3. CIRCULACIÓN DE AIRE POR
Para ventilar un espacio, un recinto o una máquina, ya sea impulsando aire o bien extrayéndolo, es muy corrien te 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 "l fluir del aire por tal conducto absor ve energía del ventilador que lo impulsa/extrae debido al roce con las par edes, los cambios de dirección o los obstáculos que se %allan a su paso &a rent rentab abililid idad ad de una una ins instalación exige que se minimice esta parte de energía consumida
CONDUCTOS
Conductos rectangulares !i la sección del conducto no es cir cular, caso frecuente en instalaciones de ventilación en donde se presentan formas rectangulares o cuadradas, es necesario determinar antes la sección
circular equivalente, ésto es, aquélla que presenta la misma pérdida de carga que la rectangular considerada "l diámetro equivalente puede deter minarse de forma práctica por medio de la gráfica de la #ig 3$
DI"#ETRO E$UI%ALENTE DE UN CONDUCTO RECTANULAR CON IUAL PéRDIDA DE CARA
'omo el consumo de un ventilador es directament directamente e proporcional proporcional a la pr esión total Pt a que traba(a, podemos constatar que, de no cuidar el dise)o de una canali*ación, puede darse el caso de gastar muc%a más energía de la necesaria
3.1 PéRDIDA DE CARA + la presión del aire necesaria para vencer la fricción en un conducto, que es la que determina el gasto de energía del ventilador, se le llama pér - dida de carga !e calcula a base de la longitud longitud de la conducción, conducción, el llam llamad ado o diámetro %idráulico, la velocidad y densidad del aire y el coeficiente de frotamiento, de la rugosidad rugosidad de las paredes, de las dimens dimension iones es y la la dis- posición del mismo
Tra!os
Rectos
&a forma práctica de %acerlo es r ecu ecurriendo a nomogramas confeccionados en base a todo el baga(e técnico necesario y son válidos para conduc ciones con la rugosidad corriente en materiales %abitualmente usados "l nomograma de la #ig 3 muestra es uno de éllos para secciones cir cular cular es y un coeficiente de fricción λ - ..$ 0planc%a de %ierro galvani *ada1
#ig 3$
33
Acc&dentes en la conducc&'n &as canali*aciones de aire no siempr e se componen de tramos rectilíneos sino que a menudo se presentan accidentes en su trayectoria que obligan al uso de codos, desviaciones, entradas, salidas, obstáculos, etc, los cuales provocan una pérdida de carga adicional "n consecuencia, será necesario calcular las pérdidas de cada uno de tales accidentes y sumarlas a las de los tramos r ectos "xisten diversos métodos para calcular la pérdida de carga debida a los accidentes de una canali*ación, siendo el más usado en los manuales especiali*ados 0con muc%os datos experimentales que permiten, con unas sencillas operaciones, determinar su valor1, el siguiente;
3.( C"LCULO DE LA PéRDIDA DE CARA #étodo del coe)&c&ente
.....
4.... 2.... 3.... $....
....
4... 2... 3... $...
...
4.. 2.. 3.. $..
*n+
!e basa este método en calcular la pérdida de carga de un elemento de la conducción en función de la pr esión dinámica Pd del aire que cir cula y de unos coeficientes FnG de proporcionalidad, determinados experimentalmente, para cada uno segHn su forma y dimensiones &a fórmula usada es;
.. mm cda Pd
4. .
.$ .3 .2 .4
$
3 2 4
&a presión dinámica Pd que aparece en la fórmula puede %allarse fácilmente del siguiente modo + partir del caudal de aire que circula J 0m3/%1 y el diámetro del conducto d 0m1, en la gráfica de la figura 3 determinar emos la velocidad v 0m/s1 del aire 'on este dato, y por la gráfica de la fig 33 encontraremos la presión dinámica pd 0mm cda1 que necesitamos para aplicar la fórmula de la pérdida de car ga "n las figuras siguientes se pr opor cionan los coeficientes FnG de pérdida de carga de diversos accidentes en la cir culación de aire por conductos, desde su captación %asta la descar ga
$.
3. 2. 4.
..
">D+?+! :+<+! 6.I ?
?
, n - Pd !! c.d.a./
?e esta forma calcularemos uno a uno los accidentes de la conducción que, sumados a los de los tramos r ectos, nos proporcionarán la pérdida de carga total del sistema de conducción
.
#ig 33
#igura
∆P
'onducciones cir cular es
P3"!<=> ?<>@A<'+, '+B?+& C ?<@A"DE
?
?/6 'onducto 'ircular ectangular
.,89 ,$4
.,27 .,9
Erificio
'oeficiente n .,$
,8
: n - ,6
?
?
n - .,64
3. - ?/$ ?
n - .,6 a .,
: ? ?
'onducto;
:
'icular n - .,4 ectangular n - .,9
:
:$
45 3.5 245 6.5 7.5 $.5 4.5
'oeficiente n 'ircular ectangular .,4 .,$4 .,.8 .,6 .,.6 .,4 .,.8 .,9 .,4 .,$4 .,$6 .,34 .,2. .,28
n - ,98 P d K .,4 Pd$ Pd y Pd$ corresponden a : y :$
#ig 32 32
">D+?+! + 'E>?B'DE! LE'+ 'E> "M<&&+
LE'+ +'+AP+>+?+ 6 :
:
4
?
n 2 e t n e i c 3 i f e o '
$
?
