de la eficiencia del sistema provocando que baje la cantidad de flujo de aire o CFM´s.

Al examinar el sistema de ventilación, se identificó una ausencia de tapas o puertas en las derivaciones de los pisos superiores, específicamente en los niveles diez y once.

Soluciones propuestas e implementadas

Una vez identificadas las desviaciones en los niveles designados para la certificación LEED, el equipo de KINENERGY implementó una serie de medidas correctivas para optimizar el rendimiento del sistema HVAC y garantizar que la cantidad de CFM suministrados cumpliera con las especificaciones del proyecto.

En primer lugar, se llevó a cabo una revisión exhaustiva de las interconexiones de los conductos y las conexiones entre los componentes del sistema HVAC. Se detectaron y corrigieron conexiones incorrectas o mal selladas que estaban causando fugas de aire y afectando negativamente el flujo de aire en los niveles seleccionados.

Además, se procedió a instalar sellos adecuados en todas las conexiones de los conductos, siguiendo estrictamente las especificaciones de la Certificación LEED. Estos sellos garantizaban un sellado hermético y reducían al mínimo las pérdidas de aire, mejorando así la eficiencia general del sistema HVAC.

Para abordar el problema de los filtros saturados, se llevó a cabo un reemplazo inmediato de los filtros obstruidos por otros nuevos y se estableció un programa de mantenimiento regular para garantizar su limpieza y reemplazo periódico. Esto permitió restaurar el flujo de aire óptimo en los niveles seleccionados y mejorar la calidad del ambiente interior.

Finalmente, se realizaron nuevas mediciones de flujo de aire en los niveles seleccionados para verificar la efectividad de las medidas correctivas implementadas.

Acciones correctivas que fueron implementadas para abordar las deficiencias identificadas en el sistema HVAC: instalación de filtros nuevos, aplicación de sello de poliuretano, reemplazo de bandas y cambio de poleas.

Resultados y lecciones aprendidas

Tras la implementación de estas soluciones, se llevaron a cabo pruebas exhaustivas para verificar la eficacia del sistema HVAC. Los resultados mostraron una mejora significativa en el flujo de aire y la calidad del ambiente interior, lo que permitió al edificio cumplir con los estándares exigidos por la certificación LEED.

Este caso práctico resalta la importancia de una implementación cuidadosa y meticulosa de los sistemas HVAC en proyectos de construcción sostenible, así como la necesidad de realizar inspecciones regulares y mantener un programa de mantenimiento proactivo para garantizar el cumplimiento continuo de los estándares de eficiencia y sostenibilidad.

¿Tienes algún problema en tus equipos HVAC o te interesa certificarte con LEED, WELL, EDGE o Fitwel? ¡Nosotros te ayudamos! Escríbenos para ponernos en contacto, es un placer ayudarte.

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Jonathan Flores

Ingeniero HVAC Cx

Jonathan cuenta con más de 7 años de experiencia en construcción a cargo de varios proyectos, se ha desempeñado como Residente de Obra y Supervisor; destaca su participación en la construcción del Edificio para Aseguradora Quálitas.
En proyectos de aire acondicionado posee más de 5 años de experiencia en los cuales se ha desarrollado como Residente y Supervisor de Trabajos Ejecutados.
Concurso para un proyecto sustentable en el Primer Encuentro de Proyectos de Arquitectura de la UMB “Universidad Mexiquense del Bicentenario”, destacando que es egresado de esta misma institución.

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El System Effect en el desempeño de equipos de ventilación

Tue, 12 Sep 2023 20:28:03 -0600

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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.

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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).

Referencias

AMCA International - https://www.amca.org/certify/

https://www.amca.org/educate/articles-and-technical-papers/amca-inmotion-articles/mitigating-system-effect-to-optimize-fan-performance-efficiency.html

Testing and Balancing HVAC Air and Water Systems - Fourth Edition- Samuel C. Sugarman

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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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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

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Balance térmico para sistemas HVAC. Importancia y requerimientos

Wed, 16 Nov 2022 08:11:25 -0600

Para entender la importancia del balance térmico hay que destacar que las cargas térmicas de un edificio son las que definen en gran parte el confort de sus habitantes.

El cálculo de las cargas térmicas para calefacción y enfriamiento es la base para determinar los componentes de los sistemas de aire acondicionado y calefacción.

Carga Térmica

Es la “Cantidad de calor almacenada en un lugar”.

