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Acerca de Xavier Linares Coderch

HVAC Department Head at Colt España S.A.

Aireadores de doble compuerta: comparativa de prestaciones térmicas y lumínicas

El objetivo del presente artículo es realizar una comparativa entre las prestaciones térmicas y lumínicas que ofrece el policarbonato con Aerogel/Nanogel en comparación con la opción de policarbonato PC32 que permite integrar el aireador de doble compuerta Colt Apollo.

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Para realizar dicha comparativa se toma como referencia los criterios de iluminación eficiente establecidos por un cliente en unas naves de almacén logístico:

  • Exutorios de policarbonato con un buen coeficiente de aislamiento térmico (U ≤ 1.31 W/m2K) y elevada transmisión de luz (LTV ≥ 64%).

El nanogel (en el mercado se presenta a través de diferentes nombres comerciales, nanogel/aerogel/etc) es una variante de gel de silicio (silica gel) que se combina con diferentes materiales para mejorar las propiedades térmicas y lumínicas de los mismos.
A pesar de que el nanogel no está clasificado como producto tóxico (según 67/548/EEC o 1999/45/EC), se debe prestar especial atención para prevenir cualquier contacto con la piel, así como evitar la inhalación del mismo, puesto que en ambos casos tendría afectaciones negativas graves en el cuerpo humano: irritación de la piel en el primer caso y afectación de las vías respiratorias en el segundo.
De la misma manera, la ficha de seguridad del producto indica que el nanogel se debe almacenar siempre en un lugar fresco y hermético, condiciones éstas que difícilmente se pueden dar si se integra dentro de paneles de policarbonato multicelular para ser instalados en cubiertas.
En este sentido, la combinación de paneles de policarbonato celular con nanogel ha sido una solución utilizada en el pasado con cierta asiduidad pero que actualmente tiende a estar en desuso debido a las incógnitas que presenta el comportamiento del material durante la vida útil del mismo, puesto que no se puede asegurar la ausencia de escapes de nanogel a través del policarbonato al ambiente interior de la nave, con las consecuencias negativas que ello conllevaría.

A continuación se muestra una tabla comparativa entre las principales prestaciones térmicas y lumínicas que ofrecen 2 tipologías de policarbonatos diferentes, susceptibles de cumplir con los requerimientos de la propiedad.

tabla policarbonato

detalle policarbonato

Detalle de sección transversal de aireador Colt Apollo con policarbonato PC32mm

A tenor de las prestaciones detalladas en la anterior tabla, ambos tipos de policarbonato cumplen con los requerimientos térmicos y lumínicos solicitados por la propiedad, si bien el policarbonato PC32mm (clear) del aireador Colt Apollo permite incluso mejorar los valores tanto de transmitancia térmica como lumínica.

Atendiendo a las incógnitas de comportamiento que presenta la utilización del nanogel en el interior del policarbonato, y que podrían llegar a derivar en afectaciones negativas graves al cuerpo humano, se recomienda descartar el uso de dicha solución en aireadores de evacuación de humos en caso de incendio.

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EcoDesign: ¿Afectará la directiva ErP al diseño de sistemas de ventilación en parkings?

La Directiva EcoDesign ErP 2009/125/CE tiene por objetivo fomentar el uso sostenible de los recursos energéticos disponibles, así como la reducción de las emisiones ambientales de CO2.  En este sentido, el Reglamento 327/2011, el cual establece los requisitos a cumplir para cyclone-cfdlos ventiladores no residenciales con potencias eléctricas comprendidas entre 125W y 500KW, se encuentra actualmente en su fase final de redacción, y ha puesto en relieve un asunto importante que afecta a la utilización de ventiladores de impulsos o de inducción – o comúnmente llamados jet fans –  en los sistemas de ventilación para parkings.

Una medida contraproducente

En su estado actual de redacción, el citado Reglamento incluye los jet fans y establece que los ventiladores deben tener un rendimiento estático mínimo superior a 0.50. Desafortunadamente la mayoría de los jet fans utilizados para ventilación en parkings estarían por debajo de este límite, lo que significaría que solamente se podrían utilizar diseños tradicionales por conductos, los cuales precisan de ventiladores más grandes y de mayor potencia. Paradójicamente, estos últimos serían mucho menos eficientes que los jet fans excluidos por la normativa.

