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Técnico en Montaje y Mantenimientode Instalaciones de Frío,
Climatización y Producción de Calor
1La Ventilación
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CICLO FORMATIVO DE GRADO MEDIO
MÓDULO
Instalaciones de Climatización y Ventilación
Título del Ciclo: TÉCNICO EN MONTAJE Y MANTENIMIENTO DE INSTALACIONES DE FRÍO, CLIMATIZACIÓN Y PRODUCCIÓN DE CALOR
Título del Módulo: INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN Dirección: Dirección General de Formación Profesional.
Servicio de Formación Profesional y Aprendizaje Permanente.
Dirección de la obra: Alfonso Gareaga Herrera Antonio Reguera García Arturo García Fernández Ascensión Solís Fernández Juan Carlos Quirós Quirós Luis María Palacio Junquera Manuel F. Fanjul Antuña Yolanda Álvarez Granda
Coordinación de contenidos del ciclo formativo: Javier Cueli Llera
Autor: J. Marcelino Villar Noval
Desarrollo del Proyecto: Fundación Metal Asturias
Coordinación:
Javier Maestro del Estal Monserrat Rodríguez Fernández
Equipo Técnico de Redacción: Alfonso Fernández Mejías Nuria Biforcos Fernández Laura García Fernández María Mera López
Diseño y maquetación: Begoña Codina González Sofía Ardura Gancedo Alberto Busto Martínez María Isabel Toral Alonso
Colección: Materiales didácticos de aula Serie: Formación Profesional Específica Edita: Consejería de Educación y Ciencia Dirección General de Formación Profesional Servicio de Formación Profesional y Aprendizaje Permanente ISBN: en trámite Depósito Legal: en trámite Copyright: © 2007. Consejería de Educación y Ciencia Dirección General de Formación Profesional Todos los derechos reservados. La reproducción de las imágenes y fragmentos de las obras audiovisuales que se emplean en los diferentes documentos y soportes de esta publicación se acogen a lo establecido en el artículo 32 (citas y reseñas) del Real Decreto Legislativo 1/2.996, de 12 de abril, y modificaciones posteriores, puesto que “se trata de obras de naturaleza escrita, sonora o audiovisual que han sido extraídas de documentos ya divulgados por vía comercial o por Internet, se hace a título de cita, análisis o comentario crítico, y se utilizan solamente con fines docentes”. Esta publicación tiene fines exclusivamente educativos. Queda prohibida la venta de este material a terceros, así como la reproducción total o parcial de sus contenidos sin autorización expresa de los autores y del Copyright.
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La Ventilación 1
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Objetivos .............................................................................................. 4
Conocimientos ....................................................................................... 5
Introducción .......................................................................................... 6
Contenidos generales ............................................................................ 6
Definiciones y unidades de medida .................................................... 7
Magnitudes de ventilación .................................................................. 11
Aparatos de medida ............................................................................ 17
La ventilación ..................................................................................... 28
Ventilación ambiental ......................................................................... 36
Ventilación localizada ........................................................................ 53
El ventilador ....................................................................................... 58
El ruido en la ventilación .................................................................... 81
Las vibraciones en la ventilación ........................................................ 84
Resumen de contenidos ......................................................................... 90
Autoevaluación ...................................................................................... 92
Respuestas de actividades . .................................................................... 94
Respuestas de autoevaluación ............................................................... 99
Sumario general
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Al finalizar el estudio de esta unidad serás capaz de:
Identificar las magnitudes más importantes en un sistema de ventilación.
Reconocer los aparatos de medida de presión, velocidad del aire y caudal más utili-zados en los sistemas de ventilación.
Describir las distintas formas de ventilar un local y los tipos de ventilación asociados.
Calcular caudales de ventilación ambiental aplicando la normativa actual.
Diferenciar los principales elementos de un sistema de ventilación localizada.
Identificar los principales tipos de ventiladores.
Interpretar la curva característica de un ventilador.
Aplicar las Leyes de los Ventiladores.
Identificar las fuentes de ruido y vibración de los ventiladores y los elementos utili-zados para amortiguarlos.
Objetivos
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aCONCEPTOSS
• Saturación. Propiedades de saturación de los fluidos.
• Cambios de estado de los fluidos refrigerantes.
• Humedad relativa del aire y su influencia en la formación de escarcha.
PROCEDIMIENTOS SOBRE PROCESOS Y SITUACIONESS
• Descripción y análisis funcional de los cuatro elementos principales de la instalación frigorífica: compresor, condensador, evaporador y sistema de expansión.
• Descripción y análisis funcional de los elementos secundarios de la instalación frigo-rífica: deshumidificador, separador de aceite, recipiente de líquido, visor de líquido, válvula de solenoide, etc.
• Descripción y análisis funcional de los elementos de la instalación eléctrica: motor, fusible, relé de arranque, termostato, presostato, etc.
• Sistemas de desescarche; control y secuencia del desescarchado.
• Interpretación de planos de circuitos frigoríficos y eléctricos, y análisis funcional de la instalación a la vista de los mismos.
ACTITUDESS
• Analítica respecto a la influencia de los componentes en el funcionamiento de la ins-talación.
• Vigilante en lo que respecta a la seguridad y protección de los equipos.
Conocimientos que deberías adquirir
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Contenidos generales
Observa estas noticias.
“Dos niños de cuatro y un años resultaron ayer al mediodía afectados por inhalar gas en un piso ubicado en la plaza de la Ribera de Castilla de la capital, y cuyo origen se atribuye inicialmente a la mala ventilación de la combustión y al hecho de que dos rejillas estuvieran tapadas por un mueble.”
“La OMS considera que un edificio está enfermo cuando al menos el 20% de sus ocupantes sufre molestias derivadas de la baja calidad del aire y los afectados mues-tran estrés, depresión, jaquecas, eritemas o problemas respiratorios.”
Como vemos en estas noticias, la correcta ventilación de cualquier local habitado es indis-pensable para evitar accidentes y/o problemas de salud.
La finalidad de esta unidad es divulgar los conocimientos básicos relacionados con la ven-tilación industrial. Se puede dividir en dos partes bien diferenciadas, una primera parte de conocimientos básicos sobre conceptos y procedimiento de cálculo de una instalación de ventilación, y una segunda parte en la que hablaremos de los ventiladores: clasificación, características y consideraciones a tener en cuenta a la hora del montaje, para evitar ruido y vibraciones en el sistema.
Introducción
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¿Sabrías definir la presión como magnitud física? ¿Recuerdas en qué unidades se mide? ¿Con qué otras magnitudes está relacionada?...
La presión es una magnitud importante en el cálculo de sistemas de climatización y venti-lación. Antes de comenzar con el estudio de este tipo de instalaciones vamos a realizar un breve repaso de algunos conceptos relacionados.
Masa
Fuerza
Definiciones y unidades de medida
Fig. 1: Un decímetro cúbico de agua a la temperatura de 3,8 ºC tiene una masa de 1 kg.
Masa1 kg
La fuerza se define como la causa capaz de modificar el estado de reposo o de mo-vimiento de un cuerpo o de deformarlo. Cuando interviene el movimiento la fuerza que actúa sobre un cuerpo es igual al producto de su masa por la aceleración que adquiere.
El peso, a su vez, también es una fuerza, es la fuerza con que la tierra atrae a un cuerpo. El peso de un objeto se calcula multiplicando su masa por la aceleración de la gravedad (g, valor medio en la superficie terrestre 9,8 m/s2).
La masa se define como la cantidad de materia que tiene un cuerpo. La unidad de medida de masa en el Sistema Internacio-nal es el kilogramo, kg, aunque es muy utilizado su submúltiplo el gramo g.
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Las unidades de fuerza más utilizadas son:
En el Sistema Internacional: Newton, N = kg x m/s2
En el sistema técnico: kilogramo fuerza, kgf = kg x 9,81 m/s2
En el sistema anglosajón: libra fuerza, lbf = lb x 32,2 pies/s2
Las equivalencias entre estas unidades se recogen en la siguiente tabla.
Presión
SISTEMA TÉCNICO SISTEMA INTERNACIONAL SISTEMA ANGLOSAJÓN Kgf N Libra fuerza 1 9,8 2,20
0,10 1 0,22
Fig. 2: Aplicación de distintas unidades de fuerza sobre un cuerpo.
Kilogramo fuerza Newton
Tabla 1: Equivalencias entre unidades de fuerza.
El kilogramo fuerza es aquella fuerza que imparte una aceleración gravitatoria nor-mal/estándar (9,8 m/s2) a la masa de un kilogramo.
El Newton es la fuerza que hay que ejercer sobre un cuerpo de un kilogramo de ma-sa para que adquiera una aceleración de 1 m/s2).
La presión se define como la fuerza ejercida por unidad de superficie. El concepto de presión se aplica tanto a sólidos como a líquidos y gases.
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Ten en cuenta que en cada uno de estos estados la presión se ejerce de forma diferente debido a que son distintas las superficies de contacto entre los materiales y sus contenedo-res o sus puntos de apoyo (observa la figura 3).
La unidad de presión en el Sistema Internacional es el Pascal, Pa, aunque son muy utiliza-das otras unidades como el bar, la atmósfera, el milímetro de columna de agua (mm. c.d.a.) o el metro de columna de agua (m d.c.a.). En la siguiente tabla se recogen las equi-valencias entre las unidades más utilizadas.
SISTEMA INTERNACIONAL
SISTEMA ANGLOSAJÓN OTROS SISTEMAS
Pascal bar psi kgf/cm2 atm mm c.d.a. mm Hg
1 Pa (N/m2) 10-5 0,000145 1,02⋅10-5 9,87⋅10-6 0,102 0,0075
1 bar (daN/cm2) 105 14,5 1,02 0,987 10.200 750
1 psi 6.890 0,0689 0,0703 0,068 703 51,7 1 kgf/cm2 98.100 0,981 14,2 0,968 10.000 736
1 atm 101.325 1,01 14,7 1,03 10.300 760 1 mm c.d.a. 0,102 10.200 0,00142 0,0001 9,68⋅10-5 0,0736
1 mm Hg 133 0,00133 0,0193 0,0136 0,00132 13,6
Fig. 3: Dirección de la presión ejercida por sólidos, líquidos y gases.
Sólido Líquido Gaseoso
Tabla 2: Equivalencias entre unidades de presión.
A efectos prácticos en adelante vamos a considerar:
1 atm = 1 kg/cm2 = 1 bar = 10 m.c.d.a = 10.000 mm.c.d.a = 100 kp = 100.000 Pa =14,696 PSi
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En este punto hemos de distinguir entre dos conceptos:
Presión relativa. Llamada también presión manométrica, es la presión indicada por un manómetro. Hemos de tener en cuenta que un manómetro esta calibrado para medir “0” a la presión atmosférica. La mayoría de los medidores de presión, o ma-nómetros, miden la diferencia entre la presión de un fluido y la presión atmosférica local.
Presión absoluta. Como la mayoría de los manómetros miden la diferencia entre la presión del fluido y la presión atmosférica local, hay que sumar ésta última (1.033 kgf/cm2 ≈ 1) al valor indicado por el manómetro para hallar la presión absoluta.
Para entender el cálculo de instalaciones también debemos considerar la Ley de Pascal: “el incremento de presión aplicado a una superficie de un fluido incompresible, contenido en un recipiente indeformable, se transmite con el mismo valor a cada una de las partes del mismo”.
Una fuerza ejercida por un pistón dentro de un cilindro ejerce una presión sobre un fluido, esta presión se transmite por igual en todas las direcciones dentro de todas las cámaras del espacio donde se encuentra el fluido.
Ejemplo
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En un sistema de ventilación es muy habitual conectar el ventilador/extractor a una red de conductos para mover caudales de aire desde el punto de capta-ción al punto de expulsión. Presión y caudal son dos de las magnitudes utili-zadas para caracterizar el movimiento del aire dentro del conducto.
El caudal a través de un conducto
El caudal Q se define como la cantidad de fluido que pasa por determinado elemento en la unidad de tiempo.
Según esta definición para calcular el caudal de aire que pasa por un conducto, es preciso conocer la sección del conducto y la velocidad de aire que esta pasando en ese momento por él.
Habitualmente el caudal se mide en m3/h y se calcula según la siguiente ecuación:
Donde: Q = Caudal de aire v = Velocidad de aire en M/s S = Sección del conducto en m2 3.600 = Factor de conversión para expresar el resultado en m3/h
Si queremos expresar el resultado en m3/s, en este caso la fórmula será:
Magnitudes de ventilación
h)/(m S v 3.600 Q 3××=
s)/(m S V Q 3×=
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La presión en los conductos de ventilación
En un sistema de ventilación es preciso distinguir entre tres clases de presión: presión está-tica, presión dinámica y presión total.
Presión estática, Pe. Es la presión que se ejerce en todas las direcciones dentro del conducto.
• La presión estática es la presión existente en el seno del fluido, y sirve para ven-cer los rozamientos y otras resistencias ofrecidas al paso del aire, dentro del conducto.
• La presión estática no depende en absoluto de la dirección del aire que circula por el conducto.
