diseÑo basico de ductos

DIPLOMADO AIRE ACONDICIONADO

ACAIRE – UNIVERSIDAD DEL NORTE

CAPITULO: DISEÑO DE DUCTOS

ING. JUAN OROZCO

MAYO DE 2.010

CURRICULUM Ingeniero Mecánico Universidad del Norte Experiencia de más de 15 años en aire acondicionado

y ventilación Ing. De proyectos de DISTRIAIRE Ing. De proyectos de SERVIPARAMO Desarrollador de proyectos como: Clínicas

SALUDCOOP de Barranquilla, Bucaramanga, Pereira, Ibagué, Bogotá, Planta de PROTABACO en Santa Marta, Edificio EPSA en Cali, Procaps Barranquilla, Carrefour, etc.

TEMARIO:

1. CONCEPTOS BASICOS

Sistema de aire acondicionado

Ecuación de continuidad

Ecuación de Bernoulli

Pérdidas en flujo de aire

2. DISEÑO DE DUCTOS A/A

Tipos de ductos y accesorios

Materiales de construcción

Normas SMACNA lámina galv

Normas ductos en fibra de vidrio

Métodos para diseño de ductos

Ejemplo básico recuperación est

Diseño por fricción constante

Taller de diseño de ductos

Cálculo de pérdidas

Tips de diseño de ductos

Problemas asociados al diseño

TEMARIO:

3. SELECCION DE REJILLAS Y DIFUSORES

Conceptos básicos de difusión de aire

Tipos de rejillas

Selección de rejillas

4. APLICACIONES PRACTICAS DE DISEÑO DE DUCTOS

Ventilación de sótanos

Ventilación de cocinas

Diseño de Quirófanos

Diseño con diferenciales de presión

5. VENTILADORES

Teoría básica

Tipos de ventiladores

Selección

Leyes de los ventiladores


Un sistema de aire acondicionado permite: control de temperatura y de humedad; filtración y calidad del aire interior; distribución del aire; eventualmente presurización.

En este capítulo sólo nos dedicaremos a la distribución del aire

Para distribuir el aire se requiere: Ventilador de impulsión, conductos, accesorios Codos, reducciones, etc), registros de salida / entrada de aire


ECUACION DE CONTINUIDAD

ρ * V * A = Cte; en régimen permanente el flujo másico (Kg / s) es constante.

Caudal Q: flujo de aire por unidad de tiempo a través de una sección transversal.

Para fluido incompresible, la ecuación de continuidad es equivalente a caudal constante. Q = V * A = Cte. Para un tubo de corriente, la velocidad es la velocidad promedio.

En AA las presiones son bajas y el aire se puede considerar incompresible.


ECUACION DE BERNOULLI

P / ρ*g + z + v2/2g = Cte (Altura equivalente) P/ρ + z*g + v2/2 = Cte (Energía específica) En AA se utiliza altura equivalente (pulg de c.a., por

ejemplo). Para gas incompresible a baja presión, la altura

piezométrica es despreciable ante la altura equivalente de presión y la de velocidad.

La ecuación anterior no considera las pérdidas por fricción

Aplicaciones: Tubo dePrandalt para medir velocidad del aire en ductos

Pérdidas en flujo de aire

Considerando las pérdidas entre un punto 1 y un punto 2, la ecuación de Bernoulli para flujo de aire a baja presión (incompresible y estacionario) quedaría así:

P1 + ρv 1 2 /2 –ΔP1-2 = P2 + ρ v 2

2 /2

Las pérdidas se producen por el rozamiento del aire con las paredes del ducto y por la fricción entre capas de fluido

TIPOS DE PERDIDAS

Pérdidas de presión estática por fricción. Dependen de la longitud del ducto, rugosidad del material, superficie perimetral

Pérdidas dinámicas por cambios en la velocidad del aire y en su dirección

Al final veremos que se deben adicionar otras pérdidas al sistema que es la resistencia al flujo de: rejillas, filtros, serpentín, etc.

