ISTRIBUCION E AIRE 1.- Itroducció La difusió del aire e los locales es de vital importacia ya que es lo fialmete se percibe de toda la istalació (codicioe fiales: térmicas, acústicas,... La selecció del o los vetiladores es importate o sólo por el movimieto de aire sio por el cosumo eergético (3%). iseño de los coductos equilibrados. 1 2.- ifusió del aire (I) Zoa de ocupació, desde 1 cm desde el suelo hasta los 2 metros para persoas de pie; e disposició horizotal depede de la ocupació prevista del local. La velocidad del aire e la zoa ocupada; la recomedació etre,18 y,24 m/seg e verao y etre,15 y,2 m/seg e iviero. Gradiete vertical de temperatura: para que exista cofort térmico o debe de exceder de 2ºC por metro e la zoa ocupada. El Idice de restacioes de ua istribució de Aire (IA),valor poderado de cofort debido a la velocidad del aire y su temperatura. 2
2.- ifusió del aire (II) La direcció aire; hay que teer cuidado co ella ya que puede ser molesto para ua persoa recibir el aire directamete. Alcace, flecha o propulsió, es la distacia horizotal recorrida por el aire, ha de ser de al meos 3/4 partes la distacia del local (si llegar a la pared frotal). La caída es la distacia vertical desde la posició del difusor a la que tegamos ua velocidad del aire de,25 m/seg. La iducció es la mezcla que se provoca del aire impulsado co el aire del local. La dispersió o amplitud del difusor es el águlo de divergecia de la corriete de aire después de la boca. 3 2.- ifusió del aire (III). El área de distribució; defiido por la flecha, la caída y las amplitudes. La eficacia de la impulsió (ε) se defie e fució del parámetro medido (cocetració, temperatura,...) e la extracció (e), la impulsió (i) y e el ambiete del local (a). La catidad de aire ecesitada es iversamete proporcioal a la eficacia de la vetilació Ce ε Ca Se ha de teer e cueta el efecto Coada, ua vea que se iduce cercaa y paralela a ua pared plaa y horizotal, tiede a mateerse pegada a esta aumetado su distacia de propulsió. Ci Ci 4
2.- ifusió del aire (IV) Las sustacias cotamiates a extraer de u local está marcadas por las cocetracioes que resulta perjudiciales a la salud ó produce ua molestia excesiva bajo ua exposició de 8 horas al día. Hay que mateer zoas de presió positiva o egativa. La ubicació de las bocas de descarga o impulsores tiee que teder al diseño de coductos equilibrados. La ubicació de las bocas de aspiració ha de evitar cortocircuitos co el aire impulsado, y la dispersió de la cotamiació. 5 3.- Tipos de difusió (I) or mezcla: el aire itroducido se mezcla co el aire del local ates de ser extraído. Tiede a hacer homogéeas las codicioes e el local, dado prioridad a las codicioes del aire e el local. or flujo lamiar: el aire se desplaza de u lado a otro del local provocado u barrido del aire si mezcla. Se da prioridad a la calidad del aire e la zoa de impulsió, y solo se emplea cuado se exige ua alta calidad del aire co elevada tasa de vetilació. or desplazamieto: se aprovecha las corrietes ascedetes del aire provocadas por las fuetes de calor del local; el aire se impulsa si turbulecias, a velocidad muy baja y a ivel del suelo; al chocar co las corrietes covectivas de los focos de calor asciede. 6