• La presión estática se considera positiva cuando es mayor que la presión atmosfé-rica. En ese caso si las paredes de la tubería fueran elásticas, veríamos cómo se dilatan (sobrepresión). Cuando la presión estática es menor que la presión atmos-férica se considera negativa; en esta situación las paredes de una tubería elástica se contraerían (depresión).
La presión estática es la magnitud que aparece en los catálogos de ventilación en la curva característica del ventilador, que veremos más adelante.
Fig. 4: Representación de la presión estática en un conducto de ventilación.
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Presión dinámica, Pd. El ventilador impulsa la masa de aire que pasa por sus aspas, le imprime una aceleración y crea una presión por unidad de superficie que se mani-fiesta solamente en la dirección del aire (figura 5).
• Como ves la velocidad de aire determina una presión en dirección a la circula-
ción del mismo, por lo tanto podemos relacionar velocidad de aire (v) y presión dinámica, mediante la siguiente fórmula:
• La presión dinámica es siempre positiva.
• La presión dinámica se utiliza para crear y mantener la velocidad del aire dentro del conducto hasta el punto de descarga.
Presión Total Pt. Es la suma de la presión dinámica más la presión estática.
Fig. 5: Representación de la presión dinámica en un conducto de ventilación.
(m/s) Pd 4,04 v )(mm.c.d.a. 16 Pd
2v==
PdPePt +=
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• La presión total será la ejercida por el aire so- bre un cuerpo intercalado dentro de un con- ducto de ventilación.
• La expresión que define la Pt recibe el nombre de Ecuación de Bernouilli, “la suma de presión estática y dinámica es constante en todos los puntos de la instalación” considerando un ro- zamiento nulo.
• Para un ventilador en descarga libre la Pt = Pd (figura 7).
• Cuando el conducto de ventilación esta obturado el caudal del ventilador es =0, y la presión total será igual a presión estática (figura 8).
Fig. 6: Representación de la presión total en un conducto de ventilación.
Fig. 7: Ventilador en descarga libre.
Pe = 0
Pt = Pd
Fig. 8: Ventilador con conducto obturado.
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• En un conducto de impulsión la presión estática y total son positivas por lo tanto en el interior del conducto existe una sobrepresión.
• En un conducto de aspiración la presión estática y total son negativas por lo tanto
en ese conducto existe una depresión.
Fig. 9: Presión en un conducto de impulsión.
Fig. 10: Presión en un conducto de aspiración.
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En la imagen se muestra un ventilador conectado a una red deconductos. Una vez realizadas medidas de presión estática ydinámica en la aspiración y en la impulsión conducto, obte-nemos los siguientes valores:
En el conducto de aspiración: • Pe = -2,3 mm.d.c.a. • Pd = 0,32 mm.d.c.a.
En el conducto de descarga: • Pe = 2,3 mm.d.c.a. • Pd = 0,64 mm.d.c.a.
a. Indica cuál es la presión total en el conducto de aspiración y en el conducto de ventilación
b. ¿Cuál será la diferencia de presión total creada por el venti-lador?
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Presión, velocidad del aire o caudal son magnitudes que debemos controlar para poner en marcha una instalación, para ajustarla a unas condiciones de-terminadas o para realizar en ella labores de mantenimiento. ¿Cómo se mi-den estos parámetros? ¿Cuáles son los aparatos de medida más utilizados?
Aparatos de Medida Básicos
Aparatos de medida
Presión total Tubo de Pitot
Presión dinámica
Presión estática
Tubo de Prandtl o manómetro de pre-sión diferencial
Sonda de presión estática
Medida de
presiones
Medida
de velocidad
de aire
Indirectamente midiendo Pd Velocidad del aire v≈4×Pd
AnemómetrosDe hilo caliente o termoanemómetros De hélice o molinete De tubo de Prandtl
Medida de
Caudales
Indirectamente midiendo v y S Q = 3.600 · v · S
Caudalímetros de aire
De hilo caliente o termoanemómetros De hélice o molinete De tubo de Pitot De aspa fijos
Aparatos de Medida Combinados
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Aparatos para la medida de presiones
Ya hemos estudiado que existen tres clases distintas de presión en el interior de un con-ducto de ventilación. Veamos ahora cómo se puede medir cada una de ellas.
Sonda de presión estática. Este tipo de sonda es muy utilizada para la medida de la pre-sión estática Pe en los conductos de ventilación. El manómetro se conecta al conducto perpendicularmente al flujo de aire, o por medio de un tubo ciego dirigido contra la di-rección del aire que circula por el conducto y con unos orificios perpendiculares a la misma A continuación vemos las dos formas básicas así como su conexión al conducto.
Tubo de Pitot. Este aparato se utiliza para medir la presión total, Pt, dentro de un
conducto. Su construcción se basa en un tubo abierto por su extremo que se intro-duce en el conducto de ventilación, de forma que la corriente de aire choque contra el tubo. El otro extremo del tubo se conecta a un manómetro de columna de agua, éste último abierto a la presión atmosférica por el otro lado (figuras 12, 13 y 14).
Fig. 11: Sondas de presión estática conectadas a un manómetro de columna de agua en reposo.
Modelo 1 Modelo 2
Fig. 12: Tubos de Pitot.
Tubo de Pitot a presión ambiental Tubo de Pitot midiendo
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Tubo de Prandtl. Este aparato se utiliza para medir presión dinámica Pd. Resulta de
la combinación de un tubo de Pitot y una sonda de presión estática (figura 15).
Observa la figura 16; el tubo central, orientado a la corriente de aire, permite medir la presión total (Pt) del conducto, mientras que los orificios en la cabeza del tubo permiten medir la presión estática (Pe) dentro del conducto. La diferencia entre am-bas indicaciones proporciona la medida de la presión dinámica.
Fig. 13: Tubo de Pitot conectado a un conducto.
Fig. 14: Tubo de Pitot, Pce Ibérica.
Fig. 15: Fundamento del funcionamiento del tubo de Prandtl.
Tubo de Prandtl a
presión atmosféricaTubo de Prandtl mi-diendo Pd = Pt - Pe
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Medida de velocidad de aire
Para medir la velocidad del aire dentro de un conducto se puede utilizar un tubo de Prandtl, aunque la medida no se realiza de forma directa, sino que hemos de utilizar la fórmula que relaciona la velocidad con la presión dinámica:
En la actualidad los técnicos no utilizan este sistema, sino que emplean habitualmente los anemómetros digitales en sus distintas versiones: de hilo caliente, de hélice o anemóme-
Fig. 16: Tubo de Prandtl midiendo la presión dinámica en el conduc-to de ventilación.
Fig. 17: Tubo de Prandtl comercial, Pce Ibérica.
(m/s) Pd 4,04 v =
Se realiza una medida en un conducto de ventilación con un tubo de Prandtl, obteniéndose los siguientes resultados:
• Pt = 6,2 mm.d.c.a. • Pe = 2,8 mm.d.c.a.
Por lo que la presión dinámica:
Pd = 6,2 – 2,8 = 3,4 mm.d.c.a.
(m/s) 7,43 3,4 4,04 v ==
Ejemplo
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tros de tubo de Pitot (aunque se llamen así son anemómetros de presión dinámica). Estos aparatos dan directamente el valor de las velocidades.
Anemómetros de hilo caliente. Los anemómetros de hilo caliente, o termoanemómetros, son dispositivos para me-dir la velocidad, en este caso de aire. Utilizan una sonda en la cual va instalado un hilo metálico que se calienta por efecto Joule y se enfría por el flujo de aire.
Los sensores de un anemómetro de hilo caliente son hilos con un diámetro de unos 0,5 mm fabricados con tungsteno, platino o aleaciones de éste con otros materia-les conductores como el iridio o el rodio.
Su funcionamiento se basa en lo siguiente:
• La velocidad del aire produce un enfriamiento del hilo: sube v => baja T
• La resistencia eléctrica del hilo va a depender de la temperatura
• El circuito electrónico que alimenta al hilo va a inten-tar mantener la temperatura del hilo, aumentando la intensidad de alimentación, por lo tanto a mayor in-tensidad mayor velocidad del aire.
Anemómetros de hélice ó molinete. Este tipo de ane-mómetro dispone de una hélice con un diminuto gene-rador de impulsos eléctricos acoplado al eje. Los impul-sos se registran por unidad de tiempo y se muestran en pantalla ya calibrados a velocidad del viento.
Anemómetros de tubo de Prandtl. Como su propio nombre hace suponer, son aparatos de medida consti-tuidos por un tubo de Prandtl, que conectado a un equipo de medida adecuado proporciona directamente la velocidad del aire que circula por un conducto, sin falta de convertir medidas de presión dinámica, Pd, en datos de velocidad, v.
Fig. 18: Anemómetro de hilo caliente. Testo.
Fig. 19: Anemómetro con sonda de molinete integrada.
Fig. 20: Sonda de molinete.
Fig. 21: Anemómetro de tubo de Prandtl. Testo.
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La tabla que se muestra a continuación recoge la idoneidad de algunos de los instrumentos de medida descritos hasta ahora según la velocidad del fluido y su temperatura.
o Influencia del tipo de flujo en la medida de la velocidad
Cuando se estudia el tránsito de un fluido por el interior de un conducto debe tenerse en cuenta si el flujo a través de la conducción es laminar o turbulento.
Flujo Laminar: el fluido, aire en el caso de una instalación de ventilación, se mueve a lo largo del conducto en láminas o capas, de forma que mantiene su trayectoria de forma uniforme.
INSTRUMENTO RANGO DE VELOCIDADES ÓPTIMO
RANGO APROXIMADODE TEMPERATURAS OBSERVACIONES
Tubo de Pitot 3 m/s
(por debajo pierde precisión)
Cualquiera (max. 700 ºC)
Para atmósferas pulveru-lentas, tubos de Pitot en S. Robusto y manejable.
Anemómetros de molinete 5 - 40 m/s < 350 ºC
Algunos no están indica-dos para medidas en conducto por su tamaño.
Termoanemómetros < 5 m/s (variable) < 70 ºC
Mecanismo delicado. Pueden incorporar senso-res y software que permi-tan corregir por tempera-tura y humedad y obte-ner directamente la lec-tura de velocidad y cau-dal (introduciendo la sección).
Tabla 3: Idoneidad de instrumentos según velocidad y temperatura del fluido.Fuente: MTAS, INSHT
Fig. 22: Circulación con flujo laminar.
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Flujo turbulento: se produce cuando las partículas de aire se mueven de forma irre-gular apareciendo y despareciendo constantemente torbellinos dentro del conducto.
¿Cómo Influye en la medida de la velocidad del fluido que el régimen sea laminar o turbulento?
• En un régimen laminar el perfil de velocidades tiene forma de una parábola, de forma que la veloci- dad máxima se encuentra en el eje del tubo y es cero en la pared del conducto. En consecuencia se cometería un error si se midiese la velocidad del aire en un solo pun- to. En este caso lo correcto es realizar entre 6 y 20 medidas distri buidas en el diámetro del conducto.
Fig. 23: Circulación con flujo turbulento.
Fig. 24: Medidas de velocidad distribuidas a lo largo del diámetro del conducto.
Ejemplo
En el caso de un conducto en el que la velocidad me-dia dentro de él es de 5m/s, las velocidades varí-an tal y como muestra la figura.
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En el caso de conductos rectangulares se divide la sección del conducto en rectán-gulos de igual área y se mide la velocidad en el centro de cada uno de ellos, siendo la separación entre medidas de 15 cm como máximo.
• En régimen turbulento debido a que hay una mayor homogeneidad de velocida-
des en la sección del conducto, el error al realizar una sola medida dentro del conducto es mucho menor.
Fig. 26: Perfil de velocidades en un conducto.
Fig. 25: Puntos de medida de velocidad en conductos regulares.
En ventilación por razones económicas se considera que el régimen de flujo en una instalación de ventilación siempre va a ser turbulento. Por lo tanto en com-probaciones rutinarias de mantenimiento basta con realizar una sola medida en el centro del conducto y multiplicar el resultado obtenido por 0,85.
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Medida de caudales
La medida del caudal de aire es importante tanto para realizar la puesta en marcha de una instalación de ventilación como para conocer su estado de funcionamiento.
Para realizar la medida de caudal en el interior de un conducto podemos proceder, al igual que ocurría con las medidas de la velocidad de aire, de forma indirecta, utilizando un tubo de Prandtl y, conociendo la sección del conducto, S, calcular el caudal, Q, que circula en ese momento. Estas magnitudes se relacionan mediante la siguiente fórmula.
Sv3.600Q ••=
Se ha realizado la medida de la velocidad del aire en el interior de un conducto de ventilación obteniendo los siguientes resultados: v de aire= 7,43 m/s S del conducto= 0,19 m2
Recordar: Conducto circular S=π.r2 Conducto cuadrado/rectangular S = L.L El caudal a través del tubo se calcula: Q = 3.600 x 7,43 m/s x 0,19 m2 = 294,12 m3/h
Ejemplo
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o Medidas de caudales con anemómetros digitales
Este tipo de aparatos incorporan un software que, introduciendo el valor de la sección del con-ducto donde estamos realizando la medida, permite calcular directamente el valor del caudal. Por lo tanto los aparatos de medida digitales que hemos estudiado en el apartado de medidas de velocidades, en la realidad vienen combinados para que en una sola medida nos permita cono-cer la velocidad, el caudal y la temperatura del aire que circula por un conducto. Así podemos encontrar caudalímetros: de hilo caliente, de hélice o molinete y de tubo de Pitot.
