87 - Información Técnica (PDF)

Conceptos Básicos de Ventilación
Caudal del ventilador
El caudal (Q) de un ventilador, es la cantidad de aire
que éste puede desplazar por unidad de tiempo.
Habitualmente se expresa en m3/h. o C.F.M.
1 C.F.M. = 1,7 m3/h
En las características técnicas, se refleja el caudal
máximo del ventilador a descarga libre, sin ningún
tipo de pérdida de carga.
Presión del ventilador
Es el valor de la fuerza que ejerce el ventilador para
vencer las pérdidas de carga de una instalación de
ventilación.
En las curvas características se reflejan los valores
en mm c.a. (milímetros columna de agua) y Pa
(Pascals).
9,8 Pa = 1 mm c.a.
• Presión estática (Pe): Es la fuerza que ejerce el aire
sobre las paredes de las tuberías.
Esta presión es positiva, cuando es mayor que la
atmosférica. Si las paredes de la tubería fueran
elásticas, veríamos como se dilatan (Sobrepresión).
Cuando es menor a la presión atmosférica, la presión
es negativa y las paredes se contraerían (Depresión).
• Presión dinámica (Pd): Es la fuerza por unidad de
superficie que provoca el aire en movimiento y se
manifiesta en el mismo sentido que la dirección de
éste.
• Presión total (Pt): Es la suma de la presión estática
y la dinámica.
Potencia instalada
Es la potencia mecánica útil, que desarrolla el motor
eléctrico en su eje, para ser aprovechada por la hélice
o turbina del ventilador.
En las características técnicas se expresa en Kw
(Kilowatios).
1 KW = 1,36 CV
372
Potencia absorbida
Es la cantidad de potencia que el ventilador absorbe
de la red eléctrica. Parte de esta potencia se transforma
en potencia útil mecánica en el eje del motor y parte
se pierde por calentamiento y rozamientos del motor.
La potencia absorbida del ventilador, es siempre
mayor que la potencia mecánica útil aprovechada.
Habitualmente la potencia absorbida se expresa en
W (watios)
Nivel sonoro
El sonido es la sensación auditiva producida por el
movimiento ondulatorio del aire, debido a un movimiento vibratorio. Las ondas sonoras se propagan a
través del aire, alcanzando en algún momento la
posición que ocupa algún receptor.
Cuando el sonido audible es desagradable, es cuando
hablamos de ruido.
• Potencia Sonora (Lw): Es la cantidad de energía
emitida por una fuente en cada segundo. Este valor
no varía en función del local, o distancia en la que
se encuentre la fuente sonora.
• Presión Sonora (Lp): Es la percepción que tiene el
oído, de los valores de la potencia sonora, y varía
en función del local y de la distancia entre el emisor
y el receptor.
Reducción de nivel sonoro en función de la distancia:
Distancia (m)
Emisor- receptor
1
1,5
2
3
4
5
6
7
8
9
10
15
20
25
30
Reducción por
distancia (dB)
11
15
17
20
23
25
26
28
29
30
31
34
37
39
40
Ensayos de los ventidadores y
presentación gráfica
El ensayo de los ventiladores tiene por objeto determinar
el caudal y la presión que proporcionan, así como todos
sus datos eléctricos y nivel sonoro, a fin de poder establecer su curva característica de trabajo.
Ensayo de Caudal y Presión
Los ensayos de caudal y presión de los ventiladores
SODECA, se efectúan en nuestro laboratorio de fluidos,
de acuerdo a las normas internacionales ANSI/AMCA
STANDARD 210-99 y UNE 100-212-90.
Ensayo de Nivel Sonoro
Debido al desplazamiento del aire y al movimiento del
impulsor, el ventilador provoca un determinado ruido,
que se cuantifica en nuestro laboratorio, según normas
ISO-3744 y ISO-3745.
Representación gráfica de los ensayos
La curva característica de un ventilador es la representación gráfica, en unos ejes de coordenadas, de todos
los valores resultantes de los ensayos.
Los datos facilitados en las curvas características
corresponden a:
• Temperatura 20ºC
• Presión atmosférica: 760 mm.Hg.
• Densidad del aire: 1,2046 Kg/m3
Los valores obtenidos en los ensayos de nivel sonoro,
se representan en medidas de Potencia sonora o
Presión sonora, obtenidas en campo libre y se
expresan en dB(A).
