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Balanceo de Aire de Sistemas HVAC

Métodos de Balanceo de Aire

El balanceo de aire de un sistema de distribución es necesario para dirigir adecuadamente el flujo de aire con el fin de optimizar el diseño del sistema. Los caudales se comprueban, ajustan y equilibran como pies cúbicos por minuto (CFM) o metros cúbicos por hora (m3/h). Existen dos métodos tradicionales para equilibrar el flujo de aire en los terminales. El primero es el equilibrado secuencial, que consiste en ajustar las compuertas de zona y de rama en secuencia. Sin embargo, el método más común de equilibrado del aire se denomina equilibrado proporcional.

Para el equilibrado proporcional tradicional, una campana de flujo de aire, o campana de captura, es el instrumento de prueba más popular utilizado para tomar las lecturas del flujo de aire. Las lecturas transversales en el conducto con un tubo de Pitot o un termoanemómetro de hilo caliente es otro método aceptado para capturar el flujo de aire real.

Dwyer ha diseñado una variación del equilibrado proporcional, que se denomina equilibrado predictivo utilizado en el instrumento de equilibrado SAH SMART Air Hood® de Dwyer. El equilibrado predictivo está diseñado para ser un proceso más rápido y ofrecer resultados más precisos que el equilibrado proporcional tradicional.
Equilibrado predictivo frente a equilibrado proporcional

En el equilibrado proporcional tradicional, la campana de flujo medirá directamente el flujo de aire volumétrico en las salidas o terminales de un sistema: los registros, rejillas y difusores. La mayoría de las campanas de flujo de aire tienen forma cónica y están alineadas con los registros del techo, como se muestra en la figura 1 de la izquierda. Cuando una campana de flujo se coloca sobre un terminal, generará presión dentro del sistema de conductos, lo que reduce el flujo de aire hacia el terminal. Esta condición se denomina contrapresión. El efecto de la contrapresión puede dar lugar a errores al tomar las lecturas. Antes de utilizar una campana de flujo, muchos técnicos recomiendan realizar un recorrido del conducto para verificar el factor K. Algunas campanas digitales incluyen una compensación de contrapresión que intenta calcular el efecto de la contrapresión para el técnico.

La técnica de Equilibrio Predictivo de Dwyer se basa en los métodos de equilibrio de masas y conservación de la energía. El Equilibrado Predictivo, es un proceso que implica la predicción de los puntos de ajuste de caudal ideales para cada TUA (Terminal Bajo Ajuste) de manera que cada terminal esté en el caudal objetivo hasta que el proceso se complete. El instrumento de equilibrado SAH SMART Air Hood® de Dwyer se diseñó teniendo en cuenta el equilibrado predictivo. La campana de aire de Dwyer se está utilizando en la Figura 1 en la imagen de la derecha.

El Equilibrio Predictivo es determinista y minimiza el número o los pasos del proceso involucrados en la prueba, el ajuste y el equilibrio de los sistemas HVAC. La Figura 2 ilustra una comparación entre el equilibrado predictivo y los procesos tradicionales de equilibrado proporcional, mostrando lo rápido que es el equilibrado predictivo.

Equilibrado proporcional

Con el equilibrado proporcional (referencia Figura 3), el técnico equilibra un terminal proporcional al terminal clave. Para iniciar un equilibrado proporcional de un sistema, uno de los requisitos es que el sistema tenga una tasa del 80% al 120% del caudal total de diseño. Los sistemas que estén por encima o por debajo de este rango no se equilibrarán correctamente. Si el sistema está fuera de este rango, la velocidad del ventilador debe ajustarse para entrar en el rango. Una vez ajustado, el caudal de aire de cada terminal mantendrá la misma relación con los demás terminales.

Si el Terminal 1 clave tiene un porcentaje de caudal de diseño del 60%, entonces el Terminal 2 es el 57%, el Terminal 3 es el 65%, y la relación con el Terminal 1 clave es 57% / 60% = 0,95. Esto significa que la Terminal 2 suministrará el 95% del volumen de aire de la Terminal 1. Con la Terminal 1 como clave, que entrega el 100% del caudal de diseño, la Terminal 2 entregará el 95% del caudal de diseño. Esto cumplirá los requisitos de diseño. Por ejemplo, si la compuerta de la Terminal 3 se ajusta a 525 CFM, el flujo de la Terminal 1 puede aumentar a 550 CFM. En este caso, el Terminal 2 está dentro del rango de diseño; 550 * 0,95 = 523 CFM.

Una vez que los terminales están en equilibrio, con la proporción adecuada de tolerancia entre ellos, permanecen en equilibrio entre ellos aunque el volumen de aire pueda cambiar. Todos los terminales del sistema están entonces proporcionalmente equilibrados. Las RPM del ventilador pueden ajustarse para suministrar el volumen de aire total previsto y todos los terminales suministrarán el caudal de diseño dentro de las tolerancias establecidas.

Este proceso requiere que el técnico de equilibrado ajuste el caudal del terminal de bajo ajuste (TUA) a la llave para obtener la proporción de caudal correcta. El caudal del terminal de la llave cambia cuando se modifica la compuerta del TUA. Pueden ser necesarias varias iteraciones para conseguir la proporción de caudal adecuada.

Dado que el técnico está estimando dónde ajustar el caudal del TUA en relación con la llave, la tolerancia puede variar considerablemente, lo que limita la precisión del equilibrado. La ilustración de la Figura 3 muestra el número potencial de pasos largos que implica el equilibrado proporcional.

Equilibrado Predictivo

El proceso de equilibrado Predictivo (referencia Figura 4) comienza abriendo las compuertas para captar el caudal total. El flujo total se distribuye en los cuatro flujos terminales. Los caudales terminales se determinan por las cargas de las compuertas y la caída de presión en el sistema.

El terminal 2 es la primera compuerta ajustada en el sistema, y el terminal 1 es la clave. El Equilibrado Predictivo calcula el punto de ajuste de caudal ideal para el Terminal 2 para TUA y predice los caudales para los Terminales 1, 3 y 4.

Después de ajustar el caudal del Terminal 2 al punto de ajuste de caudal ideal, el Equilibrado Predictivo calcula el punto de ajuste ideal para el Terminal 3 y predice los nuevos caudales para los terminales 1, 2 y 4.

Para finalizar, el Equilibrado Predictivo calcula el punto de consigna ideal para el último Terminal, el número 4, y los caudales para los Terminales 1, 2 y 3 están correctamente proporcionados al objetivo.

Por último, el Equilibrado Predictivo calcula el caudal ideal para el Terminal 4, de modo que el caudal del soplador puede ajustarse para llevar todos los caudales de los terminales a los caudales objetivo.

El Equilibrado Predictivo también supervisa y compensa la carga del soplador/ventilador por los cierres de las compuertas durante el proceso de equilibrado. La ilustración de la Figura 4, comparada con la Figura 3, muestra lo mucho más fácil y rápido que es el equilibrado predictivo en comparación con el equilibrado proporcional en cuanto a la cantidad de pasos implicados en el proceso.