Caudalímetros de de- terminación de pro- medio. Son aparatos de medida fijos, que se intercalan en la ins- talación y que junto con un manómetro digital o un registrador proporcionan el valor del caudal de aire cons- tantemente. Estos ins- trumentos funcionan por el principio de presión dinámica.
Recuerda que cuando hablábamos anteriormente del perfil de velocidades, tanto en régi-men turbulento como laminar, vimos que la velocidad del aire no es la misma en el centro del conducto que en las paredes de éste; por resta razón para medir el caudal también de-beríamos realizar varias medidas a distinta distancia del centro de del conducto.
Fig. 27: Detalle de caudalímetro. Fuente KIMO.
Siempre que se instale un aparato de medida en un conducto de ventilación ha de tenerse en cuenta:
• Las instrucciones del manual del instrumento de medida.
• Los aparatos de medida tienen flechas direccionales que nos indican la di-rección que ha de tener la corriente del aire. Las direcciones han de respetar-se para evitar mediciones erróneas o averías en los aparatos.
• En cada aplicación ha de seleccionarse el tipo de instrumento más idóneo.
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Los instrumentos de medida que aprecen a continuación tienenprincipios de funcionamiento distintos, indica a qué tipo deinstrumentos corresponde cada imagen:
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Puede definirse la Ventilación como: “aquella técnica que permite sustituir el aire ambiente interior de un local, considerado inconveniente por su falta de pureza, temperatura inadecuada o humedad excesiva, por otro exterior de mejores características”.
Según CTE (Código Técnico de Edificación) se define como ventilación “el proceso de renovación del aire de los locales para limitar el deterioro de su calidad, desde el punto de vista de su composición, que se realiza mediante entrada de aire exterior y evacuación de aire viciado.”
Según la norma UNE 13779. “El aire de un ambiente interior no debe conte-ner sustancias contaminantes en cantidades tales que puedan dañar la salud de las personas o, simplemente, causar molestias. Estas sustancias pueden producirse en el interior de los locales, por la presen-cia y actividad de las personas o por desprenderse de enseres, materiales de construcción y acabados. Para reducir su concentración en el interior de los locales por debajo de valores aceptables, estas sustancias deben diluirse con la introducción de aire del ambien-te exterior y, eventualmente, aire de retorno, ambos oportunamente tratados. Para este fin, la introducción del aire de ventilación en los locales podrá efec-tuarse por medios mecánicos o naturales”.
Funciones de la ventilación
La cantidad de aire estimada para una persona en condiciones normales es de unos 500 l/h, esta cantidad es imprescindible para resolver sus funciones vitales. Pero además ese aire ha de estar en las mejores condiciones. ¿Cómo contribuye la ventilación ha obtenerlo?
La ventilación tiene por objeto: Mantener una renovación de aire que asegure una atmósfera no enrarecida y evite la
falta de oxígeno en los locales. Mantener los locales sin humos.
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Eliminar olores en los locales ocupados. Controlar la toxicidad en los ambientes industriales. Mantener los locales libres de polvo, vapores, etc
o Tipos de ventilación
Según los distintos criterios utilizados para catalogar los tipos de ventilación surgen distin-tas clasificaciones.
Sistemas empleados en ventilación
A. Clasificación según la manera de ventilar
Ventilación por sobre-presión. La ventilación por sobrepresión se es-tablece cuando por me-dio de un ventilador in-suflamos aire al local aumentando la presión existente en éste respec-to a la presión atmosfé-rica. En esta situación el aire tenderá a fluir hacia el exterior por las aber-turas dispuestas. De esta forma arrastramos el ai-re viciado y/o contami-nado hacia el exterior.
Según la manera de ventilar
Según el espacio a ventilar
Según el sistema de ventilación
– Ventilación por Sobrepresión
– Ventilación por Depresión
– Ventilación Ambiental o General
– Ventilación localizada
– Ventilación natural
– Ventilación mecánica
– Ventilación hibrida o mixta
Fig. 28: Ventilación por sobrepresión.
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Ventilación por de-
presión. La ventilación por depresión se logra al extraer el aire del interior del local me- diante un ventilador; de esta forma el local queda a una presión inferior a la atmosféri- ca. Por lo tanto el aire del exterior tendera a fluir al interior del local por las aberturas.
Un lugar con ventilación por sobrepresión es una cabina o un túnel de pintura de automóviles. Con este tipo de ventilación se puede controlar la entrada de aire a la cabina, mediante filtrado previo, además la salida de aire, al estar en sobrepresión, evita la entrada de polvo, humedad etc.
Ejemplo
Siempre que hablamos de ventilación de un local sea cual sea el sistema em-pleado, tenemos que tener en cuenta que siempre debe existir una entrada de aire de renovación y una salida de aire de aire viciado.
Fig. 29: Ventilación por depresión.
Un caso típico de ventilación por depresión es la ventilación de garajes. En este tipo de locales es prioritaria la evacuación de los gases producidos por la com-bustión de los motores de los coches. Además ha de garantizarse la evacuación de humos en caso de incendio.
Ejemplo
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B. Clasificación según el espacio a ventilar
Ventilación ambiental. En este caso el aire entra en el local y se difunde por todo el espacio interior antes de alcanzar la salida. Se utili-za este sistema en ventila-ción de espacios ocupados por personas, animales o plantas. La misión de la ventilación general es pro-porcionar un ambiente agradable libre de olores, humos, gases, etc.
Ventilación localizada: Con la ventilación localizada el aire contaminado es captado en el mismo lugar que se produce y expulsado al exterior evitando que se difunda por el local. Se utiliza sobre todo en procesos industriales, campanas de cocina etc. En estos casos, una vez localizados los puntos de emisión, se capta el aire viciado y se expulsa al exterior, previo filtrado. En un sistema localizado podemos distinguir varios elementos o zonas: • Captación. • Filtrado. • Extractor. • Conducto.
Fig. 30: Ventilación ambiental.
Fig. 31: Ventilación localizada. Fig. 32: Partes de una ventilación localizada.
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C. Clasificación según el sistema de ventilación
Ventilación natural. Según CTE la ventilación natural se define como “aquélla en la que la renovación del aire se produce por la acción del viento o por la existencia de un gradiente de temperaturas entre el punto de entrada y el de salida.”
Tenemos ventilación natural cuando la renovación del aire de los locales, se realiza a través de las diversas aberturas que poseen: puertas, ventanas, lucernas, chime-neas, juntas de los cerramientos, fisuras, etc. La circulación del aire se produce por diferencias térmicas y de presión, que pueden ser de origen natural, tales como las debidas a la diferente insolación de las paredes o a la acción del viento, o bien resul-tado de los procesos industriales (por transferencia de calor o por efecto mecánico).
El caso más común de ventilación natural es la evacuación de aire caliente y su sus-titución por aire fresco en naves industriales.
Un aspecto a tener en cuenta es que la ventilación natural es en parte incontrolable, por estar sujeta a variaciones imprevisibles de presión atmosférica, velocidades del aire etc.
Fig. 33: Ejemplo de ventilación natural, empleado en naves para la evacuación de calor.
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Ventilación mecánica. Según CTE se define como ventilación mecánica “aquélla en la que la renovación del aire se produce por el funcionamiento de aparatos electro-mecánicos dispuestos al efecto. Puede ser con admisión mecánica, con extracción mecánica o equilibrada”. Como hemos visto anteriormente la ventilación natural es incontrolable debido a di-versos factores, en esos casos se recurre a la ventilación mecánica para conseguir una renovación de aire asegurada. En este último caso no existe dependencia de las condiciones ambientales tales como las velocidades de aire exterior, presiones, dife-rencia de temperatura, etc. El movimiento de aire se produce por medio de ventila-dores/extractores, garantizando en cualquier circunstancia la entrada y/o salida del aire del local a tratar.
• Ventilación mecánica controlada V.M.C. Se crea en Francia, hace más de 20 años donde este tipo de instalaciones son obligatorias. Por esta circunstancia es un sis-tema muy optimizado en el país vecino, pero aún se encuentra en fase de introduc-ción en el nuestro. El objetivo de la V.M.C es mantener una calidad de aire acepta-ble en el interior de cada vivienda, y para ello se vale de una serie de elementos. — Extractor: de velocidad constante o velocidad variable. Estos últimas tienen un
sistema formado por un presostato y un variador de frecuencia que consigue que la máquina trabaje con una presión constante.
— Bocas de extracción. Pueden ser convencionales o autorregulables, éstas dejan pasar más o menos aire según la velocidad que las atraviesa. Existen también bocas higroregulables, las cuales dejan pasar mas o menos aire según la humedad que hay en el aire donde esta colocada la boca.
— Aberturas y bocas de impulsión. Si se opta por un sistema en de-presión, hay que co-locar unas aberturas de admisión en los marcos de las venta-nas o en las cajas de las persianas para de esta forma entrar aire nuevo mediante la depresión creada por la extracción. Fig. 34: Sistema completo de V.M.C. (Fuente France Air)
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Ventilación Híbrida o mix- ta. Con este tipo de venti- lación cuando las condi- ciones de presión y tempe- ratura ambientales son favorables, la renovación del aire se produce como en la ventilación natural y, cuando son desfavorables, como en la ventilación con extracción mecánica. La ventilación híbrida es un sistema que se basa en el efecto Venturi.
Diríamos que es una mezcla de la ventilación natural y de la ventilación mecánica. La ventilación híbrida es un concepto nuevo que consiste en utilizar unos compo-nentes de la ventilación natural acoplados a un sistema mecánico de ventilación no permanente.
La asistencia mecánica sólo se utiliza para ayudar en aquellas ocasiones en que la falta de viento o tiro impide la salida de aire viciado. Su puesta en marcha es auto-mática; y puede ser accionada por una sonda de temperatura o un presostato, ane-mómetro, detector concentración de gases, etc.
Fig. 35: Ventilador híbrido funcionamiento natural.
Fig. 36: Ventilador híbrido funcionando de forma mecánica.
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Cabe destacar en este siste-ma de ventilación la reduc-ción de consumo de energía, ya que como hemos visto anteriormente el sistema só-lo funciona de forma elec-tromecánica cuando las condiciones climatológicas no son favorables para la ex-tracción natural del aire del local a tratar.
Fig. 37: Ventiladores híbidros instalados.
El nuevo CTE define las exigencias mínimas que tendrán que cumplir los edificios cumpliendo con los mínimos en materia de eficiencia energética, y en su Capítulo HS3, "Calidad de Aire Interior" (Higiene, salud y protección del Medio Ambiente), se define los requisitos básicos que permitan "reducir a límites aceptables el riesgo de que los usuarios, dentro de los edificios y en condiciones normales de utilización, padezcan molestias o enfermedades, así como el riesgo de que los edificios se dete-rioren y de que deterioren el medio ambiente...". En él aparece la ventilación hibrida o mixta como un sistema destacado de ventilación.
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Indica a continuación en qué procesos emplearías los siguien-tes sistemas de ventilación.
TIPO DE VENTILACIÓN PROCESO DONDE LO EMPLEARÍAS Ventilación por sobrepresión
Ventilación por depresión
Ventilación ambiental
Ventilación localizada
Ventilación natural
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La ventilación ambiental es necesaria en cualquier local ocupado por perso-nas, animales o plantas. La razón de ventilar este tipo de locales es la de pro-porcionar un ambiente agradable, manteniendo unas condiciones de hume-dad, calor, humos, olores y polución lo suficientemente higiénicas y confor-tables para los seres que lo están habitando.
Cuando en un local se acumulan sustancias nocivas o molestas, para mantener las condicio-nes higiénicas del ambiente, es preciso inyectar una cantidad de aire del exterior, con el fin de reducir la concentración de dichas sustancias, y posteriormente expulsarlo al exterior. En estas circunstancias es necesario concer la cantidad de aire que debemos de introducir al local.
Una ventilación adecuada pasa por establecer los criterios de diseño que servirán de base el cálculo de la cantidad de aire. Estos criterios se basarán en toda la información disponi-ble acerca de:
Las características generales del edificio: • Datos sobre el edificio • A calidad del aire exterior, los vientos dominantes, el clima, etc
El uso de los recintos: • El tipo de actividades que se van a desarrollar en los diferentes espacios • El nivel de Ocupación • La presencia de contaminantes
Los requisitos del recinto: • En cuanto a ambiente térmico. • Calidad de aire interior. • Iluminación y nivel de ruido. etc.
Una vez recogidos los datos del edificio se calcula el caudal de aire. En este caso el procedi-miento de cálculo va a variar según el tipo de local: edificios de viviendas, los locales habitables del interior de las mismas, los almacenes de residuos, trasteros, aparcamientos y garajes...
En las descripciones que vienen a continuación aplicaremos el CTE Sección HS3, Calidad del aire interior.
Ventilación ambiental
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Edificios de viviendas
Los caudales de ventilación mínimos para los locales interiores habitables en los edificios de viviendas están recogidos en la tabla mostrada a continuación. Las indicaciones han de aplicarse teniendo en cuenta las siguientes premisas:
El número de ocupantes de una vivienda se considerara igual a 1 en cada dormitorio individual, y a 2 en cada dormitorio doble.
