Calculo de ductos de aire acondicionado

Para realizar el Calculo de ductos de aire acondicionado debemos conocer primero una serie de términos, y procedimientos que nos van a permitir saber con precisión los factores a tomar en cuenta en el pre dimensionamiento de una red.

El calculo de las Medidas de ductos de aire acondicionado debe incluir el conocimiento de la carga térmica debida a los ocupantes, equipos y ubicación del local, velocidad del aire según el nivel de ruido, presión para hacer llegar el aire a todas las tejillas, y caudales de renovación.

Como calcular las dimensiones de ductos de aire acondicionado

El Cálculo de Conductos de Aire, es el procedimiento por el cual se logra calcular las dimensiones de todos los puntos de la distribución, además de predecir los caudales de aire por cada salida.

Existen básicamente cuatros métodos a considerar, para el diseño de conductos de aire acondicionado:

  • Método de calculo por reducción de velocidad: Se fija velocidades máximas en cada tramo de conducto. Siendo mayor en el conducto principal, y disminuyendo en las derivaciones para evitar ruidos en las zonas ocupadas. 
  • Método de calculo por pérdida de carga constante: Se calcula los conductos de forma que tengan igual pérdida de carga por unidad de longitud, en toda la distribución.
  • Método de calculo por recuperación estática: Con este método, el aumento de presión estática en cada ramal, o boca de impulsión, compensa la pérdida por rozamiento, en la próxima sección del conducto. Esta recuperación ocurre por variación de la velocidad.
  • Método de calculo por velocidad constante: Este método no toma en cuenta la pérdida de presión en la red de ductos, de allí que solo deba usarse para redes de pequeña longitd, y preferiblemente para pre dimensionamiento.

Dimensionamiento de conductos de ventilación y aire acondicionado, con igual velocidad:

El Cálculo de conductos de aire se debe hacer, para el caso de una instalación de aire acondicionado pequeña, teniendo en cuenta los siguientes pasos.:

  • PASO 1. Cálculo de carga térmica, en cada local.
  • PASO 2. Selección de la unidad de aire acondicionado.
  • PASO 3. Cálculo de la velocidad del aire, a la salida del equipo.
  • PASO 4. Cálculo del caudal de aire y diámetro, en cada ramal secundario del sistema.
  • PASO 5. Cálculo del caudal de aire y diámetro, en cada tramo del conducto principal.

Calculo de ductos residencial:

En el siguiente vídeo preparado por conforempresarial, se muestra el calculo de un sistema de ductos residencial, usando el sistema inglés de medidas.

Calculo de sistema de ductos sistema Inglés

En el siguiente vídeo preparado por conforempresarial, se muestra el calculo de un sistema de ductos residencial, usando el sistema inglés de medida.

Calculo de sistema de ductos rectangular sistema de inglés de medidas.

En el siguiente vídeo preparado por conforempresarial, se muestra el calculo de un sistema de ductos residencial de sección circular, usando el sistema inglés de medidas.

En el siguiente vídeo preparado por conforempresarial, se muestra el calculo de un sistema de ductos residencial, acoplado a fan coil, usando el sistema inglés de medidas.

En el siguiente vídeo preparado por conforempresarial, se muestra el calculo de un sistema de ductos residencial, usando el sistema inglés de medidas, con introducción a la selección de rejillas.

Calculo y Diseño de Ductos en sistema de Ventilación:

En el siguiente vídeo preparado por conforempresarial, se muestran los pasos esenciales para el calculo y diseño de un sistema de distribución de aire.

¿Cuáles son los tipos de ventiladores?

Básicamente son:

  • Ventilador centrífugo.
  • Ventilador Helicocentrífugo.
  • Ventilador Helicoidal.

Ventilador centrífugo.

El ventilador centrífugo, se usa donde es prioridad la presión, alcanza caudales de aire menores comparado con los otros tipos de ventiladores, si los relacionamos a una misma potencia eléctrica.

Ventilador Helicocentrífugo.

En toda la mitad de la clasificación se encuentran los ventiladores helicocentrifugos.  Por tener propiedades tanto de los ventiladores centrífugos como los helicoidales, se usan para presiones y caudales de aire medios.

Ventilador Helicoidal.

Los ventiladores helicoidales, se usan para generar caudales de aire altos, con valores de presión menores.

Características de los Ventiladores usados en sistemas de ductos:

  • En el mundo de los ventiladores las presiones que se manejan son bajas, por ello se deben usar unidades de presión distintas, por ejemplo se suele usar los  milímetros de columna de agua.  
  • Como el ventilador centrífugo, genera las mayores presiones comparado a los otros tipos de ventiladores, permite que el caudal de aire, llegue a todas las salidas, siempre y cuando la distribución esté bien diseñada. 
  • Los cambios de caudal en un ventilador centrífugo, generan grandes cambios de presión.
  • Esto lo podemos visualizar, en la curva típica de un ventilador centrífugo usado en un sistema de distribución,  para aire acondicionado.
  • El consumo de corriente eléctrica, en un ventilador centrífugo es mínimo, lo cual permite que usando un motor y variador de frecuencia sencillo, se pueda controlar.
  • La presión dinámica, tiene que ver con la velocidad que gana el caudal de aire, a la salida del ventilador, y la presión estática, tiene que ver con la presión que gana el aire, a la salida del ventilador.
  • La suma de la presión dinámica y estática, es la energía total que el ventilador, le entrega al aire.
  • La presión estática se usa, para vencer la fricción del aire.
  • Para que tengamos una ídea, un bar de presión, o 14.7 libras de presión, equivale a 10000  milimetros de columna de agua.

