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Área técnica
Cómo equilibrar una red VMC
Esta monografía, elaborada por la oficina técnica de Ideal Clima, quiere aportar una contribución seria a un aspecto fundamental, pero a menudo descuidado, dentro de un correcto dimensionamiento de una red de Ventilación Mecánica Controlada.
Todo sobre el equilibrado VMC en 1 minuto - El vídeo
¿Las redes de aire para VMC son autoequilibrantes?
Muy a menudo se considera que las redes de aire, especialmente en el sector residencial, son sustancialmente autoequilibrantes y que alcanzan un punto de equilibrio satisfactorio tanto para los caudales totales como a nivel de cada estancia.
Sin embargo, en la mayoría de los casos esto no sucede. La causa principal se debe buscar en la mayor o menor distancia entre la boca de ventilación en el ambiente y el colector; de hecho, la longitud de los tramos de conducto DN 75 que sirven a dichas bocas influye fuertemente en el flujo de aire que circula por ellos.
Por este motivo, las redes de aire, incluso con longitudes de uso común, pueden conducir una cantidad de aire inadecuada para las necesidades reales del ambiente.
De hecho, en la mayoría de los casos la red de aire no alcanza por sí sola un punto de equilibrio en el balance de caudales. Al contrario, las desviaciones respecto a los valores de proyecto pueden ser notables, con consecuencias sobre la eficacia de la renovación de aire y sobre el ruido.
Tomemos la siguiente red de aire, que puede representar un caso típico de red instalada pero no equilibrada:
Por mucho que un proyectista calcule correctamente, en fase de diseño, los efectos de cada componente de la instalación y prevea las oportunas regulaciones de equilibrado en las bocas, durante la ejecución de la obra es frecuente, por exigencias de obra, que se sigan recorridos distintos de los previstos en proyecto, con curvas adicionales y longitudes modificadas, lo que provoca diferencias en el caudal real de los conductos.
Las consecuencias de una instalación desequilibrada:
Una instalación desequilibrada provoca:
Ruidos y silbidos
Con caudal excesivo: mayor nivel de ruido, silbidos y zumbidos. Para evitar estos fenómenos, la norma CEN TR 14788 desaconseja superar los 3 m/s en los conductos DN 75, equivalentes a un caudal máximo admisible de 32 m3/h. Caudales superiores provocan molestos fenómenos de ruido.
Ventilación insuficiente
Con caudal insuficiente: renovación de aire inadecuada para las necesidades del ambiente, con mayor estancamiento de olores, acumulación de humedad y posible formación de moho en los puntos más fríos de los locales (puentes térmicos).
Desperdicio energético
La eficiencia de recuperación de las máquinas de ventilación puede superar incluso el 95%, con intercambiadores a contracorriente en EPS o en aluminio, y se mide mediante ensayos de producto realizados según las normas EN 308 o EN 13141:7. Los valores de eficiencia declarados parten de un requisito fundamental, y a menudo dado por sentado: que el flujo de impulsión y el de extracción tengan el mismo caudal.
Aunque a nivel de proyecto siempre se persigue el equilibrado, en la realización práctica pueden producirse desviaciones importantes, cuyo efecto repercute de manera significativa en la eficiencia energética de la recuperación.
Para cuantificar la relación entre el desequilibrio de caudales y la eficiencia energética, tomemos por ejemplo el siguiente caso:
Los caudales de impulsión y de extracción se encuentran correctamente equilibrados. La eficiencia de recuperación es la esperada según las tablas de caudal / eficiencia proporcionadas por los fabricantes del recuperador de calor, obtenidas según las normas anteriormente mencionadas.
En el caso de una instalación no equilibrada, los caudales de impulsión y de extracción pueden ser distintos; en el ejemplo, el caudal de impulsión es superior al de extracción (100 m3/h frente a 80 m3/h):
En esta situación, la eficiencia de intercambio se ve comprometida: un flujo de impulsión con caudal más elevado no puede transferir todo el calor posible, porque el flujo de extracción no tiene caudal suficiente (y, por tanto, capacidad térmica) para recibirlo. Una parte del flujo de impulsión no participa en la recuperación de calor, salvo de forma parcial e incompleta.
Se obtiene el mismo resultado también si el caudal mayor es el de extracción. Es intuitivo que un desequilibrio de los caudales hace que el flujo con menor caudal no disponga de “aire” en cantidad suficiente para participar completamente en el intercambio y, por tanto, no sea capaz de recibir o transmitir todo el calor posible.