En las cocinas con sistema de cocción por combustión o dotadas de calderas no es-tancas el caudal continuo obtenido a partir de la tabla se incrementará en 8 l/s
CAUDAL DE VENTILACIÓN MINIMO EN L/S
Locales Por persona
Por m2 útil
En función de otros parámetro
Régimen de utilización
Dormitorios de viviendas 5 Continuo
Salas de estar y comedores de viviendas 3 Continuo
Zonas de circulación en interiores de vivienda (1) Continuo
Aseos y cuartos de baño de viviendas 15 por local Continuo
2 Cocinas de viviendas
50 por local (2)
Continuo Discontinuo
Trasteros de viviendas y sus zonas comunes 0,7 Continuo
Aparcamientos y garajes 120 por plaza (3) Discontinuo
Almacenes de residuos de viviendas 10 Continuo
(1) Este caudal debe ser el de paso desde los dormitorios, la sala de estar y el comedor a la cocina y los cuartos de baño. (2) Durante el tiempo en que se esté utilizando el sistema de cocción. (3) Cuando se alcance una concentración de 50 p.p.m. en aparcamientos donde se prevea que existan empleados y una
concentración de 80 p.p.m. en los demás. En caso de realizar el cálculo utilizando la segunda columna el caudal necesario se calcula multiplicando el número de personas por el valor de la celda correspondiente. En caso de utilizar la tercera columna se multiplica el número de m2 del local por el valor de la celda. Si se realiza el cálculo utilizando los valores de la cuarta columna, el valor que aparece en la celda es el caudal que nece-sitamos evacuar por local, sin tener en cuenta el número de personas ni los m2.
Tabla 4: Caudales de aire de ventilación.
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o Condiciones generales de los sistemas de ventilación en viviendas
Las viviendas deben disponer de un sistema general de ventilación que puede ser híbrida o mecánica.
El aire debe circular desde los locales secos a los húmedos, para ello los comedores, los dormitorios y las salas de estar deben disponer de aberturas de admisión; los aseos, las cocinas y los cuartos de baño deben disponer de aberturas de extracción.
Las cocinas deben disponer de un sistema adicional específico de ventilación con extracción mecánica para los vapores y los contaminantes de la cocción. Para ello debe disponerse un extractor conectado a un conducto de extracción independiente de los de la ventilación general de la vivienda que no puede utilizarse para la ex-tracción de los locales de otro uso.
Fig. 38: Sistema de ventilación de uma cocina.
Ejemplo (Continúa en la página siguiente)
Partimos de una vivienda con las siguientes características:
Número de habitaciones: 3
Dos locales húmedos: cocina y baño
Número de componentes de la familia: 4
Caldera de Calefacción y ACS no estanca
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Ejemplo (Continuación)
Utilizando los datos recogidos en la tabla anterior de caudales de ventilación comprobamos que el caudal de aire que tiene que entrar a cada local por las aberturas de admisión (rejillas) será de:
El caudal de aire que se debe extraer por los locales húmedos (cocina y baño) debe ser:
En este caso el caudal necesario será de 43 l/s ya que, debe de considerarse el caudal de mayor valor.
La vivienda se divide en dos zonas de ventilación y por lo tanto las rejillas de extracción de aire se dimensionaran se- gún el caudal de aire de salida de cada zona.
Salon Hab 1
Baño
Hab 2 Hab 3 Cocina
l/s 32510125 =+++
l/s 431528 =+
Zona 1 Zona 2
Plano vivienda con disposición de las aberturas Admisión - extracción
Caudales por localsegún tabla
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Trasteros de viviendas
Tomando igualmente como referencia el CTE, en los trasteros y en sus zonas comunes debe disponerse un sistema de ventilación que puede ser natural, híbrida o mecánica, to-mando en consideración los siguientes apartados:
Cuando los trasteros se ventilen a través de la zona común, la extracción debe si-tuarse en la zona común. Las particiones situadas entre esta zona y los trasteros de-ben disponer de aberturas de paso.
Las aberturas de admisión de los trasteros deben comunicar directamente con el ex-terior y las aberturas de extracción deben estar conectadas a un conducto de extrac-ción.
Cuando en la zona común se dispongan conductos de admisión, la longitud de éstos debe ser como máximo 10 m.
En las zonas comunes las aberturas de admisión y las de extracción deben disponer-se de tal forma que ningún punto del local diste más de 15 m de la abertura más próxima.
Las aberturas de paso de cada trastero deben separarse verticalmente 1,5 m como mínimo.
Fig. 39: Tipos de ventilación en trasteros. Fuente CTE.
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Almacenes de residuos
Según el CTE en los almacenes de residuos debe disponerse ventilación básica mixta o dotada de extracción mecánica, y han de tenerse en cuenta las siguientes consideraciones:
Las aberturas de admisión pueden ser exteriores o estar conectadas con conductos de admisión que, en el caso de ventilación mixta, no deben tener una longitud ma-yor que 10 m.
Deben disponerse conductos de extracción que no sirvan a locales de otros usos.
Ejemplo
Los trasteros de un edificio tienen una superficie total útil de 130 m2. Observe-mos su plano y calculemos el caudal necesario de aire que se debe evacuar.
Q = Superficie en m2 de los trasteros x caudal según la tabla.
l/s 52 l/s 0,7 m 130Q 2 =×=
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Debe disponerse en la boca de expulsión, en el caso de ventilación mixta, de un ex-tractor, de tal forma que se active automáticamente cuando la diferencia de presión entre dicha boca y el interior del almacén sea inferior a 5 Pa y, en el caso de ventila-ción con extracción mecánica, un ventilador.
Aparcamientos y garajes
La información relativa a este apartado se recoge en el CTE en el HS de salubridad y en el SI de seguridad de incendio. Dada su amplitud, nosotros sólo detallaremos unas normas generales.
En los aparcamientos y garajes debe disponerse un sistema de ventilación que puede ser natural o mecánica. En lo que se refiere a la ventilación mecánica han de considerarse los siguientes aspectos:
La ventilación debe realizarse por depresión, debe ser de uso exclusivo del aparca-miento y puede utilizarse una de las siguientes opciones: • Con extracción mecánica. • Con admisión y extracción mecánica.
Debe evitarse que se produzcan estancamientos de los gases contaminantes y para ello: • Debe haber una abertura de admisión y otra de extracción por cada 100 m2 de
superficie útil. • La separación entre aberturas de extracción más próximas sea menor que 10 m.
En los aparcamientos con más de cinco plazas debe disponerse un sistema de detec-ción de monóxido de carbono que active automáticamente los ventiladores.
Ejemplo
En un edificio destinado a viviendas, existe un almacén destinado a residuos de 28 m2 útiles. Calcular el caudal de aire de ventilación necesario.
Q = superficie en m2 del almacén x caudal según la tabla l/s 280 10 2Q =×= 8
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Deben disponerse una o varias redes de conductos de extracción dotadas del corres-pondiente aspirador mecánico, en función del número de plazas del aparcamiento P.
Deben disponerse de aberturas mixtas (Abertura de ventilación que comunica el lo-cal directamente con el exterior y que sirve de admisión y extracción.) al menos en dos zonas opuestas de la fachada de tal forma que su reparto sea uniforme y que la distancia a lo largo del recorrido mínimo libre de obstáculos entre cualquier punto del local y la abertura más próxima a él sea como máximo igual a 25 m.
Resto de edificios
En los apartados anteriores hemos aplicado la normativa correspondiente al nuevo CTE. Ahora hablaremos de ventilación de locales donde se realiza una actividad humana no contemplados en el CTE, y aplicaremos el Reglamento de Instalaciones Térmicas en edifi-cios, RITE reformado y aprobado recientemente (7-2006).
Según el RITE “El resto de edificios dispondrá de un sistema de ventilación para el aporte del suficiente caudal de aire exterior que evite, en los distintos locales en los que se realice alguna
40P
1red 80 P
2red 80 15 P
1red 15 P
+=>
=<>
=≥
Ejemplo
Se quiere calcular el caudal para un aparcamiento de 50 plazas de garaje.
l/s 6.000 120 Q =×= 50
En este capítulo hemos realizado un rápido repaso al cálculo y características de lo-cales que entran dentro del nuevo Código Técnico de Edificación. Has de tener en cuenta que cada uno de los apartados que hemos visto exigiría un estudio mas por-menorizado; aquí sólo se pretende dar una introducción.
Te aconsejamos como material de apoyo el RD 314/2006 CTE HS3.
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actividad humana, la formación de elevadas concentraciones de contaminantes, de acuerdo con lo que se establece en el apartado 1.4.2.2 y siguientes. A los efectos de cumplimiento de este apartado se considera válido lo establecido en el procedimiento de la UNE-EN 13779.”
El nuevo RITE en el apartado 1.4.2.2 establece una relación entre la calidad de aire y el tipo de local. Compruébalo en la siguiente tabla. CATEGORÍA CALIDAD DE AIRE TIPO DE EDIFICIO
IDA1 Calidad de aire interior alta Hospitales, clínicas, laboratorios y guarderías.
IDA2 Calidad de aire interior media
Oficinas, residencias (locales comunes de hoteles y similares, residencias de ancianos y de estudiantes), salas de lectura, museos, salas de tribunales, aulas de enseñanza y asimilables y piscinas.
IDA3 Calidad de aire interior moderada
Edificios comerciales, cines, teatros, salones de actos, habitaciones de hoteles y similares, restaurantes, cafeterías, bares, salas de fiestas, gimnasios, locales para el deporte y salas de ordenadores.
IDA4 Calidad de aire interior baja Resto locales
Como ves cada tipo de local tiene asignada una categoría de aire interior necesaria. A par-tir de este dato se puede calcular la cantidad mínima de aire exterior de ventilación. El RITE da la opción de calcularlo por cinco métodos. Utiliza la tabla resumen que se mues-tra a continuación.
Método directo de caudal de aire exterior por persona. Se emplearán los valores de la tabla cuando las personas tengan una actividad metabólica normal, cuando sea baja la producción de sustancias contaminantes por fuentes diferentes al ser humano y cuando no esté permitido fumar.
Método directo por concentración de CO2. Para locales con elevada actividad me-tabólica (salas de fiestas, locales para el deporte y actividades físicas, etc.), en los que no está permitido fumar, se podrá emplear el método de la concentración de CO2, buen indicador de las emisiones de bioefluentes humanos.
Método indirecto de caudal de aire por unidad de superficie. Para espacios no de-dicados a ocupación humana permanente.
Método de dilución. Cuando en un local existan emisiones conocidas de materiales de polución específicos, se empleará el método de dilución.
Método directo por calidad de aire percibido.
Tabla 5: Clasificación básica de la calidad de aire interior según la norma UNE 13779.
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TABLA RESUMEN DE MÉTODOS DE CÁLCULO DE CAUDAL SEGÚN RITE Método 1 Método 3 Método 2 Método 4 Método 5
Categoría Caudal de aire exterior por persona
Caudal de aire por unidad de superficie m2
Concentración de CO2 en los locales
Método de dilución
Calidad del aire percibido, en decipols
IDA1 20 dm3/s - 350 ppm 0,8
IDA2 12,5dm3/s 0,83 dm3/s 500 ppm 1,2
IDA3 8 dm3/s 0,55 dm3/s 800 ppm 2
IDA4 5 dm3/s 0,28 dm3/s 1.200 ppm 3 En locales para fumado-res el caudal se multiplicara por 2
Apartado 6.4.2.3 de la EN 13779. En edificios para hospita-les y clínicas UNE 100713.
Métodos de cálculo más utilizados
Por tratarse de métodos complejos de cálculo de caudal que no se trataran en este manual.
Según la tabla anterior los métodos más utilizados para el cálculo de caudal de aire para un local son los de caudal de aire por persona o por m2. El cálculo resulta muy sencillo. Cuando se utiliza el método de cálculo por persona, basta multiplicar el número de perso-nas por los dm3 de aire que indique la tabla.
Se han llegado a establecer unidades para medir la calidad del aire interior.
Un olf es la tasa de emisión de los contaminantes (bioefluentes) producidos por una persona estándar (adulto de media edad, con trabajo sedentario e higiene normal).
Un decipol es la contaminación causada por una persona estándar (1 olf) con una tasa de ventilación de 10 l/s de aire no contaminado.
Tabla 6: Tabla resumen de métodos de cálculo de caudal según RITE.
Ejemplo
Si queremos calcular el caudal de aire necesario en una cafetería cuya capacidad es de 72 personas, comprobaremos primero que la cafetería corresponde a la categoría IDA3 y por lo tanto el caudal de aire que se necesita por persona es de 8 dm3.
/sdm 576 /sdm 8 Q 33 =×= 72
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Disposiciones de los elementos de ventilación en la ventilación ambiental
Recordarás que en un sistema de ventilación, sea del tipo que sea, se necesita una boca de entrada de aire al recinto cuyo aire se quiere renovar y una salida de aire al exterior, y que tanto la introducción de aire como la emisión al exterior puede producirse bien por me-dios naturales bien por medios mecánicos.
