Ventiladores de alto alcance

Ya sea en invierno o verano, optimizar un proceso de climatización es posible mediante la instalación de ventiladores tipo HVLS.

Un ventilador de 24 pies de diámetro puede tener como velocidad máxima 48 RPM.

Karla Real Méndez.

Los ventiladores industriales tipo Alto Volumen, Baja Velocidad (HVLS, por sus siglas en inglés) tienen su origen en Estados Unidos, en la década de 1990, en la industria de los lácteos y crianza de ganado para ordeña.

En los graneros donde se mantiene el ganado, la temperatura en verano puede llegar a ser tan alta que las vacas entran en un estado de estrés por el calor y esto impide que produzcan leche en la cantidad y calidad habituales.

Debido a que estos animales producen sudor a una velocidad equivalente a una décima parte de la de los humanos, es muy fácil que sean susceptibles a las altas temperaturas.

Por esto es importante tratar de mantenerlos en condiciones donde exista un flujo de aire que, si bien no disminuye la temperatura del mismo, combinando este flujo con una velocidad relativamente elevada, produzca un efecto de confort.

Es aquí en donde la utilización de ventiladores comenzó a aplicarse, aunque en un principio se emplearon los ventiladores convencionales pequeños, después se optó por instalar equipos de 6 metros de diámetro que se movían a una velocidad baja.

Los ventiladores tipo HVLS se fabrican en medidas desde los 6 hasta los 24 pies de diámetro; un ventilador de los más grandes puede utilizar un motor de apenas 2 hp. Esto se debe a que como el ventilador gira a velocidades sumamente bajas (uno 24 pies de diámetro puede tener como velocidad máxima alrededor de 48 RPM) la energía necesaria para poder moverlo es muy poca. Esto se compensa con el gran tamaño del ventilador, que al tener aspas de hasta 12 pies de largo pueden mover una cantidad enorme de aire.

Este tipo de diseños aseguran un consumo de energía mínimo, aunado a un gran movimiento de aire. Sobre cuáles son los flujos de aire que estos equipos pueden manejar es difícil darle un número a los clientes debido a que el ventilador genera un flujo hacia afuera de todo su perímetro, en lugar de dirigirlo a un sólo punto, lo que complica la medición en campo.

Sin embargo, en cálculos de laboratorio, un ventilador de 24 pies de diámetro puede mover alrededor de 380 mil pies cúbicos por minuto, lo cual es una cantidad impresionante para un equipo que a primera vista se ve muy ligero.

Algunos ventiladores tipo HVLS poseen un controlador con el que pueden regularse las revoluciones por minuto a las que gira el ventilador. La ventaja de este tipo de controles es que no es solamente on/off, o bajo/medio/alto, sino que en realidad se tiene un ajuste de velocidades infinito. Algunos de estos controladores pueden incluso integrarse al sistema de administración del edificio, lo que hace más fácil y eficiente su operación cuando se tiene un sistema integral de aire acondicionado.

Si se considera instalar un equipo de estos en época de verano es muy probable que se identifiquen rápidamente las ventajas y los beneficios.

Los ventiladores tipo HVLS, al igual que los convencionales, ayudan al confort térmico de los ocupantes de un espacio gracias al efecto que produce la velocidad a la que hace llegar el aire a  la piel.

Se debe tomar en cuenta que un ventilador no posee un método mecánico para reducir la temperatura del aire o su humedad, ya que simplemente aumenta la velocidad del aire que pasa a través de sus aspas.

Espacios sin Acondicionar

En el caso de los humanos, el calor se transmite al ambiente por medio de la piel. Dependiendo de la velocidad a la cual se emite este calor  habrá confort, con calor o con frío. Si la velocidad de la pérdida de calor corporal es la adecuada, la sensación será buena. Si la velocidad es muy baja, entonces el cuerpo comenzará a sentir un sobrecalentamiento ligero que se percibirá como calor; si la piel pierde calor a una velocidad muy alta, la percepción será una sensación de frío, así de simple.

Ahora, si se piensa  en un día caluroso, en el cual el cuerpo no pierde su calor a la velocidad adecuada, sentimos incomodidad. Cómo resolverlo. Lo que se debe hacer es acelerar la velocidad de pérdida de calor corporal.

Un modo muy sencillo de hacer esto es aumentar la velocidad del aire que entra en contacto con la piel, utilizando un ventilador. El aire que llega está impulsado por las aspas de un ventilador, y combinado con la temperatura real del aire, crea un efecto de enfriamiento que engaña al cuerpo y lo hace sentir que el aire se encuentra a una temperatura más baja. Entonces, en espacios sin acondicionar, en donde la temperatura interior no es muy alta, se ven sumamente beneficiados con este tipo de sistemas.

Espacios Acondicionados en Verano

Si el espacio en donde se está considerando instalar un ventilador ya cuenta con aire acondicionado no significa que un equipo tipo HVLS no tenga utilidad o beneficios. Al contrario, es quizá ahí en donde se puede sacar más provecho de este tipo de sistemas.