Pérdidas en flujo de aire. La pérdida de presión aumenta si: Para un mismo caudal la sección transversal

o área de flujo disminuye La velocidad de flujo aumenta La longitud del ducto aumenta En general, la fórmula fundamental de

pérdida de carga (en altura equivalente de presión) es:

H = λL/D v2 / 2g, donde λ = coeficiente de pérdida de carga primaria

Se deben considerar también las pérdidas por rugosidad del material y por accesorios

PRESIONES EN CONDUCCION DE AIRE ACONDICIONADO

De la dicho anteriormente es fácilmente comprensible que en aire acondicionado se tienen dos tipos de presiones en el flujo del aire a través del conducto:

Presión estática: Presión ejercida por el aire contra las paredes del ducto

Presión dinámica: Presión debida al movimiento del aire , y es directamente proporcional a la velocidad.

CALCULO DE VELOCIDAD A PARTIR DE LA PRESION DINAMICA

Vp = (v / 4005)2

Vp =Presión de velocidad en Pulg c.a.

v = Velocidad promedio en Pie / min

LA PERDIDA DE PRESIÓN ESTÁTICA ES LA RESISTENCIA AL FLUJO DENTRO DEL TUBO OCASIONADA POR EL ROCE DEL AIRE CON LAS PAREDES DEL TUBO.

LA PERDIDA DE PRESIÓN DINÁMICA ES LA RESISTENCIA AL FLUJO DE AIRE DENTRO DEL CONDUCTO. OCURRE SIEMPRE EN CAMBIOS DE SECCION TRANSVERSAL O CAMBIOS DE DIRECCION DE FLUJO

LA SUMA DE LA PRESIÓN ESTÁTICA Y LA PRESIÓN DINÁMICA DA LA PRESIÓN TOTAL.

Pt = Pe + Pd

MEDICION DE PRESION EN DUCTOS DE AA

2. DISEÑO DE CONDUCTOS DE AIRE Un sistema de ductos permite el transporte del aire desde la

manejadora hasta cada una de las salidas de aire El requerimiento mas importante es el balanceo de presiones : la

presion del ventilador debe igualar la suma de caidas de presion de cada seccion para garantizar los cfm de diseño

El diseño de ductos significa dimensionar las secciones y seleccionar los accesorios garantizando la mejor relacion costo / beneficio y los cfm requeridos sin exceder limites de velocidad, ruido y caida de presion, además de ser eficientes.

PROBLEMAS COMUNES ASOCIADOS A MAL DISEÑO

Pérdida de capacidad de enfriamiento efectiva Zonas con exceso de aire y zonas con déficit de aire Mayor consumo de energía por menor capacidad de

enfriamiento Mayor consumo de energía en el motor del blower

para compensar una alta caída de presión Velocidades muy altas generan ruido excesivo y

desgaste de material Problemas de humedad, condensación.

TIPOS DE CONDUCTOS Y ACESORIOS Las formas principales de construcción de ductos son la circular

y la rectangular. La circular es la forma ideal de ducto ya que en comparación

con un conducto rectangular de sección equivalente tiene menos superficie perimetral y por tanto menos caída de presión y menos material.

TIPOS DE DUCTOS

EJEMPLO DE INSTALACION

Ejemplo Instalación ducto flexible

MATERIALES CONSTRUCCION DUCTOS Lámina Galvanizada Fibra de vidrio Aluminio Acero inoxidable Lona textil Icopor (no avalado por ninguna norma técnica) Se utiliza a veces el cielo raso de la edificación

como plenum, especialmente de retorno

FIBRA DE VIDRIO

Máx. Velocidad: 2400 a 6000 FPM según fabricante Presión estática: ±2 in c.a. (baja presión) Límite de capacidad práctico: 25 TR con refuerzo Ver normas

Datos Técnicos

Normas Aplicables

• Normas de Materiales: (UL 181)

- Ducto Rígido de Aire Clase 1

• Normas de Seguridad contra Incendio

- (NFPA 90A, NFPA 90B)

Resistencia al Fuego:

• Características de Combustión de Superficie

- (UL 723, y ASTM E 84) Indice Máximo de Propagación de Flama; 25. Índice Máximo de Densidad de Humo; 50.

• Combustible Limitado:

- (NFPA 259) < 3500 btu/lb.