Pues bien, tras calcular el caudal de aire necesario y elegir el tipo de ventilación que se va a emplear, es sumamente importante decidir dónde se van a colocar las entradas y salidas del sistema de ventilación. Una buena elección garantizará el buen funcionamiento de la instalación y evitará zonas muertas en el local (espacios del local sin renovación de aire) y corrientes de aire.
A continuación estudiaremos las disposiciones más comunes para garantizar un correc-to funcionamiento de la instalación de ventilación ambiental, teniendo en cuenta que lo expuesto son normas generales y que cada caso real se debe de tratar de forma in-dependiente.
DISPOSICIONES COMENTARIOS
Disposición diametral. Se conside-ra el caso ideal ya que el aire de renovación barre todo el local sus-tituyendo el aire contaminado. Se utiliza sobre todo en la ventila-ción de grandes naves como inver-naderos, granjas etc.
Extracción por conducto o Plenum. De similares características al ante-rior, se utiliza en aquellos casos en los que no existe posibilidad de insta-lar la entrada y salida de aire de for-ma diametral. En este caso la extrac-ción de aire se produce por medio de conductos. Muy utilizado en un am-plio número de casos.
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DISPOSICIONES COMENTARIOS
Entrada uniforme de aire por conducto.En este caso la entrada de aire se dis-tribuye de forma uniforme mediante una red de conductos y difusores por todo el área del local, mientras que la salida se realiza a través de rejillas situadas en las paredes exteriores. Se utiliza sobre todo en locales comer-ciales, hostelería, oficinas etc.
Entrada uniforme de aire por ple-num. Este caso es igual al anterior, sólo que aprovechado un falso techo como plenum de canalización de aire desde el ventilador a los difusores.
Entrada y salida de aire por la misma cara. Se inyecta aire mediante unos ventiladores situados en la parte alta de la pared mientras que la salida de aire se realiza por rejillas en la parte inferior de la misma. Es el sistema menos re-comendado por quedar zonas muertas en el local a acondicionar.
Extracción por el techo. La entrada de aire se realiza por rejillas coloca-das en la parte inferior de la pared, mientras que la extracción del aire se realiza por extractores de techo, bien de forma natural, mecánica o híbrida. Se utiliza en locales sobre todo indus-triales, donde además de conseguir una renovación del aire se necesita evacuar el calor producido en proce-sos industriales.
(Continuación)
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Ventilación en granjas e invernaderos
o Granjas
Los sistemas modernos de ganadería están orientados a la intensificación de la producción lo que implica el crecimiento de las unidades de producción. Ello lleva consigo la apari-ción de elevadas densidades de animales dentro de las granjas.
Teniendo en cuenta que para mantener las condiciones óptimas ambientales en las granjas han de controlarse parámetros como la calidad de aire, la temperatura, la velocidad de aire y la humedad, es fácil deducir la importancia de una buena ventilación dentro de este tipo de explotaciones.
Cuando se calcula la capacidad de ventilación de la instalación deben tenerse en cuenta los máximos requerimientos del verano y los mínimos del invierno. Por este motivo el sis-tema debe regular diferentes flujos de ventilación. Otro aspecto a considerar es que cada especie animal tiene unas necesidades de ventilación distintas.
La siguiente tabla recoge datos correspondientes a distintas especies animales.
Observa que en la última columna recoge el valor de caudal de aire necesario en m3/h, por animal o peso, diferenciando invierno y verano.
PARÁMETROS AMBIENTALES A CONTROLAR EN LAS GRANJAS
La calidad de aire, debido a la presencia de gases de fermentación y al dióxido de carbono producido por la propia respiración del animal.
Temperatura.
Humedad. El exceso de humedad provoca el aumento de microbios nocivos; el defecto de humedad incrementa la presencia de polvo en suspensión.
Velocidad de aire, determina en grado de confort o incomodidad del animal.
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Tabla 7: Información para el cálculo de ventilación necesaria en granjas.
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o Invernaderos
De todos los factores que debemos controlar en un cultivo, el más importante sin lugar a du-das es el aire que rodea a las plantas ya que no podemos olvidar que, al igual que cualquier ser vivo, éstas respiran y realizan todas sus funciones fisiológicas en función de esta actividad.
Está claro que un correcto movimiento de aire, influye positivamente en el buen funciona-miento de la planta intrínsecamente, pero también podemos añadir que si no existiese una correcta ventilación en un cultivo, habría zonas con diferencia de temperatura y humedad, y esto se notaría lógicamente en un descenso de la producción de la explotación.
Los principales efectos sobre los factores climáticos, que provoca el uso de la ventilación son los siguientes:
Efectos sobre la temperatura. La temperatura en el interior de un invernadero suele ser más elevada que la temperatura que hay en el exterior, por lo que al cambiar aire a baja temperatura por aire más caliente, conseguimos bajar la temperatura del invernadero.
Efectos sobre la humedad. En el interior del invernadero, la humedad absoluta es siempre superior a la de la exterior. Ello es debido a que en el interior del invernade-ro existe una gran densidad de plantas, que debido a la transpiración, elevan la humedad absoluta del interior.
Ejemplo de necesidades de aire para distintas especies animales. Fuente S&p
Se necesita realizar el cálculo de caudal de aire necesario para una granja destinada a la cría de terneras, la capacidad de dicha granja es de 120 animales con un peso medio de 170 kg.
El caudal de aire necesario por ternera será de: 120 m3/h por cada 100 kg, por lo tanto el caudal para terneras de 170 kg será:
/hm 24.480 ani 120 120Q 3ternero =×=
/hm24.480ani120 /hm 204 33 =×
El caudal de aire total que se ha de mover en verano será:
Fig. 40: Nave ejemplo
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Efectos sobre la concentración de CO2. La concentración de CO2 en el exterior se mantiene más o menos constante alrededor de 300-350 ppm. En el interior del in-vernadero la concentración de CO2 va variando a lo largo del día. La concentración de CO2 va bajando cuando la planta realiza la fotosíntesis, hasta que llega un mo-mento en que la concentración de CO2 es menor en el interior que en el exterior del invernadero. A partir de ese momento sería conveniente ventilar.
Tradicionalmente en los invernaderos se ha venido utilizando la ventilación pasiva o natural, a través de ventanas con el inconveniente que las corrientes de aire procedente de las ventanas pueden ser incontrolables y perjudiciales además de servir de entrada a las plagas.
Por esos motivos la tendencia es ir hacia la ventilación forzada en combinación con la natu-ral. De este modo se puede controlar la velocidad y cantidad de calor que es necesario ex-traer, dependiendo principalmente de la temperatura exterior y de la velocidad del aire. Es importante que la dimensión, localización y control de la ventilación, sean correctas.
Se considera apropiado que el número de renovaciones/hora (el número de veces que se cambia el aire del invernadero por hora) esté comprendido entre 40 y 60.
Ejemplo
Supongamos un invernadero con las siguientes dimensiones 70 m largo x 20 m de ancho x 3 m de altura. Su volumen será de 4.200 m3.
¿Cuál será el volumen de aire necesario en este caso?
Se seleccionará 40 r/h o 60r/h dependiendo de la temperatura que se pueda alcanzar en el invernadero.
/hm 252.000 60 hm 4.000Q r/h 60 con Caudal
/hm 168.000 40 hm 4.200Q r/h 40 con Caudal33
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/
/
=×=
=×=
Tanto en la ventilación de granjas como en la de invernaderos una vez calculado el caudal necesario de aire se colocaran tantos ventiladores como sean necesarios para que la distribución del aire por el local sea homogénea en toda la superficie del mis-mo, y el caudal de aire calculado se dividirá entre los ventiladores instalados para saber qué caudal debe mover cada ventilador.
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Calcula el aire necesario según CTE de entrada y salida parauna vivienda con los siguientes huecos:
3 habitaciones una de ellas doble.
2 cuartos de baño.
1 cocina de 12 m2 dotada de caldera mural a gas no estanca.
1 salón.
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Se pretende eliminar un agente contami-nante, emanaciones tóxicas, humos, pol-vo, partículas de materiales etc. en el mismo foco de generación, impidiendo así, su dispersión por el local. ¿Qué tipo de ventilación utilizarías?
El sistema más racional y económico para la eliminación de agentes ambientales indesea-dos en su mismo punto de origen es la captación localizada de esos productos por medio de una campana o cabina. Estamos hablando de ventilación localizada.
Fíjate a continuación en la descripción de las partes fundamentales de un sistema de este tipo.
Campana
Una campana es una estructura diseñada para encerrar total o parcialmente una operación generadora de un contaminante. Es un punto de entrada de aire contaminado al sistema. La campana de captación es el elemento esencial en este tipo de sistemas. Consiste en una caja cerrada con una cara abierta a la emisión nociva y de la que parte un conducto de evacuación activado por un extractor mecánico.
Cabina
Tiene forma de paralelipedo descansando en el suelo, cerrado por todas las partes excepto por una. Suelen tener, auque no siempre, un gran hueco, de forma que parte de la opera-
Ventilación localizada
Fig. 41: Campana de extracción.
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ción contaminante pude efectuarse dentro de ella. El aire generalmente circula horizon-talmente en lugar de en dirección vertical.
Conducto
El conducto en un sistema de extracción localizada es el lugar por donde se traslada el aire contaminado desde la campana, que se encuentra junto al foco contaminante, al punto en que se ha ubicado el separador (filtro) y la descarga.
Es importante tener presentes los siguientes aspectos:
Fig. 42: Cabina de extracción.Fuente, Cabinser.
Fig. 43: Ejemplo de ventilación localizada con sus componentes.
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En la extracción de polvo, la velocidad del conducto debe ser lo bastante alta para evitar que el polvo sedimente y atasque la tubería.
En la localización y construcción del conducto deben estar previstos los medios de protección necesarios para evitar la corrosión, con objeto de aumentar la vida del sistema de extracción.
Separador
El objeto de los separadores o purificadores es recoger el contaminante del aire antes de que éste vuelva a la atmósfera. Un dispositivo separador de aire adecuado debería formar parte de todo sistema de extracción.
Los separadores pueden ser de muy diversos tipos, y se clasifican según la técnica emplea-da y la naturaleza del contaminante separado.
Ventilador
Los ventiladores son los dispositivos que suministran energía al sistema para el movimiento del aire en el interior del mismo. Siempre que sea posible, el ventilador se colocará des-pués del separador, con objeto de que por él pase aire limpio y así evitar su deterioro por erosión de partículas o corrosión provocada por las diversas sustancias.
Fig. 44: Distintos tipos de separadores de partículas.
Separador tipo ciclón Cámara de filtros de bolsas Lavador Venturi
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Debido a la diversidad de casos que se pueden dar en la ventilación localizada, en este manual sólo se pretende dar unos conceptos de introducción al tema. En caso de querer ampliar conocimientos sobre este tema se recomienda el Manual S & P de Ventilación.
PRINCIPIOS BÁSICOS QUE SE DEBEN TENER EN CUENTA EN EL DISEÑO DE UNA EXTRACCIÓN LOCALIZADA
Encerrar la fuente tanto como sea posible. Por consiguiente el diseño geométrico de una campana deberá siempre perseguir el objetivo de encerrar al máximo el proceso en su interior, teniendo siempre presente las necesidades de un acceso adecuado al proceso.
Capturar el contaminante con velocidad adecuada. La velocidad del aire a través de todas las aberturas de la campana debe ser lo bastante alta como para captar el contaminante.
Extraer el contaminante fuera de la zona de respiración del operario.
Suministrar adecuadamente el aire. Todo el volumen de aire extraído debe ser re-emplazado para no originar una depresión. Debe descargarse el aire extraído le-jos del punto de reposición, ya que todo el efecto de una extracción localizada puede malograrse por una recirculación hacia el interior del aire contaminando expulsado.
Proveer una adecuada velocidad de transporte para las partículas.
Fig. 45: Velocidades típicas en la ventila-ción localizada.
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Enumera las distintas partes de un sistema de ventilación loca-lizada.
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Un ventilador es una máquina rotativa de accionamiento generalmente eléc-trico que impulsa o desplaza el fluido gaseoso dentro del cual se mueve. Se-gún S&P “un ventilador es una máquina rotativa que pone el aire, o un gas, en movimiento.”
Para nosotros el ventilador va a ser la maquina capaz de mover un volumen de aire de un espacio a otro.
Elementos y clasificación de los ventiladores
Los principales elementos de un ventilador son los siguientes; observa en las figuras su aspecto físico.
Motor de accionamiento.
Elemento rotativo, puede ser de hélice o rodete.
Soporte: que sirve de anclaje al motor y al elemento rotativo, además de canalizar la circulación del aire.
El ventilador
Fig. 46: Elementos y clasificación de los ventiladores.
Hélice
Motor
Soporte
Rodete ventilador centrífugo Hélice de un ventilador axialElementos de un ventilador
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Debido a la gran variedad de ventiladores, es difícil establecer una única clasificación, por lo que vamos a tratar de catalogarlos según alguna de sus características, y teniendo en cuenta que un mismo ventilador puede pertenecer a varias clases de las que vamos a enumerar.
o Clasificación de los ventiladores según su función
Ventiladores con envolvente. Según su posición dentro del conducto pueden ser: • Impulsores. • Extractores. • Impulsores-extractores.
