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Enfriando la factura de la luz con ventiladores eficientes

ZIEHL-ABEGG Ibérica05/04/2022
Incremento en los costes de la energía y transporte, inflación, desabastecimiento, crisis de materias primas, y así una larga lista de retos que nos hacen cada vez más buscar productos y servicios de calidad, de confianza y que sean eficientes. Los ventiladores no escapan a esta realidad y pueden ser determinantes para alcanzar la excelencia en una instalación.
Los ventiladores deberían ser cada vez más eficientes y silenciosos. Para ello, los fabricantes tienen en cuenta principalmente la eficiencia de los motores y el consumo optimizado con motores EC. Pero, un factor diferencial en su diseño es el incluir los descubrimientos de la naturaleza para hacer que el sistema general sea más silencioso y más eficiente. En particular, los viejos sistemas de ventilación se pueden rehabilitar de manera rápida y rentable para reducir significativamente el consumo de energía y el ruido.
Figura 1 – Retrofit con ventiladores centrífugos ECblue

Figura 1 – Retrofit con ventiladores centrífugos ECblue.

La naturaleza como fuente de inspiración

El diseño de rodetes/palas de múltiples tipos ha evolucionado a lo largo de los años, en busca de mayores eficiencias y emisiones de ruido reducidas. La bio-mimética, desde la aerodinámica (ornitología), la hidrodinámica (biología marina) y la biomecánica (árboles), en el diseño de rodetes/palas de ventiladores ha llevado a avances sorprendentes en su rendimiento, tanto en términos de ganancias de eficiencia como de reducción de emisiones de ruido. Algunos de estos ejemplos los encontramos en:

Tubérculos de aleta de ballenas jorobadas

La evolución ha dado como resultado que los bordes de las aletas de las ballenas jorobadas tengan nódulos elevados del tamaño de una pelota de golf, conocidos como tubérculos. El 'efecto tubérculo' es un fenómeno por el cual estos nódulos de vanguardia aumentan el rendimiento hidrodinámico en el caso de la ballena, permitiendo una agilidad sorprendente de una criatura tan grande. La investigación sobre este tema fue realizada por Frank E. Fish (et al.) a principios de los años noventa y la introducción de tubérculos en aplicaciones industriales seguidas en forma de nódulos o una superficie ondulada en los bordes de las carcasas de las turbinas eólicas y las aspas del ventilador. El efecto no es diferente al de las estrías en las alas de los búhos mencionadas anteriormente.

Biomecánica del árbol

El profesor Claus Mattheck, un científico alemán, es una autoridad reconocida en biomecánica de árboles. Su trabajo en este campo ha inspirado a los diseñadores de rodetes/palas de ventiladores a adoptar las complejas curvaturas observadas en las estructuras de los árboles al desarrollar rodetes/palas mediante los cuales se logra una resistencia óptima con un uso mínimo de material.

Mayores ahorros energéticos con motores EC con funciones de IoT, comunicación inalámbrica y eficiencia IE5

El motor de conmutación electrónica (EC) se creó en 1985 pero se puede considerar como producto colocado en el mercado sólo desde el año 2003. Como está sujeto al avance de la industria electrónica se mejora a cada iteración de versión y esto se nota en todos los fabricantes, con el claro beneficio para el consumidor final.

A día de hoy ya se pueden encontrar motores EC con funciones de IoT y comunicación inalámbrica, y esto con clase de eficiencia IE5. El promedio del ahorro energético de un Retrofit donde se pasa de ventiladores con motor IE1/IE2 a los ventiladores con motor EC está en unos conservadores 30-40%.

Los fabricantes de ventiladores con producción integral de las partes que componen el producto terminado han sido capaces de adaptar las eficiencias de los motores a las eficiencias de los rodetes.

En los productos más eficientes del mercado, los fabricantes han logrado conjugar la más alta eficiencia de sus motores con la más alta eficiencia del rodete, al mismo tiempo lanzando ventiladores con cada vez más baja emisión sonora.

Caso real de un Retrofit de ventiladores en un hotel

Los ventiladores centrífugos ZIEHL-ABEGG ZAbluefin ECblue y los ventiladores axiales ZAplus ECblue incorporan motores EC clase IE5 y sus diseños de impulsor presentan conceptos de bio-mimética; ambos tipos son ideales para proyectos de rehabilitación muy rentables.

