ventilación industrial
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ESTA ES INFORMACION QUE RECOPILE PARA UNA EXPOSICION SOBRE VENTILACION, ESTA FUE DESARROLLADA POR EL ANIVERSARIO DE MI FACULTAD LA FIME - UNAC.TRANSCRIPT
PRINCIPIOS BÁSICOS DE
VENTILACIÓN
MS. ING. CARLOS GASTON PEÑA MUNAR
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EL AIRE ATMOSFÉRICO.
EL GLOBO TERRESTRE, EN SU CONJUNTO ESTA ENVUELTO EN UN MANTO GASEOSO QUE RECIBE EL NOMBRE GENÉRICO DE ATMÓSFERA.
EN EL MANTO TERRESTRE PUEDEN DISTINGUIRSE TRES CAPAS: TROPÓSFERA, ESTRATÓSFERA E IONÓSFERA, QUE SUMADAS FORMAN LA ATMÓSFERA CON UNA ALTURA DE 160 Km. PARA APLICACIONES INDUSTRIALES EL AIRE SE TOMA DE LA CAPA MÁS CERCANA A NOSOTROS: LA TROPOSFERA CON UNA ALTURA DE 10 Km.
EL AIRE QUE NOS RODEA ES UN GAS INCOLORO, INSÍPIDO E INODORO. ES UNA MEZCLA DE GASES Y NO UNA COMPOSICIÓN QUÍMICA, PUDIENDO SER SEPARADOS, SUS COMPONENTES, POR ENFRIAMIENTO HASTA -196 °C.
A ESTA TEMPERATURA, VARIOS DE SUS COMPONENTES SE SEPARAN POR DESTILACIÓN FRACCIONADA.
LA COMPOSICIÓN DEL AIRE PERMANECE RELATIVAMENTE CONSTANTE HASTA LOS 20Km DE ALTURA. LA DENSIDAD DEL AIRE EN ESTA CAPA ES DE 1,293 kg/m³. ES MAL CONDUCTOR DEL CALOR Y DE LA ELECTRICIDAD, SOBRE TODO SI ESTÁ SECO. EL AIRE SECO SE COMPORTA EN LA PRÁCTICA COMO UN GAS PERFECTO ENTRE LOS LÍMITES DE PRESIÓN Y TEMPERATURA CORRIENTES EN LOS PROBLEMAS DE VENTILACIÓN; ENTENDIENDO POR GAS PERFECTO O IDEAL AQUEL CUYO COMPORTAMIENTO SIGUE UN CONJUNTO DE LEYES, Y EN LAS CUALES QUEDAN ENLAZADAS LAS TRES MAGNITUDES: PRESIÓN (P), VOLÚMEN (V) Y TEMPERATURA (T). ADEMÁS EL AIRE, POR LO QUE REFIERE A LA VENTILACIÓN, CONTIENE VAPOR DE AGUA, OLORES, HUMOS, ANHÍDRIDO CARBÓNICO PRODUCIDO EN LA RESPIRACIÓN Y COMBUSTIÓN Y POLVILLO FORMADO POR CORPÚSCULOS MINERALES Y ORGÁNICOS QUE TRANSPORTAN GRAN VARIEDAD DE BACTERIAS Y OTROS MICROORGANÍSMOS CON SUS GÉRMENES, ELIMINANDO ESTE AIRE VICIADO MEDIANTE SU RENOVACIÓN Y VENTILACIÓN.
NIVEL SONORO
UNO DE LOS FACTORES A CONSIDERAR EN LA ELECCIÓN DE UN VENTILADOR ES SU NIVEL DE RUIDO O RUIDO MÁXIMO ADMISIBLE, EN RAZÓN A QUE EL RUIDO ES CONSIDERADO HOY EN DÍA COMO UN ELEMENTO CONTAMINANTE QUE PERJUDICA NOTABLEMENTE EL BIENESTAR SOCIAL.
DE TAL SUERTE QUE EN LOS CATÁLOGOS DE VENTILADORES SE DAN VALORES DE NIVEL SONORO RECOMENDADOS QUE NUNCA SE DEBERÍAN SOBREPASAR, SI NO QUEREMOS PERJUDICAR REALMENTE AL OÍDO, YA QUE ESTE RESPONDE A UN AMPLIO MARGEN DE POTENCIAS SONORAS DESDE EL LÍMITE DE AUDICIÓN HASTA EL UMBRAL DEL DOLOR.
EN LA TABLA 1 SE FACILITA LA INTENSIDAD AUDITIVA DE DIVERSOS RUIDOS PRODUCIDOS POR COSAS CONOCIDAS CUYOS SONIDOS NOS SON FAMILIARES, ÉSTAS ESTAN EN DECIBELIOS dB(A), ACLARANDO QUE UN DECIBELIO (1 dB), UNIDAD DE SONIDO, ES APROXIMADAMENTE EL MENOR CAMBIO DE NIVEL SONORO PERCEPTIBLE POR EL OÍDO.
PARA EVITAR TRATAR CON NÚMEROS GRANDES, LA ESCALA DE MEDIDA ES LOGARÍTMICA, LO CUAL QUIERE DECIR QUE DE NINGUNA MANERA SE PUEDEN SUMAR O RESTAR ARITMÉTICAMENTE LOS VALORES DE DOS CONJUNTOS RUIDOSOS, Y QUE TENDREMOS QUE ACUDIR A UN GRÁFICO O UNA TABLA, COMO LA TABLA 2 QUE NOS FACILITA LA OPERACIÓN CON BASTANTE EXACTITUD PARA LOS CÁLCULOS CORRIENTES EN LA PRÁCTICA.
EL PROCEDIMIENTO ES EL SIGUIENTE: PARA SUMAR POR EJEMPLO, 80 Y 86 dB, BASTARÍA SUMAR AL MAYOR DE ELLOS EL VALOR DIFERENCIAL INDICADO EN LA TABLA 2, POR LO QUE EL TOTAL RESULTARÍA: 86 + 1 = 87dB.
PARA MEDIR EL NIVEL DE RUIDO SE EMPLEA UN MEDIDOR ELECTRÓNICO DENOMINADO SONÓMETRO. ES UN APARATO QUE RESPONDE APROXIMADAMENTE IGUAL QUE EL OÍDO HUMANO.
T.1. DIFERENTES NIVELES SONOROS EN SITUACIONES DIVERSAS
INTENSIDAD AUDITIVA EN
dB (A)
RUIDO 0 COMIENZO DE LA SENSACIÓN AUDITIVA, SOLO MEDIBLE EN LABORATORIOS
10 PRINCIPIO DE PERCEPCIÓN DE SONIDOS AUDIBLES
15-20 SUSURROS DE HOJAS, CAMPO EN HORAS NOCTURNAS, IGLESIAS
25-30 MURMULLOS, SALAS DE LECTURA
30-40 ZONA RESIDENCIAL SILENCIOSA
40-50 CONVERSACIÓN A MEDIA VOZ, OFICINA SILENCIOSA
50-60 CONVERSACIÓN EN TONO NORMAL, MÁQUINA DE ESCRIBIR
55-65 ASPIRADOR DE POLVO
60-65 BAZAR, OFICINA CON RUIDOS DIVERSOS
65-70 TIMBRE DE TELÉFONO A 1m DE DISTANCIA, LADRIDO DE PERRO
55-75 COMPARTIMIENTO DE FERROCARRIL
70-80 TRÁFICO INTENSO
75-85 VAGÓN DE FERROCARRIL SUBTERRÁNEO
80-85 LLAMAR O GRITAR
80-90 PASO DE UN CAMIÓN, TALLER CON TORNOS, IMPRENTA
90-100 TEJEDURÍA DE ALGODÓN, TURBOGENERADOR
100-110 CALDERÍA, TRUENO FUERTE
110-120 AVIÓN, HÉLICE A 3m DE DISTANCIA
120-130 RUIDO INTENSÍSIMO QUE PRODUCE DOLOR
130-150 AVIÓN REACTOR
T.2. CIFRAS PARA DEDUCIR LA SUMA DE NIVELES SONOROS
DIFERENCIA ENTRE LOS DOS NIVELES A SUMAR 0 1 2 4 6 9
NÚMERO DE dB A AÑADIR AL MÁS ALTO DE LOS DOS NIVELES PARA OBTENER EL NIVEL TOTAL
3 2,5 2 1,5 1 0,5
T.3. NIVEL DE PRESIÓN SONORA PARA DIVERSOS LOCALES
T.3. NIVEL DE PRESIÓN SONORA PARA DIVERSOS LOCALES
VENTILACIÓN
VENTILAR ES CAMBIAR, RENOVAR, EXTRAER EL AIRE INTERIOR DE UN RECINTO Y SUSTITUIRLO POR AIRE NUEVO DEL
EXTERIOR A FIN DE EVITAR SU ENRARECIMIENTO, ELIMINANDO EL CALOR, EL POLVO, EL VAPOR, LOS OLORES Y CUANTO ELEMENTO PERJUDICIAL O IMPUREZAS CONTENGA
EL AIRE AMBIENTAL ENCERRADO EN EL LOCAL.
DE NO LLEVARSE A CABO ESTA RENOVACIÓN, LA RESPIRACIÓN DE LOS SERES VIVOS QUE OCUPAN EL LOCAL SE HARÍA
DIFICULTOSA Y MOLESTA, SIENDO UN OBSTÁCULO PARA EL NORMAL DESARROLLO DE LAS ACTIVIDADES DENTRO DEL
HABITÁCULO.
RENOVACIONES O CAMBIOS DE AIRE
LA CANTIDAD DE AIRE NECESARIA PARA EFECTUAR UNA VENTILACIÓN PUEDE DEPENDER ENTRE OTROS FACTORES DE: •DIMENSIONES Y CARACTERÍSTICAS DEL LOCAL •ACTIVIDAD A QUE ESTÁ DESTINADO •CALOR A DISIPAR O CARGA TÉRMICA •GRANULOMETRÍA DE LOS SÓLIDOS A TRANSPORTAR.
SE HA DE ADVERTIR QUE LA VENTILACIÓN EN ABSOLUTO MODIFICA LAS CUALIDADES DEL AIRE RESPECTO A SU TEMPERATURA, HUMEDAD Y DEMÁS ASPECTOS QUE SON ESTUDIADOS EN EL AIRE ACONDICIONADO, CENTRÁNDOSE EN EL MOVIMIENTO DEL AIRE Y SU CONSIGUIENTE DESPLAZAMIENTO Y TRASLACIÓN.
RENOVACIÓN DEL AMBIENTE
EN LOCALES CERRADOS HABITADOS POR PERSONAS, CUYO OBJETIVO PRINCIPAL SE BASA EN ELIMINAR LOS OLORES, HUMOS Y OTROS CONTAMINANTES QUE PUEDA CONTENER EL AIRE QUE SE RESPIRA, SUSTITUYENDOLO POR AIRE FRESCO.