Los datos de Nivel de Presión Sonoro, reflejados en
las características técnicas, corresponden generalmente a un valor de Presión Sonora expresado en
dB(A), medido en campo libre a una distancia
equivalente a tres veces el diámetro de la hélice, con
un mínimo de 2,5 metros, salvo indicaciones
específicas en cada serie.
Esta curva representará la totalidad de los posibles
puntos de trabajo del ventilador. Sobre cualquier curva
característica reflejada en este catálogo, podremos
observar como el caudal (Q), representado en el eje
de las abcisas, disminuye a medida que aumenta la
presión estática (Pe) en el eje de las ordenadas. Siendo
el caudal máximo cuando la presión estática es 0 mm
c.a., lo que llamamos caudal a descarga libre.
De esta forma observamos que la curva del ventilador
nos proporciona de forma gráfica los caudales que
puede desarrollar, en función de la presión que requiera
el sistema de ventilación.
373
Selección de los ventiladores
La correcta elección de un ventilador viene determinada
por los siguientes conceptos: .
• Caudal necesario
• Presión necesaria
• Nivel sonoro admisible
• Tipo de alimentación eléctrica
Caudal necesario (Q) m3/h
Para determinar el caudal necesario se deben tener
en cuenta el tipo de instalación a realizar, ambiental
o localizada.
Instalación de ventilación/extracción ambiental
La determinación del Caudal (Q) de aire necesario
dependerá del uso al que esté destinado el local y
de características tales como, ocupación, contaminación, etc.
Renovaciones de aire recomendadas, del volumen de
aire interior del local, en función de la actividad:
Tipo de Local
Armarios roperos
Auditorios
Aulas
Bibliotecas
Cabinas de pintura
Cámaras blindadas
374
Renov / h
4-6
6-8
5-7
4-5
25 - 50
3-6
Tipo de Local
Lavanderías
Locales acumuladores
Locales de aerografía
Locales de decapado
Oficinas
Piscinas
Renov / h
10 - 20
5 - 10
10 - 20
5 - 15
4-8
3-4
Cines, Teatros
Cocinas domésticas
Cocinas colectividades
Cuartos de baño
Despachos de reuniones
Duchas
Fundiciones
Garajes (caudal por plaza)
Gimnasios
5-8
15 - 25
15 - 30
5-7
6-8
12 - 25
8 - 15
3
432 m /h
4-6
Remojos
Restaurantes - Casinos
Salas de conferencia
Salas de espera
Salas de fotocopia
Salas de máquinas
Salas de reuniones
Talleres (mucha alteración)
Talleres (poca alteración)
40 - 80
8 - 12
6-8
4-6
10 - 15
10 - 40
5 - 10
10 - 20
3-6
Habitaciones
Inodoro en domicilio
Inodoro público / industria
Laboratorios
Laminadores
3-8
4-5
8 - 15
8 - 15
8 - 12
Talleres de montajes
Talleres de soldadura
Tiendas
Tintorerías
Vestuarios
4-8
20 - 30
4-8
5 - 15
6–8
Según la ocupación de las personas que se encuentran
habitualmente en el local y de la contaminación generada:
Actividad normal sin fumar
Actividad normal fumando
Ligera actividad física
En locales industriales
29 m3/h por persona
58 m3/h por persona
45 m3/h por persona
60 m3/h por persona
Instalación de ventilación/extracción localizada
En muchos casos es aconsejable realizar la extracción
del fluido contaminante, en el mismo lugar donde se
produce. En estos casos para la determinación del
Caudal (Q) de aire necesario se tendrá en cuenta la
superficie de la campana de captación y de la velocidad
de captación de las partículas a recoger y de la
velocidad de transporte de las mismas a través de los
conductos.