Propiedades Físicas/Químicas• Propiedades Térmicas:• Propiedades Acústicas:• Límites operativos:- Temperatura: (ASTM C 411) Max. 250°F (121°C)- Velocidad del Aire: (UL 181) Max. 2,400 fpm (12.2 m)- Presión: ± 2" wc (498 Pa)- Temperatura Ambiente: 150°F (66°C)• Absorción del Vapor de Agua:- (ASTM C 1104) < 2% por peso• Transmisión de Vapor de Agua (Revestimiento):- ASTM E 96, Método Desecante) Max. 0.02 perms (1.15 x 10 -9 g.Pa-s-m2)• Clase de Fuga de Aire: (SMACNA)- Clase 6• Corrosividad: (ASTM 665) Aprobado• Resistencia a las Bacterias:(ASTM G 22)- Sin Crecimiento• Resistencia al Crecimiento deHongos:- (ASTM C 138 y ASTM G 21)

LAMINA GALVANIZADA

BAJA PRESION: Hasta 3.5 in c.a. Con velocidad máx. de 2500 FPM (aire acondicionado)

MEDIA PRESION: 3.5 a 6.5 in c.a. Con velocidad máx. de 4000 FPM

ALTA PRESION: 6.5 in c.a. A 10 in c.a.De acuerdo con la dimensión mayor, el calibre puede ser: Hasta 30 in: cal. 24 31in a 54 in: cal. 22 55 in a 84 in: cal. 20 85 in en adelante: cal. 18 Según la presión y calibre, se determinan las uniones, refuerzos

y soportes del manual SMACNA

PORON

Son láminas de icopor de 1” con papel foil de aluminio en su cara externa.

Máx. Velocidad: 1800 FPM

Máx. Dimensión: 36”

Máx. capacidad: 2000 CFM

Material frágil, inflamable, propagador de llama y de gases de combustión tóxicos. No conservan su forma dimensional y son atractivos para plagas y roedores

Su única ventaja es que son los ductos más económicos

METODOS DE DISEÑO DE DUCTOS

FRICCION CONSTANTE: Es el método más utilizado en sistemas de volumen constante y baja presión

VELOCIDAD CONSTANTE VELOCIDAD DECRECIENTE RECUPERACION ESTATICA: Su utilización es en sistemas de

volumen variable y media o alta presión. Es complejo. METODO T: De relativamente reciente aparición. El capítulo 32

del ASHRAE Fundamentals 1989 muestra procedimiento y ecuaciones.

IGUAL FRICCION:

La caída de presión por unidad de longitud se mantiene constante en todas las secciones.

La velocidad disminuye automáticamente en cada sección

El control de ruido es fácil manteniendo un límite de velocidad

Su uso se ha facilitado con el ductulador

RECUPERACION ESTATICA

El incremento de presión estática (recuperación debida a la disminución de velocidad) en cada ramal compensa la pérdida por fricción del ramal siguiente

Permite ductos balanceados desde el diseño

COMPARACION DE AMBOS METODOS

El ducto principal inicial es el mismo Las secciones siguientes son más grandes con el método de

recuperación estática Al final se requiere un 15 a 20% más de material Un buen diseño con fricción constante implica especificar

dámpers de balanceo para facilitar la labor de balanceo al final

PASOS INICIALES PARA EL DISEÑO DE DUCTOS

Determinar los CFM totales e individuales de cada espacio (cálculo de carga y sicrometría)

Determinar la localización, cantidad y tipos de salida de aire, además de los CFM que manejarán

Establecer el recorrido de la ductería El diseño depende de la aplicación: residencia,

hipermercado, laboratorio, oficinas Influyen igualmente la construcción: alturas

disponibles, cielo raso o no, otras instalaciones como la eléctrica

METODO DE FRICCION CONSTANTE

Luego de determinado el recorrido de ductos y CFM en cada sección, se procede así:

Se selecciona una velocidad máxima. Con el caudal total y la velocidad se determina en el ductulador el tamaño inicial del conducto y el factor de fricción (pulg. C.a por cada 100 pie de longitud de ducto)

Este factor de fricción se mantiene constante en cada sección. Conociendo el factor de fricción y los CFM de cada sección, se determina el tamaño del ducto y la velocidad en la sección

VELOCIDADES RECOMENDADAS

El principal factor de ruido en un ducto es la velocidad del aire

Para ductos de baja velocidad en tramo principal inicial: diseñar con velocidades de 800 a 1.200 FPM (Ej: retornos, ductos de espacios de bajo nivel de ruido, residencias)

