A través de este artículo se da a conocer cómo está participando el sector de la ventilación para encontrar la manera de hacer más eficiente la energía empleada por los ventiladores.
Ing. David Ortiz
Hace más de 50 años la industria de la ventilación instituyó la Asociación de Control y Movimiento de Aire (AMCA). Desde sus inicios AMCA implementó el programa de certificación de prestaciones para ventiladores. Este programa de certificación fue aceptado instantáneamente por la industria HVAC en Estados Unidos y Canadá.
AMCA se expandió más allá de Norteamérica, y se convirtió en AMCA Internacional, y con ello fue aceptado el programa de certificación en otras regiones del mundo incluyendo Europa, Asia y la India.
Para complementar las necesidades del programa de certificación, AMCA primero impulsó normas para determinar las prestaciones de los ventiladores expresadas en términos de caudal, presión estática, sonido, calidad de balanceo y vibración, en conjunto con la American Society of Heating Refrigeration and Air Conditioning Engineers (ASHRAE).
El siguiente paso, logrado en las últimas dos décadas, fue desarrollar normas nacionales americanas (American Nacional Standards) en este campo. A través de este proceso casi todas las Normas AMCA para ventiladores han sido convertidas a normas americanas.
La industria de la ventilación también participa activamente en comités técnicos de ASHRAE y específicamente con ASHRAE TC 5.1 Fans. Además AMCA Internacional está activo en el avance de normas internacionales para ventiladores en la Organización Internacional de Estandarización (ISO), a través de la American Nacional Standard Institute (ANSI), cuyo comité perfeccionó un número de Normas ISO para ventiladores.
ASHRAE e ISO están presentando trabajos en normas, encaminados a reducir el uso de energía en los ventiladores. Por una parte ASHRAE está dirigiendo sus necesidades para la industria HVAC de uso no residencial en Estados Unidos, y por otro lado, los trabajos de ISO están orientados al uso de ventiladores con consideraciones específicas de acuerdo a la unión europea y Estados Unidos.
En el otoño del 2007, ASHRAE SSPC (Standing Standard Project Committee) 90.1 Mechanical subcommittee, invitó al comité de ventiladores ASHRAE TC 5.1 a participar en el desarrollo de requerimientos para eficiencia en ventiladores, donde el primer grupo desarrolló un sistema para la clasificación de eficiencia energética en el uso de ventiladores.
AMCA International reconoció la importancia de los esfuerzos de este grupo y cómo está participando el comité en el proceso de estos requerimientos, a través de los socios activos organizados en grupos de trabajo en ASHRAE e ISO.
Tanto el diseñador como el fabricante son responsables de la eficiencia de energía del ventilador, ya que ambos son responsables del uso de la energía
Puede decirse con seguridad que en las últimas cinco décadas ha sido una práctica común seleccionar a los ventiladores para diferentes aplicaciones, utilizar la presión estática preferida sobre la presión total, dejando de lado el hecho de que la presión requerida por el sistema debe ser satisfecha por la presión total y no por la presión estática.
Como resultado, la eficacia estática es utilizada como una medida de la eficiencia, porque está ligada a la potencia del ventilador, empleada comúnmente en la presión del ventilador. No es intención decir que la presión total del ventilador no debe ser usada en absoluto, pero el uso está limitado principalmente a la selección de ventiladores de flujo axial.
Para sistemas HVAC, definimos al ventilador como una máquina de movimiento de aire con transmisión motriz. La energía de entrada del ventilador proviene del eje del motor.
La entra y salida del ventilador son usadas como áreas de control para determinar la energía transferida al aire por el ventilador. Por consiguiente, la energía que el ventilador entrega al aire, es la diferencia en energía total entre las áreas de control. Ésta tiene generalmente dos componentes: Dinámica y Estática. La suma de ellas es la energía total entregada por el ventilador dentro del aire.
La proporción de esta energía en relación a la entregada por el motor es la eficiencia de energía del ventilador, y es también frecuentemente llamada “eficiencia total del ventilador”. Esta característica refleja la calidad del diseño aerodinámico del aparato y de ninguna manera expresa cómo esta energía puede ser usada en la aplicación del ventilador.
Sin embargo, no existe razón para condenar el uso de la eficiencia estática del ventilador, ya que podría emplearse para otros fines y propósitos.
La eficiencia de energía del ventilador está en función del caudal incluso para operación a velocidad constante. A muy bajo caudal esta eficiencia disminuye pero aumenta con los incrementos de caudal.
Para un flujo en particular, la eficiencia alcanza un valor máximo, el cual es frecuentemente referido como “valor pico”, y también es denominado como óptimo. En incrementos más allá de este caudal, la eficiencia decrece.