En este sentido, la Asociación Europea de Ventilación Industrial (EVIA) ha querido destacar que los datos utilizados para establecer los límites que indica la normativa presentan algunas carencias. Según EVIA, sólo 13 de los 169 ventiladores que fueron analizados están por debajo de 5 kW, cuando no existen en el mercado jet fans con potencias superiores a 5kW, y la información utilizada para establecer el límite ha sido mayoritariamente para ventiladores de túneles mucho más grandes. Por tanto, el límite mínimo de rendimiento estático estaría excluyendo el 92% de los ventiladores que pueden ser utilizados para ventilación de parkings.

¿Por qué son eficientes los jet fans?

Los ventiladores de impulsos o inducción para ventilación de parkings ayudan a extraer los humos y/o gases tóxicos dañinos de una forma energéticamente eficiente. Los criterios de diseño del sistema de ventilación apuestan por maximizar la eficiencia energética del sistema, haciendo funcionar principalmente sólo parte de los ventiladores a baja velocidad (ventilación para dilución de CO), y funcionando la totalidad de los jet fans a máxima velocidad sólo en caso de emergencia (ventilación en caso de incendio).  En comparación con  los sistemas de ventilación mecánica tradicional por conductos, estos últimos deben utilizar ventiladores de mayor consumo, puesto que deben vencer mayor presión, chocando con la finalidad principal que busca la Directiva ErP, que no es otra que la de reducir el uso de energía.

En consecuencia, EVIA recomienda reducir el valor mínimo de rendimiento admisible a 0.48, lo que permitiría incluir a la mayoría de los jet fans dentro de la directiva ErP.

¿Y qué ocurre ahora?

La revisión del Reglamento 327/2011 está llegando a su punto final y se espera el voto de los países miembro de la Comisión Europea para antes de que finalice el presente año. Desde Colt estamos siguiendo de cerca este asunto y haciendo fuerza para que la recomendación de EVIA sea aceptada e incluida en la versión final del Reglamento. Informaremos en próximas entradas a nuestro blog cuando haya alguna novedad al respecto.

Mientras tanto, pueden visitar la página web del grupo de trabajo de EVIA, donde se describen todas las actualizaciones en relación a este asunto (http://www.evia.eu/en/Our-Industry/Fans/Fans-News-Updates.)

Para saber más sobre los sistemas de ventilación en aparcamientos, haga click aquí.

Ventilación Natural: La solución para industrias con gran generación de calor

labyrinth nemak-f4ab181dEn la gran mayoría de ocasiones, la ventilación natural es la solución más eficaz y económica para aquellas naves o edificios industriales que albergan procesos que generan una elevada carga térmica en su interior, pues esto conlleva tener un elevado gradiente de temperatura.

A mayor altura de la nave, mayor eficiencia del sistema de ventilación natural y condiciones más idóneas, pues el efecto chimenea que se crea permite un movimiento de aire de manera más fácil entre los puntos de aportación y extracción de aire.

El sistema de ventilación debe garantizar que nunca se sobrepasarán las temperaturas máximas que admite el proceso de producción según las condiciones definidas por el usuario, con el fin de no perjudicar la eficiencia del mismo, así como que se obtienen condiciones de trabajo confortables y agradables para el trabajador.

Ventilación natural vs. Ventilación mecánica

Independientemente de si se trata de un nuevo edificio industrial con previsión de altas ganancias internas de calor o bien de una remodelación de una nave ya existente, el diseñador debe evaluar los pros y contras de la implantación tanto de un sistema de ventilación natural como de uno de ventilación mecánica, respectivamente.

Asimismo, también se deberá buscar una solución que sea rentable económicamente, y en este sentido los costes de funcionamiento de un sistema de ventilación natural son prácticamente insignificantes:

  • Ausencia de consumo de energía.
  • Mantenimiento mínimo.
  • Sistema autorregulable: a mayor temperatura de aire, mayor es el caudal de aire que se mueve así como mayor es la eficiencia del sistema.
  • Posibilidad de enfriamiento nocturno.
  • Mayor vida útil de la instalación.