Para ductos de media – alta velocidad: diseñar entre 900 y 1.800 FPM (Ej: oficinas, zonas de público como bancos, etc)

Donde no interese mucho el ruido se puede llegar a 2.000 FPM o más, pero sin exceder caída de presión permitida

CARTA DE FRICCION PARA DUCTOS

DUCTULADOR SLIDER


Al final se debe calcular la caída de presión externa considerando la longitud de ductería más las pérdidas dinámicas en accesorios más la pérdida en la última salida de aire

Si hay ductos de retorno, se debe considerar también su caída de presión

Para equipos residenciales se puede diseñar con factor de 0.1 in c.a. Hasta 0.18 in c.a. (si el ducto es corto), sin preocuparse por la caída de presión, pero cuidar el nivel de ruido. Lo normal es 0.15

Para equipos industriales, se puede diseñar con factores hasta de 0.3 in c.a. Se debe verificar siempre la velocidad y caída de presión..


No es práctico un cambio de sección de menos de 2”. Se puede diseñar con un ramal que actúe como plenum de suministro para varias salidas de aire, especialmente si se usa ducto flexible.

Siempre que se haga un cambio de sección, especificar una pendiente no mayor a 30º.

Los ramales deben especificarse siempre con zapata de 45º si se utiliza este método. En lo posible, utilizar dánmpers de balanceo. Un ramal no debe sacarse sino por lo menos a 1.2 m o 3 veces el lado mayor del ducto desde la salida de un ventilador. Igual después de un cambio de dirección.

Preferible a lo anterior son las derivaciones de un ramal en dos, con el dámper.

PIEZAS RECOMENDADAS DE DUCTOS

CONTROL DE EFECTO SISTEMA

EJEMPLO DE MALA CONEXIÓN DE DUCTO A VENTILADOR

EJEMPLOS PRACTICOS INICIALES

1. Para un ducto de 26” x 12”, verifique diámetro equivalente, velocidad y factor de fricción si se tienen 2.400 CFM

2. Se tiene ductería en fibra de vidrio para 5 TR. El tramo inicial es de 24” x 10”. Se va a cambiar el equipo por uno de 7.5 TR. ¿Servirá la misma ductería? Considerar longitud recta de 20m.

3. Se tiene un ducto de 30” x 8”. ¿Qué capacidad máxima en CFM recomendaría si es una residencia, y si es una industria

EJEMPLOS PRACTICOS

4. Se tiene un ducto en lámina galvanizada cal. 24 de 30” x 12”. ¿Cuál es la máxima capacidad de manejo de aire si el uso es discoteca?

5. ¿Qué podría ocurrir si se duplica la capacidad en un sistema de ductos en lámina galvanizada?

6. Para el ejemplo 1 calcule caída de presión estática para 10 m de longitud y para 25 m. Repetir los cálculos si la capacidad aumenta a 4.000 CFM

TALLER DE DISEÑO DE DUCTOS


TALLER DE DISEÑO DE DUCTOS Recibirán un plano a escala A partir de este plano y del resultado de carga

térmica previamente realizado diseñaremos la red de conductos, seleccionaremos las rejillas y calcularemos la caída de presión.

TIPS DE DISEÑO DE DUCTOS

Diseñar lo más recto posible Ductos corrugados como los flexibles o los spiroductos

generan mayor resistencia al flujo Ductos lo más cortos posibles. Permite aumentar factor de

fricción Evitar cambios bruscos de sección o dirección La pendiente de un cambio de sección debe ser máximo 30º Codos de radio largo, que generan menos pérdida Los codos rectos deben tener siempre guías deflectoras Los ductos circulares presentan menos resistencia al flujo,

además de requerirse menos material


Garantizar siempre que la caída de presión del sistema iguale la capacidad de presión estática del ventilador

Las velocidades de flujo deben estar dentro de los límites En lo posible, proveer dámpers de balanceo en los ramales

principales Proveer aislamiento de los ductos metálicos. Si estos pasan

por sitios no acondicionados de alto calor y humedad, asegurarse que no haya fugas y que el aislamiento no se desprenda y que la barrera de vapor sea continua.