Información necesaria para la realización de un balance térmico

A. Planos arquitectónicos.

En estos se verán plasmados los siguientes puntos:

Orientación.
Croquis de localización (para obtener datos del clima local).
Dirección del proyecto.
Simbología.
Fecha de actualización.
Escala.
Composición de espacios por acondicionar (debidamente acotados).
Densidad de personas por espacios.
Cortes y alzados arquitectónicos.
Cortes por fachada o estructural.
Plano de iluminación.
Nombre o giro de cada uno de los espacios.
Condiciones de temperatura requeridos por el cliente (importante contar con asesoría de experto en climatización).

Al obtener los datos del clima local nos hará saber la ganancia de calor del edificio por la transferencia de calor.

En cuanto se tenga la información mencionada en los planos arquitectónicos se procede a diferenciar las cargas. A continuación, te presentamos los tipos de cargas que se deben contemplar al momento de realizar el cálculo del balance térmico.

B. Cargas (externas e internas).

Cargas externas:

a) Ganancia solar y de transmisión a través de paredes, techos y vidrio.

b) Infiltración (ingreso de aire o calor por ventanas o ranuras de puertas).

c) Ventilación (aire del exterior).

Cargas Internas:

a) Carga de personas dependiendo la actividad.

b) Carga por Iluminación.

c) Carga por aparatos eléctricos (horno, pantallas, CPU, refrigeradores, aparatos médicos etc.).

d) Ventilación (ganancia de calor del aire del exterior).

Otras cargas:

a) Ganancia de calor de conductos.

b) Suministro de calor del ventilador más el motor.

C. Apoyo de software para realizar un balance térmico.

En el mercado existen diferentes tipos de softwares que nos ayudaran a estimar y diseñar sistemas de HVAC (calefacción, ventilación y aire acondicionado).

El procedimiento que se requiere básicamente es el mismo en cualquier software que utilicemos. Los pasos que se deben seguir para realizar el balance térmico son los siguientes:

1. Definir el alcance y los objetivos (este se definirá de acuerdo con las necesidades del cliente y el espacio).

Inversión inicial.
Huella ocupada por equipos de aire acondicionado.
Capacidad de enfriamiento.
Alcance de cliente/inquilino.

Con esto datos se definirá el sistema (sistema enfriado por agua, aire, condensación, refrigerante. etc.).

2. Reunir datos (extracción de datos de los planos y estudiar las necesidades del sistema HVAC).

3. Ingresar datos (meteorológicos, espacios, densidad de personas, actividad, tipo de iluminación, disipación de calor de equipos, horarios de operación, materiales de construcción y selección de sistema definido).

4. Generar reporte o información de diseño.

5. Selección de equipos de acuerdo con la carga estimada.

Ejemplo de ingreso de datos a software

Para llevar a cabo el ingreso de toda la información necesaria del proyecto y calcular adecuadamente el balance térmico es necesario considerar los siguientes puntos:

a) Parámetros de diseño.

Condiciones de ubicación y temperatura del lugar donde se localiza el proyecto.

b) Cargas internas.

Iluminación, ocupación, equipó eléctrico y misceláneos.

c) Cargas externas.

Orientaciones, características de materiales como muros, ventanas, sombras, techos, tragaluces, infiltraciones, puertas, etc.

d) Horarios de operación de acuerdo con la actividad.

e) Resumen final de ingreso de datos del sistema.

Conclusión

Es muy importante contar con la información necesaria para el correcto diseño del sistema de aire acondicionado, esto ayudara a que el diseñador tenga un estimado de carga más certero. Si no se tuvieran los datos ya antes mencionados se puede tener un sistema sobredimensionado, lo que repercutiría en el diseño y un elevado costo inicial.

No dejes a la deriva el correcto funcionamiento de tus sistemas de HVAC, en KINENERGY contamos con el expertis necesario para apoyarte en su diseño y comisionamiento, ¡cuentános de tu proyecto!

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Araceli Zúñiga

Project Manager HVAC

Araceli cuenta con más de 8 años de experiencia en aire acondicionado y ventilaciones mecánicas; ha participado en diversos proyectos implementados en la Ciudad de México y sus alrededores, como: apoyo en la ventilación Mecánica de Torre Reforma y El papalote museo del Niño, así como, aire acondicionado en residencias. Ha participado en cursos en el extranjero por parte de Armstrong en Toronto y Baltimore en la Ciudad de Atlanta. Araceli cuenta con la Licenciatura en Arquitectura por la UAM Xochimilco.

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Difusores de aire, aspectos esenciales para una correcta selección

Wed, 03 Nov 2021 17:37:23 -0600

¿Qué es la difusión del aire?