EL REGLAMENTO DE INSTALACIONES DE CALEFACCIÓN, CLIMATIZACIÓN Y AGUA CALIENTE SANITARIA, POR MEDIO DE SU INSTRUCCIÓN TÉCNICA IC.02, APARTADO 02.3, SEÑALA QUE LOS NIVELES DE VENTILACIÓN NECESARIOS CON SISTEMA DE EXTRACCIÓN MECÁNICA, TALES COMO COCINAS, ASEOS, CUARTOS DE BAÑO, RECEPCIONES, ETC; DEBERÁN SUMINISTRARSE, SI ES POSIBLE, DESDE ESPACIOS ADYACENTES.
ASÍ MISMO FACILITA UN CUADRO, QUE REPRODUSCO EN LA TABLA 3, EN EL CUAL SE INDICAN LOS VALORES DE VENTILACIÓN MÁXIMA Y MÍNIMA SEGÚN EL TIPO DE ACTIVIDAD. EL PROYECTISTA DEBERÁ APLICAR EL MAYOR DE LOS VALORES QUE RESULTE POR PERSONA O POR UNIDAD DE SUPERFICIE, CUANDO AMBOS SE CONSIGNEN EN LA TABLA.
OTRA MANERA DE CALCULAR LA VENTILACIÓN ES POR RENOVACIONES O CAMBIOS DEL AIRE CIRCUNDANTE. EN LA TABLA 4 SE INDICA PARA CADA PROBLEMA UNA CANTIDAD DE RENOVACIONES COMO BASE DE PARTIDA. ES DE ADVERTIR QUE TENEMOS QUE SER CAUTELOSOS A LA HORA DE CALCULAR UNA VENTILACIÓN POR RENOVACIÓN EN NAVES DONDE EXISTA UNA CARGA DE CALOR LIBERADA POR EL PROCESO PRODUCTIVO.
T.4. CAUDALES ACONSEJADOS PARA LA RENOVACIÓN DEL AIRE
T.4. CAUDALES ACONSEJADOS PARA LA RENOVACIÓN DEL AIRE
T.4. NÚMERO DE RENOVACIONES DE AIRE POR HORA NATURALEZA DEL LOCAL RENOVACIONES DE AIRE A
LA HORA
AMBIENTES NOCIVOS 30-60
BANCOS 2-4
BARES DE HOTELES 4-6
BIBLIOTECAS 4-5
CAFÉS Y BARES DE CAFÉS 10-12
CALAS DE BARCO EN GENERAL 6-10
CALAS DE BARCO TRANSPORTANDO CLIENTES 10-12
CANTINAS 4-6
CAVAS PARA CHAMPIÑONES 10-12
***CINES 10-15
COCINAS COMERCIALES O DE ESCUELAS 15-20
COCINAS DOMÉSTICAS 10-15
COCINAS GRANDES PARA HOSPITALES, CUARTELES, HOTELES 20-30
*** DESPACHOS 4-6
DISCOTECAS 20-30
FÁBRICAS EN GENERAL 6-10
FORJA 15-20
FUNDICIONES 20-30
GARAJES 6-8
GRANDES ALMACENES 4-6
HABITACIONES DE BARCOS 10-20
HALL PARA ASAMBLEAS 4-6
HOSPITALES 4-8
IGLESIAS ½ - 1
NATURALEZA DEL LOCAL RENOVACIONES DE AIRE A LA HORA
INSTALACIONES DE DECAPADO 5-15
LABORATORIOS 5-15
LAVABOS 10-15
LAVANDERÍA 20-30
LOCALES PARA VENTAS (ALMACENES, ETC) 4-8
MATADEROS 6-10
NAVES DEPORTIVAS 4-8
PANADERÍA 20-30
PISCINA CUBIERTA 6-7
PISOS 3-5
POLLERÍA 6-10
QUIRÓFANOS 8-10
RESIDENCIA 1-2
RESTAURANTE 6-12
*** SALA DE BAILE 6-8
SALA DE BILLARES 6-8
SALA DE CALDERAS 20-40
SALA DE MAQUINAS 20-30
SALA DE UN CLUB 8-10
SALA OSCURA DE FOTOGRAFÍAS 10-15
SALA PARA BANQUETES 6-10
AULAS DE CLASES 4-8
SALA DE BAÑOS 5-10
TALLERES DE FABRICACIÓN 6-10
NATURALEZA DEL LOCAL RENOVACIONES DE AIRE A LA HORA
TALLERES DE PINTURA 30-60
TALLERES CON HORNOS 30-60
TALLERES CON SOLDADURA 15-25
*** TEATROS 10-15
TIENDAS 6-8
TINTORERÍAS 20-30
TOCINERÍA 6-10
TREN LAMINADOR 15-20
VESTUARIOS EN PISCINAS 8-10
W.C. 5-10
LAS RENOVACIONES DE AIRE HASTA UN NÚMERO DE OCHO VECES A LA HORA, ASEGURAN LA ELIMINACIÓN DE LAS POLUCIONES PROVOCADAS POR LAS PERSONAS. LOS CAMBIOS DE AIRE LLEVADOS A CABO CON FRECUENCIA ASEGURAN LA ELIMINACIÓN DEL CALOR Y EL VAPOR EN LAS ZONAS CALENTADAS. EN LOS CLIMAS CÁLIDOS, LA CIFRA DE CAMBIOS POR HORA DEBE SER AL MENOS DUPLICADA.
CUANDO SE FUMA EN LOS LOCALES MARCADOS CON ASTERÍSCO, ES ACONSEJABLE DOBLAR EL NÚMERO DE RENOVACIONES DE AIRE INDICADO.
EJEMPLO: PARA DETERMINAR QUÉ CAUDAL PRECISAMOS DE UN VENTILADOR DESTINADO A RENOVAR EL AMBIENTE DE UN LOCAL, ES NECESARIO QUE, EN PRIMER LUGAR, SE FIJE LA FUNCIÓN A QUE ÉSTE VÁ DESTINADO Y, DE ACUERDO CON LA MISMA, ESTABLECER EL NÚMERO DE VECES POR HORA QUE DEBE CAMBIARSE EL VOLÚMEN TOTAL DE AIRE, ESTO ES, SUSTITUIRLO POR OTRO EXTERIOR NO CONTAMINADO.
EL PROCESO A SEGUIR ES EL SIGUIENTE:
• CALCULAREMOS PRIMERO EL VOLÚMEN EN METROS CÚBICOS DEL LOCAL.
• EN LA TABLA 4 ENCONTRAREMOS EL NÚMERO DE RENOVACIONES POR HORA NECESARIAS.
•MULTIPLICANDO EL VOLÚMEN DEL LOCAL POR EL NÚMERO DE RENOVACIONES OBTENDREMOS LA CANTIDAD DE AIRE A SUSTITUIR, EXPRESADO EN m³ / h.
TALLER DE FABRICACIÓN - EJEMPLO
EXPLOTACIONES AVÍCOLAS Y GANADERAS
LA PREOCUPACIÓN POR LOS EFECTOS NEGATIVOS DE LA CONTAMINACIÓN AMBIENTAL EN LAS SOCIEDADES DESARROLLADAS HA MOTIVADO UN INTERÉS CRECIENTE POR COMPATIBILIZAR SU PROGRESO CON EL DEL MEDIO AMBIENTE. A ESTA PREOCUPACIÓN NO SON AJENOS LOS PROCESOS PRODUCTIVOS DE ORIGEN ANIMAL. PARA CONSEGUIR MEJOR RENTABILIDAD DE LA EXPLOTACIÓN, SUS LOCALES DEBEN REUNIR BUENAS CONDICIONES DE HABITABILIDAD, ENTRE LOS QUE SE INCLUYE LA VENTILACIÓN.
LA ADAPTACIÓN DE LOS ANIMALES AL MEDIO AMBIENTE ES PROPICIADA POR LA VENTILACIÓN QUE APORTA AIRE FRESCO DEL EXTERIOR, CON UN ALTO CONTENIDO DE OXÍGENO, NECESARIO PARA LA RESPIRACIÓN DE LOS ANIMALES Y PARA EVACUAR EL AIRE PORTADOR DE GASES PÚTRIDOS, EXCESO DE HUMEDAD Y OTROS CONTENIDOS PERJUDICIALES PARA EL DESARROLLO DE LA VIDA ANIMAL.
LA PUREZA DE LA ATMÓSFERA ES SOLO UNO DE LOS FACTORES A CONSIDERAR. LA TEMPERATURA Y MOVIMIENTO DEL AIRE SON MÁS IMPORTANTES. POR ELLO SE ESTABLECEN DOS OPCIONES DE VENTILACIÓN: LA DE VERANO Y LA DE INVIERNO.
VALORES MEDIOS DE LA VELOCIDAD DEL AIRE
VELOCIDAD DEL AIRE SENSACIÓN DE QUE LA TEMPERATURA AMBIENTE SE HA REBAJADO EN:
0,1 m/s 0°C
0,3 m/s 1°C
0,7 m/s 2°C
1,0 m/s 3°C
1,6 m/s 4°C
2,2 m/s 5°C
3,0 m/s 6°C
4,5 m/s 7°C
6,5 m/s 8°C
EN VERANO EL CALOR PUEDE SER EXCESIVO, Y LOS EFECTOS DEL CALOR Y UNA MALA VENTILACIÓN REPERCUTEN EN EL CICLO PRODUCTIVO. ATENDEREMOS, PUES LOS DOS PROBLEMAS QUE SE NOS PLANTEAN. EL PRIMERO: DEBEMOS CALCULAR LA VENTILACIÓN PARA SACAR EL VAPOR DE AGUA, GASES, ETC. EL SEGUNDO: CÓMO EXTRAER EL AIRE CALIENTE SUSTITUYENDOLO POR OTRO EXTERIOR MÁS FRESCO. HAY QUE DECIDIRSE POR EL RESULTADO QUE NOS PROPORCIONE UN MAYOR CAUDAL DE AIRE. EN INVIERNO POR EL CONTRARIO, REDUCIREMOS LA VENTILACIÓN AL MÍNIMO, DEJANDO ÚNICAMENTE LA PRECISA PARA DOTAR A LOS ANIMALES DE UN AMBIENTE ACEPTABLE. LA TABLA 5 ORIENTA SOBRE EL NÚMERO DE RENOVACIONES DE AIRE (m³ / h POR ANIMAL) PARA INVIERNO Y VERANO QUE SE TENDRÁN QUE APLICAR EN GRANJAS EN RÉGIMEN DE ESTABULACIÓN CERRADA SEGUN LA ESPECIE ANIMAL.
CAUDAL DE AIRE PARA EXPLOTACIONES AVÍCOLAS Y GANADERAS
CAUDAL DE AIRE PARA EXPLOTACIONES AVÍCOLAS Y GANADERAS
VENTILACIÓN LOCALIZADA
PARA LA EVACUACIÓN DE POLVO, HUMOS, GASES, ETC. LO APROPIADO ES CAPTAR EL CONTAMINANTE EN EL MISMO LUGAR DONDE SE ORIGINA, SIENDO LOS ELEMENTOS BÁSICOS DE UNA INSTALACIÓN DE CAPTACIÓN: CAMPANA O COLECTOR, SEPARADOR O FILTRO (CUANDO SE PRECISEN), Y EXTRACTOR.