Se debe mantener un balance entre el costo inicial y el costo operativo

El costo inicial depende del tipo de material y dimensiones del ducto

El costo de operación depende del consumo de energía del motor del blower. de las ganancias de calor en el ducto y de las fugas.

Diseñar ductos lo más cuadrados posibles, si la altura lo permite. La relación de forma no debe superar 10:1

Diseñar longitudes cortas y rectas en lo posible


Diseñar con las velocidades más altas permitidas sin exceder límites de ruido ni sobrecargar el motor

Evitar los cortos circuitos, es decir, retornos situados muy cercanos a los suministros, especialmente si el tiro debe ser largo.

Si se utiliza plenum de retorno, este debe estar completamente cerrado y en lo posible aislado. El espacio de plenum debe estar limpio.

PROBLEMAS COMUNES Desbalance de flujos. Zonas muy frías y zonas

calientes. Cortos circuitos Pérdida de capacidad por efecto sistema no

considerado (conexiones de entrada y/o salida al ventilador)

Pérdida de capacidad por no cálculo de la caída de presión: ductos muy largos o muy pequeños para el flujo considerado o demasiados codos

Pérdidas de capacidad por fugas Condensación en ductos

PROBLEMAS COMUNES Retornos restringidos o inexistentes Ruido por velocidades excesivas, por mala

selección de rejillas Al unir varios ventiladores se puede presentar que

uno bloquee al otro, especialmente si son de diferente capacidad

Problemas de retorno al usar plenums sin precauciones

Exceso de capacidad al bloquear las tomas de aire externo

Diferenciales de presión invertidos

YLUEGO DE DISEÑADO E INSTALADO Haga mediciones Balancee Busque puntos de fuga y zonas sin

aislamiento Verifique temperatura y humedad ambiente

en los cielos rasos Ubique problemas de condensación Chequee niveles de ruido Chequee amperaje del motor

3. SELECCIÓN DE REJILLAS: TIPOS

La salida de aire puede ser horizontal, se habla entonces de rejillas de suministro

Puede ser vertical y se habla entonces de difusor de suministro

Ambas pueden venir con dámper o sin él. Es preferible tener dámper para efectos de balanceo, especialmente si éste es del tipo de aletas opuestas en V y accionado por tornillo.

CONCEPTOS BASICOS Tiro o alcance Velocidad de salida Inducción de flujo Efecto techo

Alcance

Velocidad de salida

Efecto techo

Inducción

SELECCIÓN (ver catálogo de selección)

Se debe saber el tiro Considerar una velocidad de salida

apropiada, de acuerdo con la aplicación(Ver tabla pág sgte). Normalmente 400 a 600 FPM para retorno y 500 a 700 FPM para suministro

Considerar nivel de ruido y caída de presión Utilizar tabla de selección de fabricantes

reconocidos

VELOCIDADES RECOMENDADASApartmento…………………….………..500-750 fpmEstudio de grabación……………..…….. 500 fpmIglesias…………….. ……………..…….500-750 fpmOficinas en general…………………..…1200-1500 fpmCuartos de hotel……………………... …500-750 fpmEdificios industriales……………..… …1500-2000 fpmTeatros…………. …………………..….500-800 fpmCines………………… …………….…...600-800 fpmResidencias……… ……………………...500-750 fpmAlmacén, piso inferior ……..………....... 1500 fpmAlmacén piso superior……..……...……..1500 fpm

SELECCIÓN REJILLAS LINEALES

Las rejillas y difusores lineales se debe saber la longitud (ancho) y altura disponibles en el espacio

El ancho nos determina los CFM/pie de longitud Los difusores lineales son de corto alcance horizontal a

diferencia de un difusor normal Las rejillas de retorno se seleccionan a una velocidad

siempre menor al suministro

PROBLEMAS COMUNES

Ruido debido a rejilla muy pequeña vs caudal Cortocircuito Zonas calientes debido a tiro insuficiente Retorno restringido Condensación Corrientes de aire Flujo no uniforme en toda la rejilla.

4. APLICACIONES PRACTICAS: SOTANOS DE APARCAMIENTO

Para sótanos se trabaja con ventilación mecánica, es decir, introducción de aire fresco a través de ventiladores para dilución de contaminantes.

Los contaminantes pueden ser biológicos, químicos o físicos.