A continuación vamos a enumerar algunos aspectos, que el diseñador debe conocer al realizar un diseño de distribución por ductos.

  1. Un sistema de distribución de aire, exige en cada ramal y salida una presión mínima, que el ventilador debe proporcionar, para que llegue aire a todos los puntos. 
  2. Hay una rejilla de aire, que va necesitar mayor presión que las demás.  y Este valor de presión máxima, será la presión que el ventilador suministra a toda la distribución.
  3. A Cada rejilla el ventilador  entrega el valor máximo de presión, y no exactamente lo que requiere.
  4. Siempre existirán salidas donde llegará aire  con mucha más presión que la requerida,  por lo tanto sobra la presión y el caudal.  Estos puntos se ubican en las rejillas más cercanas al ventilador, y deben ser controlados por el diseñador.
  5. En cambio en  otras rejillas, que están más alejadas del ventilador, sobrará menos presión y menos caudal, y deberán ser controlados por el diseñador.
  6. La idea es diseñar un sistema donde la instalación, pueda  consumir  la presión en los puntos donde esta presión sobra, para que solo entre el caudal requerido, y así el aire sobrante que no logro entrar a las rejillas más cercanas, se dirija a los puntos más lejanos de la distribución.
  7. Se debe facilitar el camino del aire hacia las rejillas más lejanas, para atraer el aire.
  8. El máximo caudal de aire, que entrega un ventilador, aparece cuando no esta conectado al sistema de conductos.  Aquí podemos decir que toda la energía la usa el ventilador para generar caudal, porque no hay fricción que vencer.
  9. En cambio el caudal mínimo que entrega un ventilador, aparece conectado a un sistema de ductos, que exija cerca del valor  de la presión máxima, porque toda la energía, la usa el ventilador para vencer la presión del ducto, y queda muy poca para generar caudal de aire.

Existen varios  tipos de ventiladores centrífugos:

Nosotros vamos a clasificarlos por la forma de los álabes.

  • Ventilador centrífugo  con álabes hacia adelante.
  • Ventilador centrífugo  con álabes hacia atrás.

Ventilador centrífugo  con álabes hacia adelante.

  1. Estos ventiladores son adecuados para caudales relativamente más bajo.
  2.  Los ventiladores centrífugos con álabes hacia adelante generan presiones más altas.
  3. Se caracterizan por tener gran número de álabes.
  4. En un ventilador centrífugo con álabes hacia adelante,  la separación entre estos estos álabes es poca.
  5. La potencia absorbida por el motor eléctrico, aumenta bastante con la velocidad del eje, se puede decir que este aumento es de forma cúbica con el caudal.
  6. Los ventiladores centrífugos con álabes hacia adelante, se utilizan por el bajo ruido que generan.
  7. El número de álabes suele estar entre 48 y 60.
  8. Si lo comparamos con los otros tipos de ventiladores centrífugos, para un mismo caudal, es el ventilador de menor tamaño.
  9. Su rendimiento suele estar entre un 65 y 75 por ciento.

ventilador centrífugo con álabes hacia atrás.

  1. La presión que generan es menor que los ventiladores centrífugos con álabes hacia adelante.
  2. El caudal que generan es menor que los ventiladores centrífugos con álabes hacia adelante.
  3. El número de álabes prácticamente es el mismo, comparado con  los ventiladores con álabes hacia adelante.
  4. Presenta un nivel de ruido aún más bajo que los ventiladores con álabes hacia adelante.
  5. Su rendimiento es cercano al 90 %, mayor si lo comparamos con el ventilador con álabes hacia adelante.
  6. Ideal para suministro de gases y extracción, también es usado para introducir aire fresco.
¿

¿Qué debe saber para realizar el Calculo de conductos de ventilación?

La variable inicial que se debe conocer, son los caudales de aire que va manejar cada ramificación del sistema de ductos para ventilación.

Por ello se debe calcular, los cambios de aire por hora que puedan garantizar que cada local alcance el ambiente más adecuado.

¿Qué son los cambios de aire por hora?

Los cambios de aire por hora, es la cantidad de veces que todo el aire de un local, se reemplaza por aire completamente nuevo, en un tiempo de una hora. 

Por ejemplo un valor de 6 cambios por hora, significa que todo el volumen de aire del local se reemplaza con aire nuevo 6 veces en una hora.

Cálculo de ducto de suministro y retorno:

En la siguiente serie preparado por conforempresarial, se muestra el calculo de un sistema de ductos de suministro y retorno.

