Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Mecánica DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN PARA EL TALLER AUTOMOTRIZ RESTAURACIONES MONAGAS C.A. Alfonso Regueira Tutor Académico: Jonnathan Sandoval Tutor Industrial: Alexander Sánchez Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Mecánica Desarrollo de un sistema de ventilación para el taller automotriz Restauraciones Monagas C.A. Por: Alfonso Regueira Cédula Nº: 27.773.679 Tutor: Jonnathan Sandoval Objetivo (s) del Desarrollo Sustentable (ODS) al cual se orienta el trabajo de investigación ODS Descripción Poner fin a la pobreza en todas sus formas en todo el mundo. Poner fin al hambre, lograr la seguridad alimentaria y la mejora de la nutrición y promover la agricultura sostenible. Garantizar una vida sana y promover el bienestar para todos en todas las edades. Garantizar una educación inclusiva, equitativa y de calidad y promover oportunidades de aprendizaje durante toda la vida para todos. Lograr la igualdad entre los géneros y empoderar a todas las mujeres y las niñas. Garantizar la disponibilidad de agua y su gestión sostenible y el saneamiento para todos. Relación con los Objetivos de la Investigación Directo Indirecto Garantizar el acceso a una energía asequible, segura, sostenible y moderna para todos. Promover el crecimiento económico sostenido, inclusivo y sostenible, el empleo pleno y productivo y el trabajo decente para todos. Construir infraestructura resistente, promover la industrialización inclusiva y sostenible y fomentar la innovación. Reducir la desigualdad en y entre los países. Lograr que las ciudades y los asentamientos humanos sean inclusivos, seguros, resilientes y sostenibles. Garantizar modalidades de consumo y producción sostenibles. Adoptar medidas urgentes para combatir el cambio climático y sus efectos. Conservar y utilizar en forma sostenible los océanos, los mares y los recursos marinos para el desarrollo sostenible. Gestionar sosteniblemente los bosques, luchar contra la desertificación, detener e invertir la degradación de las tierras y detener la pérdida de biodiversidad. Promover sociedades, justas, pacíficas e inclusivas. Revitalizar la Alianza Mundial para el Desarrollo Sostenible. Con la propuesta y construcción del sistema de ventilación, se busca una mejora de las condiciones de trabajo del personal de Restauraciones Monagas C.A. x DERECHO DE AUTOR Quien suscribe, en condición de autor del trabajo titulado ‘’DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN PARA EL TALLER AUTOMOTRIZ RESTAURACIONES MONAGAS C.A.’’, declaro que: Cedo a título gratuito, y en forma pura y simple, ilimitada e irrevocable a la Universidad Metropolitana, los derechos de autor de contenido patrimonial que me corresponden sobre el presente trabajo. Conforme a lo anterior, esta cesión patrimonial sólo comprenderá el derecho para la Universidad de comunicar públicamente la obra, divulgarla, publicarla o reproducirla en la oportunidad que ella así lo estime conveniente, así como, la de salvaguardar mis intereses y derechos que me corresponden como autor de la obra antes señalada. La Universidad en todo momento deberá indicar que la autoría o creación del trabajo corresponde a mi persona, salvo los créditos que se deban hacer a los tutores o cualquier tercero que haya colaborado o fuere hecho posible la realización de la presente obra. Autor Alfonso Regueira C.I. 27.773.679 En la ciudad de Caracas, a los 27 días del mes de septiembre del año 2022. II APROBACIÓN Considero (amos) que el Trabajo Final titulado: DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN PARA EL TALLER AUTOMOTRIZ RESTAURACIONES MONAGAS C.A. Elaborado por el ciudadano: Alfonso Regueira Para optar por el título de: Ingeniería Mecánica Reúne los requisitos exigidos por la Escuela de Ingeniería Mecánica de la Universidad Metropolitana, y tiene méritos suficientes como para ser sometido a la presentación y evaluación exhaustiva por parte del jurado examinador que se designe. En la ciudad de Caracas, a los 27 días del mes de septiembre del año 2022 ______________________ ______________________ Ing. Jonnathan Sandoval, MSc. Lic. Alexander Sánchez III IV CONTENIDO Introducción .................................................................................................. 9 Capítulo I 11 I.1 Planteamiento del Problema ................................................................. 11 I.2 Delimitación .......................................................................................... 13 I.3 Justificación .......................................................................................... 13 I.4 Objetivos ............................................................................................... 14 I.4.1 Objetivo General ............................................................................. 14 I.4.2 Objetivos Específicos ..................................................................... 14 Capítulo II: Marco Teórico .......................................................................... 15 II.1 Ventilación ........................................................................................... 15 II.1.1 Ventilación Natural ............................................................................ 15 II.1.2 Ventilación Mecánica ........................................................................ 15 II.2 Turbomáquinas .................................................................................... 16 II.3 Ventiladores ......................................................................................... 17 II.3.1 Clasificación de los ventiladores según la presión total desarrollada ............................................................................................................... 17 II.3.2 Clasificación de los Ventiladores Según la dirección del flujo ....... 17 II.3.3 Clasificación de los ventiladores según la presión del ventilador .. 18 II.4 Selección de ventiladores .................................................................... 18 II.5 Diseño de ductos ................................................................................. 21 II.6 Perdida de carga.................................................................................. 22 Capítulo III: Marco Metodológico ............................................................... 23 Fase 1: Revisión de la bibliografía. ............................................................ 23 Fase 2: Formulación de variables. ............................................................. 24 Fase 3: Recolección de datos y elaboración de los cálculos preliminares. 24 Fase 4: Diseño del sistema y prueba teórica del mismo. ........................... 24 Capítulo IV: Discusión de resultados ........................................................ 25 IV.1 Sistemas de ventilación general: inyección y extracción de aire ........ 25 IV.1.1 Cálculo del caudal requerido ........................................................ 26 IV.1.2 Diseño de la red de ductos ........................................................... 27 V IV.1.3 Selección de equipos ................................................................... 34 Conclusiones............................................................................................... 36 Recomendaciones ...................................................................................... 38 LISTA DE TABLAS Tabla 4.1: Estudio de área libre de ventilación en las instalaciones del taller. 25 Tabla 4.2: Extracto de la norma DIN 1946 correspondiente al número de cambios de aire por hora recomendados según el uso dado al establecimiento. .......................................................................................... 26 Tabla 4.3: Caudal requerido por el taller. ................................................ 