Es la distribución de aire a través de un elemento o componente diseñado con este objetivo, es decir, un difusor, el cual se encarga de descargar aire de inyección en varias direcciones o planos dentro de un espacio.

Los difusores de aire son elementos que sirven para inyectar o extraer el aire por medio de ranuras o vías, el tipo de difusor dependerá de las necesidades que se tengan; estos pueden ser fabricados de diferentes materiales (dependiendo de la marca). De manera muy general, los difusores se pueden seleccionar redondos, cuadrados o lineales, muchos de ellos cuentan con control de volumen.

Factores de desempeño que debes considerar para el diseño de un sistema de aire acondicionado

Tiro

Es la distancia que el aire recorrerá al ser inyectado a través de una boca de impulsión a partir del difusor, el tiro va referenciado a una velocidad terminal de aire, que en realidad serían tres, 150 FPM, 100 FPM y 50 FPM, dónde FPM son pies por minuto; al momento de realizar la selección de algún difusor se hará a 50 FPM, esto porque es la velocidad con la que el aire llega a la zona de ocupantes. El tiro se ve afectado directamente con el spread que tenga el difusor.

Caída de presión

Todo difusor produce una pérdida de presión cuando el aire pasa a través de la boca de impulsión, esta pérdida de presión varía dependiendo del tipo de difusor y su geometría. Es importante conocer este valor de acuerdo con el difusor seleccionado ya que debe considerarse en la caída de presión total del sistema para la selección del ventilador.

Spread

El spread es el ancho total que alcanza el patrón de aire al ser inyectado a través del difusor de aire, está estrechamente relacionado con el tiro ya que, a mayor longitud de tiro en un difusor disminuirá su longitud de spread y a menor valor en el tiro, mayor será el ancho en el spread.

Nivel de ruido

Para realizar el diseño de un sistema HVAC es importante conocer el espacio que se acondicionará porque los niveles admisibles de ruido son importantes para seleccionar nuestros difusores, esto es para no generar sensaciones de incomodidad entre los ocupantes. El nivel de ruido es proporcional al volumen del flujo de aire que se está inyectando en una habitación. En el ASHRAE - Handbook Applications (en la tabla 1 del capítulo 48) nos muestra los niveles de ruido admisibles dependiendo del tipo de espacio que se acondicionará, es necesario conocer estos valores y seleccionar un difusor conforme a la siguiente tabla para mantener un nivel de ruido adecuado.

Patrón de difusión

Los difusores de aire tienen elementos de distintas características por los cuáles se da la inyección del aire, esto afecta la forma en cómo el aire se distribuye en un lugar. El patrón de difusión del aire tiene una estrecha relación con las características del espacio que será acondicionado en cuanto a arquitectura se refiere.

Los patrones de difusión pueden ser de 1, 2, 3 o 4 vías, así como, 360°, con deflexión en las aletas del difusor o sin ella, vertical, entre otros. Estos se muestran a continuación:

Tipos de difusores

Los difusores están compuestos por una cara, cuello y deflectores, los tipos pueden variar y estos son alguno de ellos:

Louver

Son de forma cuadrada o rectangular, los cuellos de conexión pueden ser redondos, cuadrados o rectangulares y su patrón de difusión es de 1, 2, 3 o 4 vías.

Perforado

Son de forma cuadrada o rectangular, los cuellos de conexión pueden ser redondos, cuadrados o rectangulares, su patrón de difusión es de 1, 2, 3 o 4 vías y cuenta con deflectores de aletas curvas.

Placa

Son de forma cuadrada o redonda, los cuellos de conexión pueden ser redondos o cuadrados y tienen un patrón de difusión de 360°.

Conos

Son de forma redonda con conos concéntricos, los cuellos de conexión pueden ser redondos y su patrón de difusión es de 360°.

Rotacional

Son de forma cuadrada o redonda, los cuellos de conexión son redondos, su patrón de ranuras radiales fijas o ajustables. Se pueden conectar a una caja de pleno trapezoidal o cuadrada.

Largo alcance

Son de forma redonda, los cuellos de conexión son redondos y su patrón de difusión es directo y puntual.

Lineal

Pueden ser de 1 a 8 ranuras con diferentes medidas de separación entre estas, las medidas van de ½” hasta 1”, pueden incluir caja plena con conexión redonda lateral o superior y su descarga se puede dar vertical u horizontal.

