Como calcular las dimensiones de ductos de aire acondicionado

Para saber Cómo calcular las dimensiones de ductos de aire acondicionado debemos conocer primero una serie de términos y procedimientos que nos van a permitir saber cpn precisión los factores a tomar en cuenta en el pre dimensionamiento de una red.

Cálculo de Conductos de Aire:

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:

Diseño de Ductos en sistema de Ventilación:

¿Cuáles son los tipos de ventiladores?

Básicamente son:

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

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.

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.

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

Si pensamos en refrigeración y aire acondicionado, podemos generalizar diciendo, que los ventiladores centrífugos, se usan en el evaporador, de modo de llevar la masa de aire lo más lejos posible, de modo de llegar a la carga térmica.  En cambio los ventiladores  helicoidales, se usan en el condensador, donde es más importante generar caudales de aire altos, que puedan refrescar este intercambiador de calor.

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.  

Nos vamos a enfocar en el ventilador centrífugo, debido a ser el usado mayormente en sistemas de distribución de aire.

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.

Empecemos estudiando las características principales del 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.

Ahora vamos a estudiar rápidamente el ventilador centrífugo con álabes hacia atrás.

Estudiemos rápidamente sus características.

  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.

Cálculo de ducto de suministro y retorno:

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