Artículo Tecnológico

Secciones de Giro en Conductos de Aire

Soluciones de álabes guía de alto rendimiento para túneles de viento, sistemas HVAC y aplicaciones industriales

Visión General Principios y Eficiencia Destacados Aplicaciones Instalación Documentación Referencias

Introducción a los Álabes Guía

En el ámbito de la gestión del flujo de aire, el diseño de las esquinas de los conductos juega un papel clave en la eficiencia y funcionalidad de la ventilación, los sistemas HVAC y los túneles de viento. Cuando el aire se ve obligado a realizar un giro brusco, como a menudo se requiere en los conductos, encuentra una mayor resistencia hidráulica, lo que lleva a mayores pérdidas de presión y turbulencia. Esto no solo compromete la eficiencia del sistema al exigir más energía para mantener el flujo de aire, sino que también afecta la integridad estructural de los conductos debido a las presiones desiguales ejercidas por los flujos turbulentos.

Aquí es donde entran en juego los álabes guía, también conocidos como aletas de esquina o paletas directrices (Fig.1). Diseñados para instalarse dentro de las esquinas, los álabes de esquina de conducto permiten que el aire navegue el giro con una resistencia mínima, reduciendo efectivamente las pérdidas de presión y mitigando la turbulencia sin la necesidad del espacio adicional que exigen las curvas de radio suave. Esto hace que los álabes guía sean una solución ideal para gestionar el flujo de aire de manera eficiente en un espacio compacto.

Fig.1. Conjunto de sección de esquina de álabes guía de TunnelTech

Secciones de álabes guía de alto rendimiento que compiten con soluciones HVAC genéricas.

La solución tradicional para superar los fenómenos dañinos mencionados de aumento de turbulencia, pérdida de presión y ruido en un conducto curvado pronunciadamente es diseñar codos de conducto radiales (Fig.2 y Fig.4, caso 2). Estos codos, aunque efectivos en cierta mitigación de la turbulencia, el ruido y las pérdidas de presión (que son comunes en una curva cerrada como se ve en la Fig.4, caso 1), tienen su propio conjunto de problemas.

Varios sistemas de conductos de ventilación tradicionales con un giro hecho de chapa metálica suavemente curvada con directores de flujo doblados se presentan en la Fig.2 a la izquierda. La imagen representa algunos ejemplos de variantes estándar comúnmente utilizadas en conductos HVAC, por ejemplo, que cumplen con los estándares de conductos DW144.

Tales soluciones de conductos son comunes y rentables para pequeñas aplicaciones en ingeniería civil, pequeñas empresas y sistemas HVAC de baja potencia donde el coste de la energía no es un factor significativo. Sin embargo, este diseño no es una buena solución para sistemas de ventilación y refrigeración a mediana y gran escala y generación de energía de alta capacidad, metalurgia, turbomaquinaria, intercambiadores de calor, recuperación de calor residual y aplicaciones modernas de energía verde y renovable donde la eficiencia hidráulica y el ahorro de energía son imprescindibles.

Sin embargo, no hay necesidad de construir un conducto personalizado no estándar cada vez que el consumo de energía de una red hidráulica necesita optimizarse a la perfección. La misma Figura 2 a la derecha muestra una variante de la sección de álabes guía diagonales de TunnelTech, que es energéticamente eficiente, de bajo ruido y baja turbulencia, cumpliendo con los estándares de la industria para sistemas HVAC, pero también se puede utilizar en casos de uso industrial a gran escala y de alta potencia. Un ejemplo de una instalación a gran escala donde la sección de álabes guía diagonales se puede integrar fácilmente se muestra en la Fig.3.

Codo suave HVAC tradicional de escala media con álabe divisor hecho de chapa metálica, estándar DW144 (a la izquierda), y conjunto diagonal de álabes guía de alto rendimiento de TunnelTech para conductos de aire estándar (a la derecha)

Fig.2. Codo suave HVAC tradicional de escala media con álabe divisor hecho de chapa metálica, estándar DW144 (a la izquierda), y conjunto diagonal de álabes guía de alto rendimiento de TunnelTech para conductos de aire estándar (a la derecha).

Secciones de giro de conductos de aire de gran escala de TunnelTech para túneles de viento, generación de energía y aplicaciones industriales

Fig.3. Secciones de giro de conductos de aire de gran escala de TunnelTech para túneles de viento, generación de energía y aplicaciones industriales.