Comparació etre mezcla y desplazamieto 3.- Tipos de difusió (II) E refrigeració iteresa la estratificació, y el desplazamieto es mejor, ya que la mezcla del aire se produce e la zoa ocupada E caletamieto el desplazamieto o es válido, el aire impulsado tiede a pasar sobre la zoa ocupada si etrar e ella. Impulsió arriba Extracció arriba T (ºC) a 2 2 a 5 mas de 5 Ev,9 a 1,9,8,4 a,7 Mezcla Impulsió arriba Extracció abajo T (ºC) meos de -5 de -5 a mas de Ev,9,9 a 1 1 esplazamieto Impulsió abajo Extracció arriba T (ºC) meos de de a 2 mas de 2 Ev 1,2 a 1,4,7 a,9,2 a,7 7 Cálculo del sistema de desplazamieto (I) 3.- Tipos de difusió (III) El sistema sólo debe elimiar la carga térmica covectiva, o la radiate. El caudal de aire se ha de determiar por cuatro formas diferetes y quedarse co el mayor de los obteidos: a) E fució de la carga térmica. b) E fució del caudal exterior requerido. c) E fució de las corrietes covectivas ascedetes. d) E fució de la presurizació del local. a)segú la carga térmica se defie los coeficietes C y K. C relacioa la diferecia de T vertical e la zoa ocupada y la existete etre el aire impulsado y el retorado. T C T zoa ocupada retoro impulsió 8
3.- Tipos de difusió (IV) Cálculo del sistema de desplazamieto (II) El caudal de aire (II) a)segú la carga térmica se defie los coeficietes C y K. K relació de diferecia de T etre el aire e la parte baja de la zoa ocupada y el aire impulsado, y etre el aire extraído y el impulsado. T K T a1cm T impulsió retoro impulsió ara el cálculo del caudal se defie factores de carga térmica (Uw), y de captació de la carga térmica del sistema de extracció (Uw). M (l / seg) 1 Uw local(w) (1 Us) 3 1,2 (kg / m )12 (kj / kgºc) (T T local impulsió ) 9 3.- Tipos de difusió (V) Cálculo del sistema de desplazamieto (III) El caudal de aire (III) b) Segú el caudal de aire exterior, se realiza e fució de: El úmero de persoas y su actividad La superficie del local La cocetració de cotamiates y el factor de captació de los mismos (Ns) Us g (1 Ns) (Camb Cimp) c) Segú el caudal covectivo ascedete, co tablas. d) Segú la presurizació de los locales. 1
3.- Tipos de difusió (VI) Se puede utilizar u sistema de desplazamieto para elimiar la cotamiació, y combiarlo co otro que elimie la carga térmica. La diferecia de temperatura etre el aire impulsado y el del local tiee que ser baja, por lo que puede combiarse co u sistema de iducció. 4.- Uidades termiales (I) Las situació de las bocas de retoro o extracció No tiee ifluecia e la velocidad del aire e el local, No se ecesita muchas bocas Tiee gra importacia e la cotamiació e el local ebe evitarse los cortocircuitos co la impulsió 11 4.- Uidades termiales (II) etro de las de impulsió se puede destacar : Rejillas: lamas horizotales o verticales, geeralmete orietables. Lieales: evitar que las veas de los difusores choque.. ifusores rotacioales; elevada iducció del aire impulsado, se puede colocar uos cerca de otros, permite gra caudal total. e techo: so circulares, rectagulares o cuadrados, realizados e "coos" cocétricos, facilita la mezcla del aire. 12
etro de las de impulsió (II) : 4.- Uidades termiales (III) Toberas de impulsió: so u tubo por el que se logra u gra alcace, apropiados para grades espacios. ifusores de suelo: puede ser rotacioales o de desplazamieto; la zoa próxima o se puede ocupar, ecesita coductos por el suelo. aeles de chapa perforada: se coloca e el techo o e las paredes, el aire es distribuido por los orificios del pael co ua distribució uiforma a baja velocidad y co baja turbulecia. ifusores de geometría variable; adapta su geometría a la diferete situació de la difusió del aire e iviero y verao. 13 4.- Uidades termiales (IV) Los fabricates de los impulsores proporcioa uos gráficos e los cuales de puede determiar las características de flecha, caída, propulsió, presió ecesaria, esgraciadamete la elecció etre rejillas y/o difusores obedece más a criterios estéticos o estructurales que a criterios técicos, dado a estos últimos (caída, alcace, ) poco peso e la decisió. 14