Criterios para la selección de un difusor de aire

Para realizar la correcta selección de un difusor es importante considerar los siguientes puntos:

Espacio por acondicionar

El saber qué tipo de espacio se acondicionará nos permitirá conocer el nivel de ruido admisible, de igual manera es importante conocer las dimensiones porque con esto se llevará a cabo la ubicación de los difusores adecuados para el espacio.

Ubicación de difusores

Al realizar el sembrado de difusores se podrá posteriormente realizar un sembrado de ductos de manera adecuada tomando en cuenta las dimensiones del espacio. Por otro lado, la importancia de ubicar los difusores trae consigo la correcta selección en el patrón de difusión del aire.

Elemento de difusión

Conociendo las dimensiones del espacio que será acondicionado, así como el tipo de patrón de aire que se requiere será sencillo seleccionar el elemento de difusión de aire conforme a estos requisitos previos.

Patrón de difusión

Una vez seleccionado el elemento de difusión apropiado se deberá especificar las ranuras o vías que tendrá éste, ya que a partir de estas vías o ranuras se llevará a cabo la inyección de aire y por ende el patrón de difusión.

Tiro

Conociendo las dimensiones del espacio por acondicionar se puede determinar la distancia adecuada entre el retorno, la zona de ocupantes y el difusor de inyección, se mide la distancia que podemos tener en la inyección del aire y este valor será el tiro, el cual posteriormente se utilizará para una selección adecuada.

Noise Criteria

Con la tabla 1 del capítulo 48 de la ASHRAE – Handbook Applications se deberá conocer y seleccionar el nivel de ruido (Noise Criteria - NC) admisible para el tipo de espacio que se está acondicionando.

Ejemplo de selección de difusores de aire

Para una oficina privada en dónde se inyectarán 489 CFM, se pretende realizar la correcta selección de un difusor lineal de inyección. Se cuenta con la siguiente información:

Para realizar la selección de un difusor lineal se debe dividir el caudal de aire que se inyectará a través del difusor entre la longitud del difusor, esto es:

Selección errónea

En la tabla dada por el fabricante para la selección se debe contemplar el tiro máximo que se tenía considerado (17ft) y el nivel de ruido admisible (NC=30).

Al no tener el dato exacto de

se puede considerar el inmediato superior o realizar una interpolación.

Se está seleccionando un difusor de 1 ranura con una separación de 1". El valor de tiro deberá ser seleccionado conforme al 3er dato, ya que éste es a una velocidad de 50 FPM, y como se observa en la tabla de selección está pasando el límite de 17 ft que se tiene, y aunque el NC es de 20 y cumple con nuestro NC de 30 no sería una adecuada selección, por lo que se tendría que realizar con una medida diferente en el difusor.

Selección correcta:

Ahora si se considera un difusor lineal de 1 ranura con 2” de separación tendremos un tiro menor y podremos seleccionar adecuadamente nuestro difusor conforme a las mismas consideraciones anteriores.

El valor que se consideró fue de (16 ft) de tiro ya que es un valor intermedio entre el tiro que se presentaba a 40 y 54 CFM por pie lineal. Este valor seleccionado cumple dentro del limite de los 17 ft que se consideran en la habitación y el nivel de ruido es muy bajo, por lo que cumple con ambos requisitos y se haría una correcta selección del difusor para esta oficina privada.

Importancia de una correcta selección de difusores

El realizar una selección adecuada de difusores en un sistema HVAC trae consigo el evitar temperaturas irregulares al mantener esta homogénea en la habitación, tener niveles de ruido admisibles y velocidades adecuadas para los ocupantes y finalmente, generando confort en el espacio que se está acondicionando. Por otro lado, se evita el rediseño y costos extras por nueva selección de difusores permitiendo funcionar de forma adecuada el sistema de acondicionamiento de aire.

Si te interesa conocer más acerca de la correcta instalación de los difusores de aire en tus proyectos ¡Contáctanos!

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Aspectos importantes para una correcta distribución del aire acondicionado

Thu, 09 Sep 2021 15:52:52 -0500

Como se mencionó en el artículo "El uso de aire acondicionado: un aliado para cuidar de tu salud", la correcta instalación de los sistemas de aire acondicionado se considera una estrategia efectiva para evitar la propagación de infecciones en lugares cerrados por lo que el mantenimiento de los equipos es relevante, además de que debe ser realizado por un técnico especializado de manera frecuente¹.

Todo sistema de HVAC debe cumplir con los siguientes cuatro puntos:

Temperatura interior aceptable (confort).
Humedad relativa.
Calidad del aire.
Movimiento del aire.

