¿Cómo balanceamos el aire en sistemas HVAC?

Métodos de Balanceo de Aire

figura1
Figura 1 (Izq: Campana Tradicional / Der: Air Hood)

Realizar el balanceo en un sistema de distribución de aire es necesario para dirigir correctamente el flujo de aire con el objetivo de optimizar el diseño del sistema. El rango de flujo se prueba ajusta y balancea de acuerdo a los pies cúbicos por minuto (CFM’s por sus siglas en inglés “cubic feet per minute”), o metros cúbicos por hora (m3/h). Existen dos métodos tradicionales para el balanceo del flujo de aire en las terminales. El primero es el “balanceo secuencial”, que consiste en ajustar la zona y los dampers de los ramales terminales en secuencia. Sin embargo el método más utilizado para el balanceo de aire se conoce como “balanceo proporcional”.

Para el balanceo proporcional tradicional, una campana medidora de flujo de aire es el instrumento más popular utilizado para tomar las lecturas del flujo de aire. Las lecturas transversales en los ductos con un tubo de Pitot o un termo-anemómetro de alambre caliente son otros métodos aceptados para capturar el flujo de aire real.

Dwyer diseñó una variación para el conocido método de balanceo proporcional, el cual lleva por nombre “Balanceo Predictivo” utilizado en la serie SAH SMART Air Hood™. El Balanceo Predictivo está diseñado para ser un proceso más rápido y arrojar resultados más precisos que el método de balanceo proporcional tradicional.

Balanceo Predictivo vs. Proporcional

En el método de balanceo proporcional, la campana medirá directamente el flujo volumétrico de aire en las salidas o terminales de un sistema: los registros, rejillas y difusores. La mayoría de las campanas medidoras de flujo de aire tienen forma de cono y van alineadas al registro en el techo, como se muestra en la imagen (Figura 1). Cuando una campana medidora de flujo es colocada sobre la terminal, esta generará presión dentro del sistema de ductos, la cual reduce el flujo de aire en la terminal, este efecto es llamado presión de oposición y puede causar errores en las mediciones. Antes de utilizar un medidor tipo campana muchos técnicos prefieren tomar mediciones previas en el ducto para confirmar el factor de perdidas (k), algunos instrumentos cuentan con dispositivos que pretenden compensar por esta presión de oposición.

El método de balanceo predictivo de Dwyer está basado en el balanceo de masas y en los métodos de conservación de energía. El balance predictivo, es un proceso que consiste en predecir los set points ideales del flujo para cada terminal “TUA” (Terminal Under Adjustment) así cada terminal se mantendrá con el flujo ideal hasta el final del proceso. El Instrumento de Equilibrio SAH SMART Air Hood ™ de la Serie Dwyer fue diseñado teniendo en cuenta el Balance Predictivo. La campana de aire de Dwyer se utiliza en la figura 1 en la imagen de la derecha

El balanceo predictivo es determinista y minimiza el número de pasos del proceso involucrado en pruebas, ajuste y balanceo de los sistemas HVAC. En la figura 2 podemos ver una comparación entre los procesos de Balanceo Predictivo y el Balanceo Proporcional Tradicional, mostrándonos cuánto más rápido es el Balanceo Predictivo.

Figura 2 (Balanceo Predictivo VS Balanceo Proporcional)

Balanceo Proporcional

Con el balanceo proporcional (referencia figura 3), el técnico balancea una terminal proporcional; con la terminal clave. Para iniciar con el balanceo proporcional de un sistema, uno de los requerimientos es que este tenga una rango entre el 80% a 120% al flujo del diseño total. Los sistemas que son más altos o más bajos de este rango no se equilibran correctamente. Si el sistema está fuera de este rango, la velocidad del ventilador debe ser ajustada para estar dentro del rango. Una vez ajustado, el flujo de aire de cada terminal permanecerá a la misma proporción con respecto a otras terminales.