Diseño de Álabes Guía para Caída de Presión, Turbulencia y Reducción de Ruido

Para comparar diferentes diseños de esquinas de giro, las caídas de presión (ΔP) y los patrones de flujo simulados por CFD se dan en la Fig.4 a continuación. Se eligió la velocidad del flujo de aire de entrada de 20 m/s y un conducto cuadrado de 2×2 m como ejemplo demostrativo. El rango de velocidad de 20 m/s se eligió con fines de demostración, ya que normalmente los túneles de viento verticales de grado profesional para paracaidismo indoor operan la mayor parte del tiempo en modos donde la velocidad del flujo en la sección giratoria varía entre 10 y 30 m/s. Los cálculos CFD se realizaron para 1 atmósfera estándar a 20°C y cero humedad del aire con un gas compresible y una pared adiabática con una rugosidad de 250 µm. Se utilizó una malla de 6 a 10 millones de celdas por dominio. Se aplicó un perfil de entrada plano y un 2% de turbulencia en el límite de entrada. La turbulencia se trató utilizando el modelo k-ε.

¡NB! Tenga en cuenta que las ilustraciones mostradas en la Fig.4 son ejemplos particulares, presentados únicamente con el propósito de ilustrar los principios operativos y comparar algunos tipos de secciones de esquina rotativas. Estos casos no pueden interpretarse como generales para absolutamente todos los casos de uso. Para cada sistema de ventilación real u otra red hidráulica, se deben tener en cuenta los parámetros hidráulicos específicos, el tamaño y la forma del conducto, la rugosidad y las irregularidades estructurales, las inhomogeneidades del flujo y los parámetros físicos exactos del gas para cada punto computacional. Puede solicitar dicho cálculo para un sistema específico contactándonos.

Se describen los siguientes casos de diseño:

Sección de esquina sin álabes guía.
Sección de esquina suavemente curvada (r = ½ de la altura del conducto) con directores de flujo curvados radialmente. La caída de presión depende también del número y de la geometría de los espaciadores del conducto. Se muestra el ejemplo con un número minimizado de placas divisoras de flujo de aire con forma óptima.
Placas finas simples curvadas radialmente (10-20mm de espesor).
Álabes guía típicos no optimizados de los competidores más cercanos.
Álabes guía de TunnelTech (TTE-TV) con un perfil optimizado.

El problema más significativo de los conductos curvados redondos con un pequeño número de separadores de placa curvada simple (o sin álabes guía en absoluto) es el patrón de distribución de presión y velocidad a la salida de la sección de giro (Fig.4, caso 2, ver la sección transversal de salida). Este patrón muestra que la velocidad aumentará desde la pared exterior hacia la pared interior de cada subdominio de flujo, lo que lleva a un flujo no uniforme, gran turbulencia y ruido. Cuanto menor sea el radio de giro, mayor es la posibilidad de separación del flujo, distorsión del campo de presión y velocidad, nivel de ruido y valor de caída de presión.

La única forma de superar estos problemas es un gran radio de curvatura de dicha sección de esquina y aumentar el número de álabes guía de flujo de aire. Aquí viene el segundo problema: el mayor espacio requerido para acomodar tales curvas y el coste material de varios espaciadores radiales de conducto de aire, dimensionados a la sección transversal del conducto. En grandes sistemas de conductos, implementar curvas de radio suave puede llevar a estructuras irrazonablemente grandes, haciendo que este enfoque sea poco práctico en muchos escenarios, especialmente donde el espacio es escaso. El espacio adicional necesario se muestra mediante las líneas discontinuas en la Fig.4, caso 2 a continuación. Se debe aumentar la altura y el ancho de cada giro en un mínimo de ½ del tamaño del conducto. Para túneles de viento recirculantes, esto significa el aumento de las dimensiones del edificio en varios metros en cada dirección, lo que conduce a mayores costes de conductos y mayores inversiones de capital. Además, cada divisor de flujo costará lo mismo que la pared del conducto.

Fig.4. Secciones de esquina en un sistema de conductos - comparación de diseño y rendimiento

La solución óptima para túneles de viento y ventilación industrial son los álabes guía de sección giratoria con un perfil alar dispuestos a lo largo de la diagonal, como se muestra en la Figura 4, casos 3-5.

Todas las imágenes CFD anteriores corresponden a la sección de esquina del conducto de aire con una entrada de 2x2m a una velocidad de flujo de aire de 20 m/s, como ejemplo, siendo lo más relevante para los casos de uso de paracaidismo indoor y túneles de viento subsónicos de baja velocidad.