Sin embargo, existen algunos condicionantes que impiden o dificultan la implantación del sistema de ventilación natural:

  • Naves con altura insuficiente para lograr un buen efecto chimenea.
  • Inexistencia de cargas térmicas que generen un gradiente de temperatura.
  • Insuficiente espacio en cota baja para ubicación de tomas de aire exterior requeridas: los diferenciales de presión no deben ser muy elevados, pues en caso contrario la ventilación natural no funciona de una manera eficaz.
  • Zonas parcial o completamente ubicadas en el interior de un edificio, de modo que no hay acceso directo al exterior y por lo tanto es imposible dotar al sistema de aberturas para ventilación natural.

CFD: elección de la solución adecuada

Un análisis de simulación computacional (CFD) es una excelente herramienta para identificar la mejor solución en términos de ventilación para un proyecto en particular.

El análisis CFD, el cual debe ser llevado a cabo por un experto en uso de herramientas CFD, permite predecir, mediante un modelo de campo previamente definido, los flujos internos de temperaturas y velocidades, monitorizando con el máximo detalle el comportamiento del sistema de ventilación en todos los puntos críticos, ayudando de esta manera a desarrollar la solución de ventilación más eficaz en cada caso.

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Figura 1: distribución de presiones en plano vertical

La Figura 1 muestra la distribución de presiones que se obtiene en un edificio industrial con zonas a diferentes alturas, todas ellas comunicadas entre sí. La simulación CFD permite mostrar que el plano neutro de presiones (neutral line) se encuentra en la parte superior del edificio. En consecuencia, el sistema de extracción de aire sólo será efectivo si éste se instala por encima del citado plano, mientras que la aportación de aire se deberá extender a bajo nivel en todas las zonas.

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Figura 2: flujo de aire previsto en interior del edificio

Asimismo, el análisis CFD de los flujos de circulación de aire y de las velocidades que se alcanzan dentro de la nave permite identificar la mejor ubicación (ver Figura 2) tanto de tomas de aire exterior, como de aireadores para evacuación de aire caliente en cotas altas del edificio.

Salubridad en Parkings: ¿Cómo optimizar el funcionamiento del sistema de ventilación?

El diseño de los sistemas de ventilación por impulsos e inducción de aire en parkings debe garantizar, entre otros objetivos, condiciones de salubridad que eviten un exceso de concentración de CO en el interior del aparcamiento.

tubo_escape_humo_contaminacion colt spainEl marco normativo actual (DB HS-3) tan sólo fija los valores de concentración de CO a partir de los cuales se debe activar el sistema de ventilación, diferenciándose únicamente entre aparcamientos con presencia de empleados (50 p.p.m) y el resto de ellos (100 p.p.m), y debiéndose garantizar en ambos casos un caudal mínimo de extracción de 120 l/s por plaza.

Los citados caudales de extracción responden a la necesidad de garantizar óptimas condiciones de salubridad en las condiciones más críticas de concentración de vehículos – por ejemplo en una posible retención de coches en la entrada/salida del parking).

No obstante, los niveles de CO en el interior de un aparcamiento pueden variar muy significativamente a lo largo de un mismo día, dependiendo a su vez también de la tipología de edificio en el cual esté ubicado: en teatros, cines y oficinas es de esperar un tráfico de entradas/salidas en un mismo instante de tiempo, mientras que en centros comerciales el tránsito instantáneo de vehículos nunca será el de la totalidad de plazas previstas.

En consecuencia, y a la práctica, las exigencias de ventilación en términos de salubridad  pueden ser muy oscilantes, por lo que el funcionamiento del sistema debería responder de la misma manera y no trabajando únicamente en regímenes de caudal de extracción máximo – diseñado éste según condiciones críticas – vía habitual ésta de funcionamiento en instalaciones de ventilación convencionales.

El sistema Colt CPV mejora la eficiencia energética del sistema de ventilación, pues no es necesario hacer funcionar la totalidad del sistema en caso de contaminación localizada, funcionando únicamente los ventiladores de impulso – a baja velocidad- de la zona afectada. Del mismo modo, el caudal de extracción se puede modular mediante el uso de convertidores de frecuencia o de extractores de 2 velocidades, debiéndose igualmente dimensionar la capacidad máxima de extracción según la normativa vigente. Esta reducción de consumo eléctrico ha dado excelentes resultados en proyectos ejecutados por Colt.

