CAPITULO 5. BALANCEO DE SISTEMAS DE VENTILACION

INTRODUCCION

Los procesos de calculo que se exponen a continuación son fundamentales para determinar los diámetros de los conductos y la perdida de carga en los sistema de extracción localizada, con los cuales se determina el tamaño y tipo de ventilador , su velocidad de giro y la potencia de este.

ETAPAS PRELIMINARES ( EL DISEÑADOR DEBE CONOCER)

1. Distribución y localización de las operaciones en la planta, locales de trabajo o edificio.

2. Esquema del sistema de conductos incluyendo dimensiones en planta y alzado, ubicación del ventilador y equipo de limpieza de aire, además de identificar las tuberías principales y secundarias. 3. Diseño previo o esquema de la campana a instalar en cada operación. 4. Información completa de los detalles de cada operacion con todas sus características.

PROCEDIMIENTO DE DISEÑO

Todos los sistemas de extracción localizada , desde el mas simple al mas complejo tiene en común el uso de campanas de captación, un conjunto de conductos y accesorios hasta llegar al ventilador.

Al diseñar el sistema de extracción se debe comenzar por la campana que este mas alejada del ventilador.

ETAPAS DEL DISEÑO

1. Seleccionar y diseñar todas las campanas de captación ajustándose a la operación a controlar y calcular el caudal de diseño.

2. Establecer la velocidad mínima en los conductos teniendo en cuenta las velocidades de transporte recomendadas.

3. Calcular el área del conducto.

4. Determinar a partir del esquema trazado la red del conducto con sus líneas principales y secundarias con sus correspondientes accesorios.

METODOS DE DISEÑO

1. Calcular la perdida de carga del sistema de extracción localizada ( perdidas por rozamiento y accesorios) por cualquiera de los dos métodos vistos.

2. Comprobar los puntos de unión de los conductos y ajustar el caudal , diámetro del ducto o diseño de la campana para conseguir el equilibrio completo.

3. Seleccionar el tipo de depurador y ventilador tomado como datos el caudal final y la perdida de carga del sistema.

FACTOR DE CORRECCION PARA LA DENSIDAD DEL AIRE

CALCULO DEL % DE DESVIACION EN LA UNION

% D = 𝑃𝐸 𝑚𝑎𝑦𝑜𝑟 ;𝑃𝐸 𝑚𝑒𝑛𝑜𝑟

𝑃𝐸 𝑚𝑎𝑦𝑜𝑟 * 100

SI EL % D ˂ 5% EL SISTEMA ESTA BALANCEADO

SI EL % D ≥ 5 % EL SISTEMA ESTA DESBALACEADO

CORRECCION DE CAMBIOS EN LA PRESION

SI EL % DE D ES ˂ 20 % SE AUMENTA EL CAUDAL AL PROCESO DE PE menor 0,5

Q corregido = Q original * 𝑃𝐸 𝑚𝑎𝑦𝑜𝑟

𝑃𝐸 𝑚𝑒𝑛𝑜𝑟

SI EL % DE D ≥ 20 % SE DISMINUYE EL DIAMETRO DEL PROCESO DE PE menor

D corregido = D original * 𝑃𝐸 𝑚𝑒𝑛𝑜𝑟

𝑃𝐸 𝑚𝑎𝑦𝑜𝑟

0,2

Después que realizo la aplicación de esta formula sea por Diámetro o Caudal( Q) vuelvo a chequear el % D para ver si ya cumple o si no vuelvo a realizar el proceso tantas veces sea necesario hasta que el sistema quede balanceado.

DIAMETRO COMERCIALES EN SISTEMA INGLES

PRESIONES DE VELOCIDAD PARA DIFERENTES VELOCIDADES SIST. INGLES

CORRECCION DE CAMBIOS DE VELOCIDAD EN UNIONES

En ocasiones la velocidad en el conducto principal después de una unión es superior a las de los ductos que influyen en la unión. si la diferencia es importante, el incremento en la presión de velocidad debe ser compensado con una disminución de la presión estática.

2,5 mmh2o o 0,1 in h2o

PVR = 𝑄1:𝑄2

4.043 ∗( 𝐴1:𝐴2) SISTEMA INTERNACIONAL

2

PVR = 𝑄1:𝑄2

4005 ∗( 𝐴1:𝐴2) SISTEMA INGLES 2

Si esto no es necesario ósea que ocurre una desaceleración de toma como la P3 la mayor presión de los ductos que influyen en la unión.