Los parámetros para estos 4 puntos se definen principalmente en los siguientes estándares de diseño:

ASHRAE Standard 62.1. Ventilación para calidad aceptable del aire interior.
ASHRAE Standard 55. Condiciones ambientales térmicas para la ocupación humana.

Patrones de difusión del aire

Completamente mezclado.
Parcialmente mezclado.
Completamente estratificado.

Sin embargo, solo hablaremos del primer patrón.

Reglas para los Sistemas de Mezcla completa

La primera regla básica es: La temperatura del espacio deberá ser uniforme (está permitido que varie un par de grados en todos los puntos dentro de una zona ocupada), las temperaturas también deben permanecer iguales durante todo el día y la habitación debe estar relativamente libre de corrientes (generadas por difusores de suministro de aire seleccionados o instalados incorrectamente).
La segunda regla es: La humedad relativa sea controlada, el estándar 62.1-2010 limita la humedad relativa al 65% como máximo en el punto 5.9.1.
La tercera nos dice que: Una cantidad mínima de aire exterior es necesaria, el volumen requerido (en CFM), se basa en la tabla 6-1 del estándar 62.1 - 2010 y depende principalmente del tipo de uso que se le dará al espacio.

Aspectos que debes considerar al introducir un sistema de aire acondicionado en un espacio

El aire frío (al ser más denso) tiende a “caer” y el aire caliente (al ser más ligero) tiende a subir. Esto es conocido como flotabilidad.
El aire fluye de donde se encuentre a alta presión hacia donde esté a baja presión.

Estos factores son los que sientan las bases de la distribución del aire ambiental.

El objetivo de la distribución de aire es crear un entorno "bien mezclado"; en la mayoría de las oficinas el aire se suministra desde difusores (o rejillas) ubicados típicamente en el techo (o plafond), la temperatura de inyección del aire en la mayoría de las ocasiones se diseña para estar alrededor de 55 ° F (13 ° C).

Para entender cómo se comportará el aire y evitar que el aire “caiga” en el espacio, el ingenieroo diseñador no solo debe basarse en los comportamientos anteriores de difusión del aire, sino que, además deberá comprender los aspectos relacionados a efectos del aire y la terminología necesaria cuando lleve a cabo su diseño.

Un chorro de aire que fluye junto a una superficie sólida creará una región de presión ligeramente más baja en comparación con el resto del cuarto, dicho efecto es llamado efecto Coanda, esto es lo que causa que un chorro de aire frío pueda llegar más lejos a lo largo de la superficie del techo.

Tiro

Definido como la proyección de un difusor (o rejilla), es la distancia que el aire viaja antes de que se desacelere a un valor específico.

A menudo los fabricantes de difusores (o rejillas) reportan lanzamientos a velocidades de aire de 50 fpm, 100 fpm y 150 fpm. Estos tiros son considerados para condiciones isotérmicas (que es simplemente, que el aire de suministro estará a la misma temperatura que la habitación).

Datos de tiro de difusores

Si un difusor tiene un tiro demasiado corto, el flujo de inyección se “desprenderá” del techo antes de haberse mezclado lo suficientemente con el aire del cuarto generando una ráfaga de aire frio.

Si se tiene difusores inyectando aire de manera opuesta y estos tienen un tiro excesivo, ambos flujos de aire chocarán y caerán, formando una corriente de aire frio que los ocupantes del espacio percibirán de manera insatisfactoria.

La distancia de un difusor al borde del espacio para el que está diseñado (para la cual se calcula su velocidad terminal a 50 fpm) se designa como la "longitud característica” o “L”. Por lo tanto, difusores con los mismos desempeños deberán estar espaciados 2 L. Para evitar corrientes de aire en la zona ocupada.

Consecuencias de un mal desempeño

Con flujos de aire bajos, difusores (o rejillas) mal seleccionados o ajustados, pueden dirigir el aire hacia abajo en la zona. Además de que los ocupantes se quejarán de corrientes de aire, la habitación tenderá a estratificarse, con aire frío en el suelo. Un termostato montado en la pared en este caso no detectará la temperatura ambiente promedio, sino que solo determinará la temperatura de la capa de aire estratificado.

En cualquier espacio ocupado, las cargas de calor locales creadas por las personas y los equipos crean corrientes de convección ascendentes. Estas corrientes ascendentes hacen que el aire sea atraído hacia las cargas cerca del piso, lo que ayuda a mezclar el aire en el espacio ocupado zona.