EN LA TABLA 6 SE REFLEJAN LOS DIVERSOS MODOS Y APLICACIONES PARA VENTILACIÓN Y EXTRACCIÓN INDUSTRIAL PARA DIFERENTES INDUSTRIAS Y PRODUCTOS
UN CASO CONCRETO DE VENTILACIÓN LOCALIZADA PUEDE SER EL AMOLADO DE SUPERFICIES MEDIANTE MUELAS DE PULIDO Y DISCOS DE PAÑO
T.6. VALORES PARA VENTILACIÓN LOCALIZADA
COLECTOR DE ASPIRACIÓN PARA MUELA DE AFILAR O DISCO DE PAÑO PARA PULIR
CAUDALES DE AIRE DE ASPIRACIÓN PARA MUELAS O DISCOS DE PAÑO
DIÁMETRO DE LA MUELA D mm
ANCHURA DE LA MUELA mm
CAUDAL DE AIRE DE ASPIRACIÓN SEGÚN CALIDAD DEL BLINDAJE
m³ / h
DIÁMETRO DE LA TUBERÍA DE CONEXIÓN d mm
Bis 200 50 450-600 95
200-300 60 600-900 120
300-400 75 900-1200 135
400-500 100 1200-1500 150
500-600 100 1500-1800 170
600-700 150 1800-2100 180
700-800 150 2100-2400 200
APARCAMIENTOS Y GARAJES
LA CONTAMINACIÓN DEL AIRE ATMOSFÉRICO EN UN LOCAL DE ÉSTAS CARACTERÍSTICAS SE DEBE, BÁSICAMENTE, A LOS GASES EMANADOS DE LA COMBUSTIÓN DE LA GASOLINA, GAS O PETROLEO QUE DESPRENDE EL TRÁFICO DE VEHÍCULOS.
PRINCIPALMENTE ARROJAN MONOXIDO DE CARBONO, QUE POR SER UN GAS SIN OLOR NI SABOR, PUEDE SER CAUSA DE INTOXICACIONES E INCLUSIVE PROVOCAR LA MUERTE. ESTE GAS VA ENRARECIENDO EL AIRE DEL RECINTO A LA VEZ QUE VA GASTANDO EL OXÍGENO DE LA ATMÓSFERA.
PARA CALCULAR LA VENTILACIÓN DE ESTOS LOCALES SE TENDRÁ PRESENTE LA NORMATIVA MUNICIPAL O LA REGLAMENTACIÓN VIGENTE QUE RIJA EN LA LOCALIDAD DONDE SE ENCUENTRE SITUADO.
COMO DATO ORIENTATIVO PUEDE DARSE UN CAUDAL DE 15 m³ / h POR CADA m² DE SUPERFICIE ÚTIL. EN CASO DE QUE NO EXISTIERA NINGUNA NORMATIVA AL RESPECTO SE DEBERÁ TENER EN CUENTA LO SIGUIENTE:
1.- EL NÚMERO MÁXIMO DE AUTOMÓVILES APARCADOS;
2.- LA CANTIDAD DE AUTOMÓVILES QUE SE PONE EN FUNCIONAMIENTO EN UNA HORA PUNTA Y LA MÁXIMA DISTANCIA QUE RECORREN DENTRO DEL LOCAL.
LA TABLA 7 FACILITA EL CAUDAL DE AIRE A RENOVAR POR PLAZA DE APARCAMIENTO, DEPENDIENDO DE LAS PECULIARIDADES DEL MISMO.
T.7. CANTIDAD MÍNIMA DE AIRE POR PLAZA DE APARCAMIENTO
TIPO DE GARAGE CAUDAL DE AIRE PURO POR CADA PLAZA m³ / h
GARAGES DE CASA DE INQUILINOS 220
GARAGE PARA EL PERSONAL DE OFICINAS, INDUSTRIAS O COMERCIO:
• SI TODO EL PERSONAL SALE EN ½ h
• SI TODO EL PERSONAL SALE EN 1 h
880
440
GARAGES PÚBLICOS:
• MOVIMIENTO MUY INTENSO ½ h
• MOVIMIENTO MEDIO 1 h
• MOVIMIENTO LENTO 2 h
880
440
220
MANERAS DE VENTILAR
LA VENTILACIÓN PUEDE LLEVARSE A CABO DE LAS SIGUIENTES MANERAS:
- EXTRACCIÓN DEL AIRE VICIADO DEL LOCAL.
- IMPULSIÓN DE AIRE NUEVO DENTRO DEL LOCAL.
- EXTRACCIÓN E IMPULSIÓN REUNIDAS EN UNA MISMA INSTALACIÓN. LA IMPULSIÓN PARA LA INTRODUCCIÓN DEL AIRE EXTERIOR Y LA EXTRACCIÓN PARA EXPULSAR EL AIRE ENRRARECIDO.
EL SISTEMA DE EXTRACCIÓN ES, PROBABLEMENTE EL MÁS EMPLEADO. ESCENCIALMENTE CONSISTE EN DISPONER A LO LARGO DEL LOCAL, O EN LUGARES ESTRATÉGICOS, UNA SERIE DE VENTILADORES EXTRACTORES, PUDIENDOSE PONER TAMBIEN EN EL TECHO DEL LOCAL. LA MISIÓN DE LOS VENTILADORES CONSISTE EN ASPIRAR EL AIRE INTERIOR ADULTERADO Y EXPULSARLO FUERA A LA ATMÓSFERA. ESTO SUCEDE ASÍ PORQUE EN LOS ALREDEDORES DE LA BOCA DEL VENTILADOR SE ORIGINA UNA DEPRESIÓN, LA CUAL ATRAE EL AIRE DE LAS CAPAS SUPERIORES DEL HABITÁCULO, QUE ESTÁ MUY VICIADO, Y LAS ARRASTRA AL INTERIOR DEL EXTRACTOR DESDE DONDE SON ARROJADOS AFUERA DEL EDIFICIO.
LÓGICAMENTE PARA QUE EXISTA CORRIENTE A TRAVÉS DEL VENTILADOR SE NECESITA QUE EN OTROS PUNTOS DEL EDIFICIO HAYA HUECOS POR LOS QUE PUEDA ENTRAR EL AIRE EN MAYOR CANTIDAD CON QUE LOS EXTRACTORES SACAN AIRE ENRRARECIDO. ESTO HUECOS PUEDEN SER VENTANAS, PUERTAS O SIMPLEMENTE RENDIJAS, AUNQUE LO MÁS ADECUADO ES DISPONER DE TOBERAS PARA LA ENTRADA DEL AIRE. EN EL MÉTODO POR IMPULSIÓN, LOS VENTILADORES RECOGEN EL AIRE EXTERIOR LIMPIO Y LO EMPUJAN HACIA EL INTERIOR DEL RECINTO, CREANDO UNA SOBREPRESIÓN EN EL CIRCUITO LO QUE OBLIGA AL AIRE IMPURO A SALIR POR LAS ABERTURAS PREVISTAS PARA TAL FIN. A SU VEZ LA SOBREPRESIÓN IMPIDE QUE EL AIRE DEL EXTERIOR PENETRE POR SITIOS QUE NO ESTÁN PREVISTOS.
UNA DE LAS VENTAJAS DE LA IMPULSIÓN CONSISTE EN PODER DOTAR AL VENTILADOR DE UN FILTRO PARA RETENER LAS PARTÍCULAS MICROSCÓPICAS Y DEMÁS CONTAMINANTES QUE PROLIFEREN POR EL AIRE EXTERIOR. ADEMÁS PUEDE CONTROLARSE LA CANTIDAD DE AIRE ENTRANTE Y REPARTIR MÁS EFICAZMENTE EL VOLÚMEN DE AIRE SOBRE LA SECCIONE S QUE NECESITEN MAYOR RENOVACIÓN.
EL SISTEMA DE EXTRACCIÓN – IMPULSIÓN VIENE DETERNIMADO POR UN ESTUDIO DE LAS BOCAS DE ENTRADA Y SALIDA DEL AIRE ASÍ COMO POR LA CONFIGURACIÓN GEOMÉTRICA DEL LOCAL, EN VIRTUD DE QUE SE USAN VENTILADORES PARA IMPULSAR EL AIRE LIMPIO Y PARA EXTRAER EL AIRE VICIADO, LO CUAL NOS LLEVA A CONSIDERAR ADECUADADMENTE TODAS LAS VARIABLES POSIBLES, PUES, POR UN LADO, TENDREMOS DEPRESIÓN, Y POR OTRO, SOBREPRESIÓN SIENDO CONVENIENTE QUE LOS IMPULSORES DEN MÁS AIRE QUE EL DESALOJADO POR LOS EXTRACTORES PARA QUE DENTRO DEL RECINTO EXISTA SOBREPRESIÓN Y LA INSTALACIÓN FUNCIONE CORRECTAMENTE, ESTIMÁNDOSE EN UN 20% MÁS.
FORMAS DE VENTILACIÓN
EXTRACCIÓN - IMPULSIÓN
SISTEMAS DE VENTILACIÓN
LA VENTILACIÓN ESPOTÁNEA ES AQUELLA QUE SE REALIZA A TRAVÉS DE RENDIJAS, PUERTAS, VENTANAS Y OTROS HUECOS QUE SE CONECTAN CON EL EXTERIOR, CAUSADA PRINCIPALMENTE POR LAS DISTINTAS TEMPERATURAS ENTRE EL INTERIOR DEL LOCAL Y EL EXTERIOR, A LAS QUE SE AÑADE LA ACCIÓN DEL VIENTO, POR CUYA COMUNICACIÓN SE CREAN DIFERENCIAS DE PRESIÓN ENTRE AMBOS AMBIENTES.
VENTILACIÓN NATURAL
EMPLEA LA FUERZA DEL VIENTO Y LAS DIFERENCIAS DE TEMPERATURA PARA LOGRAR EL MOVIMIENTO DEL AIRE QUE DA ORIGEN A LA VENTILACIÓN.
SUS PRINCIPIOS BÁSICOS SON:
- LA DIFERENCIA DE ALTURA,
- DIFERENCIA DE TEMPERATURAS EXTERIOR E INTERIOR,
- DIFERENCIA DE PRESIÓN,
- ACCIÓN DEL VIENTO,
- CARGA TÉRMICA,
DE CUYO ESTUDIO SE DEDUCIRÁ EL PROCEDIMIENTO MÁS ACORDE CON EL PROBLEMA A RESOLVER.
SIN EMBARGO, EL COMPORTAMIENTO DE CADA UNO DE LOS FACTORES CONSIDERADOS PRODUCE DIVERSOS EFECTOS. ASÍ LA ACCIÓN DEL VIENTO SOBRE UN EDIFICIO ORIGINA ZONAS DE SOBREPRESIÓN QUE SON VARIABLES DE ACUERDO CON LA DIRECCIÓN DEL MISMO, CREANDO EN EL LADO OPUESTO Y LATERALES, UNAS ZONAS DE DEPRESIÓN. LAS DIFERENCIAS TÉRMICAS ENTRE EL INTERIOR Y EXTERIOR DEL LOCAL, ENTRANDO VIENTO POR LA PARTE SUPERIOR O INFERIOR, ES CAUSA DE ZONAS DE SOBREPRESIÓN Y DEPRESIÓN. PODRÍAMOS SEGUIR ESTUDIANDO OTRAS COMBINACIONES PERO, AL FINAL, LACONCLUSIÓN ES IDENTICA: LAS DIFERENCIAS DE PRESIÓN SON LA RAZÓN DE QUE SE ACELERE LA CIRCULACIÓN DEL AIRE PROVOCANDO LA AIREACIÓN DEL RECINTO QUE TRATAMOS DE VENTILAR
PARA LA VENTILACIÓN DE GRANDES NAVES TIPO INDUSTRIAL, SUELEN UTILIZARSE VARIOS SISTEMAS DE VENTILACIÓN NATURAL, DESDE EL SIMPLE HUECO EN LA CUBIERTA PASANDO POR LOS LUCERNARIOS, LAS VENTANAS ALTAS UBICADAS EN LOS LATERALES, LA VENTILACIÓN FORZADA YA SEA LATERAL O EN CUBIERTA, POR SOMBRERETES, CHIMENEAS DE VENTILACIÓN, Y CUANDO LA NAVE ESTÁ CONSTRUIDA CON DIENTES DE SIERRA, MEDIANTE COMPUERTAS COLOCADAS EN LOS MISMOS.