Ventiladores murales. Son los comúnmente conocidos como extractores de pared y su misión es la de mover el aire de un espacio a otro.
Fig. 47: Clasificación del ventilador según su colocación en el sistema.
Fig. 48: Ventilador helico-lidal mural.
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o Clasificación de los ventiladores según la trayectoria del aire
Ventiladores Axiales. La entrada y salida de aire tiene una dirección axial al eje del motor. Existen tres tipos básicos de ventiladores axiales:
• Helicoidales. Se emplean para mover aire con poca pérdida de carga, y su aplicación más común es la ventilación general.
• Tubulares. Pueden mover aire venciendo resistencias mode- radas. Disponen de una hélice de álabes estrechos de sección constante o con perfil aerodinámico (ala portante) montada en una carcasa cilíndrica. Generalmente no dispo- nen de ningún mecanismo para enderezar el flujo de aire.
• Turboaxiales. En comparación con los otros tipos de ventila- dores axiales, éstos tienen un rendimiento superior y pueden desarrollar presiones superiores. Son de construcción similar a los anteriores con unas aletas enderezadoras del flujo.
Ventiladores centrífugos. La trayectoria del fluido sigue la dirección del eje del rodete a la entrada y está perpendicular al mismo a la salida. Este tipo de ventiladores se fabrican con tres tipos de rodetes según su aplicación: álabes curvados hacia delante, álabes rectos o radiales, álabes curvados hacia
atrás.
• Los ventiladores de álabes curvados hacia adelante (tam- bién se llaman de jaula de ardilla) tienen una hélice o rode- te con los álabes curvados en el mismo sentido que la di- rección de giro. Estos ventiladores necesitan poco espacio, baja velocidad periférica y son silenciosos. Se utilizan cuan- do la presión estática necesaria es de baja a media, tal como la que se encuentran en los sistemas de calefacción, aire acondicionado o renovación de aire, etc.
• Los ventiladores centrífugos radiales tienen el rodete con los álabes dispuestos en forma radial. La carcasa está diseñada de forma que a la entrada y a la salida se alcanzan veloci- dades altas de aire para el transporte de materiales. La dis- posición radial de los álabes evita la acumulación de mate- riales sobre las mismas. Ideal para la ventilación localizada con transporte de materiales.
Fig. 49: Ventilador tubular Fuente: S&P
Fig. 50: Ventilador turbo-axial. Fuente: S&P
Fig. 51: Flujo de aire en un ventilador axial.
La entrada y salida de aire es paralela al eje del motor.
Fig. 52: Ventilador centrí-fugo. Fuente: S&P
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• Los ventiladores centrífugos de álabes curvados hacia atrás tienen un rodete con los álabes inclinados en sentido contrario al de rotación. Este tipo de ventilador es el de mayor velocidad periférica y mayor rendimiento con un nivel sonoro relati-vamente bajo.
Ventiladores transversales. La trayectoria del aire en este tipo de ventiladores es per-pendicular al eje tanto en la entrada como en la salida de aire cruzando el cuerpo del mismo.
Ventiladores helicocentrífugos. Son ventiladores con una concepción mixta entre centrífugos y axiales. El eje de la canalización se confunde con el eje del rodete, pe-
Fig. 53: Ventiladores centrífugos de álabes.
Rodete con álabesradiales rectos
Rodete con álabesinclinados hacia delante
Rodete con álabes inclinados hacia atrás
Fig. 54: Ventiladores transversales.
Ventilador transversal. Fuente EBMPAPST 1
Trayectoria del aire en un ventilador transversal
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ro éste tiene una configuración de centrífugo.
o Clasificación de los ventiladores según la presión de trabajo
Los ventiladores se pueden clasificar según la presión de trabajo de en ventiladores de baja, media y alta presión.
Ventiladores de baja presión: Se llaman así a los que no alcanzan los 70 mm.c.d.a.
Ventiladores de media presión: Se llaman así a los que trabajan entre los 70 a 3.000 mm.c.d.a.
Ventiladores de alta presión: Se llaman así a los que superan los 3.000 mm.c.d.a.
Fig. 55: Ventiladores helicocentrífugo.
Ventilador helicocentrífugo.
Fuente S & P Trayectoria
de un ventilador helicocentrífugo
Fig. 56: Tipos de ventiladores según su presión de trabajo.
Ventilador de alta
presión Ventilador de baja
presión Ventilador de media
presión
Salida de aire
Entrada de aire
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o Clasificación de los ventiladores según las condiciones de trabajo
Ventiladores estándar. Son aquéllos cuyas condiciones de trabajo son normales, es decir ventiladores que no tienen que soportar temperaturas elevadas, gases corrosi-vos, partículas agresivas, humos, humedad, etc.
• Ventiladores corrientes: efectuan el movimiento de aire no tóxico, sin gases co-rrosivos, si partículas y cuya temperatura no sobrepasa los 80ºC
Ventiladores especiales. Son los ventiladores diseñados específicamente para traba-jar en aquellas atmósferas contaminadas con los elementos anteriormente mencio-nados.
• Ventiladores centrífugos, para trasegar aire hata 150ºC en continuo fabricados en chapa de acero protegida con la corrosión.
• Ventiladores centrífugos, fabricados en polipropileno para trasegar gases corrosivos.
o Clasificación de los ventiladores según el sistema de accionamiento de la hélice
Hélice o rodete accionado directamente o por acoplamientos elásticos por el eje del motor. En aquellas aplicaciones donde la parada del ventilador, por rotura, ca-lentamiento de la correa o por desalineamiento de las poleas repercuta en la seguri-dad de las instalaciones y para minimizar el riesgo que puede producir este tipo de fallos se recomienda que todos los ventiladores sean de accionamiento directo.
Fig. 57: Ejemplo de ventiladores centrífugos fabricados para soportar distintas condiciones de trabajo. Fuente S&P.
Ventiladores especiales Ventilador corriente
Ventilador centrífugo para trasegar aire hasta 150 ºC
Ventilador centrífugo para trasegar gases corrosivos
Ventilador centrífugo cuya tem-peratura no sobrepasa los 80ºC
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En este caso la hélice o rodete y el motor de accionamiento van unidos mediante una correa. Tiene como ventaja que se pueden modificar el diámetro de las poleas para variar la velocidad del rodete/hélice y como principal inconveniente que este tipo de ventiladores exige un mayor mantenimiento como el cambio de correa, ali-neación de las poleas, etc.
o Clasificación de los ventiladores según el sistema empleado para controlar las prestaciones del ventilador
Básicamente cuando hablamos de controlar las prestaciones del ventilador, nos referimos a regular el caudal de ese ventilador. Para este fin se emplean una serie de sistemas:
Regulación de caudal por estrangulamiento por medio de una compuerta de impul-sión, manteniendo las rpm del ventilador. Pueden ser de regulación manual o auto-mática. Las compuertas son de bajo coste inicial, pero se desperdicia energía al no poder aprovechar la presión estática desarrollada por el mismo.
Regulación de caudal por variación de la característica del ventilador, variando el número de rpm.
• Se pueden emplear reguladores electrónicos de velocidad manuales.
• Mediante reguladores electromagnéticos (transformador monofásico o trifásico) que controlan la velocidad del ventilador modificando manualmente la tensión de alimentación de los motores en varios escalones fijos.
Fig. 58: Ejemplo de ventiladores según el sistema de accionamiento de la hélice.
Ventilador con transmisión
por correa Ejemplo accionamiento directo.
Fuente: S & P
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• Por medio de un variadores de frecuencia o reguladores electrónicos de veloci-dad modificando la tensión de alimentación el motor, comandados por sensores de temperatura, presión, CO2, humidostato, etc.
Regulación de caudal modificando el ángulo de inclinación de las hélices del motor. Hasta el momento hemos visto que los sistemas empleados para modificar el caudal que propor-ciona un ventilador pasan básicamente por regu-lar la velocidad de giro del motor. Otro de los medios para regular el caudal sería modificar las características aerodinámicas del mismo, es de-cir aumentando el ángulo de incidencia de los álabes se aumenta el caudal de aire producido, si bien se necesitará mayor potencia para el ac-cionamiento del ventilador. Este sistema se reali-za sobre ventiladores del tipo axial y puede ser:
Fig. 59: Controladores para regular el caudal de un ventilador.
Compuerta de regulación de caudal. Fuente Systemair
Variador de frecuencia. Fuente mitsubishi
Regulador electrónico ma-nual de velocidad.
Fuente. S&P
Sensor. Fuente Systemair
Sensor. Fuente Systemair
Regulador electrónico de tensión por temperatura.
Fuente Systemair
Regulador electrónico de tensión por presión.
Fuente Systemair
Regulador electromag-nético de velocidad.
Fuente Systemair
Fig. 60: Variación del ángulo de los álabes de un ventilador.
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• Regulación de la hélice en parado.
• Regulación de la hélice en marcha.
Este tipo de regulación se emplea en grandes ventilado-res para procesos industriales por lo costoso del sistema. Los sistemas empleados para regular el ángulo de la hélice, son hidráulicos, motores paso a paso.
Fig. 61: Variación con álabes de ángulo variable.
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Indica debajo de cada figura a qué tipo de ventilador corres-ponde:
Fig.1 Fig. 2 Fig. 3 Fig. 4
Fig. 5 Fig. 6 Fig. 7
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Curva característica de un ventilador
La curva característica de un ventilador es un gráfico en el que se muestran los valores de presión que el ventilador es capaz de generar en función del caudal que se requie-ra. Esta curva característica del ventilador depende fun-damentalmente del tipo de máquina y del diseño de la hélice o rodete. A continuación vamos a comprobar que los distintos tipos de ventiladores que hemos estudiado tienen curvas característica s y que éstas son fundamenta-les para su selección.
Para realizar los ensayos de los ventiladores se utilizan cámaras de ensayo similares a la que se muestra en la figura 62.
¿Cómo se interpreta una curva característica? Vamos a explicarlo con un ejemplo. En la si-guiente figura puedes ver un ventilador centrífugo y su curva característica; observa que con ella se relacionan el caudal que puede proporcionar el ventilador y la pérdida de carga que tiene que vencer.
Fig. 62: Cámara de ensayo para ventiladores axiales.
Fig. 63: Ventilador centrífugo. Fuente S & P
Fig. 64: Gráfica de um ventilador centrífugo.
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Fíjate ahora en la siguiente figura, en ella se señalan tres posibles situaciones:
Un ventilador en descarga libre proporciona el máximo caudal.
A medida que aumentamos la longitud del conducto, el ventilador tiene que vencer las pérdidas de carga, debidas al rozamiento del aire con las paredes, y para que el aire llegue al final del tramo, el ventilador tiene impulsarlo con más presión al inicio del conducto, y por lo tanto disminuye el caudal que proporciona.
El valor de presión que aparece normalmente en las gráficas de los ventiladores es Pe.
La curva característica de un ventilador es la mejor referencia del mismo ya que in-dica su capacidad en función de la presión que se le exige.
Fig. 65: Tres posibles situaciones de curva característica de un ventilador.
El ventilador en descarga libre mueve 250 m3/h, mientras que la Pe es de 0 mm.c.a
Al mismo ventilador se le acopla a un tramo de conducto. En este punto el ventilador mueve 200 m3/h, con una Pe de 19 mm.c.d.a
A este mismo ventilador seguimos acoplando conductos. En este punto el ventilador mueve 140 m3/h, con una presión estática de 30 mm.d.c.a
A la hora de seleccionar un ventilador para un proceso no es suficiente cono-cer si va a ser impulsor o extractor, su temperatura de trabajo, el tipo de gases a extraer… Es necesario además consultar su curva característica conociendo y relacionando el caudal que tiene que mover el ventilador y la pérdida de carga que tiene que vencer.
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Observa ahora la siguiente tabla.
TIPO DE VENTILADOR CURVA CARACTERÍSTICA
Ventilador helicoidal
mural
Ventilador helicoidal
tubular
Ventilador centrífugo
Tabla 7: Ventiladores S&P y sus curvas características.
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De la observación de las curvas características de estos tres tipos de ventiladores comercia-les de la marca S&P, y de la misma potencia, podemos sacar las siguientes conclusiones.
El ventilador que más caudal mueve es el ventilador axial helicoidal seguido del tu-bular y a continuación el centrífugo.
El ventilador con más presión estática es el ventilador centrífugo seguido del tubular y por último el mural.
Por lo tanto en aquellas aplicaciones donde se necesite un caudal de aire grande, y con la descarga y/o libre, se utilizaran los ventiladores axiales helicoidales, como por ejemplo los extractores murales de aire, ventiladores usados en los condensadores.
En aquellos casos donde lo importante es mover un caudal con presiones de trabajo gran-des se utilizaran los ventiladores centrífugos, por ejemplo en equipos de aire acondicio-nado por conductos, climatización, en general en aquellos procesos donde el aire va a discurrir tanto en la aspiración o en la descarga por conductos.
Estos casos represen-tan situaciones ex-tremas de necesida-des de caudal y de presión grandes; en el caso de aplicaciones con necesidades in-termedias se pueden utilizar ventiladores tubulares, helicocen-trífugos, etc.
Fig. 66: Ventiladores axiales helicoidales.