En un sótano de aparcamiento el contaminante primario es el monóxido de carbono y la función de la ventilación es mantenerlo en niveles de dilución por debajo de los máximos permitidos.

Igualmente debe ser capaz de extraer humo y vapores en caso de incendio

VENTILACION SOTANOS APARCAMIENTO Para calcular los CFM requeridos de ventilación se

procede así: Calcular el volumen del sótano Considerar 6 a 10 cambios/Hr dependiendo de la

intensidad de uso (centro comercial, edificio de oficinas, edificio residencial, etc.)

Los CFM son: Q = Volumen (pie3) x cambios/Hr / 60 El segundo paso es determinar si se hará inyección o

extracción o combinación. Lo normal es extracción de aire viciado y el aire fresco

entra natural o por inyección mecánica.

VENTILACION SOTANOS APARCAMIENTO Normalmente los CFM son elevados y se utilizan dos o

más ventiladores Un tipo de ventilador usado frecuentemente es el tipo

plenum Es ineficiente tener el ventilador siempre encendido. Se

utiliza entonces un sistema de sensor de CO que actúa sobre un variador de velocidad. Si la concentración aumenta, la velocidad aumenta igualmente.

El diseño de ductos, selección de rejillas y cálculo de caída de presión es exactamente igual a lo visto

Las rejillas de extracción van siempre en la parte superior del sótano ya que tanto el CO como los vapores calientes se acumulan en las capas superiores

VENTILACIÓN COCINAS

LOS PROCESOS DE FABRICACIÓN Y ELABORACIÓN DE ALIMENTOS PUEDEN GENERAR GRANDES CANTIDADES DE VAPOR DE AGUA, CALOR, HUMOS Y GASES.

ESTOS PUEDEN TENER EFECTOS NOCIVOS SOBRE LOS MANIPULADORES.


ENTRE ELLOS ESTÁ: DESHIDRATACIÓN = CALOR IRRITACIÓN RESPIRATORIA = HUMOS DERMATOMICOSIS = VAPOR DE AGUA INTOXICACIONES = GASES ( CO2, CO)


ASIMISMO PUEDEN TENER EFECTOS NO DESEADOS SOBRE EL PRODUCTO ALIMENTICIO QUE SE PROCESA AL:

CONTAMINARLO, POR EL GOTEO DE VAPOR DE AGUA CONDENSADO.

FAVORECER EL DESARROLLO DE MICROBIOS PATÓGENOS O CAUSANTES DE ALTERACIÓN Y DE BARATAS POR EL CALOR EXCESIVO.

IMPREGNARLO DE OLORES O SABORES INDESEABLES, POR LA PRESENCIA DE HUMO.


ESTO HACE QUE SEA NECESARIO RENOVAR EN FORMA PERMANENTE EL AIRE DE DICHOS ESTABLECIMIENTOS.

ESTA RENOVACIÓN DEL AIRE SE DENOMINA VENTILACIÓN.

VENTILACIÓN

LA VENTILACIÓN DE UN ESTABLECIMIENTO DE ALIMENTOS PUEDE SER:

NATURAL O ARTIFICIAL.

VENTILACIÓN

LA VENTILACIÓN NATURAL ES AQUELLA EN QUE EL AIRE DEL LOCAL SE DESPLAZA, EN FORMA NATURAL, HACIA EL EXTERIOR POR MEDIO DE LAS LEYES DE LA FÍSICA DE GASES.

VENTILACIÓN

LA VENTILACIÓN ARTIFICIAL ES AQUELLA EN QUE EL AIRE ES DESPLAZADO POR MEDIO DE ARTEFACTOS DISEÑADOS POR EL SER HUMANO APLICANDO LOS PRINCIPIOS DE LA FÍSICA DE GASES.

VENTILACIÓN

AL AUMENTAR LA TEMPERATURA DE UN GAS SE PRODUCE UN AUMENTO DE SU PRESIÓN Y, POR ENDE, DE SU VOLUMEN LO QUE HACE QUE SUS MOLÉCULAS SE SEPAREN AÚN MÁS CONDUCIENDO A UNA DISMINUCIÓN DE SU DENSIDAD.