27 Tabla 4.4: Extracto de las velocidades de aire recomendadas para distintos espacios teniendo en cuenta los niveles de ruido. .................. 27 Tabla 4.5: Características de las rejillas de suministro seleccionadas. 29 Tabla 4.6: Características de las rejillas de retorno seleccionadas. .... 30 Tabla 4.7: Dimensionado del ducto de inyección. ................................. 32 Tabla 4.8: Dimensionado del ducto de extracción. ................................ 32 Tabla 4.9: Perdidas por accesorios. ........................................................ 33 Tabla 4.10: Datos para la selección del ventilador de inyección. ........... 34 Tabla 4.11: Datos para la selección del ventilador de extracción. ......... 34 LISTA DE ILUSTRACIONES Figura 1: Variación de los parámetros de los ventiladores ................. 20 Figura 2: Diagrama presentado en el catálogo de Rejillas Nacionales C.A. de las rejillas de suministro con control de caudal. ........................ 29 Figura 3: Diagrama presentado en el catálogo de Rejillas Nacionales C.A. de las rejillas de retorno. .................................................................... 30 Figura 4: Vista isométrica del sistema de ventilación ya instalado. ... 35 VI ANEXOS Anexo 1: Valor del coeficiente ‘’n’’ para diversos accesorios............. 41 Anexo 2: Esquema unifilar del sistema propuesto. .............................. 42 Anexo 3: Catálogo de rejillas de suministro de la marca Rejillas Nacionales con elemento seleccionado. .................................................. 43 Anexo 4: Catálogo de rejillas de retorno de la marca Rejillas Nacionales con selección de elemento. ....................................................................... 44 Anexo 5: Datos de catálogo de los filtros Alumfil 2” de la marca Alumfiltros Nacionales. .............................................................................. 45 Anexo 6: Pautas para la utilización de filtros según la ASHRAE. ....... 46 Anexo 7: Ficha técnica y curva característica del ventilador de inyección seleccionado. ............................................................................. 47 Anexo 8: Ficha técnica y curva característica del ventilador de extracción seleccionado. ........................................................................... 48 Anexo 9: Estudio de Factibilidad económica........................................ 49 Anexo 10: Partida sobre el suministro e instalación de los ductos de ventilación 50 Anexo 11: Partida para suministro, transporte e instalación del ventilador de inyección. ............................................................................. 51 Anexo 12: Partida para suministro, transporte e instalación del ventilador de extracción. ............................................................................ 52 Anexo 13: Partida para el suministro, transporte e instalación de las rejillas de suministro. ................................................................................. 53 Anexo 14: Partida para el suministro, transporte e instalación de las rejillas de extracción. .................................................................................. 54 Anexo 15: Partida para la realización de la acometida eléctrica. .......... 55 Anexo 16: Representación 3D del sistema de ventilación utilizando Autodesk Inventor. ...................................................................................... 56 Anexo 17: Plano de vista de planta del sistema de ventilación ya instalado realizado con Autodesk AutoCAD. ........................................... 57 VII RESUMEN DESARROLLO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN PARA EL TALLER AUTOMOTRIZ RECONSTRUCCIONES MONAGAS C.A. Autor: Alfonso Regueira Tutor Académico: Jonnathan Sandoval Tutor Industrial: Alexander Sánchez Caracas, noviembre 2022 Se propone el diseño de un sistema de ventilación forzada para el taller automotriz Restauraciones Monagas C.A., con el fin de asegurar la eliminación de vapores de pintura y residuos gaseosos producto de la combustión de gasolina presente en las instalaciones del taller. El diseño se elaboró partiendo del cálculo del caudal de aire con el que se trabaja, la velocidad del aire y la perdida de carga estática que deben vencer los ventiladores, como también la implementación de los cambios de aire por hora en el recinto según la norma DIN 1946, así como también otras normativas como: la norma COVENIN 2250, los estándares de construcción de ductos según la SMACNA. A partir de dichos datos se diseña el sistema de ventilación haciendo uso de software especializado que facilita la selección de los ventiladores para cumplir a cabalidad los requerimientos reflejados en el proceso de cálculo. Se obtiene como resultado un sistema de ventilación el cual cumple con las normativas que permiten garantizar condiciones de trabajo óptimas en ambientes de trabajo cerrados, a la vez que el retorno del aire al ambiente se realiza de manera limpia debido a la implementación de filtros de aire de eficiencia MERV 7, según la normativa de la ASHRAE para la selección de filtros. Finalmente se realizó un estudio de factibilidad económica por medio de un análisis de costos unitarios para la construcción del sistema, basado en las partidas del visor de costos del Colegio de Ingenieros de Venezuela. Palabras claves: ventilación forzada, residuos gaseosos, perdida de carga estática, normativas, ventiladores. VIII Introducción En los talleres automotrices en los que se realizan trabajos de pintura y pruebas de encendido de los vehículos, existe la presencia de agentes gaseosos contaminantes como lo son los vapores de pintura y los gases producto de la combustión interna en los motores de los autos como el CO2. Para evitar efectos adversos a la salud de los trabajadores tales como: hemorragias nasales, irritación de tracto respiratorio o leucemia, es necesario que las instalaciones de los talleres estén dotadas con un sistema de ventilación que garantice la extracción de los posibles gases contaminantes. Tanto en la literatura como en normativas oficiales venezolanas se puede encontrar material referente al diseño y características a cumplir para la realización de sistemas de ventilación. Por otra parte, con anterioridad en la Universidad Metropolitana se han realizado tanto tesis de grado como proyectos industriales sobre el tema de sistemas de ventilación como: “Diseño de un Sistema de Ventilación Forzada para Edificios con Talleres Mecánicos” (Rivero y Ferreira, 2021) así como también “Propuesta de Diseño del Sistema de Extracción de Partículas Volátiles y Reducción de Estrés Térmico en Líneas de Producción de Pañales en Planta Guatire de P&G” (Racho, 2012). El presente trabajo, realiza la propuesta para el mejoramiento en la calidad del aire presente en el taller mecánico de la empresa Restauraciones Monagas C.A., mediante el diseño de un sistema de ventilación forzada para garantizar mayor comodidad y seguridad a los empleados que trabajan en las instalaciones de la empresa. Para la realización de este trabajo se utilizó una investigación de naturaleza cuantitativa, experimental y con un alcance descriptivo, siempre partiendo de lo establecido en la literatura referente al diseño de sistemas de ventilación, así como también en los estatutos venezolanos para el trabajo en recintos cerrados. 