La disminución de eficiencia debida a un desequilibrio de los flujos puede estimarse cuantitativamente para cualquier tipo de intercambiador, utilizando las ecuaciones de intercambio energético.
La siguiente tabla resume el impacto que el desequilibrio de los caudales tiene sobre la eficiencia de un intercambiador a contracorriente con una eficiencia del 93%. (Para los cálculos de detalle y el método utilizado, véase el apéndice).
|
Eficiencia del intercambiador según EN 308 |
Desequilibrio entre los caudales en el intercambiador |
Eficiencia real del intercambiador |
|---|---|---|
|
93% |
0% |
93% |
|
5% |
88% |
|
|
10% |
84% |
|
|
15% |
79% |
|
|
20% |
74% |
|
|
25% |
70% |
Obligación normativa de verificación del equilibrado
La UNI EN 12599 (Ventilación para edificios – métodos de medición para la recepción de las instalaciones) impone una serie de controles que deben realizarse en el momento de la puesta en marcha, para evitar que desviaciones respecto al proyecto puedan afectar a la eficiencia y funcionalidad de la instalación. Estos controles deben documentarse adecuadamente en un protocolo de entrega de la propia instalación.
La norma prevé, según el tipo de instalación, diversas verificaciones que garantizan su buen funcionamiento, entre ellas la limpieza de los filtros y la medición de la absorción de corriente de los ventiladores.
En lo que respecta al equilibrado de la instalación y a las condiciones del aire impulsado y extraído, la norma prescribe las siguientes obligaciones de medición:
|
En los conductos |
Para cada ambiente | ||||
|---|---|---|---|---|---|
|
Medición del caudal |
Medición de la temperatura |
Medición del caudal de impulsión |
Medición del caudal de extracción |
Medición de la humedad | |
|
Solo ventilación |
Obligatorio |
No necesario |
Obligatorio |
A petición |
No necesario |
|
Ventilación con calefacción |
Obligatorio |
Obligatorio |
Obligatorio |
A petición |
No necesario |
|
Ventilación con refrigeración |
Obligatorio |
Obligatorio |
Obligatorio |
A petición |
Obligatorio |
|
Ventilación con refrigeración y deshumidificación |
Obligatorio |
Obligatorio |
Obligatorio |
A petición |
A petición |
El correcto equilibrado de la instalación no puede darse por cierto a priori, sino que debe medirse y verificarse objetivamente en el momento de la puesta en marcha de la instalación.
La norma prescribe además que los instrumentos de medida utilizados tengan las siguientes incertidumbres máximas de medición:
La correcta medición y regulación de los caudales es, por tanto, una obligación normativa que es necesario respetar.
Procedimiento e instrumentos para el equilibrado de una instalación:
Para equilibrar una instalación de ventilación es necesario disponer de:
- Puntos en los que sea posible variar el caudal de aire que entra en los ambientes
- Instrumentación de medición capaz de detectar los caudales que circulan por los conductos
La instrumentación tradicional deriva de las mediciones de ingeniería realizadas en instalaciones de gran caudal del sector terciario (hospitales, centros comerciales) y, por tanto, está dotada de características que difícilmente se adaptan a las necesidades de las instalaciones de ventilación con recuperación energética típicas del sector residencial y del pequeño terciario:
|
Instrumento de medida |
Magnitud medida |
Desventajas en el uso en instalaciones VMC: |
|
Anemómetro y cono de medición
|
Caudal de aire en m3/h |
· No es posible medir bocas de dimensiones superiores a las del cono · Requiere preparación especializada |
|
Hilo caliente, anemómetro |
Velocidad del aire en m/s |
· Requiere cálculos para obtener el caudal · Requiere la toma de datos en varios puntos para cada boca · Requiere conocer con exactitud la sección de paso de cada boca · Escasa precisión, debida a la repetición de varias mediciones · Requiere preparación especializada |
|
Medición en conducto |
Velocidad del aire m/s |
· Requiere cálculos para obtener el caudal · Requiere la toma de datos en varios puntos para cada conducto · Escasa precisión, debida a la repetición de varias mediciones · Requiere preparación especializada · Es necesario practicar (y volver a cerrar) orificios de aplicación en el conducto |
Independientemente de la instrumentación adoptada, el procedimiento de ajuste se desarrolla por iteraciones sucesivas según el siguiente esquema:
- Medición de los caudales de cada boca individual
- Suma de los caudales de impulsión y de extracción para verificar el equilibrio global entre impulsión y extracción (+/-5%)
- Verificación de los caudales de cada ambiente y de la desviación respecto a los caudales de proyecto.