VENTILACIÓN

AL ESTAR EL AIRE CALIENTE MENOS DENSO QUE EL AIRE CIRCUNDANTE SE PRODUCE UN EMPUJE HACIA ARRIBA, LO QUE HACE QUE ESTE SE ELEVE SIENDO OCUPADO SU ESPACIO POR AIRE MÁS FRÍO.

ESTE ES EL FUNDAMENTO DE LA TRANSMISIÓN DEL CALOR POR CONVECCIÓN

VENTILACIÓN

TODO MODELO DE VENTILACIÓN PARTE DEL PRINCIPIO DE QUE:

“ EL VOLUMEN DE AIRE QUE INGRESA DEBE SER IGUAL AL QUE SALE”.

“ EL VOLUMEN DE AIRE QUE INGRESA DEBE SER EL NECESARIO PARA REEMPLAZAR TODO EL AIRE CONTAMINADO”.

VENTILACIÓN

LOS SISTEMAS DE VENTILACIÓN ARTIFICIAL EN COCINAS CONSTAN DE:

CAMPANA DE CAPTACIÓN VENTILADORES CONDUCTOS DE TRANSPORTE DUCTO DE DESCARGA.

VENTILACIÓN

SEGÚN SU UBICACIÓN SE CLASIFICAN EN:

ADOSADAS O DE PARED Y TIPO ISLA

VENTILACIÓN

INDEPENDIENTE DEL USO PARA SU INSTALACIÓN SE RECOMIENDA:

2 metros

20 -50 cms.

DISEÑO DE QUIROFANOS

La legislación colombiana, para salas de procesos quirúrgicos, exige: La temperatura será de 21° C, la humedad relativa del 50%, la velocidad del viento de 60 cm/seg y la renovación del aire entre 25 y 30 veces por hora.

Para el diseño de estas áreas nos apoyamos por tanto en estándares internacionales: ASHRAE, y especialmente el AIA (American Institute of Architecs) que elaboró un completo estándar para construcción de centros hospitalarios y clínicas.

Se busca mantener un control de los contaminantes biológicos y físicos


A temperaturas bajas los virus y bacterias no se reproducen fácilmente

A humedades relativas por debajo del 55% se reduce el riesgo de crecimiento de hongos y esporas y de cultivo de bacterias.

La renovación del aire permite diluir los contaminantes y extraer el aire viciado

La asepsia se complementa con un sistema de filtración que incluye como filtro final un HEPA del 99.97% eficincia


El caudal de suministro será igual al volumen del cuarto por 28 ren/Hr. Se aumentan las Ren/Hr por encima del mínimo para garantizar presión positiva en el cuarto y para compensar pérdida de flujo por saturación del filtro HEPA

El flujo debe ser de baja velocidad, especialmente en las salidas de aire.

Debe tener: conducto de suministro, conducto de extracción y conducto de retorno en caso de recircularse un porcentaje.

La extracción debe colocarse a máximo 1 metro del suelo para recoger gases anestésicos residuales

DISEÑO DE QUIROFANOS El flujo debe ser constante para mantener el diferencial

de presión. Siempre debe ir de la zona más limpia a la menos limpia.

Para efectos prácticos, considerar un valor de extracción 10 a 20% menor que la toma de aire externo

El balance final de presiones se logra controlando: suministro, retorno, extracción y aire externo.

La toma de aire externo debe colocarse a un mínimo de cualquier descarga de aire y asegurar que a sus alrededores no haya agentes contaminantes. Su altura respecto al suelo debe ser de 2 metros mínimo.

DISEÑO DE QUIROFANOS Los conductos deben ser en lámina galvanizada,

debidamente sellados y con aislamiento externo. No se permite aislamiento interno

El diseño de ductos y selección de rejillas es similar a lo ya visto

Recordar: Suministro en oposición al retorno, baja velocidad, extracción por piso.

El 100% del flujo de aire debe ser filtrado. Se debe garantizar la integridad y hermeticidad de los filtros HEPA

Para quirófanos de alta complejidad se recomienda diseño de flujo unidireccional con cortina

5. VENTILADORES

VENTILACIÓN

VENTILADOR: ARTEFACTO CUYA FUNCIÓN BÁSICA ES MOVER EL AIRE DE UN LUGAR A OTRO.