9 10 Capítulo I I.1 Planteamiento del Problema El taller automotriz Restauraciones Monagas C.A. se especializa en trabajos de restauración, latonería y pintura, así como también trabajos de mecánica que puedan necesitar los vehículos que son atendidos (Regueira Vargas, 2022). En la actualidad, Restauraciones Monagas C.A. posee instalaciones físicas con un área de trabajo aproximada de 204 m , en la cual, se realizan 2 las principales actividades del taller como: evaluación, revisión, desarmado, actividades de chapistería, preparado para aplicación de acabados de pintura, aplicación de acabados de pintura, reensamblado y pruebas estacionarias de funcionamiento (Regueira Vargas, 2022). Sin embargo, dicha área presenta una ventilación ineficiente, ya que, el diseño original que presenta la planta física no es el más acorde con las actividades que se desempeñan actualmente. Las entradas de aire fresco de manera natural no son lo suficientemente grandes como para garantizar un flujo óptimo de aire dentro del recinto, aunado a ello, el portón principal del taller con salida al exterior debe mantenerse cerrado para evitar exponer a los trabajadores a situaciones de inseguridad, factor que propicia la acumulación de vapores de pintura y gases de combustión de gasolina en las instalaciones del taller. Las pinturas automotrices y sus solventes son considerados compuestos orgánicos volátiles; en ese sentido, la exposición prolongada y no controlada a los vapores expedidos durante el uso de estos químicos, puede ocasionar riesgos a la salud como: hemorragia nasal, erupciones en la piel o irritación de los ojos y el tracto respiratorio (Agencia de Protección Ambiental de los EEUU, 2021), de igual forma, la exposición prolongada a solventes que contienen benceno puede causar síntomas como dolores de cabeza o zumbidos en los oídos, además de envenenamiento de la sangre, que puede convertirse en cáncer debido a la exposición prolongada (Pacheco Coello & 11 Rodríguez , 2020) Por otro lado, la exposición a largo plazo al monóxido de carbono, el cual, es uno de los residuos generados en la combustión de la gasolina, utilizada por los motores de los vehículos, puede ocasionar complicaciones respiratorias, pérdida de la memoria, afecciones cardiacas como la taquicardia e incluso la muerte (Vargas-Martínez, Et Al, 2013). Por tal motivo, se propone el diseño de un sistema de ventilación para propiciar la remoción de los agentes contaminantes previamente mencionados y al mismo tiempo inyectar aire fresco al recinto para garantizar condiciones de trabajo óptimas para los empleados y a su vez minimizar posibles riesgos a la salud de estos. 12 I.2 Delimitación El taller automotriz Restauraciones Monagas C.A., con sede en la localidad de Las Cocuizas, en la ciudad de Maturín, estado Monagas, cumple con el objetivo de ofrecer servicios de restauración, latonería y pintura, así como también trabajos de mecánica que puedan necesitar los vehículos que son atendidos, garantizando siempre la mayor calidad en sus proyectos (Regueira Vargas, 2022); para lograr esto es necesario que las condiciones de trabajo en el taller también sean las mejores, por ello, el presente proyecto cumple con la finalidad de desarrollar un sistema de ventilación mediante el cual se realice la extracción de agentes contaminantes, como son los vapores de pinturas y gases de combustión automotriz de la zona de trabajo del taller. De este modo, se contó con un periodo de doce (12) semanas para la realización de un diagnóstico de las instalaciones del taller, el cálculo del flujo de aire requerido, los cambios de aire por hora, determinación de las características, localización en el periodo de tiempo comprendido entre la semana del 30 de mayo del 2022 hasta la semana del 15 de agosto de 2022. I.3 Justificación Se plantea el desarrollo de un sistema de ventilación mediante el cual se prevengan impactos negativos a la salud de los trabajadores de Restauraciones Monagas C.A. que pueden ocasionar la muerte de estos, así se indica en el artículo 124 del Reglamento de las Condiciones de Higiene y Seguridad en el Trabajo (1973): “En los locales o sitios de trabajo donde se ejecuten operaciones o procedimientos que den origen a vapores, gases, humos, polvos o emanaciones tóxicas, se les eliminará en su lugar de origen por medio de campanas de aspiración o por cualquier otro sistema aprobado por las autoridades competentes, para evitar que dichas substancias constituyan un peligro para los trabajadores, siempre 13 que sea posible se sustituirán las substancias tóxicas utilizadas, o se modificarán los procesos nocivos, por otros inocuos o menos perjudiciales…” (p. 21) El beneficio que percibe la empresa mediante la implementación del presente proyecto es la garantía de condiciones de trabajo óptimas a sus trabajadores, de modo que la salud de estos no sea vea comprometida y por ende se puedan evitar accidentes laborales que repercutan negativamente para la empresa en términos legales y/o económicos. I.4 Objetivos I.4.1 Objetivo General Diseñar un sistema de ventilación forzada para el taller automotriz Restauraciones Monagas C.A., con el fin de asegurar la eliminación de vapores de pintura y residuos gaseosos producto de la combustión de gasolina. I.4.2 Objetivos Específicos 1. Determinar el caudal de aire que se debe extraer de las instalaciones para asegurar la eliminación de los vapores de pintura y los residuos gaseosos producto de la combustión de gasolina. 2. Diseñar un sistema de ventilación que garantice condiciones de trabajo óptimas en las instalaciones. 3. Seleccionar los ventiladores necesarios para la inyección y extracción del aire, basado en los requerimientos de potencia y caudal a manejar. 4. Diseñar los ductos necesarios para la correcta implementación del sistema de ventilación. 14 Capítulo II: Marco Teórico II.1 Ventilación Se define como el proceso de suministro de aire exterior o extracción de aire interior de un recinto por medios naturales o mecánicos. Tal aire puede o no haber sido acondicionado. Esto implica que puede haber ventilación mecánica que no sea ventilación. (ASHRAE, 2017) II.1.1 Ventilación Natural Ventilación que ocurre como resultado únicamente de fuerzas naturales, tal como la presión del viento o diferencias en la densidad del aire, a través de aperturas intencionales como ventanas abiertas y puertas. (ASHRAE, 2017) II.1.2 Ventilación Mecánica Es el proceso activo de suministro de aire o eliminación de aire de un espacio interior por equipos motorizados, como ventiladores y sopladores accionados por motor, pero no por dispositivos como ventiladores de turbina impulsados por viento y ventanas operadas mecánicamente. (ASHRAE, 2017) Los sistemas de ventilación mecánica se pueden dividir en los siguientes tipos: Sistemas de impulsión: Su propósito es inyectar aire dentro del espacio que se desea ventilar. Este aire puede ser únicamente filtrado, pero también calentado, enfriado, humidificado o secado (Awbi, 2008, p.301). Sistemas de extracción: Se utiliza para extraer el aire desde un espacio mediante ductos y ventiladores. Su propósito es extraer, tanto como sea posible, los contaminantes en un ambiente determinado (Awbi, 2008, p.301). Los sistemas de ventilación por extracción se clasifican en dos grupos genéricos: los sistemas de 15 extracción general y los sistemas de extracción localizada (Goberna et al., 1992). Sistemas de extracción general: Se emplean para el control del ambiente térmico y/o para la eliminación de los contaminantes generados en un área, mediante el barrido de un espacio dado con grandes cantidades de aire (Goberna et al., 1992). Sistemas de extracción localizada: Se basan en el principio de capturar el contaminante en, o muy cerca de, su origen. Esta es la mejor alternativa para solucionar retirar los contaminantes, bien sea gases o polvo, en el mismo punto donde se producen mediante la captación de estos, lo más cerca posible de su fuente de emisión, antes de que se dispersen por la atmósfera del recinto y sea respirado por los operarios. Sistemas de extracción e inyección: Este sistema usa dos ventiladores, uno para suministrar aire y otro para extraer el aire ventilado. Esto permite un apropiado balance de presión y un mejor control del patrón de flujo de aire (Awbi, 2008, p.302). II.2 Turbomáquinas Las maquinas absorben energía de un tipo y la reponen como energía de otra clase. Existe un tipo de maquina denominado como maquinas hidráulicas la cual se defino como: “aquella en que el fluido que intercambia su energía no varía sensiblemente de densidad en su paso a través de la máquina” (Mataix, 1986, p. 356). Al hablar de máquinas hidráulicas también se habla de turbomáquinas, las cuales se definen como máquinas cuyo elemento principal es un rotor por el cual pasa un fluido de forma continua para aprovechar así el cambio en la cantidad de movimiento para la producción de un trabajo o el aumento de presión del fluido. 