@rea libre re(illa @rea total conducto
/?
.,3
.,2
.,4
.,6
.,9
.,8
.,7
,
,$
. .,3
,3
'B"PE! +D3+:"!+?E! "> "& 'E>?B'DE 4 2 3
<<
.,4 .,2 .,3 .,$ ?
.,.4 .,.2
.,
.,$
.,3
<
<<
<<< &
.,2
.,4
.,7 :
.,9
.,7
Dodas las velocidades consideradas en este capítulo para el cálculo del coeficiente n están referidas a velocidades en el conducto :c, la del diámetro ? indicado, aunque se trate de calcular pérdida de carga a la entrada
.,4 Loca rectangular o cuadrada
.,2 .,3 .,$
"n las campanas de captación, sean verticales u %ori*ontales, la sección de la boca debe ser como mínimo el doble de la del conducto
Loca r edonda
., @ngulo .,.
.,8
culo
.,6 n e t n e i c i f e o '
.,9
!i no %ay forma de evitarlos deben cubrirse con protecciones de silueta aerodinámica para no provocar pér didas elevadas de carga &os obstáculos con frentes superiores a cinco centímetros deben carenarse con perfiles redondeados o, me(or, con siluetas de ala de avión, procurando que los soportes o apoyos sean paralelos a la vena de aire !i la obstrucción es superior al $.N de la sección debe bifurcarse la canali*ación y %acerla confluir una ve* superado el obstá-
.,6
'+AP+>+! ?" '+PD+'<=>
.,8
.,6
?eben evitarse los obstáculos que atraviesen una conducción de aire y en especial en los codos y bifurcaciones del flu(o >os referimos a cuerpos extra)os a la canali*ación y no cuando se trate de ventilar los mismos, como es el caso de baterías inter cambiadoras de calor en las que, por otra parte, se dise)an ya con las aletas orientadas de forma que obstruyan lo menos posible
<
.,
.,4
<<<
$
n e t n e i c i f e o '
.,2
.5
$.5
2.5
6.5
8.5
..5
$.5
2.5
6.5
"n campanas rectangulares, refiere al ángulo mayor
8.5
#ig 34 34
F
α
G
se
'E"#<'<">D"! 00n ?" PO3?
!ección rectangular ,3
?
,$
?
?
+
,
+ L
3
!ección cir cular
L
.,7
.,8
.,7
.,9
.,8
n e t n.,6 e i c i f e o '.,4
.,9 .,6 .,4
.,2
.,2
.,3
.,3
.,$
.,$
.,
., .,
.,$
.,3
.,2
.,4
.,6
.,9
.,8
.,7
3 ? 'E?E! "> @>B&E 3"'DE 'E> ?<"'D<'"!
?ir ectrices &
.,4
3
.,2 n .,3 e t n e i c i f e .,$ o '
n - .,$8
n - .,2
n - .,34
n - .,
!in ?irectri* Bna ?irectri*
., .,.8
?os ?ir ectrices Dres ?ir ectrices
'/$
.,.6 .,
.,$
.,3
.,2
.,4
.,6
.,9
.,8
.,7
/&
'/3
'/4
'
?etalle álabes de grosor aer odinámico
#ig 36 36
DESCARGA PREFERIBLE Mejor pr otección de la lluia Menor p!r dida de car "a#
#ig 39 39
3.3 E2E#PLO DE APLICACIÓN
m . $
J 0m3/%1 - 36.. &Q: - 36.. x $ x .84 x m/s - 6.. considerando que la velocidad de captación de los vapores es suficiente con m/s
?
&a velocidad de aire en el conducto la decidiremos de :c - . m/s con lo que podemos determinar por medio de la gráfica de la #ig $$ que la pr esión dinámica en el mismo será;
. m
Pd - 6 mm cda "l diámetro del conducto cir cular deberá ser, de acuerdo con los 6.. m3/% y la velocidad de . m/s, leído en la gráfica de la #ig 3, d - .24 m, redondeando su valor a una medida comercial + estos valores corr esponde una pérdida de carga de .R$ mm cda, también sacada de la misma gráfica, para los tramos rectos del
-?
tubular 9.I
$m .,84
conducto
&os coeficientes carga son;
:entilador axial
m
Danque FnG
de pérdida de #ig 38
'ampana; .$4, segHn #ig 34 'odos; n - .R$, si el radio interior es igual al diámetro #ig 36 !ombrerete; n - .8 para Q - ?, segHn #ig 39 &a pérdida de carga para los tramos rectos es; ∆Pt
- &ong conducto x Perd por m 0 K . K $.1 .$ - 6$ mm cda
y la pérdida por la campana, codos y sombr er ete; Pt$ - 0.$4 K .$ K .81 6 .2 mm cda &a pérdida de carga total de la instala ción resulta ser; ∆Pt , P t1
Pt( , 45( 1657 ,
1454 !!
c.d.a.
+sí pues, el extractor de aire a escoger debe ser capa* de ve%icular
38
6.. m3/% a través de un sistema que presenta unas pérdidas de 66 mm cda Bn tipo axial, tubular, del mismo diámetro que el de la campana resultaría ser el más idóneo +l %ablar de la curva característica se)alaremos el llamado punto de traba(o que nos remitirá de nuevo a este e(emplo