ES OBLIGADO MENCIONAR LOS VENTILADORES ESTÁTICOS LLAMADOS AERASPIRATOS Y LOS VENTILADORES RESA; ESTOS ÚLTIMOS FUNCIONAN CONFORME A LA FIGURA 1, ESTANDO EL VENTILADOR EXTERIOR ESTUDIADO DE FORMA QUE NO SOLAMENTE, NO LE AFECTE EL VIENTO, SINO QUE LO APROVECHE, CREANDO UNA SUCCIÓN EN LA PARTE SUPERIOR QUE AYUDA A UNA SALIDA MÁS RÁPIDA. SI EL VIENTO SOPLA EN SENTIDO LONGITUDINAL, EL VENTILADOR AL ESTAR PROVISTO DE BAFLES DEFLECTORES, CREA IGUAL EFECTO DE SUCCIÓN QUE EL COMENTADO ANTERIORMENTE.
LOS AERASPIRATOS SON APARATOS ESTÁTICOS QUE ACTÚAN POR MEDIACIÓN DE LA DEPRESIÓN DEL AIRE Y POR EL ROCE DEL VIENTO EXTERIOR AL PASAR POR SUS TOBERAS, FIGURA 2, SEGÚN EL CONOCIDO PRINCIPIO VENTURI, PUDIENDO ADAPTARSE A CUALQUIER TIPO DE CUBIERTA. LA FIGURA 3 MUESTRA SU FUNCIONAMIENTO EN UNA INSTALACIÓN SIMPLE.
FIG.3 FUNCIONAMIENTO EN UNA INSTALACIÓN SIMPLE
VENTILACIÓN MECÁNICA
CUANDO LA VENTILACIÓN NATURAL DE NINGÚN MODO PUEDE LLEVARSE A CABO O ES INSUFICIENTE, COMO OCURRE EN MUCHAS SITUACIONES, HAY QUE RECURRIR A LA VENTILACIÓN POR MEDIOS MECÁNICOS PARA CONSEGUIR LA RENOVACIÓN DEL AIRE ENRRARECIDO.
LA VENTILACIÓN MECÁNICA SUELE EFECTUARSE POR MEDIO DE VENTILADORES Y EXTRACTORES QUE PUEDEN MONTARSE DE MANERA INDIVIDUAL EN EL LUGAR ELEGIDO O BIEN EMPLEAR UNA INSTALACIÓN COLECTIVA QUE AMPARE UN CIRCUITO DE TUBERÍA.
LA VENTILACIÓN COLECTIVA SE LLEVA A CABO MEDIANTE UN CIRCUITO DE ENTRADA Y SALIDA DE AIRE, O POR MEDIO DE UN COLECTOR GENERAL DE EXTRACCIÓN CONECTADO A UN VENTILADOR DE POTENCIA ADECUADA QUE EXPULSA EL AIRE VICIADO AL EXTERIOR.
COMO PUEDE VERSE EN LA FIGURA 4 ESTOS VENTILADORES SE SITÚAN EN LA PARTE MÁS ALTA DEL EDIFICIO Y LA ASPIRACIÓN DE CADA DEPARTAMENTO SE LOGRA A TRAVÉS DE BOCAS DE EXTRACCIÓN REGULABLES, MIENTRAS QUE EL AIRE TOMADO DEL EXTERIOR PENETRA EN LOS RECINTOS POR ENTRE LOS PASOS DE AIRE REGULABLES, RECORRIENDO LA VIVIENDA POR ENTRE LAS ABERTURAS DE LA MISMA Y COLÁNDOSE POR ENTRE LAS RENDIJAS . PUESTO EN MARCHA EL VENTILADOR ÉSTE CREA UNA DEPRESIÓN EN EL CIRCUITO CONSIGUIENDO LA ASPIRACIÓN DEL AIRE VICIADO Y SU RENOVACIÓN.
FIG.4. ESQUEMA DE VENTILACIÓN COLECTIVA
VENTILADORES
SE DEFINE POR VENTILADOR UN APARATO PARA MOVER AIRE Y QUE USA UN RODETE COMO UNIDAD IMPULSORA. UN VENTILADOR TIENE AL MENOS UNA ABERTURA DE ASPIRACIÓN Y OTRA DE IMPULSIÓN. LAS ABERTURAS PUEDEN O NO TENER ELEMENTOS DE CONEXIÓN AL CONDUCTO DE TRABAJO.
LOS VENTILADORES PUEDEN DIVIDIRSE EN DOS GRANDES GRUPOS: LOS VENTILADORES AXIALES O HELICOIDALES Y VENTILADORES RADIALES O CENTRÍFUGOS. LOS PRIMEROS LANZAN AIRE EN DIRECCIÓN AXIAL Y, EN LOS SEGUNDOS, LA CORRIENTE DE AIRE SE ESTABLECE RADIALMENTE A TRAVÉS DEL RODETE. VAN ACCIONADOS POR MEDIO DE UN MOTOR ELÉCTRICO Y LA TRANSMISIÓN PUEDE SER DIRECTA O POR CORREAS Y POLEAS.
A SU VEZ, LOS VENTILADORES SE PUEDEN CLASIFICAR CONFORME: -AL AUMENTO DE PRESIÓN QUE PRODUCEN, -LA FORMA DE LOS ÁLABES, -LA DISPOSICIÓN DE LOS ÁLABES, -SUS DIVERSAS APLICACIONES. LOS VENTILADORES SE CONOCEN TAMBIÉN COMO EXTRACTORES. LA DIFERENCIA ENTRE UN VENTILADOR Y UN EXTRACTOR CONSISTE EN QUE EL PRIMERO DESCARGA EL FLUÍDO VENCIENDO UNA CIERTA PRESIÓN EN SU BOCA DE SALIDA; EL SEGUNDO SACA EL FLUIDO DEL RECINTO POR ASPIRACIÓN Y LOS DESCARGA CON UNA LIGERA PRESIÓN.
PRESIÓN. CONCEPTOS
LA PRESIÓN ES LA FUERZA POR UNIDAD DE SUPERFICIE. CORRESPONDE A LA ENERGÍA POR UNIDAD DE VOLÚMEN DE FLUIDO Y PUEDE EXPRESARSE POR LA FÓRMULA: P = F / S.
SE DISTINGUEN TRÉS TIPOS DE PRESIÓN: ATMOSFÉRICA O BAROMÉTRICA, RELATIVA O MANOMÉTRICA Y ABSOLUTA.
LA PRESIÓN ATMOSFÉRICA O BAROMÉTRICA NORMAL, A NIVEL DEL MAR, EQUIVALE A LA PRESIÓN HIDROSTÁTICA QUE EJERCEN 760 mm DE COLUMNA DE MERCURIO Ó DE 10,33 m DE VOLÚMEN DE AGUA, PUES SE EQUILIBRAN MUTUAMENTE. EL VOLÚMEN DE ESTA COLUMNA DE AGUA, TENIENDO COMO BASE 1 cm² ES DE: 0,01 dm² X 103 dm = 1,033 dm³ Y SU PESO VALE 1,033 kg. POR CONSIGUIENTE, LA PRESIÓN EJERCIDA POR LA ATMÓSFERA SERÁ DE
1,033 kg / cm².
ESTA PRESIÓN DISMINUYE CON LA ALTITUD. AL IR SUBIENDO SOBRE EL NIVEL DEL MAR, LA PRESIÓN DISMIINUYE HASTA ANULARSE EN LA ESTRATÓSFERA, DONDE NO HAY AIRE.
LAS UNNIDADES DE PRESIÓN GENERALMENTE ADOPTADAS SON EL kg / cm² Y LA ATMÓSFERA TÉCNICA, SIENDO SUS EQUIVALENCIAS LAS SIGUIENTES:
1 ATMÓSFERA = 1 kg / cm² = 735,5 mm DE c.d.m.
PRESIÓN ATMOSFÉRICA NORMAL = 760 mm DE c.d.m. = 1,033 ATMÓSFERAS
OTRA UNIDAD DE PRESIÓN EMPLEADA PARA MEDIR PRESIONES DÉBILES, COMO POR EJEMPLO LA DE LOS VENTILADORES, ES EL MILÍMETRO DE COLUMNA DE AGUA (1 mm DE c.d.a.) SUS EQUIVALENCIAS SON:
1 mm DE c.d.a. = 0,07355 mm DE c.d.m.
1 mm De c.d.m. = 13,6 mm DE c.d.a.
760 mm DE c.d.m. = 10,334 mm DE c.d.a.
1 ATMÓSFERA = 10000 mm DE c.d.a.
1 BAR = 10 m DE c.d.a.
SE CONOCE POR PRESIÓN RELATIVA O MANOMÉTRICA A LA DIFERENCIA ENTRE LA PRESIÓN DEL GAS O PRESIÓN ABSOLUTA Y LA PRESIÓN ATMOSFÉRICA; Y PRESIÓN ABSOLUTA SON LAS PRESIONES REFERIDAS AL CERO ABSOLUTO. LOS MANÓMETROS INDUSTRIALES MIDEN LA PRESIÓN RELATIVA.
A PARTIR DE AHORA Y SALVO SE ESPECIFIQUE, AL HABLAR DE PRESIÓN NOS REFERIREMOS A LA PRESIÓN RELATIVA, YA QUE PARA ENCONTRAR LA PRESIÓN ABSOLUTA HABREMOS DE AÑADIR LA PRESIÓN RELATIVA A LA PRESIÓN ATMOSFÉRICA QUE CORRESPONDA AL LUGAR DE LA MEDICIÓN:
P. abs. ( Pa ) = P. rel. ( Pr ) + P. atmosférica.
PARA USOS NORMALES LA FÓRMULA SE SIMPLIFICA:
Pa = Pr + 1
PRESIÓN ESTÁTICA, DINÁMICA Y TOTAL
EN EL ESTUDIO DE LOS VENTILADORES SE INSERTAN CONCEPTOS BÁSICOS QUE CARACTERIZAN EL MOVIMIENTO DEL AIRE, ENCONTRANDOSE DENTRO DE ELLOS: EL CAUDAL Y LA PRESIÓN ESTÁTICA, DINÁMICA Y TOTAL QUE PASAMOS A DESCRIBIR.