Asimismo, la activación localizada de ventiladores de impulso por zonas de detección y la necesidad de disponer de varias salidas de señal desde la central de CO, requieren ineludiblemente coordinar eficazmente la instalación de detección con el sistema de ventilación Colt CPV.

¿Es seguro el enfriamiento evaporativo?

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Colt CoolStream. Instalación en cubierta.

Cuando se habla de sistemas de humidificación adiabática – conocidos también como enfriamiento evaporativo- ,  una de las principales dudas que pueden surgirle al usuario  radica en conocer la seguridad que ofrecen estos sistemas para controlar la bacteria legionella. El presente artículo explica los riesgos que debemos controlar, así como las prestaciones que ofrece nuestro equipo Colt Coolstream para garantizar que nuestro sistema de enfriamiento evaporativo es completamente seguro.

Los riesgos a controlar

La transmisión de la bacteria legionella a las personas se realiza a través de la inhalación de aire con gotas de aerosoles que contengan la citada bacteria, por lo que los principales riesgos que se deben controlar son:

  1. Temperatura del agua: la reproducción de la legionella se produce con temperaturas que oscilen entre 25 º C y 55 º C, por lo que el control de la temperatura del agua es un factor clave en el control del crecimiento de las bacterias en el sistema de ventilación.
  2. Aerosoles en aire: si el sistema de refrigeración atomiza agua que contiene la bacteria, existe riesgo de inhalación de legionella.

¿Significa esto que la refrigeración adiabática no es segura? En absoluto, siempre y cuando sepamos prevenir correctamente los riesgos citados y nos cercioremos que el sistema cuente con la certificación de higiene adecuada.

¿En términos de seguridad, qué debe garantizar un sistema de enfriamiento evaporativo?

1. Control de temperatura del agua: La calidad del agua de suministro es un punto clave, por lo que el sistema de control debe informar y chequear periódicamente los parámetros necesarios. Asimismo, el sistema debe estar diseñado para mantener Tagua <20 ºC, incluyendo asimismo mecanismos de seguridad que deben entrar en funcionamiento en caso de que se detectaran temperaturas superiores a 25ºC.

El sistema Colt CoolStream utiliza sólo agua potable, purga el agua con regularidad, monitoriza su temperatura y prevé un ciclo de secado diario, con el fin de eliminar cualquier posible proliferación de legionella. Asimismo, el equipo dispone de un elemento de seguridad adicional el cual garantiza que, en caso de fallo en el equipo, se vacíe la totalidad del agua en la instalación y posteriormente se seque la misma, y  en caso de fallo de suministro eléctrico, el agua se vacíe de forma automática mediante una válvula de drenaje segura.

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Colt Coolstream: Detalle de distribución y circulación de agua.

2. Control de la velocidad del aire: se debe garantizar que no se generen aerosoles durante el proceso de enfriamiento evaporativo.

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Colt CoolStream: principio funcionamiento (detalle 3D)

La solución más común es prevenir la formación de gotas, utilizando un panel rígido húmedo de absorción. En este caso, sin embargo, merece la pena detenerse un momento a analizar el tipo de ventilador que se utiliza: mientras que el ventilador axial garantiza una óptima distribución del aire sobre la cara del medio húmedo, las grandes unidades centrífugas utilizadas por muchos equipos del mercado tienden a proporcionar una distribución menos uniforme.

El control de la velocidad máxima del aire que atraviesa el panel de nuestro sistema Colt Coolstream evita la generación de aerosoles, asegurando de esta manera que no se arrastrarán gotas con el aire impulsado. El control del punto de trabajo del ventilador axial  permite mantener una velocidad de aire inferior a 1,7 m/s, teniendo de esta manera un margen de seguridad respecto a la velocidad mínima a partir de la cual se genera un arrastre de gotas – 2,0 m/s..

¿Cómo saber si un sistema de humidificación adiabática es seguro?

Antes de instalar un equipo concreto, debemos conocer qué pruebas de higiene ha completado con éxito, así como si dispone de una certificación de higiene expedida por un organismo de normalización de reconocido prestigio.