La Figura 4 caso 3 muestra una sección de esquina con álabes guía simples hechos de láminas de metal curvadas finas. La Fig.4 caso 4 es el mejor ejemplo de álabes rotativos disponibles de los competidores más cercanos de TunnelTech. Ambos tienen una longitud de cuerda menor y una forma de perfil aerodinámico no optimizada, lo que resulta en lo que parece ser una falta de uniformidad del flujo residual a la salida de la sección, mayor resistencia aerodinámica y ruido en el conducto de aire. Los álabes finos hechos de láminas de metal curvadas simples generalmente exceden los niveles de ruido permitidos incluso a baja velocidad del aire, y una opción con un perfil grueso y corto con baja relación cuerda-espesor también tendrá un área de superficie menor, lo cual es indeseable en aplicaciones donde se utilizan álabes guía refrigerados para la transferencia de calor.

En la parte inferior de la Figura 4 caso 5, se muestra la esquina del conducto de aire equipada con álabes guía de alto rendimiento de TunnelTech (para pedidos consulte el siguiente n/p: TTE-TV-90). Como se puede ver en las secciones transversales, el flujo es más uniforme en el caso de álabes guía perfilados adecuadamente, lo que conduce a una menor caída de presión y baja turbulencia.

El perfil de presión/velocidad del aire de salida también es mucho mejor para las secciones de esquina de TunnelTech equipadas con álabes de cuerda larga que en otros casos. Esto resulta en una calidad aerodinámica inigualable de TunnelTech, como se refleja en numerosas reseñas de paracaidistas profesionales y otros clientes.

Todos los datos discutidos anteriormente, incluida la longitud de la cuerda y las opciones de refrigeración, también están disponibles en la Tabla 1.

Tabla 1. Parámetros comparativos para los casos 1-5 de la Figura 4.

Caso / Tipo de álabe	ΔP (Pa) (*)	ξ (*)	Longitud de cuerda (mm)	Refrigeración
1. Sin álabes, giro brusco	114	0.47	—	No
2. Sección de esquina suavemente curvada	41	0.17	> 2000	No
3. Placas finas simples curvadas radialmente	80	0.33	250–500	No
4. Álabes guía de los competidores más cercanos	88	0.37	280	Sí
5. Álabes guía optimizados de TunnelTech	57	0.24	500	Sí

Los valores del coeficiente de pérdida hidráulica para el rango de velocidad de hasta 100 m/s para la sección de giro del conducto con álabes de TunnelTech y de la competencia, sin variación debida a la elección de datos iniciales, se dan en la Fig.5.

Más detalles sobre las pérdidas hidráulicas a lo largo de la longitud del conducto, la resistencia local y el coeficiente de pérdida hidráulica total se dan a continuación.

Comparación de la sección de giro de TunnelTech y la competencia. Coeficiente de pérdida hidráulica de Darcy-Weisbach para la misma geometría y condiciones iniciales de cálculo.

Fig.5. Comparación de la sección de giro de TunnelTech y la competencia. Coeficiente de pérdida hidráulica de Darcy-Weisbach para la misma geometría y condiciones iniciales de cálculo.

Mitigación de la Turbulencia para Cálculos Fiables de Seguridad Hidráulica y Estructural

Fig.6. Escala de turbulencia de la sección de álabes de esquina de TunnelTech (m) @ 20 m/s

Un perfil de presión/velocidad suave y predecible es especialmente importante para aplicaciones donde la alta turbulencia o la separación del flujo no son aceptables, como túneles de viento experimentales, instalaciones de paracaidismo indoor y aplicaciones de alta potencia. Estos fenómenos parásitos, así como las pulsaciones de presión causadas por la separación del flujo y la turbulencia a gran escala, también son inaceptables en instalaciones que requieren la ausencia de vibraciones inducidas acústicamente y donde no se permiten desviaciones de presión estática debido a los requisitos de estabilidad estructural del conducto de aire. Además, estos flujos turbulentos son una fuente común de ruido, lo que resta valor al rendimiento general del sistema y a la comodidad proporcionada a los usuarios finales.

