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Desde el año 1992, en que la ONU
promovió la conferencia de Río de Janeiro, los temas relacionados con
el cambio climático se encuentran en las agendas de la mayoría de los gobiernos.
Esta preocupación por el cambio climático, las medidas que deben
adoptarse así como los plazos en que deben alcanzarse los objetivos,
también fueron objeto de debate en las conferencias de Kioto y Buenos
Aires, esta última en 1.998.
Entre las distintas políticas medioambientales se encuentra la eficiencia
energética.
Puede decirse que este proceso enlaza también con la preocupación motivada
por la crisis del petróleo del año 1973 que dio origen a la Conferencia
Mundial de la Energía celebrada en Estambul en 1977. En ésta, se llegó
también a la conclusión que, el ahorro energético, es la más barata y
accesible fuente de energía y puede jugar un papel primordial en el futuro.
Esta verdad, válida para todo el mundo, es dramática en España por
su gran dependencia energética del exterior. Una fuerte política de fomento
de las energías limpias o renovables (eólica, solar, etc.) junto con el fomento
del ahorro energético experimentará un gran impulso en nuestro país.
Respecto al ahorro energético debe decirse que la Fundación Ford llegó a
la conclusión que los procesos industriales pueden mejorar el 30% su eficiencia
energética. También el Centro de Estudios de la Energía explica que
se pueden lograr ahorros de un 5 hasta un 20% con sencillos métodos
de mejora en equipos y procesos, con inversiones razonables.
Este capítulo pretende aportar su granito de arena contribuyendo al
ahorro de energía de calefacción en grandes locales uniformizando la
temperatura por medio de ventiladores de techo.
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CALEFACCION Y CLIMATIZACION DE EDIFICIOS
La calefacción o climatización de un local tiene por objeto crear unas
determinadas condiciones de temperatura, humedad, etc. en el ambiente
a fin de que las personas que lo habitan tengan una sensación de confort
o bienestar.
La mencionada sensación es, pricipalmente, el resultado del intercambio
de energía entre el cuerpo humano y su entorno. Este intercambio se produce
por evaporación, convección y radiación, tal como muestra la Fig. 1.
Vemos que, únicamente en los espacios
habitados, es necesario mantener
las condiciones ambientales
necesarias para el bienestar. De
hecho las normativas sobre climatización
ya definen estos espacios, en
que deben garantizarse los criterios
de bienestar, como ZONAS OCUPADAS,
tal como puede verse en la Fig.
2. También debe decirse que mantener
aquellos criterios fuera de las
zonas ocupadas conduce a despilfarro
de energía.
Este despilfarro no tiene demasiada
importancia en locales con una altura
de techo reducida. No puede
decirse lo mismo en el caso de
naves y locales cuya altura de techo
es considerable. En estos casos es
conveniente instalar sistemas que
lleven a una mayor eficiencia energética
al calentar o climatizar el
local.
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GRADIENTE DE TEMPERATURA EN UN LOCAL
Si medimos la temperatura de un local con calefacción a diferentes
alturas veremos que ésta aumenta desde el suelo hasta el techo. Su
incremento depende del caudal de aire extraído del local y de la cantidad
de energía empleada en calentarlo.
En el caso de un local estandard suele aceptarse un incremento
de temperatura de aproximadamente un 7% por cada metro de altura
sobre el nivel de respiración de los ocupantes.
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AHORRO DE ENERGIA EN CALEFACCION
En un edificio las pérdidas de calor
a través de los cerramientos son
proporcionales a la diferencia de
temperaturas entre el interior y el
exterior del edificio, es decir, cuanto
más alta sea esta diferencia mayor
será el gasto energético de calefacción.
Suponiendo que la diferencia
de temperatura entre el interior y el
exterior sea uniforme en el techo,
paredes, ventanas, etc. el porcentaje
de calor disipado en cada uno de
los elementos constructivos puede
verse en la Fig. 3.
Estos porcentajes de energía disipada
en cada uno de los cerramientos
pueden cambiar substancialmente si
la temperatura a nivel del suelo es
diferente de la del techo. En este
caso las pérdidas de calor a través
del techo pueden ser considerables.
Según lo anteriormente descrito, si
no se emplean dispositivos para evitar
la estratificación térmica del aire
de estos locales, nos encontraremos
con una disminución de la eficiencia
energética debida a dos circunstancias:
- Por la necesidad de tener que
calentar, hasta las condiciones de
confort o bienestar, un volumen de
aire muy superior al de la ZONA
OCUPADA.
-Por el aumento de las pérdidas
caloríficas a través del techo debido
a la mayor diferencia entre la temperatura
del aire en la parte superior
de la nave y la temperatura exterior.
Pero veamos más detenidamente
estos dos aspectos: Partiendo de un
local frío, al empezar la jornada se
pondrá mucho antes a régimen, alcanzando una temperatura uniforme,
un local con ventiladores de
techo que otro sin ventilación, en el
que para lograr la temperatura de
bienestar en la zona ocupada se
originarán temperaturas crecientes
hasta el techo.
La fórmula siguiente:
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C = 0,24 V (t2-t1) |
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indica la cantidad de calorías (kcal)
necesarias para calentar una masa
de aire V(kg) desde una temperatura,
por ejemplo, de t1(ºC) a la t2.
Como puede verse, esta energía es
tanto mayor cuanto más grande sea
el incremento de temperatura necesario.
En el ejemplo de las figuras
es de 20ºC con una temperatura
uniformizada desde el techo y de
25ºC aproximadamente en el otro
caso sin ventilación.
Desde el punto de vista de las pérdidas
de calor por transmisión de paredes y techo la fórmula:
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Depende también, de forma directamente proporcional, del salto de
temperatura que, en este caso, es la del interior del local al exterior del
mismo, a la intemperie.
Calculando las pérdidas zona a zona, a medida que la temperatura
aumenta, se llega a valores muy superiores de los que arroja el
mismo cálculo en el caso de una temperatura uniforme.
Como ejemplo supongamos la nave de la Fig.6, a cuyas paredes, techo
y suelo les consideramos un coeficiente de pérdidas K, que es el mismo en todos los casos.
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La cantidad de calor por unidad de tiempo que se perderá, en el caso de
tener una distribución de temperatura como la indicada, valdrá:
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El valor de este ahorro de energía sólo debe tomarse como un dato cualitativo ya
que se ha hecho la hipótesis de un mismo coeficiente K para las paredes, techo y
suelo. Para conocer el valor del ahorro real de energía en una construcción determinada,
debe efectuarse el cálculo introduciendo los valores reales de los coeficientes
K, es decir tener en cuenta el tipo de paredes, techo y suelo y si están o
no aislados.
Los ventiladores idóneos para instalar el aire desde arriba hacia abajo son del tipo
de techo, y con diámetros de 900 a 1500 mm. Son aparatos de caudal, con pocos
álabes, de tres a cinco máximo, y que giran a velocidades por debajo de las 500
rev/min.
En el catálogo S&P, pueden hallarse las características de este tipo de aparatos
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