En verano, la combinación de los sistemas de enfriamiento puede representar importantes beneficios y ahorros energéticos para los usuarios finales. Si es de expansión directa, por ejemplo, la adición de un ventilador HVLS nos permite minimizar la ductería. Con utilizar los ductos sólo donde sean necesarios (descarga de los equipos de enfriamiento, ramales principales, etcétera) y dejar que el ventilador se encargue de hacer la distribución del aire, el usuario final puede lograr considerables ahorros en la mano de obra y materiales de su sistema HVAC.

Una de las principales ventajas de utilizar un ventilador tipo HVLS, en conjunto con un sistema de enfriamiento, es el hecho de que, al tomar ventaja del efecto de enfriamiento que se produce con la operación del ventilador, se puede subir el ajuste en la temperatura del termostato del sistema de enfriamiento. Es decir, si normalmente el ajuste está a 24°C, utilizando un ventilador HVLS, se puede subir a 27°C.

Estos cambios dependen de las condiciones climáticas de cada región. Sin embargo, el simple hecho de poder subir 1°C el ajuste ya representa un ahorro en el consumo de energía. Y si se habla de sistemas de agua helada el ahorro es muchísimo mayor.

Espacios Acondicionados en Invierno

En espacios que están preparados para operar en invierno un HVLS es buena idea.

Los equipos de calefacción de gas que se instalan elevados tienen el problema de generar un fenómeno de estratificación dentro del edificio.

Esto sucede porque el aire caliente tiende a subir, de modo que el aire que sale de los equipos de calefacción inmediatamente después sube y se queda en la cubierta, en lugar de estar calentando el aire a nivel de piso, que es donde los operadores se encuentran.

Mucha gente siente desconfianza de instalar un ventilador de techo en este tipo de aplicaciones, pues piensan que el aire generado por el ventilador tendrá el mismo efecto que tiene en verano, y en realidad el personal sentirá más frío que si el equipo estuviera apagado. Esto es falso.

Al combinar un ventilador de techo tipo HVLS, a velocidades bajas, con un sistema de calefacción se puede ayudar al aire caliente que se ha acumulado en la cubierta a bajar y se mezcle con el aire en el resto del edificio, lo que unifica la temperatura en todo el espacio y hace que el calor de los equipos llegue a las zonas ocupadas por los operadores, que es donde se necesita. La utilización de los ventiladores tipo HVLS en sistemas de calefacción es una de las más importantes aplicaciones de estos equipos, y es aquí en donde se pueden encontrar los mayores ahorros en consumo de energía.

Hecho a la Medida

Si el simple hecho de tener instalado un ventilador de 23 pies de diámetro no es suficiente para llamar la atención, estos equipos casi siempre ofrecen la opción de pintado en prácticamente cualquier color y de accesorios, como lámparas, detectores de humo, cámaras de seguridad y altoparlantes.

Quizá estos aspectos para el ingeniero que piensa instalar uno de estos equipos en el área de andenes no representa un beneficio extra, pero en definitiva serán interesantes para un arquitecto al desarrollar un exclusivo complejo hotelero, un centro comercial o un aeropuerto, y también el propietario de algún otro tipo de espacio comercial que necesite un detalle como este para ser recordado por sus clientes.

Las aplicaciones comerciales de los HVLS crecen día con día, de modo que algunos modelos ya pueden ser instalados hasta en iglesias (los modelos comerciales de estos ventiladores suelen ser muy silenciosos).

Vanguardia y Perfil Ambientalista

Dentro de la industria de la construcción cada vez es más común escuchar que la preocupación por el aspecto ambiental de todo el proceso ha tomado importancia. Definitivamente existe una nueva cultura enfocada a respetar al medioambiente. Certificaciones como LEED ya son comunes en la mayoría de los países desarrollados en donde el enfoque verde es una cultura establecida y vista como algo común por la sociedad.

En países como México ya se cuenta con algunos edificios con certificación LEED y no es raro ver a un cliente o usuario final preguntando a su arquitecto o desarrollador sobre este tipo de características en su sistema o edificio.

Los ventiladores HVLS pueden ayudar a obtener puntos para lograr certificaciones como LEED, no sólo por su gasto mínimo de energía y auxiliar en la reducción del consumo de otros equipos, sino también por su diseño vanguardista.

Estos equipos tienen muchas más aplicaciones. Incluso el verlos en videos o fotografías no dice realmente qué tan bien funcionan. La mejor manera de entender lo que puede llegar a hacer un equipo de estos es presenciar su operación. A los clientes finales les da otra perspectiva ver la enorme cantidad de aire que en realidad se mueve, y este simple hecho puede llegar a ser decisivo al momento de optar por el sistema final.

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Karla Real Méndez

Especialista en ingeniería de aplicación HVAC. Egresada de la carrera de Ingeniería Mecánica de la Universidad Autónoma de Baja California. Cuenta con más de 10 años de experiencia en la industria del aire acondicionado, siete de ellos en el diseño de sistemas industriales HVAC. Forma parte de la treceava generación del Seminario de Especialistas en la Little Red School House de Bell & Gossett, en Morton Grove, Estados Unidos.