Retorno de aire

El retorno de aire a la Unidad Manejadora de Aire o la unidad terminal (comúnmente) se lleva a cabo mediante una cámara plena o con un sistema de ductos. Con los flujos de aire presentes en la mayoría de los espacios bien mezclados, la ubicación de los retornos de aire tiene un efecto insignificante en el movimiento del aire en la habitación.

Una rejilla de retorno ubicada junto a una rejilla de inyección pudiera parecer un problema (pero puede ser inevitable en pequeños espacios), pero dicho problema puede ser minimizado solo ajustando la orientación de la inyección del difusor, reduciendo así el “cortocircuito” generado.

En KINENERGYcontamos con un equipo de expertos que pueden ayudarte a realizar la instalación y mantenimiento de manera correcta a tu “Sistema de Aire Acondicionado”. ¡Contáctanos!

Referencias:

1. COVID-19 y aire acondicionado: ¿hay más posibilidades de contagio?, 2020, González Victoria, https://www.muyinteresante.es/salud/articulo/covid-19-y-aire-acondicionado-hay-mas-posibilidades-de-contagio-861593076585

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Creando espacios saludables, sustentables y rentables: certificación WELL

Tue, 07 Sep 2021 15:44:36 -0500

La pandemia del COVID-19 se ha convertido en una de las crisis globales de mayor impacto en las últimas décadas. El sector inmobiliario es una de las industrias que está sufriendo mayor impacto por la situación económica, la incertidumbre y el distanciamiento social. La percepción de las personas de bienestar en los espacios cerrados cambió; existe ahora una necesidad de tener “espacios saludables” o “espacios verdes” que promuevan el bienestar físico y mental de los ocupantes. Esto nos obliga a hacer un cambio en la forma en que vivimos, trabajamos y consumimos bienes y servicios, y por consecuencia la forma en cómo diseñamos y construimos.

A través de la historia, los momentos de crisis nos ha ofrecido claridad sobre lo que es realmente importante. Y sin duda el año anterior nos ha confirmado que el priorizar la salud y el bienestar no es solo imperativo, si no una inversión que paga dividendos.

Es por lo tanto necesario cambiar las prioridades cuando se trata de construir, la necesidad principal es: conforme las empresas reabran sus puertas, debemos asegurar que se puede hacer de una manera que se promueva la salud de los ocupantes. La mayoría de las personas mencionan estar preocupados por las implicaciones de salud cuando regresen a los espacios de trabajo.

La certificación WELL surge en 2014 y es la única certificación enfocada en que el diseño de espacios promueva la salud humana; desde entonces ha tenido el objetivo de crear espacios saludables, estudiando los factores que más alteran la salud de las personas e incorporando estrategias que al mismo tiempo sean sustentables para el planeta.

Diseñar bajo las premisas de esta certificación ayuda a hacer frente a dos temas importantes, el primero es el crecimiento del sector inmobiliario y la promoción de diseño y construcción de espacios saludables para los ocupantes y para el medio ambiente. El segundo es que los nuevos diseños deben procurar el distanciamiento y asegurar un adecuado flujo de aire. Estos cambios requieren una inversión en el diseño y la arquitectura, pero son principalmente una inversión para el bienestar de las personas que los ocupan.

La intención de este cambio en la forma de construir no es solo reducir la propagación del COVID-19, sino que también es cambiar de paradigma para crear entornos que respalden el bienestar humano; es comenzar a crear lugares donde “las personas sean primero”.

Es importante conocer el porqué de las estrategias implementadas, la mejor manera de hacerlo es viendo más allá de la certificación, es percibir los resultados reales en las personas que ocupan los espacios, a continuación, se enlistan algunos de los beneficios de esta certificación:

Calidad ambiental y ventilación

Un espacio saludable tiene bajas concentraciones de CO2, VOC (compuestos orgánicos volátiles) y otros contaminantes, lo cual, incrementa el proceso cognitivo para los ocupantes del espacio, además de que aumenta su atención y productividad.

Confort Térmico

Las temperaturas adecuadas generan sensación de bienestar, el diseño adecuado del sistema de aire acondicionado y su supervisión (comisionamiento) ayudan a lograr este confort.

Luz del día e iluminación

Un sistema de iluminación eficiente incorpora la luz del día, esto a su vez ayuda a mejorar el ritmo circadiano que influye en que las personas logren un buen descanso.

Ruido y acústica

Las oficinas que cuentan con la certificación WELL utilizan materiales que reducen el nivel de ruido, ayudando a que existan menos distracciones durante el tiempo laboral.