PRESIÓN POSITIVAPRESIÓN NEGATIVA

VENTILACIÓN

SEGÚN LA UBICACIÓN DE LA HÉLICE CON RESPECTO AL EJE DEL MOTOR SE DIVIDEN EN:

DE ACOPLE DIRECTO O AXIAL: CUANDO EL EJE DEL MOTOR ESTÁ CONECTADO DIRECTAMENTE A LA HÉLICE.

DE ACOPLE POR CORREA: CUANDO EL EJE DEL MOTOR SE CONECTA A LA HÉLICE POR MEDIO DE UNA CORREA.

VENTILADOR AXIAL O DE ACOPLE DIRECTO

VENTILADOR DE ACOPLE POR CORREA

VENTILACIÓN

LOS VENTILADORES AXIALES: DESPLAZAN BAJOS VOLÚMENES DE

AIRE ( < 3.400 m3/HORA), ÚTILES CUANDO HAY BAJA PRESIÓN

ESTÁTICA ( < 1,25 mms. cda), SON GENERALMENTE MAS

ECONOMICOS QUE LOS CENTRIFUGOS CAUDAL DE VENTILACIÓN AJUSTADO

POR REGULADOR DE VELOCIDAD.

VENTILACIÓN

LOS VENTILADORES DE ACOPLE POR CORREA:

VOLÚMENES DE AIRE > 3.400 m3/hora PRESIÓN ESTÁTICA > 1,25 mms. cda CAUDAL DE VENTILACIÓN AJUSTADO

POR POLEAS.

VENTILACIÓN

SEGÚN EL TIPO DE HÉLICE LOS VENTILADORES SE CLASIFICAN EN:

DE ASPAS DE RUEDA CENTRÍFUGA.

VENTILADORES DE ASPAS

VENTILADORES DE RUEDA CENTRÍFUGA

VENTILACIÓN

SEGÚN LA UBICACIÓN ESPACIAL LOS VENTILADORES SE CLASIFICAN EN:

DE TECHO DE PARED DE DUCTO

VENTILACIÓN

SEGÚN EL FLUJO DEL AIRE HACIA EL RECINTO LOS VENTILADORES SE CLASIFICAN EN:

EXTRACTORES, CUANDO SACAN EL AIRE E

IMPULSORES O DE SUMINISTRO, CUANDO INYECTAN EL AIRE.

VENTILACIÓN

IMPULSOR EXTRACTOR

VENTILADORES IMPULSORES DE TECHO

VENTILADOR IMPULSOR DE GRAN CAPACIDAD

VENTILADORES EXTRACTORES

De techoDe muro

VENTILADOR EXTRACTOR DE ACOPLE POR CORREA

EXTRACTOR

ASPIROTOR

SELECCIÓN DE VENTILADOR

Caudal a manejar Caída de presión estática del sistema Aplicación Temperatura del aire y altitud El punto de operación será la intersección de

la curva del ventilador con la del sistema

CURVA VENTILADOR VS CURVA SISTEMA

LEYES DE LOS VENTILADORES

1. CFM varía directamente con los RPM

CFM2 = (RPM2 / RPM1) x CFM1

2. Presión estática varía con el cuadrado

SP1 / SP2 = (RPM1 / RPM2)2

3. La potencia varía con el cubo

Hp1 / Hp2 = (RPM1 / RPM2)3

Curva Ley 1 (Tomado de TRANE Fan Fundamentasl)

Curva Ley 3 (Tomado de TRANE Fan Fundamentasl)

LEYES DE LOS VENTILADORES

EJEMPLO CLASICO: Un ventilador de 2.400 CFM con motor de 1

Hp y girando a 600 RPM se le quiere llevar a 3.200 CFM. ¿Qué velocidad y motor se requieren ahora?

Si el diámetro de la polea del motor es de 6”, ¿ Qué polea se requiere ahora?

BIBLIOGRAFIA SMACNA, Hvac systems duct design, 1990 SMACNA, Hvac duct construction standards 1995 ASHRAE, Fundamentasls Handbook 2005,

capítulos 27, 33 y 35 TRANE, Air Conditioning Manual 1996, capítulo 9

MATERIAL DE APOYO

TRANE Ductulador PRICE Video CD versión 5 LOREN COOK software de selección de ventiladores AIR GUIDE Tablas de selección de rejillas

diseÑo basico de ductos

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