5.- Vetiladores (I) Los vetiladores so máquias destiadas a producir movimieto de aire. Los coceptos fudametales so: Caudal volumétrico. Icremeto de la presió estática. otecia dispoible. Redimieto del vetilador. Ruido, las dimesioes, o el modo de arrastre Tres tipos de presioes: resió estática, sobre las paredes del coducto. iámica, al covertir la eergía ciética e presió. Total que es la suma de las dos. 15 5.- Vetiladores (II) Clasificació de los vetiladores: or la diferecia de presió estática: Alta presió: 18 < p > 3 mm.c.a. Media presió: 9 < p < 18 mm.c.a. Baja presió: p < 9 mm.c.a. or el sistema de accioamieto: Accioamieto directo. Accioamieto idirecto por trasmisió. or el modo de trabajo: Vetiladores axiales: mueve grades caudales co icremetos de presió estática baja. Hélice. Tubo axial: e ua evolvete, da mayores presioes, geera mucho ruido. 16
5.- Vetiladores (III) Clasificació de los vetiladores (II): Segú el modo de trabajo (II): Vetiladores cetrífugos: el flujo de salida es perpedicular al de etrada. e alabes curvados hacia delate. e alabes curvados hacia atrás. e álabes rectos a radiales; captació de residuos. Vetiladores traversales; la trayectoria del aire e el rodete es ormal al eje tato a la etrada como a la salida. Vetiladores helicocetrífugos; so itermedios etre los cetrífugos y los axiales, e ellos el aire etra como e los helicoidales y sale como e los cetrífugos. 17 5.- Vetiladores (IV) Las curvas características (I): 18
19 Las curvas características (II): 5.- Vetiladores (V) 2 5.- Vetiladores (VI) Las leyes de los vetiladores: Variació de la velocidad de giro: 2 3 ot ot + 5 log Variació del diámetro del rodete: 3 2 5 ot ot + 7 log Variació de la desidad del aire: ot ot + log 2 Variació de las prestacioes: 4 1/ 4 1/ 2 1/ 4 3 / 4 3 / 2 1/ ot ot + + 2 log 1 log Variació varios parámetros: 3 5 5 ot ot + + + log 2 5 log 7 log 4 3 / 4 3 / 2 1/
5.- Vetiladores (VII) El puto de fucioamieto del vetilador depede del sistema de distribució del aire, que es cambiate. Cotrol del caudal sumiistrado ara variable ara cte No 21 5.- Vetiladores (VIII) Acoplamieto de vetiladores Serie aralelo e cotrarotació 22
6.- Coductos de aire (I) Clasificació: or aire trasportado: Coducto de impulsió Coducto de retoro Coducto de extracció Coducto de reovació or la velocidad del aire: Baja velocidad (v < 1 m/seg). Alta velocidad (v > 1 m/seg). or el material empleado: Metálicos; de más larga duració, mas resistecia mecáica, más fácil mateimieto, o desprede impurezas i olores. e fibra de vidrio, laa de roca, ; meor peso, más fácil costrucció (o ecesita maquiaria, se puede costruir i situ), so de material aislate térmico y acústico. or la forma: Circulares (prefabricados) Rectagulares (mejor cuato más cuadrado; secció equivalete). 23 6.- Coductos de aire (II) Los efectos de aumetar la velocidad del aire: ismiució de secció, meor costo iicial e coductos Aumeto de la pérdidas de carga, mayor gasto aual e electricidad Aumeto del ruido, co u meor cofort Hay que evitar la trasmisió de ruidos y vibracioes y ha de teer aislamieto térmico (pérdidas térmicas y evitar codesacioes). Aspectos para el diseño de la red de coductos (I): El úmero de difusores y rejillas de recirculació, y su posició. Espacio dispoible para los coductos. Ecoomía del coducto, forma del coducto. Aspecto decorativo, estética; importate si los coductos va vistos. Cambios de secció, obstáculos iteriores, exteriores, patallas aerodiámicas. 24
