Sinergia entre corrientes de aire

La eficiencia de una cortina de aire depende de la optimización de los factores que influyen en su rendimiento, por lo que su funcionamiento está ligado a la multitud de aplicaciones benéficios en su entorno.

Jordi Hierro.

El ahorro energético de la pantalla de aire reduce el coste de calefacción y refrigeración en más de 80 % mientras mantiene y protege la climatización interior y el confort de la gente. El funcionamiento de una cortina de aire está basado en un jet de aire a alta velocidad que cubre toda la apertura. Las cortinas de aire caliente hacen más confortable el jet cuando la gente cruza la pantalla y ayuda a mantener la temperatura en la entrada.

Cuando una cortina de aire eficiente está bien instalada ahorra mucha energía y, al mismo tiempo, el clima en la entrada se mantiene como el resto: cómodo, sin corrientes de aire ni insectos, olores, etcétera.

Eficiencia en cortinas de aire
La superficie del diagrama 1 está dividida en dos partes (at=2): el lado izquierdo representa la zona interior (caliente) y el lado derecho simula la zona exterior (frío).

Con base en las leyes de la física, en el lado izquierdo del diagrama 2, el aire caliente sube por convección y escapa por el lado frío, mientras que el pesado aire frío penetra desde fuera fluyendo a través del suelo.

Como el aire tiende a buscar el equilibrio de temperaturas y presiones, el interior no está protegido térmicamente del exterior y no se pueden ver dos áreas térmicas claramente diferenciadas. En esta situación se malgasta mucha energía y la calefacción no es capaz de mantener confortable la zona interior.

El chorro de la cortina de aire ubicada en la parte superior claramente separa la zona caliente de la fría. La cortina de aire mantiene el ambiente interior en la parte izquierda del diagrama a una temperatura confortable y evita la penetración de aire frío del exterior. En esta situación, la cortina de aire permite ahorrar más de 80 % de la energía usada para calentar la zona interior.

En general, el aire que ingresa por la rejilla de entrada, a veces con funciones de filtro, es comprimido por los ventiladores internos y es dirigido a través de la boquilla hacia la puerta abierta.

Los ventiladores de la cortina de aire pueden ser de transmisión directa o por correas. Los que se utilizan más frecuentemente son los centrífugos, axiales y tangenciales. La descarga o lamas se puede regular para incrementar el rendimiento de la cortina de aire según cada situación.

Las cortinas de aire con calefacción tienen una batería (eléctrica, agua caliente/fría, vapor, gas directo o indirecto, de expansión directa, etcétera) para calentar o enfriar el jet. La calefacción se utiliza para evitar que las personas sientan aire frío cuando cruzan la puerta y también para climatizar el volumen de aire de la entrada.

La mayoría de las cortinas de aire está instalada en la parte superior de la entrada, y el aire es dirigido de arriba hacia abajo. Las cortinas verticales se pueden instalar en cualquiera de los dos lados.

La instalación horizontal integrada en el suelo es la más efectiva en términos termodinámicos, pero también la opción más cara por su instalación y la más problemática para quienes crucen la puerta.

Tipos de cortinas de aire
Las unidades de no recirculación sólo descargan el jet en el ambiente, mientras que los de recirculación recogen y retornan a la entrada de la cortina la descarga de aire. Las cortinas de aire de recirculación son más eficientes, pero la gran mayoría es de no recirculación debido a que el coste es inferior.

Se sabe que con las puertas abiertas de dos zonas adyacentes se intercambia el aire debido a que las leyes de la física tienden a equilibrar las diferencias de presión y de temperatura de los dos espacios. Básicamente, la transferencia de aire en puertas es debida a los siguientes tres factores:

•   Diferencia de temperaturas. Debido al fenómeno de la convección, se realiza un intercambio de aire entre las zonas con temperaturas diferentes. El aire caliente sube y se escapa por la parte superior, y es reemplazado por aire frío que entra por la parte inferior. A mayor diferencia de temperatura, mayor es el intercambio; en consecuencia, más pérdidas de energía
•   Diferencia de presiones. Es recomendable equilibrar la diferencia de presiones en la medida de lo posible, ya que afecta directamente al rendimiento de la cortina de aire; en algunas instalaciones, no obstante, como en salas blancas, una pequeña diferencia ayuda a prevenir la entrada de partículas del exterior
•   Viento, efecto chimenea y corrientes de aire. Si se modifica la fuerza del jet de aire y el ángulo de descarga, la cortina puede trabajar contra movimientos forzados de aire, como viento o corrientes; pero, si la velocidad del aire entrante es excesiva, la cortina de aire puede resultar menos eficiente

Parámetros para el rendimiento 
•   Turbulencias del jet. Un jet con escasas turbulencias será mucho más eficiente y ahorrará más energía.
•   Velocidad del aire. Debe ser la suficiente a lo largo de toda la puerta.
•   Volumen del aire. Un jet más grueso hace la cortina más fuerte contra la transferencia de aire en la puerta.
•   Ángulo de descarga. Según la situación, si el jet está bien orientado incrementará el ahorro energético.
•   Tipo de ventilador. Axiales, tangenciales, centrífugos, etcétera.