Extractor mural Condensador A.4 Condensador de una cámara de frío
Fig. 67: Ventilador centrífugo en una Unidad de Tratamiento de Aire.
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o Consideraciones a tener en cuenta
La curva característica de un ventilador no representa únicamente la relación pre-sión-caudal, además pueden aparecer datos como rendimiento del motor, presión total, potencia absorbida, presión dinámica.
El punto ideal de funcionamiento será aquél donde el rendimiento del ventilador sea mayor.
Fig. 68: Curva característica de un ventiliador centrífugo. Marca S&P. Modelo CBP.
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En las gráficas como la que aparece a continuación (gráfica ventilador axial), no se debe seleccionar un punto de trabajo que esté situado a la izquierda de la línea de puntos.
Las gráficas de los ventiladores vienen dadas para una presión atmosférica de 760 mm Hg y con una temperatura de aire de 20 ºC .
Fig. 69: Punto de trabajo mal seleccionado en la gráfica.
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Por la forma de las siguientes curvas ¿sabrías indicar a qué tipode ventilador corresponde cada una?
Figura 1
Figura 2
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Punto de trabajo de un ventilador
El punto de trabajo es aquél situado en la curva característica de un ventilador y que repre-senta su funcionamiento en un momento dado. Según esto el ventilador de la gráfica está moviendo un caudal de 1.800 m3/h con una pérdida de carga de 2,9 mm.c.d.a.
¿Cómo se calcula el punto de trabajo de un ventilador?
Vamos a partir del plano representado a continuación.
Se trata de un local destinado a un aula de enseñanza, con una superficie de 70 m2. El caudal de ventilación necesario para este tipo de local es de 0,83 dm3/s por cada m2. Por lo tanto el caudal total será:
Fig. 70: Gráfica de un ventilador.
/hm 209,1 3 mismo lo es que lo o /hm 58,1 0,83 70 3=×
Fig. 71: Plano del aula.
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Según el trazado de la red de conductos para un caudal de 209 m3/h, se sabe que la pérdida de carga ocasionada es de 25 mm.d.c.a (el cálculo de perdida de carga en conductos lo estudiaremos en una unidad didáctica posterior).
A continuación debemos hallar la curva resistente de la red de conductos. Se sabe que la pérdida de carga en un conducto varía proporcionalmente con el cuadrado del caudal según la siguiente fórmula:
A partir de los datos de caudal y pérdida de carga iniciales hallamos 3 puntos para poder trazar la curva resistente, el caudal de estos dos puntos lo vamos a suponer.
Vamos a calcular la pérdida de carga para los siguientes caudales 50, 150 y 200 m3/h.
2
=
1
212 Q
Q P P
mm.d.c.a 22,5 209200
25P
mm.d.c.a 12,60 209150
25P
mm.d.c.a. 1,42 20950
25 2P
2
2
=
=
==
=
=
2
2
2
Fig. 72: Representación de la curva resistente del ejemplo.
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A continuación superponemos sobre la gráfica del ventilador seleccionado la curva resistente.
Si representamos la curva resistente junto con la curva característica del ventilador, obtenemos una gráfica como la siguiente.
Observa que el punto requerido en la instalación no coincide con la curva del venti-lador. En esos casos seguimos la curva resistente de la instalación hasta su punto de corte con la curva de ventilador.
El punto donde se cortan la curva resistente y la curva característica, se llama punto de trabajo. En este caso el ventilador va a mover 225 m3/h con una presión de 27,5 mm.d.c.a.
Es indispensable para realizar este proceso disponer de las curvas características de los ventiladores. Todos los fabricantes han de suministrarlas junto con la documentación del ventilador.
Actualmente algunos fabricantes suministran programas informáticos que facilitan estos cálculos (un ejemplo es EASYVENT de S&P).
Fig. 73: La gráfica nos indica el punto requerido y el punto de trabajo.
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En una instalación de ventilación una vez calculadas las nece-sidades de caudal de aire y las pérdidas de carga que va a oca-sionar la red de conductos, obtenemos los siguientes datos:
• Q = 15.000 m3/h
• Pe = 72 mm.d.c.a.
a. Calcula la pérdida de carga para tres caudales elegidos alazar y dibuja la curva resistente de la red sobre el siguientegráfico.
b. Sitúa dentro de la gráfica el punto requerido de la instala-ción y el punto de trabajo.
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Leyes de los ventiladores
La curva característica de los ventiladores nos indica los valores de presión que el ventila-dor es capaz de generar en función del caudal y a velocidad máxima. Pero ¿cuál será la curva característica de un ventilador cuando regulamos su velocidad?
Mediante el uso de un conjunto de ecuaciones conocidas como Leyes de los ventiladores es posible determinar, con buena precisión, los nuevos parámetros de funcionamiento.
Estas leyes están relacionadas con el diámetro de la hélice, la variación de densidad de aire y la variación de la velocidad de la hélice. Nosotros a continuación vamos a desarro-llar las leyes relacionadas con la velocidad del ventilador.
Según las Leyes de los ventiladores podemos decir que cuando modificamos la velocidad de giro de éstos se modifica el caudal que proporciona el ventilador, la presión que pro-porciona y la potencia que absorbe. Las ecuaciones que relacionan estos parámetros son las siguientes:
Siendo: Q = Caudal proporcionado por el ventilador. P = Presión proporcionada por el ventilador. N = Revoluciones a las que gira el ventilador. W = Potencia absorbida por el motor.
1ª ley: El caudal que proporciona un ventilador es directamente proporcional a la re-lación de velocidades.
×=
1
212 N
N Q Q
Q1 y N1 = Datos iniciales de ventilador
Q2 = Caudal a calcular
N2 = Velocidad que vamos a proporcionar al ventilador
Ejemplo
Tenemos un ventilador que girando a 2.500 rpm proporciona un caudal de 1.250 m3/h. ¿Qué caudal moverá dicho ventilador si regulamos su velocidad a 2.000 rpm?
/hm 1.000 rpm 2.500rpm 2.000
/hm 1.250 Q N
N QQ 33
21
212
=×=×=
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2ª ley: La presión que proporciona un ventilador es proporcional al cuadrado de la relación de velocidades.
3ª ley: La potencia absorbida por el ventilador es proporcional al cubo de la relación de velocidades.
2
×=
1
212 N
N P P
P2 = Presión a calcular
P1 = Presión del ventilador en ese punto de trabajo
Ejemplo
Supongamos que el mismo ventilador del caso anterior proporciona una Pe de 15 mm.d.c.a ¿Qué presión proporcionará ese ventilador girando a 2.000 rpm?
mm.d.c.a. 9,6 2
rpm 2.500rpm 2.000
mm.d.c.a. 15 2P 2
1N2N
1P2P =×=×=
3
×=
1
212 N
N W W
W2 = Potencia a calcular
W1 = Potencia del motor en ese punto de trabajo
Ejemplo
El ventilador de los casos anteriores consume 2.320 W de potencia. ¿Qué po-tencia consumirá cuando lo hagamos girar a 2.000 rpm?
W 1.183,2 3
rpm 2.500rpm 2.000
W 2.320 2W 3
1N2N
1W2W =×=×=
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A la siguiente caja de ventilaciónse le va a coplar un regulador de velocidad electrónico. Sabemos que ese ventilador está trabajandoen el punto indicado en la gráfica.Calcula los siguientes datos supo-niendo que el ventilador gira a 1.200 rpm. Sitúa el punto resul-tante en la gráfica.
a. Caudal. b. Presión estática. c. Potencia.
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El ruido es uno de los agentes contaminantes más frecuente en los puestos de trabajo. Aunque no presente el riesgo de pérdida de capacidad auditiva es cierto que el ruido, aun a niveles alejados de los que producen daños auditi-vos, puede afectar al rendimiento del trabajo y dar lugar a otros efectos como son: alteraciones fisiológicas, distracciones, interferencias en la comunica-ción, alteraciones psicológicas...
¿Qué es el ruido? Desde el punto de vista de contaminación acústica se define como una intensidad de sonido alta, que interfiere en la comunicación entre las personas o en sus ac-tividades y que puede resultar incluso perjudi-cial para la salud humana.
¿Cómo se mide? El sonido es una variación de la presión de aire provocada por el emisor y esa variación se transmite por el aire a distan-cia en forma de ondas. Como tal presión se puede medir en cualquier unidad de presión existente, aunque debido a las magnitudes tan bajas que deberíamos manejar se escoge el µPa (micropascal). Así y todo su expresión en estas unidades no sería muy operativa y es por eso por lo que se recurre al decibelio (db) que se relaciona con las unidades anteriores por medio de la siguiente función logarítmica 20 logP(µPa)/20.
En la figura 74 se representan distintas activi-dades y su nivel sonoro expresado en db y µPa.
El ruido en la ventilación
Fig. 74: Niveles sonoros de sonidos comunes. Fuente S & P.
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Fuentes de ruido en una instalación de ventilación
El ruido en los sistemas de ventilación se puede clasificar en:
Ruido mecánico. Proviene de las partes en rotación del ventilador, cojinetes, co-rreas, motores de arrastre, etc., así corno de piezas insuficientemente rígidas o mal montadas en la estructura.
Ruido por torbellinos. Los torbellinos de aire son generalmente el origen de la mayor parte del ruido generado por una instalación de ventilación. También se genera ruido de torbellinos en el choque del aire con las rejas de salida, codos bruscos, baterías de calefacción y otras partes del sistema de conducción donde hay pérdidas de presión.
Ruido de rotación. El ruido de rotación es producido inevitablemente por los venti-ladores y proviene del trabajo efectuado por la hélice o rodete sobre el aire.
Propagación del sonido
La sonoridad de una fuente sonora dada no depende sólamente de la energía acústica total producida, sino también del camino seguido por las ondas sonoras entre la fuente y el oí-do. Ese camino puede ser:
Directo.
Reflejado, un oyente en la habitación no solo oirá la intensidad sonora debida a la radiación directa de la fuente, sino también el sonido reflejado que le alcance de otras di- recciones, aunque dismi nuyendo en intensidad según el número de re- flexiones sufridas y la distancia total recorrida desde la fuente.
Propagado. En conductos de ventilación, sobre todo en los metálicos, la energía sonora se propaga a lo largo de los conductos provocando vibración y a continuación radiando el ruido al espa-cio próximo al conducto.
Fig. 75: Propagación del sonido por un conducto de ventilación.
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¿Cuáles son los niveles máximos de sonido permitidos en sistemas de ventilación?
En la siguiente tabla se recogen los valores admisibles de presión acústica generados y/o transmitidos por la ventilación o sistemas de acondicionamiento de aire, y otras instala-ciones en diferentes tipos de espacios según la norma “UNE EN 13779 ventilación de edi-ficios no residenciales.
El ruido transmitido a través de los conductos se puede atenuar:
De forma natural, debido a los elementos que constituyen una red de conductos co-dos, derivaciones, ramificaciones, cambios de sección, tramos rectos (atenuación muy pequeña).
Por medio de atenuadores, conductos revestidos con material aislante, silenciadores (estudiaremos más adelante estos elementos).
Fig. 76: Niveles permitidos de presión acústica. Fuente AENOR.
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La vibración es el movimiento de vaivén de una máquina o elemento de ella en cualquier dirección del espacio desde su posición de equilibrio.
¿Cómo influyen las vibraciones en el funcionamiento del ventilador? ¿Qué factores las provocan?
Las vibraciones o desequilibrios en un sistema de ventilación pueden ser ocasionados por el motor del ventilador o por la hélice o rodete. Las causas de la vibración residen en pro-blemas mecánicos como: desequilibrio de elementos rotativos, desalineación en acopla-mientos, rodamientos deteriorados, fuerzas aerodinámicas. Otra causa también pueden ser determinados problemas eléctricos.
Desequilibrio de elementos rotativos. A su vez estos tipos de desequilibrios se pue-den clasificar en estáticos y dinámicos.
• La condición de desequilibrio estático se da cuando el eje principal de inercia del rotor se encuentra desplazado paralelamente al eje del árbol. El elemento tiene un exceso de masa en un plano longitudinal paralelo al eje de rotación.
• El desequilibrio dinámico, ocurre cuando el eje principal no es paralelo ni inter-seca en el centro de gravedad de la pieza al eje del árbol. En este caso el exceso de masa no está distribuido longitudinalmente sobre el eje de rotación del árbol de la pieza.
Las vibraciones en la ventilación
Fig. 77: Desequilibrio estático en el eje de un motor.
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Un ejemplo de lo que sucede en estos casos es lo que ocurre cuando se montan neumáticos nuevos en un automóvil; en este caso las ruedas se deben equilibrar para evitar las vibraciones en el volante; se soluciona colocando unas masas de compen-sación para evitar los desequilibrios.
Desalineración con acoplamientos. Cuando la unión entre el motor y la hélice se realiza mediante un acoplamiento se corre el riesgo de que se produzcan desalinea-ciones durante el montaje. Éstas pueden ser:
• Ejes paralelos desalineados.
• Desalineación angular.
• Mixta.
Cuando la unión se produce mediante correas y poleas existe un desalineamiento para-lelo y angular.
Fig. 78: Ejemplo de compensación de desequilibrio con masas de compensación.
Fig. 79: Desalineación paralela y angular.