También se debe considerar que las irregularidades del flujo tienden a desarrollarse e intensificarse aún más si no se utilizan enderezadores especiales, panales, redes de desturbulización u otros dispositivos de gestión del flujo de aire [1-3]. El análisis dinámico de gases preciso requiere calcular la resistencia de cada elemento siguiente del conducto de aire teniendo en cuenta el perfil real de presión/velocidad de entrada, que se genera en el elemento anterior de la red hidráulica. Para redes hidráulicas largas, a menudo es imposible realizar una simulación CFD de todo el sistema debido a las enormes dimensiones. Para tal situación, se utilizan cálculos semiempíricos aproximados que involucran números adimensionales de fluidos y criterios de geometría [4] o software basado en tales métodos. Además, el modelado FEA para determinar la estabilidad estructural del conducto se realiza típicamente con un campo de presión estática estable aplicado a las paredes del conducto. Por lo tanto, las irregularidades graves del flujo que se desarrollan aguas abajo también pueden introducir errores en las investigaciones críticas de seguridad de las estructuras portantes.

Los métodos aproximados generalmente no tratan con la distorsión del perfil de velocidad en la entrada del elemento de la red hidráulica y, en el mejor de los casos, tienen en cuenta si el perfil está desarrollado o aún no desarrollado (uniforme), y los parámetros de la capa límite. En túneles de viento y sistemas de ventilación industrial, cada giro del flujo puede causar falta de uniformidad y un fuerte remolino del flujo, lo que conduce a incertidumbre en los cálculos de resistencia hidráulica en redes hidráulicas largas. Por lo tanto, siempre que sea posible, se debe evitar la aparición de grandes irregularidades en el perfil de velocidad.

Se puede ver en la Fig.6 y de lo demostrado anteriormente que los parámetros de las secciones de giro con álabes guía de TunnelTech son tales que no crean perturbaciones de flujo adicionales, sino que también se pueden usar para amortiguar remolinos y falta de uniformidad aguas abajo de la sección de giro. Por lo tanto, la sección rotativa con álabes de TunnelTech también puede actuar como un enderezador de flujo efectivo, si se instala después del ventilador axial, difusor de conducto, intercambiador de calor, sección de prueba, ramificación o toma en un conducto, o cualquier otro objeto generador de turbulencia.

Coeficiente de Resistencia Local

Las características de resistencia local de la esquina de giro se pueden calcular utilizando la conocida ecuación de Darcy-Weisbach:

ΔP = ξ · ρ · v² / 2

Donde:

ΔP – pérdidas totales de presión (caída de presión) en Pa;
ξ – coeficiente de resistencia local (Darcy-Weisbach);
ρ – densidad del fluido (kg/m³);
V – velocidad del fluido en la sección transversal de entrada (m/s).

Estos parámetros, que determinan la eficiencia energética del conducto de aire, dependen en gran medida del diseño del álabe guía.

Según [4], la resistencia total de un elemento hidráulico complejo se puede representar como una suma de la resistencia por fricción longitudinal ξ_L y la resistencia local ξ₀:

ξ_SUM = ξ_L + ξ₀

Para un conducto de aire rectilíneo, la resistencia longitudinal es proporcional a la longitud e inversamente proporcional al diámetro hidráulico, lo que se expresa mediante la fórmula:

ξ_L = (L / D) · f

donde f es el factor de fricción de Darcy.

En el caso de tuberías de forma simple (es decir, círculo, cuadrado, hexagonal), f puede expresarse mediante una dependencia no lineal solo del número de Reynolds – ver Capítulo 2 en [4] o https://es.wikipedia.org/wiki/Ecuación_de_Darcy-Weisbach

El factor de fricción f para una tubería redonda simple (conducto circular) con paredes lisas, con un perfil de flujo estabilizado desarrollado en la entrada y para régimen turbulento (números de Reynolds Re > 4×10³) se puede calcular mediante la fórmula:

f = 1 / (1.81 · lg(Re) – 1.64)²

Para conductos reales, también se debe tener en cuenta la rugosidad.

La Fig.7 a continuación muestra un gráfico del factor de fricción de Darcy frente al número de Reynolds Re para varias rugosidades relativas de pared, publicado por primera vez por Nikuradze en [5-8]. Este gráfico también se conoce como diagrama de Moody [9] o correlación de Colebrook-White [10-11]. Un estudio moderno para tuberías lisas se puede encontrar en [12].

Este diagrama muestra la compleja dependencia de f(Re) para una tubería redonda con diferente rugosidad. Para tuberías cuadradas y otras no circulares, el diagrama será más complicado. Por lo tanto, se deben tener en cuenta los regímenes de flujo (número de Reynolds), la forma del conducto y la rugosidad relativa de la pared.