6.- Coductos de aire (III) Aspectos para el diseño de la red de coductos (II): Sellado de los coductos. Codos; derivacioes, Tes,,... debe de se lo meos bruscos posible. Regulació del caudal; compuertas regulació, coductos equilibrados. osició de salida de los vetiladores. Compuestas cortafuegos; compuertas de acceso, filtros accesibles; uioes flexibles; filtros acústicos y sileciadores; aislamieto térmico. 25 Cálculo de la pérdida de carga e los coductos (I). 6.- Coductos de aire (IV) or el rozamieto del aire : fució de la rugosidad del coducto, de la secció, y de la logitud equivalete y del caudal de aire. L p,4 * f * d 1,22 * V 1,82 f rugosidad del coducto, depede del material. L logitud del coducto (m) d diámetro equivalete del coducto (cm) v velocidad del aire (m/seg); [caudal / secció coducto] válido para ua altitud iferior a 6 m y Tª aire etre y 5ºC. eq 1,3 (a b) (a + b) 5 / 8 1/ 4 dode a y b so los lados del rectágulo 26
Cálculo de la pérdida de carga e los coductos (II). 6.- Coductos de aire (V) or variació de velocidad; e los estrechamietos aumeta la velocidad y por tato se pierde presió, e los esachamietos se reduce la velocidad y por tato se recupera presió. Si V vetilador (fa) < V coducto (duct): Si V vetilador (fa) > V coducto (duct) Métodos de cálculo de coductos (I). Reducció de velocidad érdida de carga costate Igual pérdida de carga e cada rama Recuperació estática Optimizació, T érdidas 1,1* Gaacia,75 * V d 242,4 V f 242,4 2 2 V f 242,4 V d 242,4 2 2 27 6.- Coductos de aire (VI) Métodos de cálculo de coductos (II). Reducció de velocidad: empleado para sistemas secillos; Coocidos los caudales se realiza el trazado de los coductos. Se elige la velocidad del coducto pricipal, tablas, y co el gráfico se dimesioa el coducto y se obtiee la pérdida de carga uitaria. ara los siguietes tramos se va reduciedo la velocidad, tablas, y co los caudales y la velocidad se va repitiedo el proceso para el primer tramo. El vetilador debe poseer la presió suficiete para sumiistrar la ecesitada e el coducto más desfavorable. ara que el sistema esté equilibrado se deberá de cumplir que las presió al fial de todos los coductos sea la misma; hay que equilibrar los coductos añadiedo e alguo de ellos pérdidas de carga adicioales Utilizació Residecia Auditorios ormitorios Oficias Coductos Impulsió C. ricipal 5 6.5 7.5 9 C. erivado 3 5 6 7 Coductos Retoro C. ricipal 4 5.5 6.5 7 C. erivado 3 4 5 6 28
6.- Coductos de aire (VII) Métodos de cálculo de coductos (III). érdida de carga costate: se fija ua pérdida de carga costate por metro lieal de coducto (+ó-,1 mm.c.a./m) Co el caudal y la pérdida de carga se obtiee e el gráfico la velocidad del coducto pricipal y la secció del coducto circular equivalete Se dimesioa el coducto pricipal rectagular equivalete al circular; Fialmete se seleccioa el vetilador; hay que equilibrar los coductos. Cuado se realiza ua derivació el área que debe teer cada uo de los dos coductos derivados se expresa como porcetaje del coducto del que deriva, tablas. Se requiere equilibrar los coductos, pero ofrece mejores resultados que el método aterior. % Caudal % Area Coducto % Caudal % Area Coducto 1 2 35 43 5 9 4 48 1 16,5 45 53 29 6.- Coductos de aire (VIII) Métodos de cálculo de coductos (IV). Igualdad de pérdida e cada rama: se diseña todas las ramas co igualdad de pérdida de carga, resulta coductos equilibrados, pero las velocidades puede ser excesivas, lo que obliga a recalcular la red. Se fija la pérdida de carga lieal e la rama más larga (log eq.), se resuelve como e el casa aterior y se seleccioa el vetilador. Se coge la siguiete rama más larga y se calcula la pérdida por metro lieal e "el resto" del coducto, y se dimesioa como e el caso aterior. Recuperació estática (I); trata de mateer la misma presió estática e todas las bocas, co lo que resulta coductos equilibrados, para ello busca que la pérdida de presió por rozamieto se compese co la gaacia producida por reducció de velocidad. Coocido el caudal de aire, se seleccioa la velocidad del coducto pricipal o la pérdida de carga lieal, y se dimesioa co el gráfico hasta la primera derivació. Se dimesioa todas las derivacioes para que la recuperació estática sea igual a la pérdida de carga por lo que e la práctica se realiza apoyádose e gráficas 3