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Rodamientos deteriorados. Otro tipo de desalineaciones son las que ocurren en los cojinetes del motor, bien sean de fricción o por rodamientos; este problema sólo se elimina teniendo sumo cuidado con ellos en el momento de la elección y en el montaje.
Fuerzas aerodinámicas. Son las fuerzas que actúan sobre las palas de la hélice del ventilador al chocar contra el aire, provocando desequilibrios en la propia hélice. Es-te tipo de desequilibrio está íntimamente relacionado con la velocidad de giro de la hélice.
Problemas eléctricos. Son los originados por la aparición de fuerzas magnéticas des-iguales dentro del motor, creadas por desigualdades entre el rotor y el estator, o bien derivadas de deficiencias en la fabricación.
Elementos antivibratorios
De lo estudiado hasta ahora en este capítulo se deduce que en cualquier máquina que contenga elementos en movimiento, motores, compresores y por supuesto ventiladores, es fácil que aparezcan vibraciones. Este tipo de perturbaciones originadas en un equipo mal aislado, pueden propagarse a la estructura del edificio y, en el caso de máquinas conecta-das a conductos metálicos, a los propios conductos.
Fig. 80: Cojinetes.
Cojinete de bolas 1 Cojinetes de fricción 1
Fig. 81: Antivibratorio.
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Existen diversos tipos de soportes antivibratorios. Para seleccionar correctamente un sopor-te de este tipo debemos tener en cuenta los siguientes datos:
Características de la base donde va a apoyar la máquina.
Velocidad de giro del elemento móvil que tiene la máquina a instalar.
Diámetro del rodete y/o hélice.
Potencia de la máquina.
Tipo de instalación antivibratoria que se va a instalar, de bancada o directamente.
Peso que va a soportar.
Según la norma UNE 100153 “Los soportes elásticos pueden instalarse directamente sobre los soportes del equipo o bien sobre una bancada a la que se fija directa y rígidamente el equipo”.
La primera solución es aplicable solamente para equipos compactos, dotados de una estructura suficientemente rígida.
Sin embargo, las bancadas separadas de-ben usarse cuando el equipo no posea una base propia suficientemente rígida.
Cuando una máquina se instala en su ubicación definitiva, deben instalarse elementos que puedan absorber las vibraciones que se puedan producir. Estos elementos se llaman soportes antivibratorios y en ocasiones se denominansilent-blocks.
Fig. 82: Antivibratorio montado sobre los soportes del equipo.
Fig. 83: Ejemplo de bancada para soportar equipos de aire acondicionado.
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Puede parecer que la selección de un antivibratorio no es sencilla, sin embargo la selección de un elemento de este tipo pasa por conocer la deflexión máxima (según UNE 100153-88) y sobre todo el peso de la máquina que se va a aislar.
En la figura 84 puedes observar un antivibratorio obtenido de un catálogo, con sus medi-das y el peso máximo que soporta.
En el mercado existe una gran variedad de antivibratorios para poder adaptarse a cualquier aplicación. A continuación vemos algunos ejemplos.
Con objeto de impedir y aislar las vibraciones originadas por los climatizadores, ventilado-res y otros equipos conectados a los conductos de distribución de aire, se recomienda ins-talar una junta flexible antivibratoria entre la salida de aire de los equipos y el conducto.
Es necesario por lo tanto seleccionar un elemento estanco, impermeable y flexible, que pueda soportar las temperaturas tanto del interior como del exterior del conducto. Como los conductos son generalmente de chapa, se necesita una junta que sea fácil de instalar para obtener una unión perfecta y estanca con el conducto.
Fig. 84: Tabla de selección de antivibratorio. Fuente TECSON.
Fig. 85: Algunos tipos de antivibratorios. Fuente TECSON.
De muelle Para coplar equipos
en el techo
Alfombrillasde caucho
Tacosde caucho
Antivibratoriosde muelle,
grandes cargas
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La junta elástica antivibratoria permite mantener indepen-diente la unidad de tratamien-to de aire del resto de la red de conductos, evitando la propagación de vibraciones tanto de tipo mecánico como acústico y absorbiendo las dilataciones de los compo-nentes. Las vibraciones origi-nan ruidos y chirridos que podrían dañar a la estructura del conducto.
Fig. 85: Las vibraciones producidas en el ventilador se transmiten por el conducto.
Fig. 86: Juntas antivibratorias.
Conducto
Ventilador
Soporte Antivibratorio
Junta flexible (unión antivibratoria).
Junta antivibratoria Junta antivibratoria instalada
El aislamiento de vibraciones es una esencial medida adicional que debe ser incorporada al sistema de la maquinaria para conseguir unos niveles satisfacto-rios de ruido y vibraciones en todo el edificio.
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Magnitudes
Aparatos para la medida de presión
Ventilación
Las magnitudes más importantes para caracterizar unsistema de ventilación son: caudal, presión, velocidaddel aire.
Los aparatos de medida más utilizados se diferencian en:
Básicos: sonda de presión estática, Tubo Pitot,Tubo de Prandtl.
Combinados, aparatos de medida electrónicos que partiendo del principio de funcionamiento de los básicos, nos pueden dar varias magnitudes a la vez en la misma medida.
La ventilación tiene como objetivo renovar el aire de unlocal ocupado. Existen distintos sistemas de ventilaciónque se pueden clasificar:
Según la manera de ventilar: por sobrepresión, por depresión.
Según el espacio a ventilar: ambiental, localizada.
Según el sistema de ventilación: natural, mecá-nica, mixta.
En la ventilación ambiental de edificios de viviendas se utiliza como referencia el CTE; en otro tipo de locales seemplea el RITE con sus normas UNE.
La finalidad de la ventilación localizada es captar en el mismo punto de emisión las emanaciones de humo,gases, polvo, etc. evitando su dispersión en el ambiente.
Resumen
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El ventilador Cómo seleccionar un ventilador Ruido y vibraciones
El ventilador es el principal elemento en un sistema deventilación mecánica. Permite controlar los distintosparámetros de una instalación.
Aunque existe una amplia variedad de ventiladores, losdos más importantes en ventilación y climatización sonlos axiales y los centrífugos.
Para seleccionar un ventilador, además de sus caracte-rísticas constructivas, es imprescindible conocer su cur-va característica.
El punto de trabajo de un ventilador indica en qué con-diciones está trabajando el ventilador en un momentodado.
Si en un momento dado hay que modificar las condicio-nes de funcionamiento de un ventilador, las Leyes de los Ventiladores sirven para conocer cómo varía una magni-tud cuando al modificar otra.
Un ventilador es una fuente de ruido y vibraciones porlo que cuando se realiza su montaje es necesario instalar elemento que los amortigüen.
Ruido: revestir los conductos con material aislante y/o colocar silenciadores.
Vibraciones: colocar soportes antivibratorios en la bancada de la máquina y juntas antivibratorias en la entrada/salida del ventilador para evitar la transmisión de las vibraciones de las máquinas a los conductos (sobre todo de chapa).
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Autoevaluación
1. Indica las unidades de presión más utilizadas en ventilación.
2. En una instalación de ventilación destinada a un local de aparcamiento de coches con una capacidad para 95 automóviles, cuya distribución de aire se va a realizar por una red de conductos de chapa galvanizada de sección circular:
a. Calcula el caudal de aire necesario según CTE.
b. Calcula la velocidad de aire a la salida del ventilador si el diámetro del conduc-to a que está conectado es de 1,5 m.
c. Indica cuál será la presión dinámica en ese punto.
d. La presión medida mediante un tubo de Pitot en ese punto es de 42 mm.d.c.a.Indica cuál será la Pe.
e. Observa la curva característica de este ventilador e indica los valores de caudaly presión a los que va estar trabajando dicho ventilador.
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3. Enumera a qué tipo de locales hace refrencia el CTE.
4. Enumera las calidades de aire que aparecen en las normas UNE 13779 del RITE.
5. ¿Qué tipo de elementos debemos colocar a la hora de realizar el montaje de un ven-tilador para evitar ruidos y vibraciones?
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Respuestas Actividades
1. La respuesta correcta es la siguiente: a. Pt aspiración = Pe + Pd; Pt = -2,3 mm.d.c.a. + 0,32 mm.d.c.a. = -1,98 mm.d.c.a.
Pt descarga = Pe + Pd; Pt = 2,3 mm.d.c.a. + 0,34 mm.d.c.a. = 2,64 mm.d.c.a.
b. ∆Pt = Ptdescarga - Ptaspiración = 2,64 mm.d.c.a. – (-1,98 mm.d.c.a.) = 4,62 mm.d.c.a.
2. Los principios de funcionamiento de las imágenes son: 3. Los principios de funcionamiento de las imágenes son:
TIPO DE VENTILACIÓN PROCESO DONDE LO EMPLEARÍAS Ventilación por sobrepresión Cabina de pintura de automóviles
Ventilación por depresión Aparcamientos de coches Ventilación ambiental Cualquier espacio ocupado por personas Ventilación localizada Campana de cocina Ventilación natural Naves industriales
A. Tubo de Prandtl B. Hilo caliente otermoanemómetro C. Hélice o molinete
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4. La respuesta correcta es la siguiente:
a. Caudal de aire de entrada
CANTIDAD LOCAL CAUDAL TOTAL 1 Habitación doble 5 l/s x 2 per 10 l/s
2 Habitación sencilla 5 l/s 10 l/s 12 Salón 3 l/s x 4 12 l/s
Total 32 l/s
b. Caudal de aire de extracción
CANTIDAD LOCAL CAUDAL TOTAL
1 Cocina 2 l/s x 12 m2
+ 8 l/s 32 l/s
2 Baños 15 l/s 30 l/s Total 62 l/s
5. Las distintas partes de un sistema de ventilación localizada son:
Campana o cabina.
Conducto.
Separador.
Ventilador.
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6. La respuesta correcta es la siguiente:
7. La respuesta correcta es la siguiente:
Fig. 1: Ventilador centrífugo.
Fig. 2: Ventilador axial.
Ventiladorhelicoidal mural
Ventiladorcentrífugo B.P.
Ventiladorcentrífugo especial.
Ventilador tubular
Ventilador de álabes con ángulo variable Ventilador transversal.
Ventilador helicocentrífugo.
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8. La respuesta correcta es la siguiente:
Partiendo de la fórmula
Elegimos tres caudales para poder realizar la curva característica de la instalación 9.000, 12.000 y 16.000 m3/h.
2
=
1
212 Q
Q P P
mm.d.c.a. 81,92 15.00016.000 72 PPresión
mm.d.c.a. 46,08 15.00012.000 72 PPresión
mm.d.c.a. 25,92 15.0009.000 72 PPresión
2 16.000
2 12.000
2 9.000
=
=
=
=
=
=
2
2
2
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9. La respuesta correcta es la siguiente:
a. Caudal:
b. Presión:
c. Potencia:
/hm 2.125 rpm 1.400rpm 1.200
/hm 2.500 Q 332 =
×=
mm.d.c.a 25,2 rpm 1.400rpm 1.200
mm.d.c.a. 35 P2
2 =
×=
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Respuestas Autoevaluación
1. Las unidades de presión más utilizadas en ventilación son:
Milímetro de columna de agua mm.d.c.a.
Metro de columna de agua m.d.c.a
Pascal Pa.
2. La respuesta correcta es la siguiente:
a. El caudal de aire necesario según CTE es: Q = Plazas aparcamiento x 120 Q = 95 x 12 l/s = 11.400 l/ = 41.040 m3/h
b. La velocidad del aire a la salida del ventilador:
Primero hay que calcular la sección del conducto:
S = Π x r2; S = 3,14 x 0,75 m2 =1,76 m2 Q = 3.600 x v x S 41.040 m3/h = 3.600 x v x 1,76 m2 Cálculo de la velocidad de aire
c. La presión dinámica es: Fórmula de presión dinámica
d. El tubo de Pitot mide la Pt en el conducto. Si Pt = Pe + Pd Pe = Pt – Pd; Pe = 42 mm.d.c.a. – 2,64 mm.d.c.a. = 39,36 mm.d.c.a.
e. Valores de presión y caudal son: Q = 41.953 m3/h Pe = 41 mm.d.c.a.
m/s 6,47 m 1,76 3.600/hm 41.010 v 2
3
=×
=
16v dP
2
= mmd.c.a. 2,61 16,6 dP
2
== 47
100
Módulo: Instalaciones de Climatización y Ventilación
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3. El CTE hace referencia a los siguientes tipos de locales:
Edificios de viviendas.
Trasteros.
Almacenes de residuos de ámbito residencial.
Aparcamientos y garajes.
4. Las calidades del aire que aparecen en las no rmas UNE 13779 del RITE son:
lDA1: Calidad de aire interior alta.
lDA2: Calidad de aire interior media.
lDA3: Calidad de aire moderada.
lDA4: Calidad de aire interior baja.
5. Los elementos que debemos colocar son:
Para evitar vibraciones:
• Soportes antivibratorios.
• Junta antivibratoria. Si el ventilador se conecta a conducto de chapa.
Para evitar los ruidos:
• Silenciadores.
• Revestir los conductos con material aislante.
Unid
ad
La Ventilación 1
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Notas
Técnico en Montaje y Mantenimientode Instalaciones de Frío, Climatización y Producción de Calor
