¿CÓMO CIRCULA EL AIRE EN UN DUCTO DE VENTILACIÓN?
Los conductos de aire o ductos de ventilación son los elementos de una instalación de acondicionamiento de aire o climatización, mediante los cuales se reparte el aire tratado entre el aparato acondicionador y los espacios acondicionados.
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¿QUÉ ES UN DUCTO O CONDUCTO DE AIRE?
El aire en un conducto de ventilación circula debido a un diferencial de presión creado por un ventilador o bomba de aire en un extremo del conducto, que fuerza el aire a través del conducto hacia una salida en el otro extremo. La forma y el tamaño del conducto, así como la velocidad y la dirección del aire, afectan la circulación del aire en el conducto.
Los ductos de ventilación son indispensables para un sistema de circulación de aire, climatización de espacios y la calidad del aire o medio ambiente, desde un cuarto u hogar hasta una industria o laboratorio más sofisticado, son los elementos que permiten el flujo laminar del aire alimente un sistema de filtración. Pueden extraer el aire viciado de un local, o bien introducir aire nuevo desde el exterior.
¿Cómo elefir el equipo para realizar la tarea de climatización?
no servirá de nada si la habitación está mal ventilada, con ventilación y distribución de aire insuficientes. Idealmente, es mejor seleccionar el diseño más eficiente para la integración entre el sistema de calefacción y refrigeración, incluidos los equipos, las tuberías y los filtros. Se ha debatido mucho sobre cómo acondicionar el aire en los hogares y los entornos de oficina, pero no mucho sobre cómo habilitar esos espacios para que el aire acondicionado sea lo más eficiente y eficaz posible.
Para ventilar un espacio, un recinto o una máquina, ya sea impulsando aire o bien extrayéndole, es muy común tener que conectar el ventilador/extractor por medio de un conducto, una tubería, de mayor o menor longitud y de una u otra forma o sección.
Para lograr este objetivo, los conductos deben tomar en cuenta:
Espacio disponible
Velocidad del aire
Nivel Sonoro
Pérdidas de Carga
pérdidas o ganancias de calor y fugas
Medio Ambiente
Las propiedades de un ducto de ventilación incluyen:
- Material: los ductos pueden estar hechos de diferentes materiales como acero galvanizado, aluminio, plástico, entre otros.
- Tamaño: el tamaño del ducto debe ser adecuado para el flujo de aire requerido.
- Forma: los ductos pueden tener diferentes formas, incluyendo rectangulares, cilíndricos y ovalados.
- Conductividad térmica: la conductividad térmica del material del ducto influirá en la transferencia de calor y la eficiencia energética.
- Resistencia a la fuga: los ductos deben estar bien sellados para evitar fugas de aire y garantizar una circulación eficiente.
- Isolación: si se requiere, los ductos pueden estar aislados para mejorar la eficiencia energética y reducir la transferencia de calor.
- Conectores y accesorios: los ductos deben tener conectores y accesorios adecuados para una instalación y funcionamiento eficientes.
Estas propiedades son importantes para garantizar que el ducto de ventilación cumpla con sus requisitos funcionales y de rendimiento.
Los ductos o conductos de ventilación
Estos se utilizan como tramos de conexión desde el conducto principal hasta los terminales o bocas de salida, con una longitud máxima que se recomienda no superar 1,5 m, por la posible pérdida de carga o producción de ruidos.
La circulación del aire por el interior de un conducto de ventilación se ve alterada por varios factores: la pérdida de carga, la velocidad y los obstáculos que se encuentra a su paso, principalmente codos y cambios de sección.
El flujo de aire a través del conducto absorbe energía del ventilador que impulsa/extrae el aire debido a la fricción con las paredes, cambios de dirección u obstrucciones en su camino. Este consumo de energía debe reducirse al mínimo para reducir los costes energéticos y aumentar así la rentabilidad de la instalación.
Para lograr resultados ideales en los sistemas de ventilación, elija el tipo correcto de tubería o conductos y observe las normas específicas para cada caso.
Los ductos, tanto rígidos como flexibles, tienen una gran cantidad de aplicaciones en construcciones de todo tipo, tanto en instalaciones comerciales y residenciales, como en espacios industriales y de una gran variedad de servicios.
Los conductos flexibles más usados están formados por dos láminas de PVC o de aluminio o incluso de textiles especializados, con un aislante intermedio y una armadura de espiral de alambre de acero para mantener la parte circular; sus características deben cumplir con la norma europea UNE-EN 13180.
Las redes de ductos de aire se pueden clasificar fundamentalmente en función de la presión y de la velocidad de los ductos.
En función de la velocidad del aire existen los siguientes tipos:
- Ductos de baja velocidad (<12 m/s, entre 6 y 12 m/s).
- Ductos de alta velocidad (>12 m/s).
Dependiendo de su función, los conductos reciben el mismo nombre que el aire que transportan.
La salida vertical del conducto de ventilación es también una singularidad que debe ser debidamente resuelta. Deben protegerse con una pequeña pieza decorativa. Se colocan encamisados tubulares en los extremos de las tuberías y actúan como boquillas difusoras verticales, drenando el agua de lluvia que pueda entrar al interior.
A medida que el método de cálculo del conducto de aire se vuelve más y más preciso, aumenta la dificultad de cálculo y aplicación, pero la certeza de la operación correcta es grande.
Tipos de conductos según su función
PROPIEDADES DEL AIRE
- El aire seco se calienta, se expande; y su densidad disminuye, cuando la presión permanece constante.
- El aire frio aumenta su densidad.
Dependen de la temperatura y de la presión y las propiedades básicas que se utilizan en el diseño de un ducto son la viscosidad y la densidad del fluido a mover por los ductos.
¿Cómo se mide el aire?