VELOCIDADES DE CAPTACIÓN DE PARTÍCULAS
Material
m/s
Serrín y virutas, ligeros
10 a 15
Serrín y virutas, pesados
17 a 23
Polvos de rectificado
17 a 23
Limpieza por chorro de arena
17 a 23
Polvo de plomo
20 a 25
Volanderas de borra de algodón
7.5 a 10
Polvo de semillas, polvo de caucho
10 a 15
Polvo para moldeo de baquelita
15 a 17
Polvo de baquelita
10 a 12
VELOCIDADES DE TRANSPORTE DE PARTÍCULAS
Material
m/s
Carbón, polvo
20 a 28
Serrín
20 a 30
Corcho
17 a 28
Pulpa troceada
22 a 36
Lana, yute, algodón
22 a 30
Granos de café
15 a 20
Cenizas, escorias pulverizadas
30 a 43
Arena, cemento
30 a 46
Cal
25 a 36
Harina
17 a 30
Trapos
22 a 33
Maíz, Trigo, centeno
25 a 36
Avenas
22 a 30
375
Presión necesaria (Pe) mm.c.a.
Cuando es necesario evacuar el caudal de aire a
través de conductos o tuberías, con una determinada
longitud o sección, estos provocan debido al roce,
cambios de sección, obstáculos, etc, una pérdida de
carga al ventilador.
La pérdida de carga de la instalación, es proporcional
a la potencia eléctrica absorbida por el ventilador,
esto significa que un mal diseño de la instalación de
ventilación, es un gasto innecesario de energía
eléctrica.
Esta pérdida de carga, es la presión necesaria que
debe dar el ventilador para vehicular el aire a través
de estos obstáculos.
Gráfico de pérdidas de carga en conductos circulares
Caudal de aire m3/hora
0.01
50
0.02
100
0.03
0.04
0.05
200
0.06
0.07
0.08
0.09
500
0.1
0.2
1 000
0.3
0.4
2 000
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
4 500
5 000
1.5
2
10 000
3
50 000
15
20
100 000
30
40
50
10.0
6.0
8.0
4.0
3.0
2.0
1.0
0.6
0.8
60
70
80
90
100
0.4
0.3
0.2
0.28
0.1
0.08
0.06
0.04
0.03
0.02
0.01
200 000
Perdidas de carga en mm.C.A. (d=1,2 Kp/m3) por cada metro de longitud de conducto
376
Caudal de aire m3/segundo
4
5
6
7
8
9
10
20 000
Ejemplos prácticos
Ejemplo práctico de extracción de aire
en aparcamientos
Normativa a utilizar
• C.T.E. (Código técnico de Edificación)
Documento Básico SI de seguridad en caso de
incendio
Documento Básico HS de salubridad
Principios básicos:
• En el diseño de los garajes debe disponerse un
sistema de ventilación natural o mecánica. Solo
puede ser natural si existen aperturas al menos en
las dos zonas opuestas de la fachada, repartidas
uniformemente y libres de obstáculos.
• La ventilación mecánica tiene que realizarse por
depresión mediante extracción mecánica o mediante
impulsión y extracción mecánica.
• El caudal de aire necesario será de 120 l/seg o
432 m3/h por plaza de aparcamiento
• Se precisa una abertura de impulsión y otra de
extracción por cada 100 m2.
• Separación máxima entre aberturas de extracción
10 m.
• En aparcamientos compartimentados, en los que
la ventilación sea conjunta, deben disponerse las
aberturas de admisión en los compartimientos y las
de extracción en las zonas de circulación comunes.
Cada compartimiento dispondrá de al menos una
abertura de admisión.
• Los aparcamientos de más de cinco plazas
deberán disponer de sistema automático de
detección de monóxido que active los ventiladores
a partir de 50 ppm, si existen empleados y 100 ppm
en caso contrario.
• El número de redes de extracción variará en
función del número de plazas del garaje:
Menos de 15 plazas 1 red de conductos
De 15 a 80 plazas
2 redes de conductos
Más de 80 plazas
1 + 1 redes por cada 40 plazas
Datos necesarios:
• Número de plazas del aparcamiento
• Diseño de la planta, superficie y altura del
aparcamiento
• Ubicación del extractor
• Zonas de paso de las redes de conductos
Ejemplo de cálculo aparcamiento de 50 plazas:
Caudal (Q): 50 plazas x 432 m3/h = 21.600 m3/h
Nº de redes de conductos necesarias: 2 redes de
conductos
En función del diseño de la planta, la altura y la ubicación de los extractores, diseñaremos las redes de los
conductos de extracción y calcularemos las pérdidas
de carga. (Este diseño se puede realizar de forma
automática mediante el programa de Selección de
ventiladores y diseño de conductos CONDU-2D que
funciona bajo entorno autocad)
377
Ejemplos prácticos
Ejemplo práctico de extracción de aire
en campana de cocina
Normativa a utilizar
• C.T.E. (Código técnico de Edificación)
Documento Básico SI de seguridad en caso de
incendio
Documento Básico HS de salubridad
Esta normativa solo debe utilizarse si la cocina tiene una
potencia instalada, de aparatos destinados a la
preparación de alimentos, superior a 20 Kw. En este
caso la cocina se clasifica como local de riesgo especial
y los extractores tendrán que garantizar su funcionamiento
durante 90 minutos a una temperatura de 400ºC.
