11 agosto 2010

Eficiencia energética en instalaciones de aire acondicionado (IV). Parámetros de diseño en conducciones




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Diseñando sistemas de distribución para evitar longitudes de conductos largos, excesivos accesorios, altas velocidades del aire, y caídas de presión pueden tener un alto impacto en la energía. Para un caudal de aire dado, doblar el diámetro del conducto reduce la caída de presión en un 75 %. El diseño de conductos eficientes en energía también incluye localizar los conductos de forma que se minimicen las pérdidas de aire y térmicas. Estas prácticas promueven una distribución de aire apropiada a la vez que se reduce el ruido y el uso de la energía.

Localización de conductos

• La localización de conductos en el espacio acondicionado es la forma más eficiente de ubicar los conductos. Las ganancias y pérdidas se minimizan y van directamente al espacio acondicionado.
• Los conductos en espacios no acondicionados se localizan fuera de la barrera térmica del edificio. En lugares tales como áticos, cimentaciones o áreas de parking. Los áticos están a menudo más calientes que el exterior, por lo que tiene lugar una alta transferencia de calor conductiva a través de los conductos y pérdidas. Cuando los conductos se localicen en un ático, debe instalarse aislamiento siempre que sea posible.
• Conductos en el exterior de los edificios: Incurren en mayores pérdidas térmicas y penalidades de energía, especialmente cuando se exponen a ganancia solar. Los factores que afectan a las pérdidas incluyen pérdidas de aire, conducción de calor, radiación solar, y efectos de la reflexión solar.

Selección de accesorios y conductos

Conductos redondeados – Los conductos de acero galvanizado redondeados son recomendados para una capacidad de transporte de aire máxima con mínima pérdida de presión. Los conductos redondeados requieren un 27 % menos de metal por unidad de capacidad de manejo de aire que los conductos rectangulares y tendrán costes de instalación más bajos, lo cual resultará en ahorros de costes de capital sustanciales. Son también más silenciosos durante la operación y más fáciles de fabricar y sellar que los conductos rectangulares.
Conductos rectangulares – Cuando los conductos rectangulares se usen por limitaciones de espacio, debe mantenerse un ratio de anchura-a-altura de 1:1 para disminuir la caída de presión.
Conductos flexibles – El uso de conductos flexibles debe minimizarse, ya que se incrementa la caída de presión en un 63 % en comparación con los conductos de acero galvanizado. Su uso se limitará a la conexión de un difusor con una longitud máxima de 10 ft. Si se usan conductos flexibles, se instalarán procurando se produzcan bajas caídas de presión.
Conductos de fibra de vidrio – Se evitarán conductos de fibra de vidrio o conductos revestidos de fibra de vidrio ya que incrementan la caída de presión un 28 y 41 % respectivamente, comparado con los conductos de acero galvanizado. Las fibras pueden también entrar en el chorro de aire o/y proporcionar un medio para crecimiento bacteriano.
Terminales de aire – Seleccionar el ratio longitud:anchura de salida próximo a 1:1 para minimizar la caída de presión.
Collares de salida: Se usarán collares de 4” en techos, paredes bajas y conexiones de conductos expuestos en las salidas de alimentación. Este collar hace decrecer la caída de presión aproximadamente un 20 %
Silenciadores: Se evitarán los silenciadores ya que añaden una sustancial caída de presión, y ello origina un aumento de la energía del ventilador. Donde sea necesario, se seleccionarán silenciadores pasivos con mínimas restricciones al caudal. Puede integrarse un silenciador formando secciones concéntricas y rellenando el espacio interior con material absorbedor del sonido tal como la fibra de vidrio encintado con bario u otro elemento que incremente la densidad. La superficie interior se perforará para permitir que el sonido penetre el material absorbente.

Distribución en planta de conductos

La distribución en planta debe minimizar las longitudes de conductos, a la vez que proporciona una buena distribución de aire.

En muchas ocasiones no se le da a la distribución de los conductos la enorme importancia que tiene en eficiencia energética

Los criterios de diseño a considerar son los siguientes:

• Instalar codos con giros > 45º.
• Instalar paletas de giro en los conductos de suministro que giran inmediatamente bajo una penetración del techo. Se usarán paletas con forma aerodinámica para reducir la caída de presión en esquinas. Una configuración inapropiada de las paletas puede originar caídas de presión tan altas como un 200 % de lo normal.
• En las dependencias acondicionadas, se proporcionarán rejillas desde la habitación al área de aire de retorno general. Una alternativa es asegurar que las puertas de corte proporcionen suficiente área libre para enfrentarse a velocidades bajo la puerta de 100-300 fpm.
• Evitar diseños que requieran que el caudal de aire gire inmediatamente antes/después de una salida de retorno/suministro. Instalar aspas de entrada en las salidas de retorno para reducir pérdidas de presión y corregir caudal de aire en giros pronunciados.
• El primer codo en la conducción que sale de la unidad estará al menos a 70 cm de la misma, para minimizar resistencia y ruido.
• Consideraciones de costes de operación dictan que los sistemas de conducciones estarán diseñados para operar a la presión estática más baja posible.
• Las prácticas de instalaciones de eficiencia energética pueden tener un gran impacto en los costes de energía. Estudios llevados a cabo por Lawrence Berkeley National Labs muestra que las pérdidas en conducciones en los edificios comerciales pueden ser un 26 % del caudal del ventilador. Estudios llevados a cabo con simulación demostraron que en grandes edificios comerciales, un 20 % en pérdidas en el suministro a espacios acondicionados originaban un incremento de un 60 – 70 % de incremento en la energía de ventilación en la energía de ventiladores de volumen constante, lo cual equivalía aproximadamente a 1 kWh/yr-ft2 de energía derrochada.

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