La velocidad se mide en metros por segundo y la energía cinética del aire en movimiento, es igual a la mitad de su masa, multiplicada por el cuadrado de su velocidad. De acuerdo con la ecuación de Bernoulli, al aumentar la velocidad disminuye la presión.
Para diseñar un ducto en función a las características del aire se tiene que considerar:
DIAMETRO EQUIVALENTE DEL DUCTO
los ductos utilizados pueden tener diferentes secciones, siendo lo más habitual que sean rectangulares o circulares, pero la elección de dicha sección ya depende exclusivamente del diseñador y de las condiciones en que se va a operar e instalar los ductos. La mayoría de los métodos de cálculo se basan en ductos circulares ya que esta es la forma geométrica dónde flujo de aire tiene una mayor eficiencia.
Pérdidas de carga
En el ducto, el fluido experimenta una pérdida de presión por rozamiento (fricción), también llamada pérdida de carga. Estas pérdidas de carga se dividen en pérdidas en el ducto y pérdidas en singularidades, cómo por ejemplo codos, cambios de sección o accesorios.
Los sistemas de distribución por conductos
VELOCIDAD
- Baja velocidad: Con velocidades de aire entre 4 y 10 m/s. La más frecuente en los sistemas de climatización
- Alta velocidad: Con velocidades de más de 10 hasta 15 m/s. Utilizados en acondicionamiento de locales industriales o grandes espacios, donde el nivel sonoro no es crítico.
Un cambio desfavorable en la velocidad del flujo del aire provoca un aumento en la pérdida de carga, que se produce dentro del conducto motivada por el rozamiento con las paredes. El circuito que suele realizar el aire dentro de un conducto suele empezar por una rejilla desde la cual se expande, ventila una batería con un intercambiador de calor, atraviesa la compuerta del ventilador y empieza a circular por el sistema de ventilación. A partir de ese momento el aire adquiere una velocidad que puede ser de cuatro tipos:
- Velocidad de captación (Va).- es la velocidad necesaria para ventilar una zona situada a una determinada distancia.
- Velocidad de entrada (Ve).– a la boca por la que se aspira el aire
- Velocidad en el plenum (Vp).– Este elemento se usa para hacer más uniforme el flujo de aire puedes ser una caja, cabina o tramo del conducto de gran sección en donde la velocidad desciende ostensiblemente.
- Velocidad en el conducto (Vc).- también llamada velocidad del transporte neumático.
| Velocidades recomendadas | m/s |
|---|---|
| Estudios de radiodifusión, cabinas de grabación | 1,5 a 2,5 |
| Dormitorio de hotel | 2,5 a 3 |
| Residencias, salones regios, restaurantes de lujo | 2,5 a 3,5 |
| Iglesias, antesalas importantes | 2,5 a 3,5 |
| Apartamentos, viviendas | 2,5 a 4 |
| Oficinas privadas tratadas acústicamente | 2,5 a 4 |
| Teatros | 4 |
| Oficinas particulares no tratadas | 3,5 a 5 |
| Salas de cine | 5 |
| Oficinas públicas, restaurantes | 5 a 7 |
| Almacenes comerciales, plantas altas | 7,5 |
| Sistemas de alta velocidad | 3 a 8 |
| Fábricas | 5 a 10 |
| Almacenes comerciales, plantas bajas | 10 |
Presión
Se clasifican atendiendo al tipo de ventilador que se encaje en el sistema:
- Baja presión: Hasta 70 Pascales.
- Media presión: Desde 70 a 3000 Pascales en la mayoría de las instalaciones.
- Alta presión: Más de 3000 Pascales.
El aire circula por un conducto gracias a la diferencia de presión existente en sus dos extremos.
El consumo de un ventilador es directamente proporcional a la presión total (Pt) al que trabaja, por lo que, de no cuidar el diseño de una canalización, puede darse el caso de gastar un 68% más de energía del necesario.
Anteriormente, era frecuente utilizar el tiro vertical dentro de una vivienda para poner el aire en movimiento y permitir su renovación. Esto era posible gracias precisamente a la diferencia de presión o temperatura que se producía entre un extremo situado en el interior de una vivienda y el exterior donde la presión siempre es menor.
Una vez que el aire está en movimiento dentro de un conducto de ventilación, debe superar los obstáculos que encuentra a su paso, principalmente los codos y las bifurcaciones. Éstas se pueden resolver mediante uniones en forma de «Y» o «T», tanto en conductos circulares como rectangulares.
Para mitigar la pérdida que se produce en los codos, se pueden emplear aletas directrices, uniformemente distribuidas y dispuestas de tal manera que puedan abarcar toda la curvatura del codo. Estas directrices pueden ser:
- De grosor uniforme
- De plancha
- Adoptar perfiles aerodinámicos
NORMATIVIDAD
Adicionalmente, todas estas normativas son de obligado cumplimiento en materia de instalaciones de ventilación:
Reglamento de Instalaciones Térmicas en los edificios [RITE]
- UNE-EN 12237 Ventilación de edificios. Conductos. Resistencia y fugas de conductos circulares de chapa metálica.
- UNE-EN 1507 Ventilación de edificios. Conductos de aire de chapa metálica de sección rectangular. Requisitos de resistencia y estanqueidad.
- UNE-EN 13403:2003 Ventilación de edificios. Conductos no metálicos. Red de conductos de planchas de material aislante.
- UNE-EN 15727 Ventilación de los edificios. Conductos y sus componentes, clasificación de las fugas y ensayos.
- EUROVENT 2/2 Tasa de fugas de aire en sistemas de distribución de aire de chapa metálica.
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Referencias: Manual para la Instalación, operación y mantenimiento de sistemas de filtración de aire, National Air Filtration Association, 2ª Edición.
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