6.- Coductos de aire (IX) Métodos de cálculo de coductos (V). Recuperació estática (II) Existe u gráfico para co el caudal de aire obteer la relació L/ E u segudo gráfico co la relació L/ y la velocidad ates de la derivació, V1, se obtiee la velocidad después de la derivació, V2 Co V2 y el se determia la secció circular del coducto equivalete y co esta se dimesioa el coducto rectagular El vetilador se seleccioa por el coducto más desfavorable. Este método ofrece coductos equilibrados y de mayores dimesioes que el aterior, lo que coduce vetiladores meores, co lo que la iversió iicial e coductos será mayor, pero los gastos de explotació e electricidad so meores. 31 6.- Coductos de aire (X) Métodos de cálculo de coductos (VI). Metodo optimizado, método T; cosiste e dimesioar los coductos y el vetilador simultáeamete, de maera que el coste cojuto de la red de coductos, el equilibrado y puesta e marcha, y el la eergía que se va a cosumir durate su vida útil sea el óptimo. Obteer la fució de coste, esto es algo que o es secillo. A partir de u diseño se obtiee para cada tramo el coste e fució del caudal, de la pérdida de presió y de u factor K que depede del tramo. Se resume toda la red e u tramo equivalete. Se obtiee la pérdida de presió óptima que miimice el coste. Se expade el coducto equivalete hasta recostruir la red. Co el uevo dimesioamieto se vuelve a calcular la K de cada tramo para iterar e el mismo proceso varias veces (2 o 3). El vetilador se seleccioa por el caudal y la pérdida de presió óptima. Este método es complejo de cálculo, pero ofrece los mejores resultados desde el puto de vista ecoómico además de producir coductos equilibrados; hay que teer cuidado co las velocidades resultates para que o resulte excesivas e igú tramo. 32
Métodos de cálculo de coductos (VII). Métodos de cálculo por ordeador. 6.- Coductos de aire (XI) Existe multitud de programas comerciales. Hay fijar la distribució y logitudes de la red de coductos, y la pérdida de carga que tiee los difusores, rejillas, y demás elemetos istalados. Si el programa está realizado por algú fabricate de vetiladores icluye la selecció del mismo detro del catálogo del fabricate. e o ser así, da como resultado la dimesió de los coductos y la presió ecesaria. Es ecesario coocer que método de cálculo emplea. Como resume fial del cálculo de coductos: El método de reducció de velocidad sólo se emplea para dimesioar coductos de retoro co ua úica rama El método de pérdida de carga cte es el más empleado por su secillez, producir coductos pequeños, pero requiere equilibrado. El método de igual pérdida de carga e cada rama es iteresate, pero hay que teer cuidado co la velocidad. El método de recuperació estática, coduce a coductos equilibrados y mayores, es acosejable e alta velocidad El método T requiere de u programa iformático. 33 7.- Elemetos auxiliares Filtros de aire. Sileciadores o ateuadores acústicos. Compuertas atiretoro. Compuertas de regulació. Cajas de caudal variable. Compuertas cortafuegos (humo), accioamieto automático co u fusible térmico, cuado la temperatura del aire supera los 7-75ºC. 34
8.- rogramas iformáticos (I) Sauier uval Tipo de coducto Zoas y caudales 35 8.- rogramas iformáticos (II) efiició de coductos Coducto más desfavorable para seleccioar vetilador 36
8.- rogramas iformáticos (III) Isover (Climaver ucto) ermite dibujar coductos y accesorios 37