En un sistema de calefacción o enfriamiento con circulación mecánica, los ventiladores deben manejar adecuadamente la cantidad de aire y presión. Los sistemas de enfriamiento usan conducción que provee aire a distinta presión, temperatura y humedad.
Samantha Gómez.
Recomendaciones para el diseño de un sistema de conducción eficiente:
1 Consultar normas
Antes de considerar cualquier sistema de conducción de aire se tienen que consultar las normas que regulan las características mínimas por cumplir.
Normas
UL 181 Standard for Safety Air Ducts
NFPA 90a Instalación de sistemas de ventilación y aire acondicionado
NFPA 90B Instalación de sistemas de aire acondicionado y calentamiento de aire
UL 723 Test for Surface Burning. Characteristics of Building Materials
UL 214 Ensayos de resistencia a la llama
ASTM C177 Standard Method of Test for Thermal Conductivity of Material by Means of Guarded Hot Plate
ASHRAE 62 Standard Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality
UNE-100-011 Climatización
UNE-100-012 Climatización
UNE-100-013 Climatización
UNE-100-040 Climatización
UNE-100-102 Conductos de chapa metálica
UNE-100-165 Climatización
UNE-100-166 Climatización
UNE-100-230 Ventiladores
UNE-023-301 Equipos de detección de la concentración de monóxido de carbono
2 Crear un plano
Es necesario contar con un plano del sistema de conductos e incluir las dimensiones en planta y en elevación; la ubicación del equipo de tratamiento y del ventilador. Cada tramo de los ramales (conductos secundarios) y el conducto troncal (principal) debe identificarse con números o letras para asegurar una correcta clasificación
En el plano debe señalizarse:
- La distribución en planta de los sectores de trabajo, de los equipos y sus dimensiones
- La identificación de áreas de descarga del aire contaminado
- Los diseños previos de los sistemas de conducción para las diferentes áreas y el punto de control de dichas operaciones
- Si existe una mala disposición de presiones del aire interior puede provocar la transmisión de contaminantes entre las distintas zonas de un edificio
Para el sistema de conducción se debe considerar:
- Las campanas de captación, así como el conjunto de conductos y accesorios, sistemas de tratamiento o depuración y el ventilador
- El cálculo de las campanas de captación, de acuerdo con la operación a controlar y el caudal de diseño
- La velocidad mínima en los conductos, de acuerdo con las velocidades de transporte
- El cálculo de la sección del conducto, mediante una división del caudal de diseño entre la velocidad mínima, a partir del plano del sistema y el trazado de la red de conductos, la longitud de cada tramo recto y el número y tipo de codos y empalmes necesarios
NOTA: Un conducto recto se define como un tramo de dimensiones generalmente uniformes que une dos puntos de interés. La longitud del tramo recto, a considerar en el diseño, es la dimensión medida sobre el eje del conducto
- Existen silenciadores que evitan la propagación del ruido de los disparos tanto a la entrada del ventilador de impulsión como a la salida del ventilador de extracción. Están fabricados en chapa y recubiertos en su interior con fibra de vidrio, que forma un laberinto de material absorbente acústico
NOTA: Un conducto recto se define como un tramo de dimensiones generalmente uniformes que une dos puntos de interés. La longitud del tramo recto, a considerar en el diseño, es la dimensión medida sobre el eje del conducto
3 Establecer relaciones
En el tamaño de los conductos se deben seleccionar las velocidades máximas de aire (>30 m/s), pues con éstas se evitan ruidos molestos y pérdidas excesivas de presión.
Para un ducto rectangular, una buena práctica consiste en que la relación del lado mayor sea hasta de seis a uno y que nunca exceda los 10 a uno.
La velocidad dentro de un conducto depende de las características de los contaminantes captados en la campana de aspiración; en el caso de polvos, se debe seleccionar una velocidad de transporte mínima adecuada para su manejo.
En el caso de gases o vapores, éstos se diluyen en el aire y la velocidad de transporte se obtiene mediante un cálculo económico entre 5 y 10 m/s.
Velocidad de transporte: manejo de partículas en suspensión hasta el equipo de tratamiento, lo que evita que se depositen en los conductos y los sedimenten
Si las velocidades máximas de aire se exceden:
- Incrementan las pérdidas de carga y aumenta la potencia requerida
- Incrementa la acción abrasiva de los polvos que, acorde con sus características, aumentan el desgaste de los conductos y sus accesorios, al igual que el gasto de mantenimiento del sistema de conducción
- Incrementa el ruido producido por el aire y los polvos que transporta
- Incrementan las vibraciones de los conductos, lo que obliga a una sujeción más costosa
4 Definir tipo de conductos
Se utilizan conductos rectangulares cuando los espacios de trabajo son reducidos como en el caso del aire acondicionado que se instala en los edificios. Aunque se busca reducir las pérdidas por fricción, los conductos circulares son más recomendables, pues la sección circular tiene menor perímetro o igualdad de área.
5 Realizar trazos precisos
Es vital hacer un trazado de ductos tan directo como sea posible, evitar vueltas muy agudas y distancias desproporcionadas, pues ahí las velocidades son casi nulas y, por lo tanto, las partículas en suspensión se transportan hasta el equipo de tratamiento de manera adecuada.
6 Considerar las propiedades de los materiales
Antes de seleccionar el material de los ductos, es necesario considerar ciertos valores de las propiedades de los materiales. En el caso de la rugosidad, ésta puede ocasionar pérdidas de presión por fricción, considerables en el desempeño del sistema.
Algunos materiales presentan mayor o menor resistencia mecánica a la deformación cuando su presión interna es menor que la presión atmosférica.
7 Seleccionar el ventilador
El ventilador debe proveer energía necesaria para asegurar la circulación del aire a través de todo el sistema.
Algunos fabricantes de ventiladores dan los valores característicos de sus equipos en términos de presión total o altura de presión total, y otros en función de la presión estática o altura de presión estática.
En el diseño, las características del ventilador son importantes el tamaño, tipo, número de revoluciones del rotor y la potencia requerida no deben pasar por alto.
Es aconsejable seleccionar el ventilador dentro de la zona indicada en las aplicaciones donde el ruido es un inconveniente; por ejemplo, en las instalaciones de climatización
8 Considerar accesorios
Todos los sistemas de conducción deben considerar accesorios en los cambios de dirección, codos y empalmes. En el diseño del trazado de los conductos se recomienda adoptar un valor de kemp.= 0.18, que corresponde a un empalme de 30º, salvo que las impuestas por el proyecto indiquen la conveniencia de definir otros valores de ángulos para los empalmes.
9 Utilizar cálculos
Es conveniente emplear cálculos como radios de curvaturas y ángulos, pues ayudan a determinar las posibles pérdidas en la carga provocadas por cambios de sección, estrechamientos o ensanchamientos de los conductos, transición de conductos circulares a rectangulares y viceversa.
10 Seleccionar método
Para averiguar si el método es adecuado se deben considerar los alcances de la operación y las necesidades a cubrir. Utilizar distintos métodos facilita el cálculo de una distribución adecuada del sistema de conducción de aire.
- Método de equilibrio por compuertas
- Método de equilibrio por diseño
- Método por reducción de velocidad
- Método de pérdida de carga constante
- Método de recuperación estática
- Método T
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Samantha Gómez
Cuenta con tres años de experiencia en el negocio de la infraestructura tecnológica. Ha colaborado con IT Adviser en el área de operaciones, donde implementa y administra proyectos individuales, así como servicio al cliente.