Colt CoolStream ha obtenido la certificación de higiene según VDI6022, lab(Hygiene requirements for ventilating and air-comditioning systems and air-handling units), la cual valida todos los aspectos de higiene requeridos en unidades climatizadoras de aire. Esta certificación es expedida por la Asociación Alemana de Ingenieros (VDI) y está reconocida como un estándar de aplicación global por el organismo británico HSE (Health and Safety Executive).

Aireadores con rotura de puente térmico: ¿cuándo se recomienda?

En términos de eficiencia energética de los edificios, existe en los últimos años una creciente preocupación en torno a las emisiones de CO2 que se traslada – en términos legislativos – en la aplicación de políticas y normativas enfocadas al ahorro de energía y, en consecuencia, a las mejoras del aislamiento térmico a considerar. Es por ello que en los últimos años se ha extendido el concepto de la rotura de puente térmico (RPT) en las ventanas y perfiles de aluminio. Pero, ¿qué significa realmente? En términos de evacuación de humos en caso incendio (SCTEH), ¿en qué proyectos se recomienda la instalación de aireadores que dispongan de dicha prestación?

Un puente térmico es una zona donde se transmite más fácilmente el calor, por las características del material o por su espesor. Esto puede ocurrir en aquellos puntos concretos de perfiles de aluminio (ventanas, aireadores, etc) donde estén en contacto las superficies interior y exterior (principalmente en los marcos perimetrales), pudiendo dejar escapar una pequeña parte de calor a través suyo (el aluminio es un metal conductor). Para evitar esta transmisión de calor, se usan los sistemas de rotura de puente térmico (RPT), utilizándose principalmente productos termoplásticos (poliamida 6.6) reforzados con fibra de vidrio que se intercalan entre los perfiles de aluminio que conforman la ventana. Asimismo, se debe considerar este sistema en locales donde se estima que en su interior haya un valor de humedad relativa elevado (ya sea por desprendimientos de humedad  por proceso o bien por tasas de carga latente ), puesto que la combinación de este factor con una temperatura exterior muy baja podría llevar a que la temperatura del superficial del perfil interior estuviera por debajo del punto de rocío y que ése condensara si no se dispone de RPT. En términos de evacuación de humos en caso de incendio (SCTEH), Colt dispone de aireadores certificados según EN 12101-2 y con rotura de puente térmico, integrándose perfectamente a nivel arquitectónico a las diferentes carpinterías previstas tanto en fachadas (Colt Coltlite CLT)  como en lucernarios y/o cubiertas (Colt FL DUO, entre otros) que se proyectan en edificios de pública concurrencia y/o singulares.

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Ahora bien, ¿necesitamos instalar siempre aireadores con rotura de puente térmico? La respuesta a dicha pregunta se debe analizar en cada proyecto en particular puesto que, si bien es cierto que su instalación garantiza la ausencia de condensaciones en el interior, existirán muchos casos en los cuales no se precisa dotar de prestaciones de rotura de puente térmico al SCTEH, pero que podremos cumplir con los requerimientos de ahorro energético mediante el uso de aireadores que ofrezcan un buen aislamiento térmico ( que se traduce en valores bajos del coeficiente de transmisión térmica U[W/m2ºK]), como por ejemplo el aireador Colt Apollo.

colt apollo aireador cubierta rotura puente termico

A título de ejemplo, en una nave de almacenamiento a gran altura (no es de esperar en principio una tasa de desprendimiento de humedad considerable en su interior) pero climatizada en el plano de trabajo inferior, debido al gran volumen interior (mezcla entre aire tratado y aire bajo cubierta)  y a las infiltraciones de aire que tendrá (inevitables y que tenderán a igualar los valores de humedad absoluta interior y exterior en todo momento), nuestra experiencia nos lleva a afirmar que se consiguen resultados plenamente satisfactorios mediante el uso de equipos de altas prestaciones térmicas, pero sin necesidad de que dispongan de RPT. En cualquier caso, y tal y como se ha indicado anteriormente, la respuesta a la pregunta del enunciado del artículo debe ser analizada en cada caso particular, con el fin de ofrecer la solución que mejor se adapte a las necesidades concretas de cada proyecto.