METODO DE PRESION DE VELOCIDAD

Este método consiste en el hecho de que todas las perdidas de carga , por rozamiento en conductos y accesorios son función de la presión dinámica o presión de velocidad y puede ser calculados multiplicando la presión por un factor determinado.

ℎ𝑓 ( 𝑚𝑚ℎ2𝑜)

𝑚 𝑑𝑒 𝑡𝑢𝑏𝑒𝑟𝑖𝑎 = F * PVd hf= F * PVd * L tubería

F= 0,0155 * 𝑉

𝑚

𝑠0.533

𝑄𝑚3

𝑠0,612

= 27.8

𝑄𝑚3

𝑠0.079 ∗ 𝑑 𝑚𝑚 1,066

SISTEMA INTERNACIONAL

SISTEMA INGLES

hf= F * PVd * L tubería ℎ𝑓 ( 𝑖𝑛ℎ2𝑜)𝑓𝑡 𝑑𝑒 𝑡𝑢𝑏𝑒𝑟𝑖𝑎 = F * PVd

F = 0,0307 * 𝑉 𝑓𝑝𝑚 0,533

𝑄 𝑐𝑓𝑚 0,612 =

0,4937

𝑄 𝑐𝑓𝑚 0,079 ∗ 𝑑 𝑖𝑛 1,066

Ecuaciones solamente para condiciones normales o estándar y para acero galvanizado si es otro tipo de material tiene que calcular un factor de corrección para ser multiplicado por hf. PAG 73 Y 89,90

ETAPAS DEL METODO

1. Seleccionar el tipo de campana: cabina o exterior. 2. Determine el caudal necesario para captar los contaminantes generados en el

proceso. 3. Diseñe en conducto o el ducto. 4. Realizar el levantamiento de las tuberías , ductos y accesorios. 5. Determine las presiones estáticas en cada unas de las campanas. 6. Aplicar un balance de energía entre la campana y la unión de la tubería con el

fin de calcular la presión estática en la unión. 7. Balancee el sistema de ventilación en la unión. 8. Calcule la presión estática total y la presión estática del ventilador. 9. Seleccionar el ventilador, motor y correas.

METODO DE LONGITUD EQUIVALENTE

Este método trata de igualar todas las perdidas en el sistema a longitudes equivalentes de perdidas de fricción en el conducto.

SISTEMA INTERNACIONAL hf=

𝑚𝑚 ℎ2𝑜

𝑚 𝑑𝑒 𝑡𝑢𝑏𝑒𝑟𝑖𝑎 = 5,38 *

𝑉𝑚

𝑠1,9

𝑑 𝑚𝑚 1,22 * L tubería

SISTEMA INGLES

hf= 𝑖𝑛 ℎ2𝑜

𝑓𝑡 𝑑𝑒 𝑡𝑢𝑏𝑒𝑟𝑖𝑎 =

0,0274 ∗ 𝑉𝑓𝑝𝑚

10001,9

𝑑 𝑖𝑛 1,22 * L tubería

RECOMENDACIONES PARA CALCULAR EL FACTOR DE CORRECION

FACTOR DE CORRECCION DE MATERIAL DE TUBERIA EN SISTEMA INTERNACIONAL

FACTOR DE CORRECION DE MATERIAL DE TUBERIA EN SISTEMA INGLES

TUBERIAS RECTANGULARES O CUADRADAS

La mayoría de tuberías se diseñan redondas, rectangulares o cuadradas para los sistemas de ventilación las cuales se aproximan a un diámetro equivalente mediante una formula:

D= 1.3 * 𝐴 ∗𝐵 0,625

𝐴:𝐵 0,25

Donde A y B son los lados del rectángulo o el cuadrado hf= perdidas del sistema V= velocidad del ducto

DIAGRAMA DE CONVERSION DE TUBERIA CUADRADAO RECTANGULAR A CILINDRICA

DIAGRAMA PARA EL CALCULO DE PERDIDAS POR FRICCION (S. INGLES)

DIAGRAMA DE CALCULO DE PERDIDAS POR FRICCION ( S. INTERNACIONAL)

EVALUACION DE LA PRESION DEL VENTILADOR (PTV)

Los cálculos de un sistema de extracción localizada se basan en la presión estática, es decir , todos los valores de presión de las campanas y en las uniones de conductos se expresan como presión estática que se puede medir directamente con los procedimientos anteriores. La presión total del ventilador es el incremento de la presión total del aire al pasar atreves del ventilador.

PTV = PT salida – PT entrada

= ( PE salida + PV salida) – ( PE entrada + Pv entrada)

PEV= PTV – PV salida