Ubicación y acceso a amenidades

Un aspecto importante más allá de las certificaciones es proveer las condiciones para que los ocupantes hagan actividad física y a su vez reduzcan el uso del vehículo individual. Esto se logra a través de: racks de bicicletas y duchas, cercanía a transporte público, por mencionar algunos.

Vistas y sensaciones

Implementar colores, texturas y materiales que evoquen calma y un ambiente de naturaleza promueven la sensación de satisfacción y reducen el absentismo.

Vistas y biofilia

Hay un incremento en la percepción positiva del tiempo cuando se incorpora dentro de los espacios plantas de diversos tipos y una arquitectura que promueva la interacción con la naturaleza.

Diseño interior

El diseño interior que incorpora vistas al exterior, así como mimetización con patrones de la naturaleza y espacios de descanso ayudan a promover que los ocupantes se sientan más en control de su tiempo en relación con sus actividades laborales.

Conclusión

La mejor manera de adaptarnos a los cambios de esta nueva forma de vivir y trabajar es seguir los lineamientos de una certificación enfocada en la salud de las personas. Si utilizamos el conocimiento de esta herramienta para impulsar la inversión en lugares donde la prioridad sean las personas, se pueden crear entornos que contribuyan a mejorar la salud, la productividad, la sensación de pertenencia y confianza, logrando espacios mejor construidos.

Las empresas gastan el 92% de sus costos anuales de operación en su personal. Y si las personas pasan el 90% de su tiempo al interior, la calidad de los espacios interiores impacta en gran manera la productividad. Es por eso que la certificación WELL puede resultar en retornos significativos de inversión.

En KINENERGYestamos certificados como Well Performance Testing Agent. Contamos con gran experiencia en la certificación WELL y podemos ayudarte a cumplir este objetivo en tus proyectos. ¡No lo pienses más y contáctanos para conocer nuestros servicios de Auditoría WELL!

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El uso de aire acondicionado: un aliado para cuidar de tu salud

Mon, 21 Jun 2021 11:05:06 -0500

El SARS-CoV-2 es un virus nuevo del que aún se sabe poco y muchas de las evidencias van cambiando a medida que avanza el conocimiento científico. En lo que respecta a la influencia del aire acondicionado no hay certezas absolutas, pero los expertos coinciden en algo: la clave está en la recirculación del aire¹.

¿Puede el aire acondicionado ayudar a reducir la propagación del SARS-CoV-2?

Recientemente, la Organización Mundial de la Salud (OMS) reconoció que existen indicios que sugieren que el SARS-CoV-2, el virus que causa la COVID-19, podría transmitirse por el aire y que puede transportarse a través de partículas minúsculas de aerosol.

Debido a este descubrimiento la Sociedad Estadounidense de Ingenieros de Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado (ASHRAE) emitió una declaratoria respecto al funcionamiento de las instalaciones y sistemas de climatización, calefacción y ventilación para reducir la transmisión del SARS-CoV-2/COVID-19 destacando los siguientes puntos:

La ventilación y filtración facilitadas por los sistemas e instalaciones de climatización, calefacción y ventilación pueden reducir la concentración de SARS-CoV-2 en el aire y por tanto el riesgo de transmisión por vía aérea.
Los espacios no acondicionados pueden provocar estrés térmico en personas con amenaza directa de su vida y reducción de su resistencia a la infección.
En general, parar los sistemas e instalaciones de climatización, calefacción y ventilación no es una medida recomendada para reducir la transmisión del virus.

Medidas primarias de protección

Colocar señales de entrada y salida en accesos para evitar flujo en ambos sentidos.
Abrir las ventanas al exterior donde sea posible.
Utilizar sensores de temperatura a la entrada de edificios.
Promover el uso de escaleras para evitar la aglomeración en elevadores.
Establecer un plan de mantenimiento y limpieza.
En sanitarios, usar la tapa antes de realizar la descarga.
Mantener las puertas de los sanitarios cerrados.

Medidas del aire acondicionado

Incrementar la tasa de ventilación de aire exterior y mantenerla por tiempos largos de operación.
Mantener la extracción de baños operando (hasta por 20 min después de la ocupación).
Sugiere la ASM: "Mantener una “humedad relativa” entre el 40% y el 60% en el interior puede ayudar a limitar la propagación y la supervivencia del SARS-CoV-2 dentro del entorno mientras se minimiza el riesgo de crecimiento de moho y se mantienen hidratadas e intactas las barreras mucosas de las personas”.
Mejorar el tipo de filtros (MERV 13 o superiores/HEPA).
Usar purificadores de aire portables con filtros HEPA o >MERV13.
Considerar otras tecnologías como filtración de aire, desinfección de aire, desinfección de superficies: lámparas UV en la tubería o equipos de aire acondicionado, ionizadores, generadores de ozono, etc.