Principios básicos:
• La velocidad de captación de aire, será en función
de las caras abiertas de la campana de extracción:
0,55 m/seg
para 1 cara abierta
0,75 m/seg
para 2 caras abiertas
0,9 m/seg
para 3 caras abiertas
1,1 m/seg
para 4 caras abiertas
• Los extractores tendrán que garantizar su
funcionamiento durante 90 minutos a una
temperatura de 400ºC.
378
• Las campanas de extracción deberán ser
fabricadas en material M0 y situadas a más de 50cm
de cualquier punto combustible no protegido.
• Los conductos de extracción serán
independientes de otros sistemas y exclusivos para
cada cocina.
• Los conductos deberán ser fabricados en material
M0 y dispondrán de registros para inspección y
limpieza.
• No deben instalarse compuertas cortafuegos en
este tipo de conductos
• Los filtros deberán ser fabricados en material M0.
• Los filtros se colocarán a más de 1,2 m si la cocina
es de gas o parrillas, y a más de 0,5 m en otros
tipos de instalación.
• Los filtros tendrán una inclinación mayor de 45º
y serán accesibles y desmontables
Datos necesarios:
• Sección libre de aspiración, de la campana de
extracción
• Número de caras abiertas de la campana de
extracción
• Potencia total en Kw, de los aparatos eléctricos de
la cocina
• Ubicación del extractor
• Zona de paso de la red de conductos
Ejemplo de cálculo de extracción en campana de
cocina:
Sección libre : 1,6 m2
Caras abiertas: 3
Velocidad de captación: 0,9 m/seg
Caudal (Q): 1,6 m2 x 0,9 m/seg x 3600= 5.184 m3/h
En función del diseño de la instalación y de la ubicación
del extractor, calcularemos las pérdidas de carga. La
velocidad de paso de aire por el conducto no debe
ser superior a 10 m/seg.
Ejemplos prácticos
Ejemplo práctico de extracción de aire en
viviendas
Normativa a utilizar
• C.T.E. (Código técnico de Edificación)
Documento Básico HS de salubridad
Apartado 3.1.1.
Las viviendas dispondrán de un sistema general
de ventilación que puede ser híbrida o mecánica.
• Los comedores y dormitorios se consideran zonas
secas y deberán disponer de aberturas de admisión
de aire.
• Los aseos, cocinas y baños se consideran zona
húmedas y dispondrán de extracción.
• Cuando las carpinterías exteriores sean de clase
0 o 1, pueden utilizarse como admisión, las aberturas
de las juntas de apertura.
• Las cocinas dispondrán de un sistema específico
de extracción mecánica, conectado a un conducto
de extracción independiente.
• Las aberturas de extracción, deben conectarse a
los conductos de extracción y deben situarse a una
distancia del techo menor que 100 mm y a una
distancia de cualquier rincón mayor de 100 mm.
• Los conductos de extracción no pueden
compartirse con otros conductos de locales de otros
usos, excepto con los trasteros.
Datos necesarios:
• Distribución de la vivienda
• Superficies de las zonas de la vivienda
• Ocupantes de la vivienda
• Ubicación del extractor
• Zona de paso de la red de conductos
Principios básicos:
• El caudal (Q) de ventilación mínimo se obtendrá
de la tabla 2.1 del documento HS de salubridad.
• Se considera un ocupante por dormitorio individual
y dos ocupantes por dormitorio doble.
• En cada comedor y en cada sala de estar se
considera un número de ocupantes igual a la suma
de los contabilizados en todos los dormitorios.
• En los locales de las viviendas destinados a
varios usos, se considerará el caudal
correspondiente al uso para el que resulte un mayor
caudal.