Comparar las nuevas instalaciones y máquinas que se entregan hoy a la propiedad con el estado del arte de hace 20 a 25 años atrás es un ejercicio interesante, los materiales han evolucionado, los detalles constructivos hacen los equipos más funcionales y muy modulares. Pero cuando miramos más a fondo y comparamos la factura energética de dos instalaciones separadas por 20 a 25 años de similar capacidad térmica, eso sí nos motiva hacia la pregunta: ¿Cuánto puedo ahorrar solo por hacer un Retrofit de los ventiladores en mi instalación?

Con la subida de la factura de la luz que todos estamos sufriendo al largo de los últimos meses, podríamos lanzar la pregunta reformulada: ¿Cuánto pierdo por no hacer ya el Retrofit de los ventiladores en mi instalación?

Si vamos a un caso práctico en un hotel, donde se han sustituido en una primera fase 16 ventiladores, la conclusión es obvia.

El aire nuevo se estaba impulsando a través de 16 ventiladores centrífugos de correas, con motor de 1.5 kW. Al utilizar este tipo de ventilador, era obligatorio aplicar silenciadores en la instalación ya que los más de 90 dB[A] de potencia sonora son inadmisibles en una aplicación de confort.

Lo primero que hay que dejar claro cuando comparamos el antes y el después es que el punto de trabajo no es lo mismo. Con los ventiladores de nueva generación, gracias al diseño muy optimizado del impulsor, el nivel sonoro se ha mejorado tanto que no es necesario tener silenciadores en la instalación. Esto significa que automáticamente el punto de trabajo del ventilador ECblue de nueva generación baja unos 180-200 Pa.

Figura 2 .Ejemplo de retrofit (antes/después) con ventiladores centrífugos ECblue en una unidad de tratamiento de aire...

Figura 2 .Ejemplo de retrofit (antes/después) con ventiladores centrífugos ECblue en una unidad de tratamiento de aire.

Luego hay otro factor que influye mucho en el cálculo de ROI (return of investment); el ventilador centrífugo de correas es un todo nada, cuando está funcionando trabaja al 100%. El ventilador ECblue de nueva generación lleva regulación de velocidad integrada, solo trabaja en el régimen que le pide el sistema. Por eso es importante tener en cuenta el perfil de carga al largo de 1 año que consideramos en este caso. (Tabla 1).
Tabla 1

Tabla 1.

Si metemos este perfil de carga de trabajo para el ventilador, un coste de €0,20 kWh con un muy conservador incremento anual del 6% en el coste de la electricidad y comparamos para 16 ventiladores, el contraste es absoluto. (Figura 3).

Figura 3
Figura 3.

Reduciendo la factura eléctrica

La evolución en el diseño de motores eléctricos y rodetes/palas de ventiladores significa que, los ventiladores instalados hace años en máquinas de muchos tipos, pueden haber sido diseños de vanguardia en el momento en que se instalaron, pero desde entonces han sido reemplazados por ventiladores que permiten una mayor eficiencia y rendimiento acústico superior.

Ziehl-Abegg cuenta con un centro de desarrollo donde invierte un 6% de su facturación anual para poder ofrecer al mercado las soluciones más eficientes y adaptadas a las necesidades del futuro. Al día de hoy ya se puede encontrar motores ECblue con funciones de IoT y comunicación inalámbrica, y esto con clase de eficiencia IE5. El promedio del ahorro energético de un Retrofit donde se pasa de ventiladores con motor IE1/IE2 a los ventiladores con motor ECblue está en unos conservadores 30-40%.

Por lo tanto, existe la oportunidad de reemplazar los ventiladores antiguos existentes con ventiladores actuales de última generación, por lo que la eficiencia mejorada de los ventiladores actuales puede tener el efecto de reducir significativamente el requerimiento de energía para utilizar dichos los ventiladores, reduciendo el gasto del operador del equipo en electricidad. El ahorro en el consumo de energía dependerá de múltiples factores, incluido el punto de funcionamiento del ventilador, la aplicación dentro de la cual se instala el ventilador y la eficiencia del ventilador que se reemplazará.

En definitiva, es precisamente en estos momentos de crisis cuando hay que fijarse en los componentes de los sistemas y trabajar para reducir la incertidumbre. Y una de las maneras más efectivas de hacerlo es fijarse en los ventiladores utilizados. Quizás una operación de retrofit pueda suponer la supervivencia de la instalación.

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Ziehl-Abegg Ibérica, S.L.U.

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