16 II.3 Ventiladores Es la turbomáquina que absorbe energía mecánica y restituye energía a un gas, comunicándole un incremento de presión tal que el flujo de compresibilidad puede despreciarse. (Mataix, 1986, p. 424). II.3.1 Clasificación de los ventiladores según la presión total desarrollada Ventiladores de baja presión: presión total desarrollada menor a 10 mbar. Ventiladores de media presión: presión total superior a 10 y menor a 30 mbar. Ventiladores de alta presión: presión total desarrollada superior a 30 y menor a 100 mbar. II.3.2 Clasificación de los Ventiladores Según la dirección del flujo Ventiladores centrífugos: Son aquellos en los que el aire entra en el rodete con una trayectoria axial y sale en dirección perpendicular. Los rodetes de ventiladores centrífugos pueden ser de tres tipos: rodete de álabes inclinados hacia adelante, rodete radial y rodete de álabes curvados hacia atrás. Ventiladores axiales: Son aquellos en los cuales el aire entra y sale de la hélice con trayectorias a lo largo de superficies cilíndricas coaxiales al ventilador. Las hélices de los ventiladores axiales pueden ser de dos tipos: hélice axial de perfil delgado y hélice axial de perfil sustentador. Ventiladores helicocentrífugos: Son aquellos en los cuales la trayectoria del aire en el rodete es intermedia entre las del ventilador centrífugo y axial. Ventiladores tangenciales: Son aquellos en los cuales la trayectoria del aire en el rodete es sensiblemente normal al eje, tanto a la entrada como a la salida de este, en la zona periférica. 17 II.3.3 Clasificación de los ventiladores según la presión del ventilador Ventiladores de baja presión: Cuando la presión del ventilador es inferior a 72 mm c.d.a. Ventiladores de media presión: Cuando la presión del ventilador está comprendida entre 72 y 360 mm c.d.a. Ventiladores de alta presión: Cuando la presión del ventilador es superior a 360 mm c.d.a. II.4 Selección de ventiladores Para seleccionar un ventilador se deben considerar los siguientes parámetros: Caudal: Magnitud señalizada con la letra Q, que mide la cantidad de aire que circula a través del conducto por unidad de tiempo. Viene dada por las necesidades del sistema. Presión: Es la fuerza de empuje, que necesita el aire para circular, por unidad de superficie. Existen 3 tipos de presión: o Presión estática: Es la que se ejerce en todas las direcciones dentro del conducto, es decir, en la misma dirección del aire, en la dirección contraria y en dirección perpendicular. La presión estática es positiva si es superior a la presión atmosférica y si está por debajo es negativa. o Presión dinámica: Es la presión que acelera el aire desde cero a la velocidad de régimen. Se manifiesta solo en la dirección del aire y viene relacionada con la dirección de este. La presión dinámica siempre es positiva. o Presión total: Es la presión que ejerce el aire sobre un cuerpo que se opone a su movimiento. Esta presión es la suma de la presión estática y dinámica. 18 Características de la corriente de aire: Las características del aire vehiculado es un factor importante al momento de seleccionar el ventilador. Según Goberna et al. (1992), si el aire contiene pequeñas cantidades de polvo o humo se puede utilizar un ventilador axial o centrífugo de palas curvadas hacia atrás. Si la cantidad de polvo o humo es importante, el ventilador debe ser centrífugo de palas rectas o curvadas hacia atrás. Si la cantidad de partículas es alta, la elección normal es un ventilador centrífugo de palas rectas. Disposiciones de la transmisión: Según Goberna et al. (1992), en ventiladores pequeños el motor está integrado o es montado por el fabricante y suministrados juntos. En unidades de mayor tamaño el motor se suministra por separado y se conecta mediante un acoplamiento directo o una transmisión por correas. Tablas características: El tamaño, la velocidad de giro y la potencia consumida por un ventilador generalmente se obtienen a partir de tablas características en las que los datos de entrada son el caudal y la presión requeridas por el sistema. Punto de operación: El punto de operación hace referencia a las condiciones definidas bajo las cuales trabaja el ventilador. Según Goberna et al. (1992), tanto el ventilador como el sistema tienen unas características de funcionamiento variables que pueden ser representadas gráficamente por una curva. El punto de operación será el punto de intersección entre la curva del sistema y la curva del ventilador. o Curva característica del ventilador: La curva característica de un ventilador indica el comportamiento de las distintas variables en función al caudal que está manejando. Según Goberna et al. (1992), la representación típica es aquella en la que la presión y 19 el consumo de potencia se han representado frente al caudal, donde la presión puede ser tanto la presión total del ventilador (PTV) como la presión estática del ventilador (PEV). De igual forma, también se representa la curva de rendimiento del ventilador, la cual se observa en la gráfica que depende del caudal que está vehiculando el equipo. o Curva característica del sistema: Esta curva indica el comportamiento del sistema mediante la representación de la pérdida de presión frente al caudal manejado por el mismo. Leyes de los ventiladores: Las curvas características de los ventiladores siguen ciertas leyes, las cuales permiten determinar la variación de caudal, presión y potencia absorbida por el ventilador al variar los parámetros de funcionamiento. Según Goberna et al. (1992). Estas leyes se aplican a ventiladores pertenecientes a una serie homóloga, es decir, un conjunto de ventiladores de tamaños distintos en los que las dimensiones son proporcionales. Es importante señalar que, en el mismo punto de operación de ventiladores de una misma serie homóloga, el rendimiento es el mismo. Las leyes son las siguientes: Figura 1: Variación de los parámetros de los ventiladores Fuente: Salvador Escoda S.A. (1998) 20 II.5 Diseño de ductos Un ducto es una tubería que por sus características suele emplearse para el transporte de fluidos, en algunos casos puede servir para conducir otra clase de productos, como cereales o cemento. Se pueden clasificar según el fluido que transportan en: gaseoducto, oleoducto, acueducto y ducto barra. La misión de un sistema de conductos de aire es transportar dicho fluido hasta el recinto que se desea ventilar, y suele comprender los conductos de impulsión y los de extracción. Dentro de los elementos que constituyen el sistema se puede distinguir los conductos y los elementos terminales. Estos sistemas se clasifican en función de la velocidad y de la presión de los conductos. En función de la velocidad del aire se tienen: Conductos de baja velocidad (<12 m/s, entre 6 y 12 m/s) Conductos de alta velocidad (>12 m/s) En función de la presión del aire en el conducto, se clasifican en baja, media y alta presión. Esta clasificación corresponde a la misma que utilizan los ventiladores: Baja presión (clase I): Hasta 90 mm c.d.a. Presión media (clase II): Entre 90 y 180 mm c.d.a. Alta presión (clase III): Más de 180 mm c.d.a. Existen varios métodos que permiten diseñar redes de conductos de aire. Entre ellos se encuentran: Método de reducción de velocidad Método de perdida de carga constante Método de recuperación estática Método T 21 Los métodos más empleados son el