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Contribución de las redes de distribución de aire

Eficiencia energética y confort acústico en instalaciones de climatización

Nicolás Bermejo, responsable del Departamento Técnico, Prescripción y Promoción de Isover Saint-Gobain

16/02/2014
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Según datos del Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía (Idae), el consumo de energía para calefacción y refrigeración en el sector de la edificación representa casi el 50% del consumo energético. Las redes de distribución de aire desempeñan un gran papel en la disminución de ese consumo.

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La eficiencia energética de las instalaciones es esencial (así como un uso óptimo) para limitar el impacto ambiental sin desgradar el confort del usuario. En lo que a eficacia térmica de las redes de conductos se refiere, ésta depende fundamentalmente de dos factores: del aislamiento térmico (resistencia térmica del material) y de la estanqueidad (fugas de aire).

El aislamiento

Para un material con conductividad térmica de referencia a 10 °C de 0,040 W/(m • K) el espesor mínimo a utilizar según lo especificado por el Rite es de 30 milímetros para interiores y 50 para exteriores. Por su parte, para un material con conductividad térmica distinta a la anterior, se considera válida la determinación del espesor mínimo aplicando la siguiente ecuación para superficies planas:

d = dref (λ/ λref)

Así, por ejemplo, en el caso de un material de conductividad térmica 0,032 W/m • K, el espesor mínimo de aislamiento para cumplir con los requisitos derivados del Rite para aire frío en interiores sería:

d = dref (λ/ λref) = 30 mm (0,032/0,040) = 24 mm

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Para garantizar y mejorar el cumplimiento de los anteriores requisitos, los conductos de lanas minerales Climaver, de Isover, son la mejor opción. Si queremos realizar el cálculo de las perdidas energéticas por este concepto, debemos de tener en cuenta la transmisión térmica total en conducto U (W/m2) que vendrá dada por la siguiente expresión en el caso de conductos rectangulares:

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La temperatura Fluido, sal del aire de climatización a la salida del conducto se obtiene gracias a la fórmula:

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Donde

  • Tfluido, ent: temperatura del aire de climatización a la entrada del conducto, en °C
  • Text: temperatura del ambiente exterior a la red de conductos, en °C
  • S: sección del conducto, en m2
  • ρfluido: densidad del aire, en kg/m3
  • Cp: calor específico, kJ•kg-1•k-1
  • Rtotal: resistencia térmica total, en (m2K)/W
  • L: longitud total del conducto, en m

El flujo de calor total transferido a lo largo de la longitud L del conducto será:

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Si tenemos en cuenta las anteriores expresiones y realizamos los cálculos para diferentes materiales, vemos que la opción tecnológicamente más avanzada que permite obtener los resultados de mayor eficiencia energética es mediante la instalación de un conducto de lana mineral Climaver Apta, que como vemos en el siguiente ejemplo de cálculo utilizando las anteriores expresiones, permite ahorros energéticos del 30% con respecto a lo mínimo exigido por el Rite:

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* Ejemplo de la estimación de la pérdida energética por transferencia de calor para un conducto de 60 x 50 cm y 30 m de longitud por el que circula aire a 5 m/s. La temperatura del aire a la entrada es de 16 °C y la temperatura ambiente del entorno del conducto de 25 °C (coeficiente de emisión contando suciedad 0,3). Se toman en cuenta los tres mecanismos de transferencia de calor: conducción, convención y radiación.

** Correspondientes a un año.

Eficiencia energética en instalaciones de climatización: estanqueidad

Es obvio que las fugas de aire por falta de estanqueidad de las redes de conductos constituyen uno de los factores que más contribuyen a la reducción de la eficiencia de las redes de transporte de los fluidos portadores.

El Rite hace referencia a las normas UNE-EN 13779 y UNE-EN 12237 que establecen cuatro clases de estanqueidad para redes de conductos. La clase de estanqueidad se define con el coeficiente c de la ecuación:

F = c p0,65 10-3

Donde

  • f: son las fugas de aire en m3/(s.m2)
  • p: es la presión estática en Pa
  • c: es el coeficiente de fugas

Se delimitan 4 clases de estanqueidad. El Rite en su apartado IT 1.2.4.2.3. exige, en general, que la estanqueidad de una red de conductos sea como mínimo de la clase B por lo que el proyectista deberá de tener en cuenta las clases según las indicaciones anteriores.

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La estanqueidad es un requisito que puede mejorarse sin coste adicional. Las fugas de aire en un sistema de climatización son un parámetro crítico en la eficiencia del sistema. El Rite, Reglamento de Instalaciones Térmicas en Edificios, especifica que “las redes de conductos tendrán una estanqueidad correspondiente a la case B o superior” IT 1.2.4.2.3., pero esta clase representa más del 5% de fugas del caudal dependiendo de los casos.
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Esto implica que para un conducto de clase B, con 300 Pa de presión estática a su entrada, se permiten unas fugas de 0,37 L/(s.m2). En una red de conductos que transporta un caudal de 5.400 m3/h (1,5 m3/s) y tiene una superficie de 200 m2, las fugas representan 74 L/s, es decir, casi el 5% del caudal. En el caso de tener el aire de climatización a 16 °C y una temperatura ambiente de 25 °C, las pérdidas energéticas equivalentes a esas fugas de aire para un año alcanzarían los 7.300 kWh.

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Pérdidas energéticas por fugas asociadas a las clases de estanqueidad (* suponiendo 0,18 €/kWh y 300 Pa, 5.000 m3/h y 200 m2).​

Vemos que con la gama Climaver, que posee una clase de estanqueidad certificada D, las perdidas energéticas por fugas según el ejemplo anterior, se reducirán en un 90% con respecto a lo exigido por el Rite.

Confort acústico en instalaciones de climatización

En una instalación de climatización, el ruido y las vibraciones producidos por la instalación y las turbulencias causadas por el flujo del aire que circula a través de la red de distribución de aire pueden generar ruidos que se transmitan a los espacios habitables. Si la superficie interior de los conductos está constituida por un material que refleje con facilidad el sonido (como por ejemplo, el acero), estas turbulencias pueden provocar que las paredes de los conductos entren en vibración, transmitiendo así el ruido por el resto del recinto.

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Principales fuentes de ruido en una instalación de climatización.

Sólo podremos esperar un resultado óptimo si el aislamiento acústico lo hemos planificado e integrado en las primeras fases de un proyecto. En nuestro esfuerzo por controlar el ruido, cada detalle cuenta y es capaz de influir positivamente en el nivel final de ruido. Una buena planificación ha de tener en cuenta múltiples factores. Además de contribuir a la eficiencia energética del acondicionamiento térmico los paneles pertenecientes a la gama Climaver ofrecen la máxima absorción acústica del mercado con un coeficiente Sabine de hasta 0,9, (siendo el valor 1 el máximo posible). Además, la gama Climaver alcanza unos valores muy elevados de absorción acústica en las frecuencias bajas, donde el problema del ruido es más acentuado para los ventiladores.

Las instalaciones de climatización poseen varios focos de generación de ruido, que deben ser tratados teniendo en cuenta su punto de localización física en la instalación y el tipo de ruido generado (ruido aéreo o ruido de impacto).

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