- Actuación sobre los conductos más desequilibrados (estrangulamiento o apertura según los resultados)
- Repetición del procedimiento a partir del punto 1 hasta que la instalación quede equilibrada.
Es necesario realizar las mediciones de todas las bocas, con las correspondientes correcciones en los conductos, una media de tres veces antes de obtener un resultado satisfactorio. Esto supone un notable consumo de tiempo.
Resulta evidente que el tiempo necesario para la medición y la regulación de una instalación es de importancia fundamental para hacer del ajuste un proceso rápido y eficiente, sin renunciar a la necesaria precisión de medida.
Metrovent
Metrovent es la solución desarrollada por Ideal Clima que permite medir y regular simultáneamente los flujos de aire en los conductos con gran precisión. Está diseñada específicamente para aplicaciones de ventilación mecánica controlada con recuperación energética.
Metrovent se instala fácilmente directamente a lo largo del conducto de ventilación DN 75. Aprovecha un innovador y patentado método de medición mecánica por turbina.
En el interior de Metrovent se monta una turbina de 8 palas dotada de un muelle torsional calibrado de contraste.
Cuando la turbina es impulsada por el flujo de aire que circula por el conducto, genera un momento angular proporcional al caudal, contrarrestado y equilibrado por la acción del muelle. El resultado es un desplazamiento de la turbina desde la posición de reposo a una nueva posición de equilibrio, proporcional al caudal que circula por el conducto. Sobre la turbina se ha realizado un indicador que ofrece una lectura inmediata en m3/h del caudal de aire que circula por el conducto.
Metrovent está equipado con una válvula de mariposa, situada aguas abajo de la turbina para no interferir en la medición. Esta válvula puede regularse con un destornillador plano, para actuar directamente sobre el caudal hasta obtener el valor correcto.
Ventajas de Metrovent
Rapidez de lectura y regulación
La lectura del caudal se obtiene directamente mediante la aguja roja a lo largo de la escala graduada en m3/h. Es posible apreciar los caudales sin necesidad de realizar cálculos y simplemente de un vistazo. Con la válvula de mariposa se puede variar el caudal hasta obtener el de proyecto.
Precisión
El conducto Metrovent dispone de una incertidumbre de medición calculada según la EN 12599 inferior al 10% y está certificado por un laboratorio acreditado por Accredia para los ensayos de medición de caudal.
En comparación con otros instrumentos de tipo convencional, la precisión de medición de Metrovent es particularmente elevada precisamente en los bajos caudales típicos de la ventilación mecánica controlada (inferiores a 40 m3/h).
Esta precisión hace que Metrovent cumpla con la normativa EN 12599 para el equilibrado y la entrega de una instalación de ventilación.
Un proceso de calibración realizado en fábrica durante la producción garantiza la exactitud y la repetibilidad de la medición en el tiempo.
Rapidez de equilibrado
Metrovent puede instalarse en cualquier punto a lo largo del conducto corrugado DN75, con la precaución de dejar al menos 40 cm de conducto recto aguas arriba, para estabilizar el flujo de aire que debe medirse. Metrovent puede instalarse tanto en posición horizontal como vertical, tanto en los conductos de impulsión como en los de extracción. (Una flecha estampada indica la dirección del flujo).
Los medidores de caudal pueden instalarse en puntos de fácil acceso, con la posibilidad incluso de agruparlos inmediatamente aguas abajo de los colectores de distribución o dentro de cajas de inspección específicas en el interior de los tabiques.
La proximidad de los Metrovent entre sí hace aún más fácil y rápida la regulación de todos los ambientes desde un único punto o desde un número limitado de puntos.
Bajas pérdidas de carga
La conformación y el número de palas de la turbina se han estudiado para obtener la máxima precisión de medición con un amplio recorrido de la aguja para facilitar la lectura. La forma de las palas permite extraer un momento torsional muy elevado con pérdidas de carga globales reducidas.
Las pérdidas de carga medidas de Metrovent 75 a un caudal de 30 m3/h son inferiores a 1 Pa y, por tanto, totalmente despreciables en el dimensionamiento y funcionamiento de la instalación de ventilación.
Posibilidad de inspección y mantenimiento
A diferencia de otros instrumentos de medición, Metrovent se instala de manera permanente en los conductos de ventilación; esto permite también agilizar las operaciones de inspección y mantenimiento durante todo el ciclo de vida de la instalación.
Control de filtros
La obstrucción de los filtros de la máquina y la necesidad de su limpieza o sustitución se evidencian rápidamente por una reducción de los caudales medidos respecto a los de proyecto.
Enlaces útiles