método de pérdida de carga constante (para conductos de impulsión baja velocidad, retorno y ventilación) y el método de recuperación estática (para conductos de impulsión de baja y alta velocidad). El método de reducción de velocidad no se suele utilizar porque para resolver el problema con una precisión razonable se necesita mucha experiencia y conocer perfectamente el cálculo de conductos. El método T permite una optimización del diseño que no permiten los otros métodos. Sin embargo, no es tan común como los anteriores. II.6 Perdida de carga Según Soler & Palau (2017), se llama pérdida de carga a la presión de aire que es necesaria aplicar en un sistema de ventilación para contrarrestar el efecto de la fricción de las tuberías y conductos. Para el cálculo de dicha pérdida de carga esta se realiza tanto para los tramos rectos de la ductería del sistema de ventilación, así como para los diferentes accesorios presentes en este. En el manual práctico de Salvador Scoda (Anexo 1) se presenta la siguiente ecuación para el cálculo de la perdida de presión por accesorios en base a un coeficiente “n” tabulado que depende del tipo de accesorio: Pt = n x Pd (Ecuación 1) Donde en la ecuación antes mostrada el término de “Pd” corresponde a la presión dinámica, la cual al igual que la presión total tiene unidades de mm de columna de agua. La ecuación para calcular la presión dinámica viene dada como: Pd = (v^2) / 16.3 (Ecuación 2) Donde v es la velocidad del aire al momento de circular por el área transversal del accesorio. 22 Capítulo III: Marco Metodológico La presente investigación es de naturaleza cuantitativa, ya que se realizará una serie de cálculos mediante el uso de fórmulas, los cuales serán utilizados como punto de partida para el sistema a desarrollar. El alcance del estudio es del tipo descriptivo, ya que, se medirá la influencia de ciertas variables sobre el sistema como lo son: la cantidad de CO2 en el ambiente de trabajo, la presencia de vapores de pintura, el caudal de aire a mover, la cantidad de cambios de aire por hora al igual que la velocidad de los ventiladores a emplear. Adicionalmente el diseño de investigación es experimental ya que se va a establecer una relación de causa y efecto entre la variable dependiente y la variable independiente, es decir, la calidad del aire de la zona de trabajo de taller de Restauraciones Monagas C.A. y la manipulación de los parámetros de diseño del sistema de ventilación a desarrollar (Arias Odón, 2012). A continuación, se presenta el método de estudio: Fase 1: Revisión de la bibliografía. Se realizará una revisión de la literatura que esté relacionada con el tema de este estudio, por lo tanto, se revisarán diversas fuentes como: el libro Mecánica de Fluidos y Máquinas Hidráulicas (Mataix, 1986) así como también los reglamentos y normas venezolanas relacionadas al tema como: la norma COVENIN 2250-00 y el Reglamento de las Condiciones de Higiene y Seguridad en el Trabajo de 1973, que permitirán un desarrollo óptimo del proyecto. 23 Fase 2: Formulación de variables. Al ser este un estudio de carácter cuantitativo es evidente el hecho de que se ha de trabajar con variables esenciales que permitirán medir la contaminación del aire del área de trabajo. Por otro lado, debido a la presencia de los empleados y la realización de actividades de pintado de los vehículos, se deben establecer las variables físicas como: la velocidad a la cual los ventiladores inyectan aire al recinto y la cantidad de cambios de aire por hora. Fase 3: Recolección de datos y elaboración de los cálculos preliminares. Una vez consultada la teoría y conocidas las variables con las cuales se trabajará en el proyecto, se procederá a tomar las mediciones en el lugar de trabajo; también, se deben estimar los niveles de contaminación en el aire debido al encendido de los vehículos en el recinto y por la realización de los trabajos de pintura. Por otro lado, se deben tomar en cuenta para el diseño factores como: la velocidad a la cual las pistolas de pintura trabajan, para así poder regular la velocidad de los ventiladores a utilizar. Ya conocidos los datos previamente mencionados se procederá a realizar los primeros cálculos, con los que posteriormente se diseñará el sistema de ventilación; dichos valores serán usados para conocer el caudal de aire, la potencia requerida y la velocidad a la que girarán los ventiladores. Fase 4: Diseño del sistema y prueba teórica del mismo. Esta etapa consistirá en hacer uso de software de simulación y diseño especializado para desarrollar el sistema de ventilación propuesto, dicho programa permitirá llegar a una propuesta de proyecto lo más óptima posible mediante la realización de pruebas. 24 Capítulo IV: Discusión de resultados IV.1 Sistemas de ventilación general: inyección y extracción de aire Inicialmente se comprobó la necesidad de un sistema de ventilación forzada evaluando el área libre de ventilación tal y como lo indica el artículo 39 de la gaceta oficial N° 4.044, la cual establece que el área libre de ventilación deberá ser mayor al 10% del área del piso. Los datos necesarios para dicha comparación se ilustran en la siguiente tabla. Tabla 4.1: Estudio de área libre de ventilación en las instalaciones del taller. Área de la santa maría (área libre de ventilación) Área del piso del taller 10% del área del piso 10.5 m^2 144.23 m^2 14.4 m^2 Altura del taller 3 m Cambios de aire por hora 20 - Fuente: Elaboración propia Como se puede apreciar en la tabla 4.1, el área libre de ventilación es menor al 10% del área del piso, confirmando así la necesidad de la implementación de un sistema de ventilación forzada que permita la correcta circulación y renovación de aire en el recinto. Para ello se estableció el siguiente plan de acción para la elaboración de la propuesta de diseño: 1. Calcular el caudal de aire requerido en base al tipo de recinto con el que se está tratando. 2. Diseñar los ductos. 3. Seleccionar los equipos funcionamiento del sistema. 25 necesarios para el correcto IV.1.1 Cálculo del caudal requerido El cálculo del caudal requerido en el recinto se realizó por medio de la siguiente fórmula: 𝑄 (𝑚3/𝑠) = 𝐴 (𝑚2) × 𝐻 (𝑚) × 𝑟𝑒𝑛𝑜𝑣𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 𝑝𝑜𝑟 ℎ𝑜𝑟𝑎 (Ecuación 3) Donde: A: Área del lugar a ventilar H: Altura del lugar a ventilar En cuanto al número de renovaciones de aire por hora estas se definen según la norma DIN 1946. En la tabla 4.2 se muestra un extracto de dicha norma con rangos para algunos establecimientos. Tabla 4.2: Extracto de la norma DIN 1946 correspondiente al número de cambios de aire por hora recomendados según el uso dado al establecimiento. Sector Industrial Renovaciones de Tipo de local aire por hora Salas de máquinas 10 - 15 Talleres con gran 10 - 20 alteración de aire Talleres de montaje 4-8 Talleres de poca 3-6 alteración de aire Talleres de soldadura 20 - 30 Fuente: Norma DIN 1946 (1994). Para el diseño del sistema propuesto en este proyecto se tomó un número de cambios de aire por hora de 20, correspondientes a los talleres con gran alteración de aire. Haciendo uso de la ecuación 1, y los datos de las tablas 4.1 y 4.2 se realizó el cálculo del caudal de aire requerido por el local: 26 Tabla 4.3: Caudal requerido por el taller. 12115.32 m^3/h 7130 CFM Caudal Requerido Fuente: Elaboración propia. Debido a las características del ventilador seleccionado que se mostrarán más adelante, el valor de caudal con el que se va a trabar corresponde a 7880 pies cúbicos por minuto, en base a ello, es que se realizará el diseño del sistema. IV.1.2 Diseño de la red de ductos IV.1.2.1 Esquema unifilar Antes de proceder con el proceso de cálculo de la red de ductos del sistema, se realizó un esquema unifilar a manera de boceto, el cual puede ser apreciado en el anexo 2. IV.1.2.2 Velocidad del aire La velocidad del aire en los ductos influye de manera directa en la cantidad de ruido generada por el funcionamiento del sistema. Por lo tanto, se presenta un extracto del Manual de Ventilación (Goberna et al, 1992) donde se muestran los rangos de velocidad de aire recomendados según el tipo de espacio con el que se esté trabajando: Tabla 4.4: Extracto de las velocidades de aire recomendadas para distintos espacios teniendo en cuenta los niveles de ruido. Fuente: Goberna et al. (1992). 