Cortinas de aire: Tecnología

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 temperatura de los dos lados.

Básicamente la transferencia de aire en puertas es debida a estos 3 factores:

• Diferencia de temperaturas: debido al fenómeno de la convección se forma un intercambio de aire entre las zonas con temperaturas diferentes. El aire caliente sube y se escapa por la parte superior siendo reemplazado por aire frío que entra por la parte inferior. A mayor diferencia de temperaturas mayor es el intercambio y en consecuencia más perdidas 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 aunque en algunas instalaciones, como en salas blancas, una pequeña diferencia ayuda a prevenir la entrada de partículas del exterior
• Viento, efecto chimenea y corrientes de aire: Modificando la fuerza del jet de aire y el ángulo de descarga, la cortina de aire puede trabajar contra movimientos forzados del aire como viento o corrientes. Pero si la velocidad del aire entrante es excesiva la cortina de aire puede resultar menos eficiente

Representación esquemática de los principales parámetros que intervienen en el rendimiento de una cortina de aire elaborado por la UPC (Universidad Politécnica de Cataluña). La eficiencia de una cortina de aire depende de la optimización de los factores que influyen en el rendimiento.

h= ancho efectivo del jet α= ángulo de descarga U0= velocidad de descarga Θ= ángulo de impacto negativo H= altura de la apertura P1= presión exterior P2= presión interior

Los más importantes son:

Turbulencias del jet: Un jet con escasas turbulencias será mucho más eficiente y ahorrará más energía.
Velocidad del aire: la velocidad del aire debe ser la suficiente a lo largo de toda la puerta.
Volumen del aire: Un jet más grueso hace la cortina de aire 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, etc. Ventiladores con mayor presión crean una presión superior en el jet que llega más lejos. Por ejemplo, si comparamos 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.

Los estudios de la UPC (Universidad Politécnica de Cataluña) han probado que las turbulencias es uno de los parámetros más importantes que afectarán a la distancia del jet de aire.

Esquema del comportamiento de las turbulencias en una cortina de aire elaborado por la UPC (Universidad Politécnica de Cataluña).

La forma optimizada de la cámara de salida, la posición y el tipo de ventiladores, la forma de las lamas, etc. afectan substancialmente el rendimiento del jet de aire.

Ángulo de descarga en cortinas de aire

Diferentes pruebas y estudios universitarios han demostrado que el ángulo de descarga ayuda substancialmente a que la cortina de aire sea más eficiente. Cuando factores como el viento, diferencias de temperatura o diferencias de presión causan un intercambio de aire desde el exterior hacia el interior, podemos dirigir el jet hacia el exterior unos grados. Entonces la dirección del jet contra el aire entrando ayudará a mantener el aire en el exterior. La dirección del jet será parabólica pero al final alcanzará el suelo aproximadamente en la entrada. Si no podemos ajustar el ángulo de descarga el jet será empujado hacia el interior por las fuerzas del aire exterior.

Las fuerzas de la teoría del paralelogramo explican cómo se comportan las fuerzas en la entrada. En los siguientes diagramas se puede ver las diferencias entre las cortinas de aire con lamas fijas y con lamas ajustables.

Cortina de aire con lamas fijas menos eficiente ⁽¹⁾

Cortina de aire con lamas orientables más eficiente ⁽²⁾ 

⁽¹⁾ En este caso, cuando la velocidad del aire de la entrada empuja el jet de la cortina de aire, la resultante de las fuerzas del paralelogramo se desvía hacia el interior.

⁽²⁾ En el caso de poder ajustar la inclinación de las lamas, cuando ajustamos el jet hacia la entrada, la resultante de las fuerzas del paralelogramo es perpendicular al suelo. Esto significa que el aire del exterior no entra y el aire del interior no se escapa. Además la temperatura interna se mantiene.