Si la terminal clave 1 tiene un porcentaje de flujo de diseño de 60%, entonces la Terminal 2 es 57%, la Terminal 3 es 65% y la relación con la Terminal clave 1 es 57% / 60% = 0,95. Significa que la Terminal 2 suministrará el 95% del volumen de aire de la Terminal 1. Con la Terminal 1 como la Terminal clave, proporcionando el 100% del flujo de diseño, la Terminal 2 proporcionará el 95% del flujo de diseño. Esto cumplirá con los requisitos de diseño. Por ejemplo, si la compuerta (damper) para la Terminal 3 se ajusta a 525 CFM, el flujo desde la Terminal 1 puede aumentar hasta 550 CFM. En este caso, la Terminal 2 se encuentra dentro del rango de diseño; 550 * 0,95 = 523 CFM.

Una vez que las terminales están balanceadas, con la proporción apropiada de tolerancia entre sí, permanecen en equilibrio unas con otras a pesar de que el volumen de aire puede cambiar. Todas las terminales del sistema están entonces balanceadas proporcionalmente. El RPM del ventilador se puede ajustar para entregar el volumen de aire total previsto y todas las terminales trabajarán con el flujo de diseño dentro de las tolerancias establecidas.

Este proceso requiere que el técnico realizando el balanceo ajuste el flujo desde la terminal (TUA) a la terminal clave para obtener la proporción de flujo correcta. El flujo de la terminal clave varía cuando se cambia el damper de la TUA. Para lograr la proporción de flujo adecuada este puede tomar varios intentos.

Puesto que el técnico está estimando dónde fijar el caudal de la terminal TUA relativo a la llave, la tolerancia puede variar considerablemente, lo que limita la precisión del balanceo. La ilustración de la figura 3 nos muestra todos los pasos involucrados con el balanceo proporcional.

Balanceo Predictivo

El proceso del Balaceo Predictivo (referencia figura 4) comienza por abrir los dampers para capturar la cantidad de flujo total. Este flujo total es distribuido a las 4 terminales. El flujo de cada terminal está determinado por el damper, las cargas y las caídas de presión en el sistema.

La Terminal 2 es el primer damper ajustado en el sistema, y ​​la Terminal 1 es la clave. El Balanceo Predictivo calcula el punto de ajuste de flujo ideal para la Terminal 2 para la terminal TUA y predice los flujos para los Terminales 1, 3 y 4.

Después de ajustar el flujo de la Terminal 2 al set point del flujo, el balanceo predictivo calcula set point para la Terminal 3 y predice los nuevos flujos para los terminales 1, 2 y 4.
Para terminar, se calcula el punto de ajuste adecuado para la última Terminal (número 4) y los flujos para las Terminales 1, 2 y 3 están correctamente proporcionados al objetivo.

Finalmente, el balanceo predictivo calcula el punto de ajuste de flujo para la Terminal 4 y así el flujo del ventilador pueda ajustarse para llevar todos los flujos terminales a los flujos buscados.

El balanceo predictivo también monitorea y compensa la carga en el abanico/ ventilador generado por los cierres de dampers durante el proceso de balanceo. La ilustración de la Figura 4 comparada con la Figura 3 muestra cuánto más fácil y más rápido es el balanceo predictivo sobre el balanceo proporcional, por la cantidad de pasos involucrados en el proceso.

Figuras 3 y 4
Figuras 3 (Balanceo Proporcional) y Figura 4 (Balanceo Predictivo)

Para conocer más sobre métodos de balanceo de aire, comunícate con nuestro ingeniero especialista al correo: yared.gutierrez@aqsindustrial.com.mx o al teléfono (686)556-7423 en Mexicali, Baja California, México.

Fuente: Nota del Blog oficial de nuestra marca DWYER  /  Aquí la versión original en inglés.

 

Anuncios

Responder

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión / Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión / Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión / Cambiar )

Google+ photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google+. Cerrar sesión / Cambiar )

Conectando a %s