Diagrama de Moody (a.k.a. Nikuradze), mostrando el factor de fricción de Darcy-Weissbach fD trazado contra el número de Reynolds Re para varias rugosidades relativas

Fig.7. Diagrama de Moody (a.k.a. Nikuradze), mostrando el factor de fricción de Darcy–Weissbach f_D trazado contra el número de Reynolds Re para varias rugosidades relativas – Diagrama original: S Beck y R Collins, Universidad de Sheffield, Compartido bajo CC BY-SA 4.0, wikimedia.org

En el caso de conductos rugosos reales, todavía es posible representar la resistencia total como una suma ξ_SUM = ξ_L + ξ₀ de la resistencia longitudinal y la resistencia local.

Esta representación de la suma simplifica el estudio de los parámetros del conducto, ya que la resistencia local ξ₀ se puede calcular para una geometría de elemento simplificada; por ejemplo, en una formulación periódica del problema con un dominio de cálculo más pequeño o en una versión 2D del problema. Observe el enorme tamaño del dominio computacional de los ejemplos mostrados en la Fig.4, donde la sección tiene una altura de 3 y una longitud de 18 metros, y la convergencia de la malla comienza a aparecer adecuadamente en un tamaño de más de 10 millones de elementos de malla. Una variante de la formulación del problema con condiciones periódicas o 2D para estos casos podría tener un orden de magnitud menor en el número de elementos de malla, y el cálculo simplificado de cada punto de velocidad para el gráfico ΔP(v) tomaría solo unos minutos o incluso segundos en lugar de horas.

Por lo tanto, la partición en la suma de dos resistencias puede simplificar significativamente los cálculos: se puede determinar rápidamente la resistencia local ξ₀ y luego se puede agregar la resistencia longitudinal ξ_L. Esta última se puede estimar rápidamente a partir de tablas conocidas o mediante fórmulas aproximadas utilizando ecuaciones simplificadas basadas en números adimensionales y parámetros de geometría del conducto de aire. Para elementos hidráulicos y de red de conductos con cambios abruptos en la dirección del flujo (codos angulados, curvas suaves, curvas en diferentes ángulos con y sin álabes guía), se presenta un enfoque y método similar en los Capítulos 6-1 y 6-2 en el completo Handbook of hydraulic resistance [4].

Destacados del Producto

Los álabes guía de flujo de aire de TunnelTech (producto TTE-TV) están a la vanguardia de esta tecnología, ofreciendo una eficiencia inigualable en la gestión del flujo de aire. Nuestros productos están diseñados para una amplia gama de aplicaciones, desde instalaciones de paracaidismo indoor y túneles de viento hasta sistemas HVAC y de ventilación, encarnando la vanguardia del diseño aerodinámico y la eficiencia energética.

Rendimiento de la Sección de Álabes Guía en Conductos de Aire

Los álabes guía de flujo de aire de alto rendimiento de TunnelTech establecen el estándar de la industria en cuanto a potencia y eficiencia aerodinámica. Nuestros álabes guía de ahorro de energía están diseñados para minimizar la fricción aerodinámica, asegurando un flujo de aire suave y reduciendo el consumo de energía.

Los álabes guía de TunnelTech tienen excelentes características de resistencia local en conductos de aire. Los parámetros de resistencia, calculados utilizando la ecuación de Darcy-Weisbach, como se describe anteriormente, se presentan en las siguientes figuras (ver Fig.8 a continuación) y en la Ficha Técnica de Álabes Guía.

En general, para el caso donde se desconoce el tamaño del conducto, se dan valores para un elemento idealizado con condiciones de contorno laterales periódicas, sin tener en cuenta la contribución hecha por la resistencia adicional de la pared a lo largo de la longitud, la rugosidad y la influencia de otros parámetros locales. En la Fig.8 se dan los valores para un elemento de esquina rotativo idealizado con álabes de TunnelTech, que se calculó en la aproximación de secuencia periódica infinita de pila de 15 palas con condiciones de contorno periódicas.

Fig.8. Coeficiente de resistencia local del álabe guía de TunnelTech y caída de presión correspondiente.