27 Tomando en cuenta la información mostrada en la tabla anterior, se determinó que la velocidad desarrollada por el aire en los ductos del sistema debe situarse en el rango recomendado de 10 a 12.5 m/s. IV.1.2.3 Selección de elementos terminales Los elementos terminales para la extracción (rejillas de extracción) y para la inyección (rejillas de suministro) fueron seleccionados del catálogo de la empresa Rejillas Nacionales C.A. (anexos 3 y 4) IV.1.2.3.1 Rejillas de suministro Para la selección de los difusores el proceso de selección fue el siguiente: 1. Determinar la cantidad de difusores requeridos según las necesidades. 2. Calcular el caudal que maneja cada difusor dividiendo el caudal total por la cantidad de difusores a utilizar. 𝑄𝑟𝑒𝑞𝑢𝑒𝑟𝑖𝑑𝑜 = 𝑄𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 # 𝑑𝑒 𝑒𝑙𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜𝑠 𝑎 𝑢𝑡𝑖𝑙𝑖𝑧𝑎𝑟 (Ecuación 4) 3. Una vez conocido el caudal que maneja cada elemento y tomando en cuenta el número de vías, el tiro y la velocidad terminal, se seleccionan del catálogo los elementos necesarios. En la tabla 4.5 se muestran las características de las rejillas de suministro seleccionados: 28 Tabla 4.5: Características de las rejillas de suministro seleccionadas. Ubicación Área principal de trabajo Cantidad 4 Tipo Cuadrado de 3 vías Caudal a manejar 1970 CFM Tamaño 32x10 in Tiro 48 - 65 ft Fuente: Elaboración propia El valor mínimo del tiro corresponde a una velocidad terminal cercana a los 50 pies por minuto, mientras que el valor máximo corresponde a una velocidad terminal de aproximadamente 150 pies por minuto. Figura 2: Diagrama presentado en el catálogo de Rejillas Nacionales C.A. de las rejillas de suministro con control de caudal. Fuente: Catálogo de Rejillas Nacionales C.A. 29 IV.1.2.3.2 Rejillas de retorno Para seleccionar las rejillas de retorno, se realizó el mismo procedimiento utilizado para las rejillas de suministro. Se dividió el caudal entre el número de rejillas necesario y se obtuvo el caudal manejado por cada elemento. Las características de las rejillas seleccionadas se presentan en la tabla 4.6. Tabla 4.6: Características de las rejillas de retorno seleccionadas. Área principal de trabajo 4 Ubicación Cantidad Caudal a manejar 1970 CFM Tamaño 30x12 in Fuente: Elaboración propia. Figura 3: Diagrama presentado en el catálogo de Rejillas Nacionales C.A. de las rejillas de retorno. Fuente: Catálogo de Rejillas Nacionales C.A. 30 IV.1.2.4 Selección de filtros Para la selección de los filtros estos se escogen de catálogo, según los requerimientos de caudal (CFM) y velocidad del aire (FPM). Por lo tanto, para la extracción se decidió usar los filtros modelo Alumfil 2”, producidos por Alumfiltros Nacionales, de dimensiones 30x12x2 in (anexo 5), ubicada en la Av. Francisco de Miranda con 2da avenida Buena Vista, Galpón #5, vía Petare. En términos de las características que debe cumplir el filtro, se especifica en la guía de bolsillo de la ASHRAE (anexo 6) que el valor de la arrestancia debe ser mayor al 90%, con un rango para el tamaño de las partículas entre 3 y 10 𝜇𝑚, para su utilización en ambientes industriales o en cabinas de pintura. IV.1.2.5 Dimensionado de los ductos IV.1.2.5.1 Material y forma Para la construcción de los ductos se debe elegir un material que cumpla con las regulaciones de la norma ASTM A653, y de acuerdo con los estándares para la construcción de conductos HVAC: Metálicos y Flexibles (SMACNA, 1995). Es por ello, que el material seleccionado fue el acero galvanizado. En cuanto a la forma de los ductos, se optó por que esta fuese circular; ya que, en comparación con la forma rectangular, la forma circular presenta una menor pérdida de carga y mayor resistencia estructural (Goberna, 1992). IV.1.2.5.2 Método de cálculo Haciendo uso de los datos reflejados en las tablas 4.4, 4.5, 4.6 y el método de fricción constante, se procedió a hacer uso del ductulador de la empresa York de Venezuela para el cálculo de los ductos del sistema de ventilación. A continuación, se muestran las tablas con los resultados obtenidos del proceso de cálculo: 31 Tabla 4.7: Dimensionado del ducto de inyección. Único Tramo del ducto Diámetro del ducto 25 in Área del ducto 490.87 in^2 Velocidad 2168 FPM Factor de fricción 0.3 - Longitud total 39.37 ft Pérdida total 0.118 "H2O Fuente: Elaboración propia. Tabla 4.8: Dimensionado del ducto de extracción. Único Tramo del ducto Diámetro del ducto 25 in Área del ducto 490.87 in^2 Velocidad 2168 FPM Factor de fricción 0.3 - Longitud total 39.37 ft Pérdida total 0.118 “H2O Fuente: Elaboración propia. Por otra parte, se presentan las tablas con el cálculo de la perdida de carga estática generada por los distintos accesorios que componen al sistema de ventilación. 32 Tabla 4.9: Perdidas por accesorios. Accesorio Perdidas por accesorios Ducto de Inyección Presión Velocidad Coeficiente Perdida Dinámica mm m/s mm H2O n H2O Perdida "H2O Contracción 1 8.90 4.86 0.13 0.63 0.025 Contracción 2 9.28 5.29 0.13 0.69 0.027 Contracción 3 9.42 5.45 0.17 0.90 0.036 15.06 13.92 0.15 2.09 0.082 Unión al ventilador Difusores Accesorio Dato de catálogo 0.66 Total incluyendo tramos rectos 0.948 Ducto de Extracción Presión Velocidad Coeficiente Perdida Dinámica mm m/s mm H2O n H2O Perdida "H2O Expansión 1 8.9 4.86 0.13 0.63 0.025 Expansión 2 9.28 5.29 0.13 0.69 0.027 Expansión 3 9.42 5.45 0.17 0.90 0.036 Cuello 1 0.2158 2.86 0.92 2.63 0.105 Cuello 2 0.2158 2.86 0.47 1.34 0.054 Cuellos 3 y 4 0.2158 2.86 0.10 0.57 0.023 Unión al ventilador 10.63 6.93 0.15 1.04 0.041 Filtros Dato de catálogo (1 filtro) 0.025 Rejillas Dato de catálogo 0.188 Total incluyendo tramos rectos 0.641 Fuente: Elaboración Propia. 33 IV.1.3 Selección de equipos Para la selección de los ventiladores a utilizar se tomaron en cuenta los siguientes parámetros: Tabla 4.10: Datos para la selección del ventilador de inyección. Caudal 7880 CFM Presión Estática 0.948 "H2O Fuente: Elaboración propia. Tabla 4.11: Datos para la selección del ventilador de extracción. Caudal 7880 CFM Presión Estática 0.641 "H2O Fuente: Elaboración propia. Con los datos de las tablas anteriores, se seleccionaron los equipos del catálogo de la empresa Fredive. Los ventiladores seleccionados fueron el ventilador veneaxial VXF, con un tamaño de 21’’ para 1” de H20 de pérdida estática, para la inyección (anexo 7), y el ventilador veneaxial VXF, con un tamaño de 21’’ para 3/4” de H2O de pérdida estática, para la extracción (anexo 8). Una vez denotados los accesorios y las pérdidas de carga que deben vencer los ventiladores previamente seleccionados tanto para la inyección como extracción, se muestra la propuesta del diseño acorde al espacio físico disponible en las instalaciones del taller: 34 Figura 4: Vista isométrica del sistema de ventilación ya instalado. Fuente: Elaboración propia. 