ASHRAE e ISO están presentando trabajos en normas encaminados a reducir el uso de energía en los ventiladores
Tanto el diseñador del sistema de HVAC como el fabricante son responsables de la eficiencia de energía del ventilador, ya que ambos, son responsables del uso de la energía de éste.
En otras palabras, para conseguir el mínimo de consumo de energía para un propósito o aplicación dada, el rendimiento del ventilador tendrá que ser alto y éste deberá ser operado en o cerca del pico de máxima eficiencia.
La clasificación de los ventiladores de acuerdo a su rendimiento fue diseñada por un grupo de profesionales organizados en diferentes cuerpos dentro de AMCA International.
Este grupo decidió rápidamente que la mejor aproximación sería desarrollar una clasificación basado en el pico de máxima (mecánica) eficiencia. Un análisis de los productos actualmente ofertado por los fabricantes nos ayuda a clarificar que el pico de eficiencia máxima de cualquier tipo de ventilador está ligado con su tamaño, en caso de que sean pequeños es de <24 pulgadas.
Aunque el subcomité mecánico SSPC 90.1 indicó su preferencia por un simple número (independiente del tamaño y tipo de ventilador), el grupo de ventilación está en función de esta sugerencia (por lo menos, en tamaño de ventilador), y sencillamente no era factible.
La principal motivación de los miembros del subcomité SSPC 90.1 fue que creyeron que los fabricantes deberían mejorar sus productos y dar entrada a una reducción en el consumo de energía.
Sin embargo, el pensamiento prevaleciente de fabricantes y miembros de la asociación indicaba que el mayor problema es la pobre aplicación que se le da a los ventiladores, operándolos lejos del punto de máxima eficiencia.
Esta mala aplicación es la principal causa de incrementos en los costos de operación. El grupo de especialistas pensó que cualquier sistema de clasificación debería incluir dos componentes, la calidad del ventilador, que puede ser indicada por valor del pico de máxima eficiencia (mecánica) y el pico de máxima eficiencia (mecánica) del ventilador en cualquier punto de operación.
El primero de estos puede ser dirigido al desarrollo del sistema de clasificación para ventiladores basados en el pico de eficiencia mecánica máxima, mientras que el segundo conlleva a la consideración del diseño y operación del sistema en donde ha sido instalado el ventilador. El primer problema puede y debe ser orientado por la industria de la ventilación. El segundo pude ser dirigido efectivamente por diversas organizaciones, a través de ASHRAE, AMCA, entre otras.
Sin embargo, el grupo de ventilación reconoció que mejorar las características de los ventiladores no sólo es posible sino que es inevitable. Este esfuerzo requeriría desde luego de una significante inversión en investigación y procesos de manufactura por parte de los fabricantes y los resultados no podrían esperarse a largo plazo.
Durante los últimos doce meses, el grupo ha desarrollado un sistema de clasificación que involucra el pico de máxima eficiencia (mecánica) contra el tamaño del ventilador, por lo tanto más ventiladores podrán tener una clasificación única por la calidad de eficiencia de energía del ventilador, sin embargo existen otros problemas que deben ser atendidos, por ejemplo, condiciones ambientales y cómo incluir las pérdidas por transmisión, nombres de las etiquetas o sellos de eficiencia, etc.
A principios del 2008, ISO TC 117 Fans formó un grupo de trabajo (WG11), cuyo principal objetivo de éste fue formular una norma internacional para clasificar a los ventiladores de acuerdo a su eficiencia.
El US Technical Advisory Group for ISO/TC 1178 presentó una propuesta compresible, ésta es parte de un borrador para una norma internacional que deberá ser completada para su aprobación a mitad del 2009.
El comité de Ventilación de AMCA ha iniciado el proceso de desarrollo de una norma ANSI/AMCA y pretende definir está certificación, así como un programa formal que ayude a especificadores, compradores y usuarios en general a identificar la eficiencia de estos productos.
La potencia usada para calcular la eficiencia es la potencia entregada en el eje del ventilador o en el rodete. El uso probable de estos grados por cuerpos legislativos o de regulación podría ser la siguiente:
1 El ventilador será especificado con un grado mínimo, por ejemplo FEG80 que sería el límite inferior de la calidad aerodinámica del ventilador
2 El sistema de instalación deberá ser especificado teniendo un bajo grado, y también requiere que el punto de trabajo real esté cercano al punto de máxima eficiencia
3 Tamaño del diámetro del rodete
4 El óptimo pico de eficiencia del ventilador puede ser calculado a partir de la presión total o de la presión efectiva
4 Para cualquier tamaño mayor a 1000 mm. El valor de los límites de los grados será considerado igual al ventilador de diámetro 1000 mm
5 Si es utilizado este método para ventiladores de acoplamiento directo sin eje y rodamientos integrados al ventilador, la eficiencia será resultado del empleo del rodete.
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Fuente:
• Revista “In Motion”, AMCA Internacional.