Los ventiladores con mayor presión crean una presión superior en el jet que llega más lejos. Por ejemplo, si se compara una cortina de aire con ventiladores tangenciales y una con ventiladores centrífugos (un mismo volumen de aire), el jet de los ventiladores centrífugos será mayor y más fuerte.

Seguridad
•   Incrementa la visibilidad y evitan colisiones porque no existen barreras físicas
•   En cámaras frías, reduce la formación de niebla, mantiene seca la entrada y evita la formación de hielo en el suelo
•   Facilita la evacuación a través de la puerta de salida en caso de incendio o emergencia
•   Actúa como barrera contra el humo del fuego

Para conseguir estas ventajas, es imprescindible seleccionar la cortina de aire correcta. Si se selecciona una incorrecta, el jet de aire no llegará al suelo y la separación de las dos zonas desaparecerá. Tanto aire frío, como caliente, cruzarán la entrada y se perderá la energía, además de muchas otras ventajas.

Aplicaciones
Proteger una zona climatizada. Principalmente, las cortinas de aire están diseñadas para impedir que, mediante una puerta abierta, una zona climatizada se vea afectada por flujos de aire exterior. Las cortinas de aire reducen los costes de energía preservando la calefacción o refrigeración en el interior del edificio. Si se tiene en cuenta el ahorro de energía, el tiempo medio de amortización va de 2 a 5 años, dependiendo del uso y las condiciones climáticas.

Control de plagas e insectos. Las cortinas de aire anti-insectos se utilizan en edificios donde es necesario controlar la entrada de insectos, como fábricas de alimentación, panaderías, restaurantes, hospitales, etcétera. Los insectos se encontrarán con una barrera de aire demasiado potente para penetrarla. Cuando se requiere una aplicación de este tipo, es necesario un jet más potente que el estándar en toda la longitud de la puerta.

Almacenes frigoríficos. En este tipo de almacenes o cámaras frigoríficas, donde las diferencias de temperatura existentes son muy elevadas, es altamente recomendable instalar una cortina de aire para reducir las pérdidas de energía entre las dos zonas. Cuanta más diferencia de temperatura entre interior y exterior, habrá mayor pérdida de energía.

En este caso, la cortina de aire se amortiza en un periodo corto y el ahorro, tanto de energía como de dinero, es muy elevado. No sólo se ahorrará dinero evitando la transferencia de aire a través de la puerta, también se mantendrán los productos congelados en perfectas condiciones, lo que permitirá reducir los costes por descongelación de la cámara fría.

Para cámaras frías y congeladores, las cortinas de aire son la manera más segura de proteger las pérdidas, sin una barrera física, que puede provocar choques o accidentes en la puerta de entrada. Además, evita molestias y peligros, como niebla, humedad y formación de hielo en la zona de la entrada.

Selección
Para seleccionar una cortina de aire, se deben tener en cuenta los siguientes factores:

•   Altura de instalación, medida desde el difusor de descarga hasta el suelo
•   Anchura de la puerta
•   Localización del edificio para determinar el nivel de protección adecuado contra las inclemencias climatológicas
•   Existencia de varias puertas en el mismo plano, en planos distintos o en oposición
•   Existencia de varias plantas comunicadas interiormente por escaleras mecánicas
•   Diferencias de presión entre el interior y el exterior
•   Características de la puerta, siempre abierta, de apertura manual, de apertura automática, rotativa, etcétera
•   Características de la instalación de climatización interior
•   Tensión y potencia eléctrica o calorífica disponible
•   Tipo de negocio, estilo y decoración del local
•   Empotradas o colgadas libremente, instalación horizontal o vertical, con calefacción o sin calefacción, etcétera

 

En instalaciones con situaciones muy adversas, la cortina de aire puede verse afectada por fuerte viento, mucha diferencia de temperatura interior/exterior, varias puertas, más de una planta, mucha diferencia de presión, etcétera. En estas situaciones, se recomienda un modelo con cualidades técnicas superiores.

Como se ha explicado, la selección de la cortina de aire depende de dónde se va a instalar. Las imágenes 1, 2, 3 y 4 muestran cuatro situaciones diferentes, desde la más favorable para la cortina de aire, hasta la más desfavorable.

Imagen 1. Situación favorable Imagen 2. Situación estándar Imagen 3. Situación intermedia Imagen 4. Situación desfavorable

Los sensores y accesorios externos ayudan a controlar y a modificar el rendimiento de la cortina de aire, a proteger la unidad y a hacerla más eficiente durante cada situación; por ejemplo, si se instala un contacto de puerta conectado con la cortina de aire, cuando la puerta se encuentra cerrada, la cortina de aire puede estar apagada, trabajando con baja intensidad o con una etapa de calefacción inferior, ahorrando energía. Cuando la puerta está abierta, la cortina de aire aumentará la velocidad de ventilación o la etapa de calefacción para proteger la puerta de entrada.

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Jordi Hierro
Diplomado en la Universidad Politécnica de Terrassa en la carrera de Ingeniería Industrial. Actualmente, es jefe del departamento técnico de la empresa Airtècnics en Barcelona. Experto en cortinas de aire y responsable de formación en cortinas de aire a todos los distribuidores. Para mayor información sobre la empresa, ingresar a www.airtecnics.com.

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