35 Conclusiones El presente proyecto se realizó con la finalidad de diseñar un sistema de ventilación mecánica, con la finalidad presentar una solución a los problemas de circulación de aire fresco y calidad de trabajo en el taller automotriz Restauraciones Monagas C.A., ubicado en la localidad de Las Cocuizas, en la ciudad de Maturín, estado Monagas. Para la realización de este proyecto se plantearon los siguientes objetivos: Diseño de un sistema de ventilación que garantice condiciones de trabajo óptimas en las instalaciones de la empresa. Determinación del caudal requerido para asegurar la eliminación de vapores de pintura y residuos gaseosos producto de la combustión de gasolina. Selección adecuada de los ventiladores a emplear en el sistema de ventilación. Diseño de la red de ductos para la implementación del sistema. Con respecto al cumplimiento de los primeros dos objetivos seleccionados estos se consiguieron a cabalidad al seguir los estatutos nacionales como: el Reglamento de las Condiciones de Higiene y Seguridad en el Trabajo, la Norma COVENIN 2250-00, la norma sanitaria 4044-88 así como también reglamentos internacionales como la norma DIN 1946. Mediante la aplicación de las normativas antes mencionadas se consiguió un sistema de ventilación con una circulación de 7880 pies cúbicos por minuto a una velocidad de 2168 pies por minuto a la inyección y extracción, y ésta última a su vez cuenta con un filtro Alumfil 2” Merv 7 para garantizar que el aire que se expulsa al ambiente se encuentre limpio. De este modo se consigue garantizar una correcta renovación del aire en 36 el recinto, a la vez que se garantizan condiciones de trabajo confortables y con niveles de ruido controlados. Para la selección de los ventiladores a utilizar para la propuesta del diseño, se consultaron diversos catálogos de fabricantes y proveedores en el mercado nacional e internacional, luego de ello, se seleccionaron los equipos que pudiesen cumplir con las especificaciones requeridas por el diseño; por lo tanto, se optó por la selección de los ventiladores haciendo uso del catálogo de la empresa nacional Fredive; de tal manera, luego de seleccionado el ventilador, y conocidas las características ofrecidas por el mismo se procedió con el cálculo del sistema en base a dichas prestaciones. El diseño de la red de ductos para el sistema se realizó mediante el uso del métodos de fricción constante y la implementación de un ductulador elaborado por la empresa York de Venezuela. La utilización del ductulador resultó extremadamente útil ya que facilitó el proceso de selección del diámetro de los ductos y conocimiento de la velocidad de desarrollada por el aire. También mediante esta herramienta se facilitó el cálculo de las reducciones en el área transversal que obligatoriamente deben llevar los ductos para que las premisas del método de fricción constante se cumplan. Por otra parte, para la elaboración de los ductos se propone el uso de láminas de acero galvanizado en concordancia con la norma ASTM A653, ofreciendo así un material duradero en el tiempo y resistente a las condiciones presentes en el taller. 37 Recomendaciones De ejecutarse la construcción del sistema propuesto por este proyecto, se recomienda realizar un correcto calibrado del mismo, de modo que se cumplan los valores de: caudal y velocidad del aire calculados en este trabajo. La realización de esta comprobación es importante ya que no solo se garantiza el correcto funcionamiento del sistema, sino que también se vela por la seguridad de los trabajadores presentes en el recinto. Del mismo modo, por medio de la correcta instalación y puesta a punto del sistema se facilitan las actividades de mantenimiento preventivo que se deben de realizar a posteriori. Debido a las características requeridas por el local, el sistema de ventilación planteado debe ser capaz de cumplir con el valor de caudal necesario, con el cual se pretende abarcar mediante un sistema de ventilación forzada general, la dilución de muchos contaminantes gaseosos por diversas actividades. En ese sentido la recomendación se enfoca a seccionar el área del taller en función de las actividades realizadas en el mismo, a la vez que cada una tenga su sistema de ventilación dedicado, todo esto para reducir los costos de construcción del sistema de ventilación y aumentar la eficiencia en la remoción de los contaminantes. En lo que respecta a la realización del estudio de factibilidad económica, se recomienda que si bien el basarse en un estudio de costo unitario es una buena forma de dar un estimado de cuanto podría costar la construcción del proyecto; el hecho de que el visor de costos ofrecido por el Colegio de Ingenieros de Venezuela se encuentre desactualizada, imposibilita la elaboración de un presupuesto real. Por 38 lo tanto, la manera recomendada de proceder sería el tomar la estructura ofrecida por las partidas presentes en el visor y realizar una investigación de costos y proveedores presentes en el mercado. Puesto que los ventiladores son del tipo helicoidal y se propone que la instalación de estos sea de manera empotrada en una pared, también se recomienda que en la zona donde se instalen dichos ventiladores se les coloque una pequeña estructura a manera de techo, con la finalidad de proteger a los equipos para que no se mojen o los rayos del sol incidan directamente sobre éstos. 39 ANEXOS Anexo 1: Valor del coeficiente ‘’n’’ para diversos accesorios. Fuente: Salvador Scoda S.A. (1998). 41 Anexo 2: Esquema unifilar del sistema propuesto. Fuente: Elaboración propia. 42 Anexo 3: Catálogo de rejillas de suministro de la marca Rejillas Nacionales con elemento seleccionado. Fuente: Catálogo Rejillas Nacionales C.A. 43 Anexo 4: Catálogo de rejillas de retorno de la marca Rejillas Nacionales con selección de elemento. Fuente: Catálogo Rejillas Nacionales C.A. 44 Anexo 5: Datos de catálogo de los filtros Alumfil 2” de la marca Alumfiltros Nacionales. Modelo Ancho (in) Alto (in) Espesor (in) Perdida Estática (“H2O) Alumfil 2” 30 12 2 0.025 Fuente: Catálogo de Alumfiltros Nacionales. 45 Anexo 6: Pautas para la utilización de filtros según la ASHRAE. Fuente: Manual de bolsillo de la ASHRAE (2017). 46 Anexo 7: Ficha técnica y curva característica del ventilador de inyección seleccionado. Fuente: Fredive. 47 Anexo 8: Ficha técnica y curva característica del ventilador de extracción seleccionado. Fuente: Fredive. 48 Anexo 9: Estudio de Factibilidad económica FECHA: 27/9/2022 HOJA: 1/1 OBRA: Diseño del sistema de ventilación para el taller automotriz Reconstrucciones Monagas C.A. UBICACIÓN: Sector Las Cocuizas, Maturín, Estado Monagas CODIGO DE PRECIO PRECIO TOTAL DESCRIPCIÓN UND. CANTIDAD PARTIDA PATRÓN UNITARIO SUMINISTRO E INSTALACIÓN DE DUCTOS DE VENTILACIÓN FORZADA, E-719.110.180 ELABORADOS EN kgf 370 $12.96 $4,795.20 LAMINAS DE ACERO GALVANIZADO, CALIBRE 22 A 26. INCLUYE TRANSPORTE SUMINISTRO, TRANSPORTE E INSTALACIÓN DE E-718.111.151 VENTILADOR DE AIRE equipo 1 $2,593.03 $2,593.03 VENEAXIAL EN PARED CON TOMA AL AMBIENTE, ASPA DE 21", 1624 rmp. SUMINISTRO, TRANSPORTE E INSTALACIÓN DE VENTILADOR DE AIRE $2,758.03 E-718.111.151 equipo 1 $2,758.03 VENEAXIAL EN PARED CON DESCARGA AL AMBIENTE, ASPA DE 21", 1764 rpm. SUMINISTRO, TRANSPORTE E INSTALACIÓN DE REJILLA $423.44 E-712.131.212 pieza 4 $105.86 DE SUMINISTRO DE AIRE DE 32''x10", CON CONTROL DE VOLUMEN PRESUPUESTO E-713.521.412 E-711.133.025 SUMINISTRO, TRANSPORTE E INSTALACIÓN DE REJILLA DE RETORNO O EXTRACCIÓN DE AIRE DE 30''x12", CON CONTROL DE VOLUMEN ACOMETIDA DE ELECTRICIDAD TUBO CONDUIT GALVANIZADO SIN ROSCA DIAMETRO 1'' pieza 4 $118.99 $475.96 m 25 $7.67 $191.75 TOTAL ACUMULADO Fuente: Elaboración propia. 49 $11,237.41 Anexo 10: Partida sobre el suministro e instalación de los ductos de ventilación Codigo de Partida Patrón Unidad Cantidad del análisis Rendimiento E-719.110.180 kgf 1 kgf 350 Precio Unitario $ 12.96 Descripción de la partida: SUMINISTRO E INSTALACIÓN DE DUCTOS DE VENTILACIÓN FORZADA, ELABORADOS EN LAMINAS DE ACERO GALVANIZADO, CALIBRE 22 A 26. INCLUYE TRANSPORTE MATERIALES TRANSPORTE DE MATERIALES (5%) PLETINA DE ACERO 3/4" x 1/8" L=6m (0.75 Kgf/m) CLAVOS D/ACERO P/PISTOLA D/FIJACIÓN L=1" Caja:100 Und DUCTO FAB.EN ACERO GALV. INCL JUNT, CAL.18 AL 26 TORNILLO TIRAFONDO 8mmx1" (RAMPLUG VERDE) EQUIPOS WINCHE CABESTRANTE CAP=2.0 TON (ELECTRICO) ANDAMIO TUBULAR 2x1x1.8 m PISTOLA DE FIJACION HILTI DX460 CIZALLA TIPO TIJERA (MANUAL) 24" RIGID MARTILLO BELLOTA DE 170 gr MARTILLO DE GOMA 20 oz CIZALLA PARA LAMINAS HASTA 6mm MANO DE OBRA AYUDANTE GÜINCHERO MAESTRO MECÁNICO LATONERO DE 1era UNIDAD CANTIDAD % 0.05 COSTO ($) 10.3 TOTAL ($) 0.515 kgf 0.3 3 0.9 pieza 2 0.5 1 kgf 1 8 8 pieza 4 0.1 0.4 Total Materiales $: $ Unitario de Materiales $: $ COSTO ($) 10.82 10.82 CANTIDAD COP 0.25 0.0025 96.3 0.0601875 4 1 1 2 2 0.5 0.0035 0.005 0.01 0.01 0.01 1 19.26 1120 13.76 4.8 18.71 5.5 0.26964 5.6 0.1376 0.096 0.3742 2.75 CANTIDAD 2 0.25 0.5 2 Total Materiales $: $ Unitario de Materiales $: $ JORNAL 0.5 0.5 0.5 0.5 Sub Total : Prestaciones Sociales: Total Mano de Obra: Unitario Mano de Obra : Fuente: Elaboración propia. 