Los sistemas de ventilación aplicados al ámbito residencial o colectivo en el pasado únicamente garantizaban el flujo de aire permanente mediante caudales variables adaptados a las necesidades de cada zona y de cada momento. Ahora, con la integración de nuevas herramientas, otorgan mayor eficiencia.
Óscar Villegas Juárez.
La ventilación es la técnica que sustituye el aire de un recinto considerado indeseable por la falta de temperatura adecuada, pureza o humedad, por otro que aporta mejoras. Esto se logra mediante la inyección y extracción de aire que, a su paso, provocan un flujo constante o variable, acarreando todas las partículas no deseadas. Como se sabe, los sistemas que realizan estas funciones están conformados por ventilador, motores, ductos, difusores, sensores PT, interruptores PT y filtros de aire. Pero, para que un experto los vuelva realmente eficientes, es preciso que adquiera conocimientos previos sobre el glosario general. Por lo que, iniciaré con las definiciones, vistas desde el enfoque que le da la industria HVAC de dos palabras elementales.
Eficiencia. Es la capacidad para lograr un fin, empleando los mejores medios posibles; dicho de otro modo, es la relación existente entre el vector insumos (cantidad, calidad, espacio y tiempo) y el vector productos, durante el subproceso de conversión de insumos en productos.
Ventilador. Máquina que produce una corriente de aire gracias al giro de sus aspas. Esto ocasiona una diferencia en las presiones.
Una vez planteado esto, comencemos a visualizar la eficiencia en la ventilación desde dos perspectivas: mecánica y controlada. Este texto se enfocará exclusivamente en la primera, pues la mecánica casi siempre es proporcionada por los fabricantes de los equipos.
¿Por qué volver sostenibles los equipos de ventilación?
• Los equipos están diseñados para atender condiciones drásticas o casos críticos
• Con esta técnica se obtendrán ahorros de energía
• Su buen manejo otorgará beneficios económicos
• Se disminuirá el impacto ambiental
• Los productos prolongarán su vida útil
¿Cuáles son los beneficios de hacer eficiente un sistema?
Como se indica antes, el usuario final busca la ubicación de sistemas eficientes en su casa, industria o empresa, por cuestiones de ahorro energético que culminen en ahorros económicos. Asimismo, algunos ya lo hacen por aminorar el impacto ambiental.
¿Qué sistemas aplican para la eficiencia?
Aquí podríamos hablar de diversas opciones; pero, para elegir el adecuado, se debe considerar el diseño o las especificaciones, que varían en promedio entre 5 y 10 por ciento.
Aplicaciones
La inserción de la ventilación en la industria HVAC se da en:
(1) Torres de enfriamiento
(2) Unidades manejadoras de aire
(3) Condensadores
(4) Ventiladores de inyección y extracción
(5) Motores
La mayoría de estos equipos cuenta con un motor acoplado a un ventilador de forma directa o indirecta, a través de poleas o engranes
Bajo los métodos mencionados, se debe, obligatoriamente, hacer un monitoreo del control del motor, ya que éste se encarga de transformar la energía eléctrica en mecánica, por lo que tiene mucha injerencia en los parámetros de eficiencia que se alcanzarán.
Para volver aún más eficaz el comportamiento del motor, se debe integrar algún elemento que permita el control de la velocidad; con ello disminuirá el consumo energético. Es decir, un elemento que verifique que el consumo de energía sólo sea el necesario. El más recomendado es el variador de frecuencia o variador de velocidad (VLT), pues por remplazo como sistema de arranque del motor dará los beneficios que se muestran en la gráfica.
Un convertidor de frecuencia aprovecha los instrumentos del aparato de ventilación, pues sigue las leyes de proporcionalidad. La gran ventaja de emplearlos para controlar la velocidad de los ventiladores es el ahorro de electricidad. En comparación con equipos de control y tecnología alternativas, esta es una cuestión que demuestra su inmejorable funcionamiento.
Prueba de ahorro de energía
Como indica la ley de la proporcionalidad, el causal se controla mediante la combinación de las revoluciones por minuto (RPM). Al bajar la velocidad sólo en 20 por ciento respecto de la velocidad nominal, el caudal se reduce en el mismo porcentaje. Esto, debido a que el caudal es directamente proporcional a las RPM. Por su parte, en el consumo eléctrico se logra un ahorro de 50 por ciento.
El equipo en cuestión sólo tiene que suministrar un caudal correspondiente al 100 por ciento, determinados días por año, mientras que el promedio es inferior a 80 por ciento del caudal nominal en el tiempo restante. Aquí, el ahorro energético también ronda el 50 por ciento.
Comparación de ahorro de energía
La solución que ofrece el convertidor de frecuencia ante las tecnologías tradicionales es en cuanto al ahorro energético. Esto se debe a sus capacidades, que le permiten controlar la velocidad del ventilador en función de la carga térmica del sistema, y al hecho de que éste cuenta con instalación integrada, que le permite funcionar como un aparato de gestión de edificios (BMS, por sus siglas en inglés).
La siguiente gráfica ilustra el ahorro de energía típico que se puede obtener con tres productos conocidos, cuando el volumen del ventilador se reduce hasta en 60 por ciento. (Ver gráfica 2)
Está claro que un equipo de ventilación sostenible contribuye a la reducción del consumo energético a la hora de ser arrancado y durante todo su funcionamiento. Además, se mantiene dentro de los límites idóneos del estrés mecánico. Con este tipo de aparatos, el usuario tiene el control de la presión y la temperatura en sus manos, por lo que puede adaptarlas según sus necesidades. Como extra, la eficiencia incrementa la vida útil de los compresores.
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Óscar Villegas Juárez
Es Ingeniero en Control y Automatización por el Instituto Politécnico Nacional. Cuenta con diversos cursos y diplomados. Con más de 10 años de experiencia, labora en Danfoss Industries, como HVACR Sales Manager, Power Electronics Division. Su principal función, la venta de equipos de variación, orientados a la industria HVACR.