POR CAUDAL (Q) ENTENDEREMOS EL VOLÚMEN DE AIRE MOVIDO POR UN VENTILADOR EN LA UNIDAD DE TIEMPO, GENERALMENTE DADO EN m³/h O m³/s, INDEPENDIENTE DE LA DENSIDAD DEL AIRE.
PRESIÓN ESTÁTICA (Pe). ES LA PORCIÓN DE LA PRESIÓN DEL AIRE DEBIDA SOLAMENTE AL GRADO DE COMPRESIÓN DEL MISMO. O BIEN, ES LA FUERZA POR UNIDAD DE SUPERFICIE EJERCIDA EN TODAS LAS DIRECCIONES Y SENTIDOS, AL MARGEN DE LA DIRECCIÓN Y SENTIDO DE LA VELOCIDAD.
PUEDE EXISTIR EN UN FLUIDO EN MOVIMIENTO O EN REPOSO, YA QUE TODO FLUIDO EJERCE UNA PRESIÓN SOBRE LAS PAREDES DEL RECIPIENTE QUE LO CONTIENE, EJERCIÉNDOSE POR IGUAL EN TODAS LAS DIRECCIONES, SIENDO SU CUANTÍA EL COCIENTE ENTRE EL VALOR DE ESA FUERZA Y LA SUPERFICIE QUE RECIBE SU ACCIÓN.
SE EXPRESA COMO PRESIÓN MANOMÉTRICA, PUEDE SER POSITIVA O NEGATIVA. LA PRESIÓN ESTÁTICA ES POSITIVA CUANDO ES MAYOR QUE LA PRESIÓN ATMOSFÉRICA, DICIENDO ENTONCES QUE EXISTE UNA SOBREPRESIÓN. POR EL CONTRARIO, ES NEGATIVA CUANDO ES MENOR QUE LA ATMOSFÉRICA, LLAMÁNDOSE DEPRESIÓN.
PRESIÓN DINÁMICA (pd). ES LA PORCIÓN DE LA PRESIÓN DEL AIRE DEBIDA SOLAMENTE AL MOVIMIENTO DEL AIRE. TAMBIEN PODEMOS DECIR QUE LA PRESIÓN DINÁMICA DE UNA CORRIENTE DE AIRE ES LA FUERZA POR UNIDAD DE SUPERFICIE QUE EQUIVALE A LA TRANSFORMACIÓN ÍNTEGRA DE LA ENERGÍA CINÉTICA EN ENERGÍA DE PRESIÓN.
LA PRESIÓN DINÁMICA ES SIEMPRE POSITIVA Y SE MANIFIESTA ÚNICAMENTE EN EL SENTIDO DE LA VELOCIDAD.
EL MOVIMIENTO DEL AIRE ES DEBIDO A LA DIFERENCIA DE PRESIONES QUE EXISTEN ENTRE DOS PUNTOS. POR LO TANTO, LA VELOCIDAD DEL FLUJO DEPENDE DE LA RESISTENCIA QUE ENCUENTRE LA CORRIENTE DE AIRE.
VIENE EXPRESADA POR:
pd = γ * v² (kg/m²)
2g
SIENDO:
γ = DENSIDAD DEL AIRE EN kg / m³ (d = 1,2)
G = ACELERACIÓN DE LA GRAVEDAD (g = 9,8 m/s²)
V = VELOCIDAD DEL AIRE EN m/s
PRESIÓN TOTAL ( pt). LA PRESIÓN TOTAL ES LA PRESIÓN DEBIDA AL GRADO DE COMPRESIÓN DEL AIRE Y A SU MOVIMIENTO. SUMA ALGEBRAICA DE LA PRESIÓN ESTÁTICA Y LA PRESIÓN DINÁMICA EN UN PUNTO.
ES OPORTUNO OBSERVAR QUE, MIENTRAS QUE LA PRESIÓN ESTÁTICA ES NEGATIVA EN LA ASPIRACIÓN Y POSITIVA EN LA IMPULSIÓN, LA PRESIÓN DINÁMICA ES SIEMPRE POSITIVA.
EN LOS CONDUCTOS DE IMPULSIÓN LAS pe Y pt SON POSITIVAS, RESULTANDO UNA SOBREPRESIÓN. VER FIG. 5.
EN LOS CONDUCTOS DE ASPIRACIÓN LAS pe Y pt SON NEGATIVAS; EN CONSECUENCIA SE TIENE UNA DEPRESIÓN. FIG. 6
COMO PUEDE VERSE EN LAS FIG. 5 Y 6 LA pd QUE CORRESPONDE A LA VELOCIDAD DEL FLUJO ES SIEMPRE POSITIVA, SOBREPRESIÓN.
SEGÚN EL TEOREMA DE BERNOULLI, LA pt ES CONSTANTE EN TODOS LOS PUNTOS DE UN CONDUCTO. DICHO TEOREMA SOLO ES CORRECTO EN EL CASO DE UN GAS PERFECTO E INCOMPRESIBLE, O QUE PUEDA SER TRATADO COMO TAL.
FIG.5. CONDUCTO DE IMPULSIÓN
FIG.6. CONDUCTO DE ASPIRACIÓN
MEDIDA DE PRESIONES
EN EL ESTUDIO DE LA CIRCULACIÓN DE AIRE A LO LARGO DE CONDUCTOS, O CUANDO SEA NECESARIO COMPROBAR LA PRODUCCIÓN DE UN VENTILADOR INSTALADO, DEBEMOS MEDIR PRESIONES ELIGIENDO UN TRAMO RECTO DE RÉGIMEN ESTABLE, FUERA DE CAMBIOS DE SECCIÓN, CODOS Y CUALQUIER OTRO ACCIDENTE SUCEPTIBLE DE PROVOCAR INCIDENCIAS EN LA HOMOGENEIDAD DE LA VENA GASEOSA.
HABRÁ QUE TENER IGUALMENTE PRESENTE SI EL CONDUCTO ES DE IMPULSIÓN O DE ASPIRACIÓN POR EL SENTIDO DE LAS PRESIONES.
TAMBIEN, PARA LA MEDIDA DE pe Y CONSECUENTEMENTE DEL Q , QUE ESTAS SON MÁS BAJAS CERCA DE LAS PAREDES QUE EN EL CENTRO MISMO. ESTE HECHO ES MÁS NOTABLE EN RÉGIMEN LAMINAR QUE EN EL TURBULENTO. SERÁ POR ELLO PRUDENTE EFECTUAR VARIAS MEDICIONES PARTIENDO DEL CENTRO DE LA TUBERÍA E IR ACERCANDOSE PAULATINAMENTE A LAS PAREDES; LA PRESIÓN RESULTANTE CORRESPONDERÁ A LA MEDIA.
LA pe SE MIDE CON UN MANÓMETRO UNIDO A UNA ABERTURA HECHA EN EL CONDUCTO; EL EJE DE LA ABERTURA DEBE SER PERPENDICULAR AL FLUJO DE AIRE PARA EVITAR QUE A LA
pe SE SUME EL EFECTO DINÁMICO OCASIONADO POR EL MOVIMIENTO DEL AIRE EN EL CONUCTO. POSICIÓN 2 DE LAS FIG. 5 Y 6
LA pd SE EVALÚA CON UN MANÓMETRO DIFERENCIAL DEL QUE UN ORIFICIO ESTÁ DISPUESTO EN SENTIDO CONTRARIO A LA DIRECCIÓN DEL FLUJO (PARA PODER MEDIR LA
pt) MIENTRAS QUE EL OTRO ORIFICIO SE ABRE PERPENDICULARTMENTE AL FLUIDO (PARA
CONTROLAR LA pe ). POSICIÓN 3 DE LAS FIG. 5 Y 6.
LA pd SE EXPRESA COMO LA DIFERENCIA ENTRE LA pt Y LA pe.
LA pt SE TOMA CON UN MANÓMETRO UNIDO A UN TUBO YA INTRODUCIDO EN EL CONDUCTO Y QUE TIENE EL EJE PARALELO AL FLUJO Y EL EXTREMO ABIERTO EN SENTIDO CONTRARIO AL FLUJO DEL MISMO. POSICIÓN 1 DE LAS FIG. 5 Y 6.
SE ENCUENTRAN EN EL COMERCIO DIVERSOS APARATOS PARA MEDIR PRESIONES SIENDO
LOS MÁS CONOCIDOS EL TUBO DE PITOT QUE INDICA DIRECTAMENTE LA pt , Ó EL TUBO DE PRANDL QUE CONSTA DE UN TUBO DE PITOT UNIDO A OTRO QUE LO ENVUELVE, Y QUE VA
PROVISTO DE UNAS RENDIJAS QUE MIDEN LA pe. VAN ACOPLADOS A LOS DOS EXTREMOS DE
UN MANÓMETRO QUE INDICA LAS DIFERENCIAS ENTRE AMBOS, ES DECIR LA pd .
EL TUBO DE PRANDL ES EL MÁS UTILIZADO YA QUE PERMITE, ADEMÁS DE CONSTATAR LA pd
, MEDIR LA pe.
LEYES FUNAMENTALES DE LOS VENTILADORES
ORDINARIAMENTE, CUANDO SE ELIGE UN VENTILADOR, HAY QUE PRECISAR SUS CUALIDADES DE FUNCIONAMIENTO PARA ACOPLARLO AL SISTEMA UTILIZADO.
ESTO ES POSIBLE APLICANDO LAS LEYES FUNDAMENTALES DE LOS VENTILADORES CENTRÍFUGOS QUE AUNQUE TEÓRICAS, SE ACEPTAN CON SUFICIENTE PRESICIÓN PARA LOS VENTILADORES REALES, Y VALIÉNDOSE DE LA LEY DE PROPORCIONALIDAD POR LA CUAL LOS VENTILADORES DE LA MISMA SERIE, ES DECIR, CON LA MISMA INCLINACIÓN DE ÁLABES Y TODAS LAS DIMENSIONES GEOMÉTRICAMENTE EN RELACIÓN APROPIADA, OFRECEN SUS CARACTERÍSTICAS CON LA MISMA PROPORCIONALIDAD.
SI CONSIDERAMOS LAS FUNCIONES VARIABLES DE UN VENTILADOR COMO SON:
• Q = CAUDAL, m³ / h
• pt = PRESIÓN TOTAL, mm. DE c.d.a.
• PA = POTENCIA ABSORVIDA, KW
• N = VELOCIDAD DE ROTACIÓN, r / min.
• ρ = DENSIDAD DEL AIRE.
PODEMOS LLEGAR A EXTRAER PRINCIPIOS BÁSICOS SI HACEMOS CIERTOS ANÁLISIS ESTUDIANDO LAS VARIABLES.