Calculo de ducto de suministro y retorno

Como calcular el flujo de aire en un ducto:

Hay Básicame dos casos que se pueden presentar al necesitar calcular el flujo de un caudal de aire:

  • Calculo del flujo de aire para efectuar el diseño de la instalación.
  • Calculo del flujo de aire para verificar el funcionamiento del sistema de ductos.

Calculo del flujo de aire para efectuar el diseño de la instalación.

  • En el caso de sistemas de ventilación debe usarse tablas que permitan conocer la tasa de suministro y reemplazo de aire, según la aplicación del sistema.
  • En el caso de aire acondicionado, se debe realizar los calculos necesarios, teniendo en cuenta que generalmente se usa como referencia la tasa de flujo de aire de 400 cfm por cada tonelada refrigeración.

Calculo del flujo de aire para verificar el funcionamiento del sistema de ductos y detección de fallas:

  • El instrumento esencial para el calculo del flujo de aire que pasa a través de un sistema de ductos es el anemometro.
  • Generalmente se usa el anemómetro, para medir la velocidad del aire a la salida o entrada  de rejillas, o dentro de conductos.  
  • El hecho de poder medir la velocidad con el anemómetro, permite  conocer el flujo de aire, que pasa por el punto de medición, en un momento determinado.
  • Para medir el caudal de aire, también se requiere conocer el valor del área, donde se está haciendo la medición.

En el siguiente vídeo preparado por conforempresarial, se muestra el procedimiento para medir el flujo de aire en un sistema de ductos:

Calculo de flujo de aire con anemometro para detección de fallas

Procedimiento de calculo de flujo de aire con ANEMÓMETRO

  • El caudal de aire, es igual a multiplicar el área,  por la velocidad del aire que fue medida por el anemómetro.
  • Así con las medidas del ducto,  por ejemplo un ducto rectangular, de un pie de largo,  por 1.2 pie de ancho, para encontrar  el área se tiene que multiplicar ambos valores.  
  • De esta manera el área es 1 por 1.2,  dando como resultado 1.2 pies cuadrados.
  • Para obtener el caudal,  sólo debemos multiplicar la velocidad medida con el anemómetro,  por el área calculada.
  • Finalmente, el caudal de aire se obtiene al multiplicar, 1.2 pies cuadrados del área, por la velocidad medida con el anemómetro (en este caso 2000 pies por minuto), así el caudal tiene como resultado 2400 pies cúbicos por minuto, también conocidos como c f m.

Medidas de ductos de aire acondicionado:

La mayoría de los conductos se fabrican a medida. De hecho, los conductos rectangulares se pueden plegar rápida y fácilmente a cualquier tamaño, dentro de las limitaciones de la maquinaria utilizada para fabricarlos, y las bridas se ajustan fácilmente a cada extremo.

Sin embargo, existe un estándar de medidas, que la mayoría de catálogos respeta. Estos valores de medidas los podemos resumir en la siguiente tabla:

Tamaño del ductoAnchoLargo
40cm x 20cm400mm200mm
50cm x 25cm500mm250mm
50cm x 30cm500mm300mm
60cm x 30cm600mm300mm
60cm x 35cm600mm350mm
70cm x 40cm700mm400mm
80cm x 50cm800mm500mm
100cm x 50cm1000mm500mm
Medidas de ductos Rectangulares

Medidas de ductos rectangular en pulgadas muy utilizadas:

2 1/2in x 10in6 in X 4 in6in X 6in6in X 8in6in X 10in6in X 12in
2 1/2in x 14in8 in X 4 in8in X 6in8in X 8in8in X 10in8in X 12in
2 1/2in x 30in10 in X 4 in10in X 6in10in X 8in10in X 10in10in X 12in
3 1/2 in x14in12 in X 4 in12in X 6in12in X 8in12in X 10in12in X 12in
3 1/2in x 30in14 in X 4 in14in X 6in14in X 8in14in X 10in14in X 12in
16 in X 4 in16in X 6in16in X 8in16in X 10in16in X 12in
18 in X 4 in18in X 6in18in X 8in18in X 10in18in X 12in
20 in X 4 in20in X 6in20in X 8in20in X 10in20in X 12in
22 in X 4 in22 in X 6in22in X 8in22in X 10in22in X 12in
24 in X 4 in24in X 6in24in X 8in24in X 10in24in X 12in
26in x 6in26in x 8in26in X 10in26in X 12in
28in x 6in28in x 8in28in X 10in28in X 12in
30in x 6 in30in x 8in30in X 10in30in X 12in
32in x 8in32in X 10in32in X 12in
34in x 8in36in X 10in34in X 12in
36in x 8in38in X 10in36in X 12in
40in X 10in38in X 12in
40in X 12in
42in X 12in
Tabla de medidas de ductos rectangulas en pulgadas

¿Por qué es importante conocer las medidas de los ductos de aire acondicionado estándar?

La conveniencia de usar medidas estándar para los ductos, es poder obtener accesorios a la misma medida, y evitar adaptaciones por ejemplo para cajas de volumen variable, rejillas, dampers y filtros.

Tabla de medidas de ductos circular:

Medidas estándar ducto circular
(in)
5in
6in
7in
8in
9in
10in
12in
14in
16in
18in
20in
;edidas standar de ducto circular

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