Filtros MERV-HEPA (Minimum Efficiency Reporting Value)

Eficiencia: La fracción de partículas removidas al paso del aire a través del filtro.
MERV: Minimum Efficiency Reporting Value.
Rango: MERV 1 a 16 (más alto MERV = más alta eficiencia).
Retención de partículas: 0.3 a 10 µm.
HEPA: High Efficiency Particulate Air.
Más eficientes que los filtros MERV 16.
Eficiencia: 99.97% de 0.3 µm.

Cambio de mentalidad

Derivado de la situación actual originada por la presencia del virus SARS-CoV-2 en las actividades de la vida cotidiana, se requiere adoptar una nueva normalidad para seguir el ritmo de vida al que se estaba acostumbrado previo a la pandemia, pero sin dejar de lado el tema de la seguridad y salud.

Es por eso que se habla de un cambio de mentalidad, no solo en la vida personal, sino también en la vida laboral, ya que es donde se pasa la mayor parte del tiempo. Existe una jerarquía de control que consiste en una serie de medidas a seguir con diferentes niveles de efectividad para ayudar a prevenir peligros y riesgos en las áreas de trabajo. Aplicado lo anterior al tema del COVID 19, dicha jerarquía puede aportar una nueva mentalidad para tomar precauciones y prevenir contagios.

PPE. Es la primera medida y la menos efectiva en término de resultados. Consiste en proteger al trabajador con “equipo de protección personal” como guantes, casco, botas, y aplicado al tema del COVID-19 podría ser cubrebocas, caretas y lentes de trabajo.
Controles administrativos. Consiste en cambiar la manera en la que la gente trabaja. Por ejemplo, ubicar señalizaciones del equipo de protección que se tiene que utilizar para prevenir la transmisión del virus o cursos teóricos acerca de cómo la gente puede detectar los síntomas del COVID-19.
Controles de ingeniería. Se trata de aislar físicamente a las personas del peligro. Un ejemplo de esta medida aplicada al tema de la pandemia es la instalación de ventilación mecánica o sistemas de aire acondicionado para aislar a las personas del virus que circula en el aire.
Sustitución. Es una de las medidas más eficientes. Se trata de reemplazar el peligro. Aplicado a la manera de reducir la transmisión del virus SARS-CoV-2 consistiría en sustituir los filtros de los equipos de aire acondicionado y ventilación por unos de mejor eficiencia para filtrar partículas de menor tamaño que afecten a los inquilinos.
Eliminación. Es la medida más eficiente, consiste en remover el peligro físicamente.

El correcto mantenimiento de los sistemas de aire acondicionado se considera una estrategia efectiva para evitar la propagación de infecciones en lugares cerrados. El mantenimiento de los equipos es relevante, además de que debe ser realizado por un técnico especializado de manera frecuente y debe considerar la sustitución de los filtros de aire, procurando utilizar filtros de alta eficiencia, de acuerdo con las necesidades de la instalación y a las recomendaciones del fabricante².

Si deseas instalar o dar mantenimiento a un “Sistema de Aire Acondicionado” de manera adecuada, ¡no dudes en contactarnos!

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Miguel Mancilla

Especialista HVAC Cx

Miguel cuenta con más de 6 años de experiencia en el área de diseño de aire acondicionado y ventilación en México, en proyectos enfocados principalmente a oficinas, data centers y residenciales. Egresado del Instituto Politécnico Nacional como Ingeniero Mecánico en ESIME Culhuacán. Cuenta con una certificación del idioma francés B2.

Referencias:

COVID-19 y aire acondicionado: ¿hay más posibilidades de contagio?, 2020, González Victoria, https://www.muyinteresante.es/salud/articulo/covid-19-y-aire-acondicionado-hay-mas-posibilidades-de-contagio-861593076585
Aires acondicionados previenen propagación del COVID-19, 2020, https://anfad.org.mx/aires-acondicionados-previenen-propagacion-del-covid-19-2/
Declaraciones ASHRAE, 2020, https://www.ashrae.org/file%20library/technical%20resources/covid-19/declaraci%C3%B3nes.pdf