ASÍ PARA UN MISMO DIÁMETRO DE RODETE Y UN CIRCUITO PREFIJADO CON AIRE A DENSIDAD CONSTANTE, PODEMOS ESTABLECER:
1) CUANDO SE MODIFICA LA VELOCIDAD DE ROTACIÓN DEL RODETE, SE TIENE QUE:
a) EL CAUDAL O VOLÚMEN DE AIRE CIRCULANTE ESTÁ EN PROPORCIÓN DIRECTA CON LA RELACIÓN DE VELOCIDADES DE ROTACIÓN
Q2 = Q1 N2
N1
b) LA pt DISPONIBLE A LA SALIDA DEL VENTILADOR ES DIRECTAMENTE
PROPORCIONAL AL CUADRADO DE LA N. IGUALMENTE LA pd Y LA pe.
pt 2 = pt 1 ( N2 / N1 )²
c) LA POTENCIA ABSORVIDA POR EL VENTILADOR PARA SU ACCIONAMIENTO ES PROPORCIONAL AL CUBO DE LA RELACIÓN DE LAS VELOCIDADES DE ROTACIÓN
pA 2 = pA 1 ( N2 / N1 )³
EN CONSECUENCIA, MEDIANTE LAS RELACIONES ANTERIORES PODEMOS CONOCER LOS VALORES QUE TOMAN LAS DIFERENTES VARIABLES PARA DIVERSOS REGÍMENES DE GIRO DEL VENTILADOR. VARIANDO LA VELOCIDAD DE ESTE PODEMOS CONSEGUIR QUE EL Q. Y LA PRESIÓN SE AMOLDEN A LAS NECESIDADES DE CADA MOMENTO.
2) PARA UNA MISMA VELOCIDAD DE ROTACIÓN, CASO DE UNA SERIE DE VENTILADORES SIMILARES CON RODETES GEOMÉTRICAMENTE COMPARABLES Y PARA PEQUEÑAS DIFERENCIAS EN EL DIÁMETRO, SE ASUME QUE:
a) EL Q ES DIRECTAMENTE PROPORCIONAL AL CUBO DEL D DEL RODETE
Q2 = Q1 ( D2 / D1 )³
b) LA pt Y POR LO TANTO LA pe Y LA pd , ES PROPORCIONAL AL CUADRADO DEL DIÁMETRO DEL RODETE
pt 2 = pt 1 ( D2 / D1 )²
c) LA POTENCIA ABSORVIDA ES PROPORCIONAL A LA QUINTA POTENCIA DE D
pA 2 = pA 1 ( D2 / D1 )5
3) CUANDO VARÍA LA DENSIDAD DEL AIRE, LAS CARACTERÍSTICAS DE UN VENTILADOR ESTÁN GENERALMNETE
INDICADAS PARA AIRE CON UNA DENSIDAD FIJA ( ρ = 1,2 ). ES NECESARIO AHORA CONOCER LAS
CARACTERÍSTICAS QUE ASEGURARÍA CON UN FLUIDO DE DENSIDAD DISTINTA ρ2, TENIENDO EN CUENTA QUE EL RENDIMIENTO Y EL CAUDAL EN VOLÚMEN SIGUEN SIENDO CONSTANTES, ES DECIR Q1 = Q2.
PARA HALLAR ESTA NUEVA DENSIDAD PRODUCIDA POR EFECTO DE LA ALTITUD SOBRE EL NIVEL DEL MAR O POR CAUSA DE LA TEMPERATURA, Y CONSIDERANDO UN MISMO DIÁMETRO DE RODETE Y VELOCIDAD CONSTANTE, SE HAN DE APLICAR:
a) LA PRESIÓN A IGUALDAD DECAUDAL VARÍA EN PROPORCIÓN DIRECTA CON LA DENSIDAD
pt 2 = pt 1 (ρ2 / ρ1)
O EN PROPORCIÓN INVERSA CON LA TEMPERATURA ABSOLUTA Y DIRECTAMENTE PROPORCIONAL A LA PRESIÓN BAROMÉTRICA.
b) LA POTENCIA ABSORBIDA A IGUALDAD DE CAUDAL ES PROPORCIONAL A LA DENSIDAD.
PA 2 = PA 1 (ρ2 / ρ1)
O INVERSAMENTE PROPORCIONAL A LA TEMPERATURA ABSOLUTA Y DIRECTAMENTE PROPORCIONAL A LA PRESIÓN BAROMÉTRICA.
c) EN FUNCIÓN DE LAS TEMPERATURAS ABSOLUTAS, LA NUEVA DENSIDAD DEL GAS SERÁ CONOCIDA POR:
ρ2 = ρ1 (T1 / T2)
LOS CAMBIOS DE DENSIDAD ESTÁN ORIGINADOS POR LAS MODIFICACIONES EN LA PRESIÓN Y LA TEMPERATURA Y POR LA COMPOSICIÓN DEL GAS EN CUESTIÓN
VARIACIÓN DE LA DENSIDAD DEL AIRE CON LA ALTITUD
LA PRESIÓN BAROMÉTRICA DE LA ATMÓSFERA DISMINUYE AL AUMENTAR LA ALTITUD POR ENCIMA DEL NIVEL DEL MAR, ESTABLECIÉNDOSE UNA ATMÓSFERA ESTÁNDAR. POR NORMA, LAS CURVAS CARACTERÍSTICAS DE LOS VENTILADORES Y ÁBACOS QUE FIGURAN EN LOS CATÁLOGOS DE LOS FABRICANTES DE VENTILADORES, RESPONDEN A UNA TEMPERATURA DEL AIRE DE 20°C Y UNA PRESIÓN BAROMÉTRICA DE 760 mm Hg, EQUIVALENTE A UNA DENSIDAD DEL AIRE DE 1,2 kg / m³.
CUALQUIER MODIFICACIÓN DE ESTOS VALORES IMPLICA LA UTILIZACIÓN DE LOS FACTORES Y/O COEFICIENTES DE CORRECCIÓN INDICADOS EN LA TABLA 8; BIEN PUEDE OCURRIR QUE VARÍE LA TEMPERATURA DEL AIRE O LA ALTITUD SOBRE EL MAR O AMBOS A LA VEZ.
LA ELECCIÓN DEL VENTILADOR IDÓNEO SE HACE EN FUNCIÓN DEL CAUDAL NECESARIO Y DE LA PRESIÓN REQUERIDA. ESTA PRESIÓN DIVIDIDA ENTRE EL FACTOR DE CORRECCIÓN CONSEGUIDO EN LA TABLA PARA LAS NUEVAS CONDICIONES NOS DARÁ LA PRESIÓN REAL CON LA CUAL DEBEMOS SELECCIONAR EL VENTILADOR.
LA POTENCIA ABSORVIDA OBTENIDA CON ANTERIORIDAD SE MULTIPLICA POR EL FACTOR DE CORRECCIÓN, ALCANZANDO LA POTENCIA REAL PARA EL CASO PREVISTO.
T.8. FACTOR DE CORRECCIÓN DE DENSIDAD POR TEMPERATURA Y ELEVACIÓN
ELEVACIÓN EN METROS POR ENCIMA DEL NIVEL DEL MAR
PRESIÓN BAROMÉTRICA EM mm DE MERCURIO
TEMPERATURA
DEL AIRE
NIVEL DEL MAR
300 450 600 750 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000
°C 760 735 720 705 695 680 655 630 610 585 560 545 520
-40
-18
0
20
38
66
93
121
149
177
205
260
316
372
1,234
1,152
1,082
1,000
0,946
0,869
0,803
0,747
0,697
0,654
0,316
0,553
0,500
0,457
1,191
1,11
1,043
0,964
0,912
0,838
0,775
0,720
0,672
0,630
0,594
0,534
0,482
0,441
1,170
1,092
1,024
0,947
0,895
0,824
0,760
0,707
0,660
0,620
0,583
0,524
0,474
0,433
1,15
1,072
1,005
0,930
0,878
0,807
0,747
0,695
0,647
0,608
0,572
0,514
0,465
0,425
1,128
1,052
0,990
0,913
0,863
0,793
0,733
0,682
0,626
0,597
0,562
0,505
0,456
0,417
1,105
1,033
0,970
0,896
0,847
0,779
0,720
0,670
0,625
0,586
0,552
0,496
0,448
0,410
1,066
0,950
0,934
0,864
0,816
0,750
0,693
0,645
0,602
0,564
0,532
0,478
0,432
0,395
1,028
0,957
0,900
0,832
0,785
0,722
0,667
0,622
0,579
0,543
0,512
0,460
0,416
0,380
0,987
0,922
0,865
0,799
0,755
0,695
0,642
0,592
0,557
0,522
0,482
0,442
0,400
0,366
0,956
0,894
0,838
0,774
0,732
0,672
0,622
0,578
0,540
0,507
0,477
0,428
0,387
0,354
0,941
0,852
0,800
0,739
0,698
0,642
0,593
0,552
0,515
0,483
0,455
0,409
0,370
0,338
0,883
0,823
0,774
0,715
0,675
0,622
0,574
0,535
0,498
0,467
0,440
0,396
0,385
0,327
0,847
0,791
0,742
0,687
0,649
0,596
0,552
0,512
0,478
0,449
0,423
0,380
0,344
0,314
RENDIMIENTO Y POTENCIA
LA RELACIÓN ENTRE LA POTENCIA ÚTIL GENERADA POR UN VENTILADOR Y LA ABSORVIDA EN SU EJE, EXPRESADAS AMBAS EN CV Ó Kw, SE DENOMINA RENDIMIENTO MECÁNICO, ηm.
ηm = POT. ÚTIL GENERADA / POT. ABSORVIDA
LOS VALORES TÍPICOS PARA ηm ESTÁN ENTRE 0,90 Y 0,98.
LA POTENCIA ÚTIL GENERADA ES FUNCIÓN DE LA PRESIÓN ESTÁTICA Y DE LA PRESIÓN DINÁMICA. SIN EMBARGO, LA PRESIÓN DINÁMICA NO PUEDE CONVERTIERSE TOTALMENTE EN TRABAJO ÚTIL EN RAZÓN A QUE NO PUEDE TRANSFORMARSE PLENAMENTE EN PRESIÓN ESTÁTICA, Y LOS LÍMITES ENTRE LOS CUALES SE PUEDE RERALIZAR DICHA CONVERSIÓN DEPENDE EN PARTE DE LA FORMA DE LOS CONDUCTOS Y DEL MODO EN QUE ESTÁ REALIZADA LA INSTALACIÓN. POR ESTE MOTIVO EN DETERMINADAS OCASIONES SE CALCULA EL RENDIMIENTO BASÁNDOSE EN LA PRESIÓN ESTÁTICA.
ENTONCES TENDREMOS RENDIMIENTO MECÁNICO Y ESTÁTICO, PUDIENDO CALCULARSE ASÍ
ηm = PU / PA = ( pt . Q) / (75 . PA)
η e = (pe . Q) / (75 . PA)
Q = CAUDAL DE AIRE, m³ / h PA = POT. ABSORVIDA, CV PU = POT. ÚTIL, CV
pt = PRESIÓN TOTAL, mm DE c.d.a. pe = PRESIÓN ESTÁTICA, mm DE c.d.a.
ηm = RENDIMIENTO MECÁNICO ηe = RENDIMIENTO ESTÁTICO.
SE CONOCE POR RENDIMIENTO TOTAL DEL VENTILADOR A LA RELACIÓN ENTRE LA POTENCIA GENERADA POR EL VENTILADOR Y LA POTENCIA ABSORVIDA POR EL MISMO, SIENDO LA POTENCIA GENERADA POR EL VENTILADOR LA POTENCIA ÚTIL TRANSMITIDA AL AIRE. ES PROPORCIONAL AL PRODUCTO DEL CAUDAL POR LA PRESIÓN TOTAL.