379
Locales
(1)
(2)
Caudales de ventilación mínimos exigidos
Caudal de ventilación mínimo exigido qv en l/s
En función de
otros parámetros
Por ocupante
Por m2 útil
Dormitorios
5
Salas de estar y comedores
3
Aseos y cuartos de baño
15 por local
Cocinas
2(1)
50 por local (2)
Trasteros y sus zonas comunes
0,7
Aparcamientos y garajes
120 por plaza
Almacenes de residuos
10
En las cocinas con sistema de cocción por combustión o dotadas de calderas no estancas este caudal se incrementa en 8/s
Este es el caudal correspondiente a la centilación adicional especifica de la cocina
Ejemplo de cálculo de la extracción de aire en
vivienda:
2 dormitorios dobles (4 ocupantes)
1 baño
1 comedor
1 cocina de 6 m2 con vitrocerámica
Caudal de admisión a través de zonas secas
2 Dormitorios dobles:
5 l/seg x 2 x 2 = 20 l/seg = 72 m3/h
1 Comedor (4 ocupantes):
3 l/seg x 4 = 12 l/seg = 43 m3/h
Total admisión de aire zonas secas 115 m3/h
380
Caudal de extracción a través de zonas húmedas
1 Cocina: 6 m2 x 2 l/seg = 12 l/seg = 43 m3/h
1 Baño: 15 l/seg = 54 m3/h
Total extracción de aire zonas húmedas 97 m3/h
Tal y como obliga la normativa, el recorrido del aire
debe ser captado desde el comedor y habitaciones,
y evacuado por la cocina y los baños. Por este motivo
y dado que el aire recorrerá toda la vivienda, no se
sumarán todos los caudales, sino que se elegirá el
valor mas alto de caudal, entre los cálculos de admisión
o extracción. En nuestro caso 115 m3/h
En función del diseño de la instalación y de la ubicación
del extractor, calcularemos las pérdidas de carga.
Ejemplos prácticos
Ejemplo práctico de sobrepresión de
escaleras
• Es necesario un sistema de control para garantizar
en todo momento el caudal o la presión necesaria.
El sistema aconsejado, es la utilización de un Kit
de Sobrepresión compuesto de una sonda de
presión que actúe sobre un regulador de velocidad,
y una unidad de impulsión de aire para presuavizar.
Normativa a utilizar
• Pr EN-12101-6
• UNE 23586
• UNE 100.040
La norma actual más utilizada es la UNE 100.040 que
se basa en obtener una velocidad del aire a través de
la puerta abierta de 0,75 m/seg, pero la normativa a
utilizar en un futuro inmediato Pr EN-12101-6 o UNE
23596, utiliza el criterio de una velocidad de aire a
través de la puerta abierta de 2 m/seg.
En ambas normas se debe mantener una presión
diferencial de 50 Pa, cuando las puertas están cerradas
Principios básicos:
• El caudal (Q) de aire necesario se calculará
mediante la superficie de una puerta abierta, por la
ve l o c i d a d s e g ú n l a n o r m a t i va e l e g i d a .
• La presión diferencial, siempre será de 50Pa con
las puertas cerradas.
• Para la correcta elección del ventilador
deberemos sumar a los 50 Pa necesarios, la pérdida
de carga del conducto.
Datos necesarios:
• Superficie de las puertas
• Velocidad de aire a través de la puerta abierta
• Ubicación del extractor
• Zona de paso de la red de conductos
Ejemplo de cálculo de sobrepresión de escaleras:
1 Puerta de 2 m2
Norma a utilizar Pr EN-12101-6
Velocidad a través de la puerta: 2 m/seg
Presión mínima necesaria 50 Pa
Caudal (Q): 2 m2 x 2 m/seg x 3600= 14.400 m3/h
En función del diseño de la instalación y de la ubicación
del extractor, calcularemos las pérdidas de carga.
Para el sistema de control y garantizar en todo
momento el caudal o la presión necesaria utilizaremos
el Kit de Sobrepresión especialmente diseñado para
esta aplicación.
+
0,75 m/s
2 m/s
0,75 m/s
2 m/s
50 Pa
+
CRITERIO DE FLUJO DE AIRE
0,75 m/s según la actual norma UNE-100.040
2 m/s según la norma prEN 12101-6
CRITERIO DE DIFERENCIA DE PRESIÓN
(TODAS LAS PUERTAS CERRADAS)
381