¿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?

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.

Si las estancias no están correctamente ventiladas y la ventilación y distribución del aire no es la adecuada, de poco servirá el equipo que se elija para llevar adelante la tarea de climatización. Idealmente es mejor optar por diseños integrados entre los sistemas de calefacción y de refrigeración más efectivos que incluyan equipos, ductos y filtros

Mucho se habla sobre cómo climatizar tanto los ambientes del hogar u oficinas, pero poco se dice de cómo habilitar esos espacios para que esa climatización 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 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:

1

Espacio disponible

+

Velocidad del aire

z

Nivel Sonoro

Pérdidas de Carga

pérdidas o ganancias de calor y fugas

Medio Ambiente

Fabricación de sistemas de HVAC Macrofilter® Ductos Grammer

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 fluir del aire por los conductos absorben energía del ventilador que lo impulsa/extrae debido al roce con las paredes, los cambios de dirección o los obstáculos que se hallan a su paso. Para reducir los costos de energía y por lo tanto incrementar la rentabilidad de una instalación exige que se minimice esta parte de energía consumida.

Para obtener los resultados deseados en un sistema de ventilación, la correcta elección del tipo de ducto o conducto y acogerse a la normativa específica 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 de un conducto de ventilación también es un punto singular que debe resolverse adecuadamente. Se deben proteger con una pequeña pieza de remate. En la parte final del conducto se coloca una envolvente tubular que actuará como tobera de difusión vertical que drena la posible agua de lluvia que pueda introducirse en el interior.

A medida que un método de cálculo de ductos es más exacto, aumenta la dificultad de cálculo y aplicación, pero se tiene una gran certeza de un buen funcionamiento.

Tipos de conductos según su función

TIPOS DE CONDUCTOS SEGUN SU FUNCION

PROPIEDADES DEL AIRE

 En un proceso de filtración de aire podemos enfriar o calentar el aire, limpiarlo y moverlo, pero esto no cambia significativamente sus propiedades; ya que, los relativamente pequeños cambios de temperatura que le hagamos sólo causan pequeños cambios en el volumen y la densidad, las temperaturas, densidades, volúmenes y presiones, todas varían proporcionalmente.
  • 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.

O

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

Se clasifican atendiendo a dos parámetros:

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
CALIFICACIÓN DE SISTEMAS HVAC

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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Conocer los requerimientos de tu proceso de filtración y seguir los pasos para seleccionar el filtro adecuado es una primera etapa para un proceso de estable y eficiente.  Invertir en filtros adecuados, cumplir con las bitácoras de mantenimiento y tus periodos de recambio de filtros te permitirá optimizar costos de energía, costos de insumos y sobre todo calidad en tu proceso.

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    MANTENIMIENTO DE EQUIPOS Y SISTEMAS DE FILTRACIÓN

    Referencias: Manual para la Instalación, operación y mantenimiento de sistemas de filtración de aire, National Air Filtration Association, 2ª Edición.

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