EL RENDIMIENTO TOTAL VIENE EXPRESADO POR LA ECUACIÓN
ηt = Q (m³ / h) . Pt ( mm DE c.d.a.)
367000 PA (Kw)
LA ECUACIÓN SE EXPRESA EN TANTO POR UNO. LOS VALORES EN PORCENTAJE SE OBTIENEN MULTIPLICÁNDOLOS POR CIEN.
LA POTENCIA ABSORBIDA POR UN VENTILADOR ES LA POTENCIA NECESARIA PARA MOVERLO AÑADIENDO ADEMAS LOS ELEMENTOS DEL SISTEMA DE ACCIONAMIENTO QUE SE CONSIDERA COMO PARTE DEL VENTILADOR.
LA POTENCIA ABSORVIDA RELACIONA CAUDAL, PRESIÓN Y RENDIMIENTO, VINIENDO REPRESENTADA POR:
PA = ( Q . pt ) / (3600 . 102 ηt ) EN KW
O BIEN: PA = ( Q . pt ) / (3600 . 75 ηt ) EN CV
LA CORRESPONDENCIA ENTRE LOS RENDIMIENTOS ESTÁTICO Y TOTAL ES :
η e / ηt = pe / pt
LA POTENCIA ABSORVIDA LEÍDA EN LAS CURVAS DE LOS VENTILADORES DEBE SER INCREMENTADA PARA TENER EN CUENTA LAS PÉRDIDAS DE TRANSMISIÓN, ASÍ COMO UNA EVENTUAL SOBRECARGA.
SELECCIÓN DE UN VENTILADOR CONCRETO
PARA ESTO HAY QUE ACUDIR AL CATÁLOGO DEL FABRICANTE EN EL QUE SE PUBLICAN LAS CARACTERÍSTICAS DE LOS VENTILADORES EN FORMA DE GRÁFICOS O TABLAS. LAS UNIDADES MÁS COMUNMENTE USADAS POR LOS FABRICANTES SON:
• PRESIONES, mm DE c.d.a.
• CAUDAL, m³ / h.
• POTENCIAS, CV ó Kw.
HAY QUE BUSCAR EL PUNTO DE FUNCIONAMIENTO O DE TRABAJO, QUE SE OBTIENE POR INTERSECCIÓN DE CARACTERÍSTICA DE CAUDAL-PRESIÓN, SE ENCUENTRE EN LA ZONA DE MÁXIMO RENDIMIENTO.
OTROS DATOS QUE SE DEBEN CONOCER SE REFIEREN A LA RED DE ALIMENTACIÓN, PROPORCIONANDO:
•TENSIÓN (MONOFÁSICA O TRIFÁSICA).
•FRECUENCIA (50 ó 60 Hz).
•POTENCIA DISPONIBLE EN LA RED.
IGUALMENTE IMPORTANTE ES TENER EN CUENTA LA NATURALEZA DE LOS MATERIALES O GASES QUE SE VAN A ARRASTRAR.
ASOCIACIÓN DE VENTILADORES EN SERIE O EN PARALELO
LOS VENTILADORES PUEDEN DISPONERSE EN SERIE O EN PARALELO, TAL COMO SE REFLEJA EN LA FIGURA 7
CUANDO SE ASOCIAN EN SERIE, EL CAUDAL QUE PASA POR TODOS LOS VENTILADORES ES EL MISMO Y LA PRESIÓN TOTAL ES LA SUMA DE LAS PRESIONES ENTRE ELLOS. EN PARALELO EL CAUDAL SE DIVIDE ENTRE TODOS LOS VENTILADORES Y, SUPONIENDO QUE SEAN IGUALES, LA PRESIÓN ES LA MISMA QUE LA PRODUCIDA POR CADA UNO DE ELLOS.
EN LA SITUACIÓN DE DOS VENTILADORES IGUALES ASOCIADOS EN SERIE, LA CURVA CARACTERÍSTICA DE PRESIÓN-CAUDAL ES LA SUMA DE LAS DOS ORDENADAS.
EN PARALELO, SI SON IDÉNTICOS, EL CAUDAL DADO POR AMBOS ES EL DOBLE DE UNO SOLO.
LA UBICACIÓN DE DOS O MÁS VENTILADORES EN SERIE SE USA PARA LOGRAR PRESIONES QUE UNO SOLO NO LLEGA A ENTREGAR.
EL SISTEMA DE VENTILADORES EN SERIE SE DÁ CON FRECUENCIA EN LAS VENTILACIONES DE TÚNELES DE GALERÍA EN LAS MINAS Y EN LA VENTILACIÓN TRANSVERSAL DE LOS TÚNELES QUE SE REALIZA A GRANDES PROFUNDIDADES PARA REEMPLAZAR EL AIRE VICIADO POR AIRE PURO.
FIG.7. ASOCIACIÓN DE VENTILADORES
TIPOS DE VENTILADORES
PUEDEN ENCONTRARSE UNA AMPLIA GAMA DE VENTILADORES QUE SATISFAGAN LAS NECESIDADES INDUSTRIALES Y DOMÉSTICAS MÁS EXIGENTES.
DESDE LOS VENTILADORES CORRIENTES HASTA LOS CONCEBIDOS PARA CONDUCIR GASES O PRODUCTOS CON PROPIEDADES PECULIARES, HASTA VENTILADORES DISEÑADOS EXCLUSIVAMENTE PARA CUMPLIR CON DETERMINADOS REQUISITOS, EN BAJA, MEDIA Y ALTA PRESIÓN, EL ABANICO DE POSIBILIDADES ES TAN EXTENSO COMO LAS NECESIDADES A CUBRIR, Y , POR CONSIGUIENTE, ME LIMITARÉ A LOS DE USO MÁS COMÚN Y GENERALIZADO DE USO COTIDIANO EN EL QUEHACER INDUSTRIAL.
VENTILADORES AXIALES O HELICOIDALES
EN ESTOS EL FLUJO O CORRIENTE DE FLUIDO GASEOSO ES ESENCIALMENTE PARALELO AL EJE LONGITUDINAL O EJE DE GIRO DE LA HÉLICE DEL RODETE.
SON APROPIADOS PARA LA IMPULSIÓN DE GRANDES VOLÚMENES DE AIRE A BAJA PRESIÓN, ENTENDIÉNDOSE POR TAL CUANDO LA PRESIÓN ES INFERIOR A 80 mm DE c.d.a.
LA PRINCIPAL DISTINCIÓN DE ESTOS APARATOS ES LA FORMA DE LAS PALAS, LAS CUALES POSEEN UNA INCLINACIÓN CON RESPECTO A SUEJE DE MANERA QUE AL GIRAR EL MISMO EFECTÚA UN MOVIMIENTO SEMEJANTE AL QUE HARÍA UNA HÉLICE O TORNILLO, EN VIRTUD DEL CUALEL AIRE SE VÉ FORZADO A PASAR A TRAVES DE LAS MISMAS ADQUIRIENDO LA VELOCIDAD QUE DICHAS PALAS LE TRANSMITEN.
SECCIÓN DE VENTILADOR AXIAL HELICOIDAL
TIPOS DE PALA DE UN VENTILADOR HELICOIDAL
MODELOS DE VENTILADORES HELICOIDALES
VENTILADORES CENTRÍFUGOS
CONSISTE ESENCIALMENTE DE UNA RUEDA O RODETE PROVISTO DE UNA SERIE DE ÁLABES O PALETAS RADIALES, DENOMINADA TURBINA, QUE GIRA DENTRO DEL INTERIOR DE UNA FIGURA EVOLVENTE CON FIGURA DE ESPIRAL, LLAMADA VOLUTA, Y ÉSTA TIENE DOS BOCAS, UNA DE ASPIRACIÓN SITUADA EN EL EJE DE LA TURBINA Y OTRA DE IMPULSIÓN ABIERTA TANGENCIALMENTE CON RELACIÓN AL RODETE, SIENDO RECOMENDADOS PARA MOVER CAUDLES PEQUEÑOS PERO A ELEVADAS PRESIONES.
POR LA FUERZA CENTRÍFUGA CAUSADA POR LA ROTACIÓN DE LA TURBINA, EL FLUÍDO ACARREADO POR LOS ÁLABES ES DESPEDIDO HACIA LA PERIFERIA, DONDE LO RECOGE LA VOLUTA, DE SECCIÓN CRECIENTE EN FORMA GRADUAL, Y LO CONDUCE AL ORIFICIO DE SALIDA TRANSFORMANDO PARCIALMENTE LA ENERGÍA CINÉTICA EN ENERGÍA ESTÁTICA O DE PRESIÓN. EL LANZAMIENTO DE FLUIDO HACIA LA PERIFERIA CREA EN LA BOCA DE ASPIRACIÓN UNA DEPRESIÓN QUE FACILITA LA ENTRADA DE FLUIDO EN CANTIDAD IGUAL A LA DESALOJADA, ESTABLECIÉNDOSE DE ESTA MANERA UN CAUDAL CONTÍNUO, Y LA SUMA DE LA DEPRESIÓN EN LA BOCA DE ASPIRACIÓN Y DE LA PRESIÓN EN LA BOCA DE IMPULSIÓN REPRESENTA LA ALTURA MANOMÉTRICA TOTAL EJERCIDA POR EL VENTILADOR
ÁLABES DE VENTILADOR CENTRÍFUGO
POSICIONES DE LAS VOLUTAS DE LOS VENTILADORES
CONTROL DEL CAUDAL EN VENTILADORES CENTRÍFUGOS
EN OCASIONES, EN LOS PROCESOS INDUSTRIALES ES PRECISO TRABAJAR CON CAUDALES QUE ESTÉN POR DEBAJO DEL CAUDAL NOMINAL SUMINISTRADO POR EL VENTILADOR, SIENDO NECESARIO APLICAR UN MÉTODO QUE ORGANICE LA DEMANDA DE FLUIDO MODIFICANDO EL FUNCIONAMIENTO DE UN VENTILADOR MOVIDO POR UN MOTOR DE VELOCIDAD CONSTANTE.
BÁSICAMENTE, PARA REGULAR EL CAUDAL DE UN VENTILADOR SE EMPLEAN LOS SIGUIENTES PROCEDIMIENTOS:
• REGULACIÓN DEL CAUDAL POR ESTRANGULAMIENTO DEL CONDUCTO QUE CONDUCE EL FLUIDO POR MEDIO DE UN CORTATIROS QUE PUEDE ESTAR COLOCADO EN LA IMPULSIÓN O EN LA ASPIRACIÓN, LLEVANDO DEFLECTORES RADIALES REGULABLES O BIEN DEL TIPO CELOSÍA CON LÁMINAS PARALELAS. SU MISIÓN ES CREAR LA PÉRDIDA DE CARGA NECESARIA CON RESPECTO A LA PRESIÓN TOTAL ORIGINADA POR EL VENTILADOR.
• REGULACIÓN DEL CAUDAL POR MEDIO DE MOTORES DE DOS VELOCIDADES O DE VELOCIDAD VARIABLE.