Si el sistema HVAC u otro sistema hidráulico consta de conductos que generalmente no cambian la forma de la sección transversal del área de flujo a lo largo de la trayectoria del flujo, es conveniente estimar la resistividad por unidad de longitud para cálculos aproximados (a estimar, por supuesto, para todo el rango de velocidad):

K_L = ξ_L / L = f / D_h

donde D_h es un diámetro hidráulico del conducto. El valor de K_L es fácil de determinar a partir de libros de referencia, como se discutió anteriormente. Por lo tanto, multiplicando esto por la longitud y sumando los valores de resistencia local ξ₀ obtenidos de las fichas técnicas o calculados independientemente, es posible estimar rápidamente la pérdida total de presión en el sistema.

ξ_SUM = K_L · L + ξ₀

Los ejemplos ilustrativos anteriores mostrados en la Fig.4 de un conducto cuadrado de 2×2 metros con los parámetros de gas y rugosidad utilizados en el cálculo tienen una resistividad por unidad de longitud del orden de KL = ξL / L ~ 2.1 Pa. Este valor se aplica al evaluar un conducto cuadrado sin tener en cuenta curvas, álabes u otro equipo interno. Para una longitud total de 21 metros que la masa de aire recorre a lo largo del conducto dará una caída de presión de ~44 Pascales. Sumando a esto el valor mostrado en la Fig.8 (11 Pa para una velocidad de 20 m/s tomada según la Ficha Técnica de Álabes Guía (Tabla A.2.1) da una resistencia total de 55 Pa para una sección de conducto cuadrado real de 2×2 con álabes rotativos en ella. Este valor concuerda bien con el valor mostrado en la Fig. 4, caso 5.

Se puede encontrar fácilmente más información sobre formas aproximadas de calcular resistencias de conductos de cualquier forma sin usar métodos CFD en <a href="#references">[4]</a> o literatura similar.

¡NB! Tenga en cuenta que los ejemplos mostrados en la Fig.4 son solo un caso especial para demostrar el funcionamiento de los álabes rotativos y no pueden usarse para evaluar un conducto arbitrario. La Figura 8 es aplicable en un contexto más amplio, sin embargo, deben considerarse los parámetros específicos del conducto del cliente. Cada sistema específico necesita un análisis detallado, que puede solicitar a TunnelTech. Para un cálculo preciso de la resistencia hidráulica del conducto y una evaluación experta del consumo de energía de su equipo de ventilación o túnel de viento, por favor contáctenos.

También se puede encontrar información adicional sobre servicios e I+D en la página de Tecnología y en la sección de Servicios.

Álabes Guía para Refrigeración y Calefacción Industrial

Únicos entre los álabes guía para conductos de aire industriales, nuestros productos ofrecen la capacidad de circular refrigerante a un alto caudal, permitiendo una refrigeración o calefacción eficiente del aire a medida que pasa a través del conducto. Esta característica abre nuevas posibilidades en la regulación térmica para el uso de álabes de control climático interior e intercambiadores de calor integrados en conductos de aire de baja resistencia, proporcionando a nuestros clientes soluciones versátiles para sus necesidades de flujo de aire.

Evaluados utilizando el método de cálculo HTC_L (Coeficiente de Transferencia de Calor por metro Lineal), que cuantifica el flujo de calor (en vatios) por metro de longitud de álabe guía para cada Kelvin de diferencia de temperatura media logarítmica (ΔT_LMTD) entre el aire externo y el refrigerante del álabe de esquina, nuestros álabes guía están diseñados para una disipación de calor efectiva en diversas condiciones de flujo de aire, garantizando un rendimiento estable y regulación de temperatura.

Los parámetros del Coeficiente de Transferencia de Calor para los álabes guía refrigerados por agua se presentan en la Fig.9, tanto para aire húmedo como seco, donde ΔP [kPa] representa la diferencia de presión de agua entre los puertos de entrada y salida del álabe (azul y rojo en la Fig.10).

Fig.10. Canales de refrigeración de álabes guía

Fig.9. Coeficiente HTC_L. Aire seco (HR=0%) y húmedo (HR=90% a 30 °C) a diferente diferencia de presión de refrigerante (agua) entre los puertos de entrada y salida del canal de refrigerante.

Álabes Guía para Recuperación de Calor Residual

Los álabes guía refrigerados con canales de intercambio de calor integrados ofrecen una solución versátil para la recuperación de calor residual en una variedad de aplicaciones. Cuando se integran en sistemas de intercambio de calor, estos álabes pueden capturar el exceso de energía térmica que de otro modo se perdería, transfiriéndola a sistemas de recuperación de calor, mejorando así significativamente la eficiencia general del sistema.