EN CUALQUIER CASO EL FUNCIONAMIENTO MÁS SATISFACTORIO DEL VENTILADOR RESULTA CUANDO EL CONTROL SE EJERCE REGULANDO LA VELOCIDAD DEL RODETE, Y EL MENOS, EMPLEANDO UN MOTOR DE VELOCIDAD CONSTANTE COMBINADO CON UN REGISTRO CORTATIROS SITUADO EN LA BOCA DE SALIDA DEL VENTILADOR.
CONDUCTOS, DISTRIBUCIÓN DEL AIRE
COMO YÁ SABEMOS EN LA VENTILACIÓN MECÁNICA SE EMPLEA PARA EJERCER LA CIRCULACIÓN FORZADA DEL AIRE UN VENTILADOR PROPULSOR, ESTANDO LA CIRCULACIÓN O TRANSPORTE DEL AIRE CARACTERIZADA POR: CAUDAL DE AIRE, VELOCIDAD DE CIRCULACIÓN DEL AIRE Y LA PRESIÓN ESTÁTICA NECESARIA PARA IMPULSAR EL AIRE.
LA PRESIÓN ESTÁTICA NECESARIA QUE DEBE CREAR EL VENTILADOR PROPULSOR EN EL LADO DE LA IMPULSIÓN DE AIRE, QUEDA SUPEDITADA A LA PRESIÓN FINAL QUE NOS MARQUEN LAS REJILLAS Y DIFUSORES DE SALIDA DEL AIRE QUE TRANSFORMAN LA PRESIÓN ESTÁTICA EN PRESIÓN DINÁMICA, Y , POR SUPUESTO, A LAS PÉRDIDAS DE CARGA O DE PRESIÓN ORIGINADAS EN LOS CONDUCTOS A CAUSA DEL ROZAMIENTO DEL AIRE A SU PASO POR EL INTERIOR DE LOS MISMOS, Y AL RESTO DE ACCESORIOS COMO DERIVACIONES, CONEXIONES, BIFURCACIONES, ETC; QUE SE OPONEN FRONTALMENTE A LA LIBRE CIRCULACIÓN DEL AIRE.
POR CONSIGUIENTE, LA PRESIÓN DADA POR EL VENTILADOR DEBE SER IGUAL O SENSIBLEMENTE SUPERIOR A LA SUMA TOTAL DE CADA UNA DE LAS PÉRDIDAS DE PRESIÓN PARCIALES YÁ MENCIONADAS.
HAY QUE RECALCAR QUE LA PRESIÓN ESTÁTICA DEL VENTILADOR ES LA ÚNICA FUERZA DISPONIBLE PARA VENCER LA PÉRDIDA DE CARGA TOTAL.
PARÁMETROS
EN INSTALACIONES CONVENCIONALES SE TRABAJA CON PRESIONES REDUCIDAS, MUY PEQUEÑAS FRENTE AL VALOR DE LA PRESIÓN ATMOSFÉRICA, DE TAL MODO QUE PUEDE CONSIDERARSE EN TODOS LOS CASOS QUE EL AIRE SE COMPORTA COMO UN FLUÍDO INCOMPRESIBLE, SIN CAMBIO DE DENSIDAD A LO LARGO DE SU RECORRIDO POR EL CONDUCTO, MANTENIENDO EL VALOR DE LA DENSIDADA DEL AIRE ESTÁNDAR QUE ES 1,2 kg / m³.
LOS PARÁMETROS DE LA RED DE CONDUCTOS SERÁN:
CAUDAL (Q)
SECCIÓN (S): ES EL ÁREA DE LA SUPERFICIE TRANSVERSAL INTERIOR DEL CONDUCTO, NORMAL A LA DIRECCIÓN DEL FLUJO.
VELOCIDAD DE CIRCULACIÓN (v): RELACIÓN ENTRE EL CAUDAL Y LA SECCIÓN.
Q = S * v
EN LA PRÁCTICA LA VELOCIDDA SE AVERIGUA CON LA FÓRMULA:
V (m/s) = Q (m³ / h) / 3600 * S (m²)
EN LA TABLA 9 SE ESTABLECEN LOS VALORES ORIENTATIVOS SOBRE LAS VELOCIDADES RECOMENDADAS ASÍ COMOLAS MÁXIMAS PERMISIBLES EN DISTINTAS PARTES DE LA RED DE CONDUCTOS.
T.9. VELOCIDADES ESTIPULADAS
SE ACONSEJA PARA CLIMAS TEMPLADOS UNA VELOCIDADA DE 0,5 A 1 m/s, A FIN DE EVITAR CORRIENTES DE AIRE A LAS PERSONAS QUE ESTEN CERCA DE LAS ENTRADAS DE AIRE. EN ZONAS TROPICALES SE ADMITEN VELOCIDADES SUPERIORES.
UNA VEZ CONOCIDA EL AREA DE LA SUPERFICIE TRANSVERSAL INTERIOR PODREMOS HALLAR LOS LADOS PARA CONDUCTOS DE SECCIÓN RECTANGULAR APLICANDO:
S = a * b
S, SUPERFICIE m² a, LADO RECTÁNGULO m LINEALES b, LADO RECTÁNGULO m LINEALES
LARELACIÓN DE LADOS VIENE EXPRESADA POR: r = a (LADO LARGO) / b (LADO CORTO)
DEBIENDO SER SIEMPRE: a MAYOR O IGUAL QUE b.
EL VALOR ÓPTIMO DE LA RELACIÓN DE LADOS ES 1:1, ES DECIR, LA FIGURA CUADRADA, NO SIENDO RECOMENDABLE REBASAR EL COCIENTE 5:1
EL PERÍMETRO NOS VIENE DADO, PARA DUCTOS DE SECCIÓN RECTANGULAR POR:
P = 2(a +b) EN m.
PARA DUCTOS DE SECCIÓN CIRCULAR EL ÁREA DE LA SUPERFICIE DE SECCIÓN TRANSVERSAL INTERIOR ES IGUAL A:
S = (π / 4) d²
DE DONDE FACILMENTE SE DEDUCE EL DIÁMETRO INTERIOR, d, DEL TUBO REDONDO.
PRESIÓN Y PÉRDIDA DE CARGA
CUANDO EL AIRE O FLUIDO QUE TENEMOS QUE TRANSPORTAR TRANSITA POR UN CONDUCTO, PASA ROZANDO SUS PAREDES, LO QUE SUPONE UNA PÉRDIDA DE ENERGÍA QUE SE MANIFIESTA EN UNA DISMINUCIÓN DE LA PRESIÓN TOTAL. ESTA PÉRDIDA DE PRESIÓN ES LO QUE CONOCEMOS CON EL NOMBRE DE PÉRDIDA DE CARGA O CAÍDA DE PRESIÓN.
EN NUESTRO CASO EL VENTILADOR QUE VAYAMOS A INSTALAR ESTÁ OBLIGADO A COMUNICAR AL AIRE UNA PRESIÓN NECESARIA PARA VENCER LAS PÉRDIDAS DE CARGA QUE SE ORIGINEN EN TODA LA LONGITUD DEL CONDUCTO. POR CONSIGUIENTE, ES LÓGICO QUE PREVIAMENTE DEBAMOS CONOCER CUÁLES SON LAS PÉRDIDAS DE CARGA QUE SE CREAN EN TODO EL RECORRIDO DE LA INSTALACIÓN, INCLUYENDO TANTO LOS TRAMOS RECTOS COMO LAS DERIVACIONES Y OTROS ACCIDENTES DE LA INSTALACIÓN.
COMO LA PRESIÓN DINÁMICA ESTA RELACIONADA CON LA VELOCIDAD DEL AIRE, DEPENDIENDO ÚNICAMENTE DEL CAUDAL Y DEL ÁREA DE PASO, SE DEDUCE QUE LA DISMINUCIÓN DE PRESIÓN AFECTA A LA PRESIÓN ESTÁTICA DEL AIRE, SIENDO ÉSTA LA QUE CONSIDERAREMOS EN LOS CÁLCULOS
CÁLCULO DE LOS CONDUCTOS DE AIRE
PARA VALORAR LA RESISTENCIA O PÉRDIDA DE CARGA DEL CONJUNTO, SIRVEN DIVERSOS MÉTODOS, SIENDO EL SISTEMA MÁS SIMPLE - Y ADECUADA SU ALPICACIÓN EN LOS CASOS CORRIENTES DE VENTILACIÓN, EN DONDE LA LONGITUD DE LA CONDUCCIÓN NO ES EXCESIVAMENTE LARGA - , EL PROCEDIMIENTO DENOMINADO DE LONGITUD EQUIVALENTE, CONSISTENTE EN TRADUCIR A METROS LINEALES DE CONDUCTO TODOS LOS DIFERENTES ACCESORIOS DE LA INSTALACIÓN, QUE SUMADOS AL TRAMO RECTO, NOS DARÁN COMO RESULTADO LA LONGITUD TOTAL QUE HABREMOS DE CONSIDERAR PARA HALLAR LA PÉRDIDA DE CARGA GLOBAL DE LA INSTALACIÓN QUE ESTAMOS PROYECTANDO.
PARA RESOLVER TAL CUESTIÓN, DOY EL DIAGRAMA DE LA FIGURA X PARA EL CÁLCULO DE CONDUCTOS CIRCULARES LISOS Y TRAMOS RECTOS, DEL QUE SE PUEDEN EXTRAER DIVERSAS SOLUCIONES SEGÚN LO MANEJEMOS.
PARA EVALUAR LA LONGITUD DE LOS DISTINTOS TRAMOS SE TOMARÁ COMO REFERENCIA EL EJE DE SIMETRÍA DEL CONDUCTO.
EN CASO DE QUE LA CIRCULACIÓN SE LLEVE A EFECTO MEDIANTE UN CONDUCTO DE SECCIÓN CUADRADA O RECTANGULAR, PARA EL CÁLCULO DE LA PÉRDIDA DE CARGA TENDREMOS QUE CONOCER EL DIÁMETRO DE LA CONDUCCIÓN CIRCULAR EQUIVALENTE EN CUANTO A ROZAMIENTO, PARA VOLVER SOBRE EL DIAGRAMA Y AVERIGUAR LA PÉRDIDA DE CARGA PARA ELLO DISPONEMOS DEL DIAGRAMA DE LA FIGURA D QUE NOS FACILITA LA CONVERSIÓN DEL CONDUCTO RECTANGULAR O CUADRADO A SU CORRESPONDIENTE CIRCULAR CON IGUAL RESISTENCIA. Y A LA INVERSA, CONOCIENDO EL DIÁMETRO DE UN CONDUCTO CIRCULAR POR EL GRÁFICO PODEMOS HALLAR EL CORRESPONDIENTE CONDUCTO DE SECCIÓN CUADRADA O RECTANGULAR.
DIAGRAMA PARA EL CÁLCULO DE CONDUCTOS CIRCULARES
DIAGRAMA DE CONDUCCIÓN CIRCULAR EQUIVALENTE EN SECCIÓN RECTANGULAR
LONGITUD EN METROS DE TRAMO RECTO DE CONDUCCIÓN, EQUIVALENTE A LAS PÉRDIDAS DE CARGA DE DIVERSOS ACCESORIOS
PRINCIPIOS ELEMENTALES EN EL DISEÑO DE CONDUCTOS
DISEÑO DE CONDUCTOS