En aplicaciones prácticas, esta tecnología se puede utilizar en múltiples áreas. Por ejemplo, en procesos industriales, los álabes guía refrigerados pueden recuperar calor residual de los gases de escape y redirigirlo para precalentar fluidos o aire entrantes, reduciendo así el consumo de energía. En sistemas HVAC, se emplean principios similares a través de dispositivos como ventiladores de recuperación de calor (HRV) y ventiladores de recuperación de energía (ERV), que transfieren calor entre las corrientes de aire de escape y entrantes. Este proceso minimiza la energía requerida para calentar o enfriar el aire entrante, lo que lleva a ahorros de energía sustanciales.

Además, los álabes guía refrigerados se pueden integrar en sistemas utilizados en los sectores de generación de energía y energía renovable. Por ejemplo, en sistemas combinados de calor y electricidad (CHP), el calor residual de la generación de electricidad se recupera y se utiliza para fines de calefacción, mejorando la eficiencia general del sistema. En sistemas de energía geotérmica, estos álabes pueden ayudar a gestionar la energía térmica extraída de la tierra, optimizando los procesos de transferencia de calor.

En las iniciativas de energía verde y renovable, la recuperación de calor residual juega un papel crítico en la reducción de la huella de carbono y la mejora de la sostenibilidad de los sistemas energéticos. Este enfoque se alinea con los principios de fabricación ajustada al mejorar la eficiencia de los recursos y reducir los costes operativos mediante una gestión eficaz del calor. Además, en proyectos ESG, la incorporación de tales tecnologías demuestra un compromiso con la minimización del impacto ambiental y la optimización del uso de recursos, alineándose con objetivos de sostenibilidad más amplios.

Recuperación de Calor – Proyectos Relacionados

TunnelTech tiene una amplia experiencia en la implementación de proyectos que involucran intercambio de calor y sistemas HVAC diseñados para la recuperación de calor residual utilizando álabes guía refrigerados. Al integrar estos álabes en configuraciones de intercambio de calor, diseñadas para capturar y reutilizar energía térmica que de otro modo se perdería, TunnelTech permite una recuperación más efectiva del calor residual de varios procesos industriales y comerciales. Este enfoque no solo mejora la eficiencia energética, sino que también apoya los objetivos de sostenibilidad al reducir el consumo de energía y los costes operativos.

Aplicaciones

Nuestros álabes guía sirven a una amplia gama de industrias y aplicaciones

Sistemas HVAC

Edificios Comerciales	Optimización de conductos; Eficiencia energética; Reducción de costes operativos; Mejora de la salud y seguridad mediante la gestión eficiente de la calidad y temperatura del aire;
Complejos Residenciales	Asegure entornos de vida confortables con una calidad y flujo de aire óptimos; Mejorando la salud y la seguridad;
Centros de Datos	Los álabes de gestión térmica del flujo de aire mantienen niveles críticos de temperatura y humedad para el rendimiento y la longevidad de los servidores;

Sistemas de Ventilación en Ingeniería Civil

Hospitales e Instalaciones Sanitarias	Los álabes guía de funcionamiento silencioso proporcionan un control vital de la calidad del aire para proteger a pacientes y personal; mejorando la salud y la seguridad mediante la gestión eficiente de la calidad y temperatura del aire
Instituciones Educativas	Cree entornos de aprendizaje propicios mediante una mejor circulación del aire

Control Ambiental

Electrónica, Biotecnología, Tecnología Alimentaria y otras Instalaciones de Alta Tecnología / Salas Blancas	Regule la temperatura y la humedad para una producción de alta tecnología y exigente; Los álabes guía de aire acondicionado mantienen estrictos estándares de flujo de aire para la fabricación y la investigación
Estadios Deportivos	Garantice la comodidad y seguridad tanto para los atletas como para los espectadores

Aplicaciones Industriales y Especializadas

Construcción y Mantenimiento de Túneles	Mejore la calidad del aire y la seguridad para los trabajadores en entornos de túneles;
Instalaciones Industriales	Optimización de conductos; Eficiencia energética; Desarrollo sostenible; Reducción de costes operativos;
Fundiciones e instalaciones de servicio pesado	Eficiencia energética; Reducción de costes operativos; Recuperación de energía de calor residual; Descarbonización y ESG; Conductos de aire HVAC de servicio pesado; Gestión térmica;
Ingeniería Naval	Mejore los sistemas de ventilación en barcos y submarinos para la comodidad de la tripulación y la fiabilidad del equipo;
Minería y Construcción Subterránea	Proporcione ventilación crucial a sitios mineros y otras estructuras subterráneas reduciendo el riesgo de condiciones peligrosas;

Cada una de estas aplicaciones se beneficia significativamente del diseño avanzado y la funcionalidad de los álabes guía de TunnelTech, marcando un salto adelante en la gestión eficiente del flujo de aire. Al elegir los álabes guía de aire de baja resistencia de TunnelTech, los clientes pueden esperar no solo cumplir sino superar sus objetivos de rendimiento del sistema, todo mientras

•reduciendo el consumo de energía * hasta un 30%
•reduciendo el ruido * en un 60%, en comparación con los conductos de aire convencionales.

* – resultados experimentales para la geometría del túnel de viento TT45Pro.

Para consultas y más detalles sobre cómo nuestros álabes guía pueden adaptarse a necesidades específicas, por favor contacte con nuestro equipo. Deje que TunnelTech sea su socio para lograr soluciones óptimas de gestión del flujo de aire.

Instalación y Mantenimiento

Guía de Instalación

•
Dimensiones y Especificaciones
Verifique las dimensiones del conducto y las especificaciones de los álabes guía antes de la instalación
•
Opciones de Montaje
Disponible en configuraciones de abrazadera, atornilladas y soldadas
•
Manejo de Carga
Siga las pautas de manejo de carga para un transporte y posicionamiento seguros
•
Instalación Paso a Paso
Instrucciones detalladas de instalación proporcionadas con cada entrega de producto

Consejos de Mantenimiento

•
Programa de Inspección
Inspecciones visuales regulares para asegurar la alineación de los álabes y la integridad estructural
•
Procedimientos de Limpieza
Limpieza periódica para eliminar la acumulación de polvo y escombros en las superficies de los álabes
•
Monitoreo de Desgaste
Monitoree signos de corrosión, erosión o daño mecánico
•
Guía de Solución de Problemas
Aborde problemas comunes como vibración, ruido o eficiencia reducida del flujo de aire

Documentación

Ficha Técnica del Producto TTE-TSA

La información técnica sobre los conjuntos de secciones de esquina de túnel de viento y los parámetros de los álabes guía de TunnelTech está disponible en una ficha técnica completa para los productos TTE-TSA y TTE-TV. La documentación contiene información sobre opciones de diseño, resistencias locales para esquinas de giro de flujo de 90 grados horizontales y verticales, así como parámetros hidráulicos y de transferencia de calor para álabes guía refrigerados.

Descargar Ficha Técnica TTE-TSA (PDF)

Referencias y Publicaciones Relacionadas

Información adicional sobre el diseño y optimización de álabes rotativos para túneles de viento, conductos industriales, conductos HVAC y equipos de gestión del flujo de aire, enderezadores de ventiladores, etc., se puede encontrar en los enlaces a continuación:

Baals, D.D., and W.R. Corliss. Wind Tunnels of NASA. NASA; SP-440. Scientific and Technical Information Branch, National Aeronautics and Space Administration, 1981. books.google.rs
Barlow, J.B., W.H. Rae, and A. Pope. Low-Speed Wind Tunnel Testing. Wiley, 1999. books.google.rs
Pope, A., and K.L. Goin. High Speed Wind Tunnel Testing. Wiley, 1965. books.google.rs
Idelchik, I. E. “Handbook of Hydraulic Resistance, Revised and Augmented.” Begell House, 2008. begellhouse.com
Nikuradse, J. 1933. Strömungsgesetz in rauhen Rohren, VDI Forschungshefte 361. (English translation: Laws of flow in rough pipes). Technical report, NACA Technical Memorandum 1292. National Advisory Commission for Aeronautics (1950), Washington, DC. ntrs.nasa.gov
Nikuradse, J. (1931), Strömungswiderstand in rauhen Rohren. Z. angew. Math. Mech., 11: 409-411. doi.org/10.1002/zamm.19310110603
Nikuradse, J. 1932. Laws of turbulent flow in smooth pipes (English translation). NASA TT F-10: 359 (1966).
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Ver también:

Gráfico de Moody: en.wikipedia.org/wiki/Moody_chart
Darcy-Weisbach: en.wikipedia.org/wiki/Darcy–Weisbach_equation
Factor de fricción: en.wikipedia.org/wiki/Fanning_friction_factor, en.wikipedia.org/wiki/Darcy_friction_factor_formulae
Pérdida por fricción: en.wikipedia.org/wiki/Friction_loss