50 TOTAL ($) 9.29 0.37 TOTAL ($) 1 0.125 0.25 1 $ $ $ $ 2.38 33.18 35.55 1.78 PRECIO UNITARIO: $ 12.96 Anexo 11: Partida para suministro, transporte e instalación del ventilador de inyección. Codigo de Partida Patrón Unidad Cantidad del análisis Rendimiento E-718.111.151 equipo 1 equip 2 Precio Unitario $ 2,593.03 Descripción de la partida: SUMINISTRO, TRANSPORTE E INSTALACIÓN DE VENTILADOR DE AIRE VENEAXIAL EN PARED CON TOMA AL AMBIENTE, ASPA DE 21", 1624 rmp. MATERIALES TRANSPORTE DE MATERIALES (10%) ROLLO DE TEIPE NEGRO #33 (COBRA) INTERRUPTOR TQC 1P 20A 120/240V 10 KA (ATORNILLABLE) CABLE SPT 2x12 25 A VENTILADOR FREDIVE VENEAXIAL VXF ASPA 21", 1624 RPM EQUIPOS EQUIPO PARA INSTALACIÓN ELÉCTRICA MANO DE OBRA AYUDANTE ELECTRICISTA DE 1era MAESTRO OBRAS ELECTROMECÁNICAS UNIDAD % rolllo CANTIDAD 0.1 0.2 COSTO ($) 2356.5 0.8 TOTAL ($) 235.65 0.16 pieza 1 3.54 3.54 m 4 0.7 2.8 equip 1 2350 2350 $ $ COP 0.00623 Total Materiales $: Unitario de Materiales $: COSTO ($) 140 2,592.15 2,592.15 TOTAL ($) 0.8722 Total Materiales $: Unitario de Materiales $: JORNAL 0.5 0.5 0.5 $ $ 0.87 0.03 Sub Total Mano de Obra: Prestaciones Sociales: Total Mano de Obra: Unitario Mano de Obra : $ $ $ $ 1.13 15.72 16.84 0.84 PRECIO UNITARIO: $ 2,593.03 CANTIDAD 1 CANTIDAD 1 1 0.25 Fuente: Elaboración propia. 51 TOTAL ($) 0.5 0.5 0.125 Anexo 12: Partida para suministro, transporte e instalación del ventilador de extracción. Codigo de Partida Patrón Unidad Cantidad del análisis Rendimiento E-718.111.151 equipo 1 equip 2 Precio Unitario $ 2,758.03 Descripción de la partida: SUMINISTRO, TRANSPORTE E INSTALACIÓN DE VENTILADOR DE AIRE VENEAXIAL EN PARED CON DESCARGA AL AMBIENTE, ASPA DE 21", 1764 rpm. MATERIALES TRANSPORTE DE MATERIALES (10%) ROLLO DE TEIPE NEGRO #33 (COBRA) INTERRUPTOR TQC 1P 20A 120/240V 10 KA (ATORNILLABLE) CABLE SPT 2x12 25 A VENTILADOR SODECA HCRE/EC-45-T ASPA 21", 1790 RPM 50 hz, 3 FASE EQUIPOS EQUIPO PARA INSTALACIÓN ELÉCTRICA MANO DE OBRA AYUDANTE ELECTRICISTA DE 1era MAESTRO OBRAS ELECTROMECÁNICAS UNIDAD % rolllo CANTIDAD 0.1 0.2 COSTO ($) 2506.5 0.8 TOTAL ($) 250.65 0.16 pieza 1 3.54 3.54 m 4 0.7 2.8 equip 1 2500 2500 $ $ COP 0.00623 Total Materiales $: Unitario de Materiales $: COSTO ($) 140 2,757.15 2,757.15 TOTAL ($) 0.8722 Total Materiales $: Unitario de Materiales $: JORNAL 0.5 0.5 0.5 $ $ 0.87 0.03 Sub Total Mano de Obra: Prestaciones Sociales: Total Mano de Obra: Unitario Mano de Obra : $ $ $ $ 1.13 15.72 16.84 0.84 PRECIO UNITARIO: $ 2,758.03 CANTIDAD 1 CANTIDAD 1 1 0.25 Fuente: Elaboración propia. 52 TOTAL ($) 0.5 0.5 0.125 Anexo 13: Partida para el suministro, transporte e instalación de las rejillas de suministro. Codigo de Partida Patrón Unidad Cantidad del análisis Rendimiento E-712.131.212 pza 1 30 Precio Unitario $ 105.86 Descripción de la partida: SUMINISTRO, TRANSPORTE E INSTALACIÓN DE REJILLA DE SUMINISTRO DE AIRE DE 32''x10", CON CONTROL DE VOLUMEN MATERIALES TRANSPORTE DE MATERIALES (1%) REJILLA DE SUMINISTRO CON CONTROL DE VOLUMEN 32''x10" REJILLAS NACIONALES EQUIPOS WINCHE CABRESTANTE CAP=2 TON (ELECTRICO) ANDAMIO TUBULAR 2x1.2x1.8 m MARTILLO DE GOMA 20 oz JUEGO DE ATORNILLADORES 15 PZAS STANLEY MANO DE OBRA AYUDANTE GÜINCHERO MAESTRO MECÁNICO INSTALADOR ELECTROMECÁNICO DE 2da UNIDAD CANTIDAD % 0.01 COSTO ($) 104 TOTAL ($) 1.04 1 104 104 CANTIDAD COP Total Materiales $: Unitario de Materiales $: COSTO ($) 0.04 0.0025 96.3 0.00963 2 2 0.0035 0.01 16.26 18.71 0.11382 0.3742 1 0.01 6 0.06 pieza CANTIDAD 1 0.04 0.1 1 Fuente: Elaboración propia. 53 $ $ 105.04 105.04 TOTAL ($) Total Materiales $: Unitario de Materiales $: JORNAL 0.5 0.5 0.5 0.5 $ $ 0.56 0.02 Sub Total Mano de Obra: Prestaciones Sociales: Total Mano de Obra: Unitario Mano de Obra : $ $ $ $ 1.07 14.95 16.02 0.80 PRECIO UNITARIO: $ 105.86 TOTAL ($) 0.5 0.02 0.05 0.5 Anexo 14: Partida para el suministro, transporte e instalación de las rejillas de extracción. Codigo de Partida Patrón Unidad Cantidad del análisis Rendimiento E-713.521.412 pza 1 25 Precio Unitario $ 118.99 Descripción de la partida: SUMINISTRO, TRANSPORTE E INSTALACIÓN DE REJILLA DE RETORNO O EXTRACCIÓN DE AIRE DE 30''x12", CON CONTROL DE VOLUMEN MATERIALES TRANSPORTE DE MATERIALES (1%) REJILLA RETOR/EXTRACC 30x12" REJILLAS NACIONALES FILTRO DE AIRE MERV 7 30x12 ALUM FILTROS EQUIPOS WINCHE CABRESTANTE CAP=2 TON (ELECTRICO) ANDAMIO TUBULAR 2x1.2x1.8 m MARTILLO DE GOMA 20 oz JUEGO DE ATORNILLADORES 15 PZAS STANLEY MANO DE OBRA AYUDANTE GÜINCHERO MAESTRO MECÁNICO INSTALADOR ELECTROMECÁNICO DE 2da UNIDAD CANTIDAD % 0.01 COSTO ($) 117 TOTAL ($) 1.17 pieza 1 57 57 unidad 4 60 60 Total Materiales $: $ Unitario de Materiales $: $ COSTO ($) 118.17 118.17 TOTAL ($) CANTIDAD COP 0.04 0.0025 96.3 0.00963 2 2 0.0035 0.01 16.26 18.71 0.11382 0.3742 1 0.01 6 0.06 CANTIDAD 1 0.04 0.1 1 Total Materiales $: $ Unitario de Materiales $: $ JORNAL 0.5 0.5 0.5 0.5 Sub Total Mano de Obra: Prestaciones Sociales: Total Mano de Obra: Unitario Mano de Obra : Fuente: Elaboración propia. 54 0.56 0.02 TOTAL ($) 0.5 0.02 0.05 0.5 $ $ $ $ 1.07 14.95 16.02 0.80 PRECIO UNITARIO: $ 118.99 Anexo 15: Partida para la realización de la acometida eléctrica. Codigo de Partida Patrón Unidad Cantidad del análisis Rendimiento E-711.133.025 m 1 70 Precio Unitario $ 7.67 Descripción de la partida: ACOMETIDA DE ELECTRICIDAD TUBO CONDUIT GALVANIZADO SIN ROSCA DIAMETRO 1'' MATERIALES CABLE SPT 2x12 25 A TUBERIA E.M.T. D=1'' CONECTOR E.M.T. D=1'' L=3 m ANILLO E.M.T. D=1'' CURVA E.M.T. D=1'' CAJETIN RECTAN. 4x2" HUECOS 1/2'' o 3/4'' CAJETIN CUADRADO DE 5x5'' (HUECO 1'') TRANSPORTE DE MATERIALES (10%) EQUIPOS CORTADORA DE TUBOS MANUAL DE 1/8''-1'' LLAVE DE TUBO #14 RIDGID CINTA METRICA DE ACERO DE 5 m STANLEY SEGUETA AJUSTABLE DOBLADORA DE TUBO E.M.T. HASTA 3/4'' /B1678 RIGID MANO DE OBRA OBRERO DE 1era AYUDANTE ELECTRICISTA DE 1era MAESTRO ELECTRICISTA UNIDAD CANTIDAD m 2 m 1 pieza 1 pieza 0.33 pieza 0.33 pieza 0.4 pieza 0.1 % 0.1 CANTIDAD 1 2 2 1 COP 0.01 0.01 0.01 0.01 1 0.006 CANTIDAD 1 1 1 0.5 COSTO ($) 0.7 2.82 0.5 0.8 1.6 0.5 0.5 5.762 Total Materiales $: $ Unitario de Materiales $: $ COSTO ($) 8 5 8 10 10 55 6.34 6.34 TOTAL ($) 0.08 0.1 0.16 0.1 0.06 Total Materiales $: $ Unitario de Materiales $: $ JORNAL 0.5 0.5 0.5 0.5 Sub Total Mano de Obra: Prestaciones Sociales: Total Mano de Obra: Unitario Mano de Obra : Fuente: Elaboración propia. TOTAL ($) 1.4 2.82 0.5 0.264 0.528 0.2 0.05 0.5762 0.50 0.02 TOTAL ($) 0.5 0.5 0.5 0.25 $ $ $ $ 1.75 24.45 26.20 1.31 PRECIO UNITARIO: $ 7.67 Anexo 16: Representación 3D utilizando Autodesk Inventor. Fuente: Elaboración propia. Fuente: Elaboración propia. 56 del sistema de ventilación Anexo 17: Plano de vista de planta del sistema de ventilación ya instalado realizado con Autodesk AutoCAD. Fuente: Elaboración propia. 57 Referencias Agencia de Protección Ambiental de los EE. UU. (2021). United States Environmental Protection Agency. Obtenido de https://www.epa.gov/indoor-air-quality-iaq/volatile-organic-compoundsimpact-indoor-air-quality#Health_Effects Arias Odón, F. (2012). El Proyecto de Investigación. Caracas: Epístide. Awbi, H. (2008). Ventilation Systems: design and performance. (Primera ed.). New York, Estados Unidos: Taylor & Francis. Comisión Venezolana de Normas Industriales [COVENIN]. Norma 2250:2000. 26 de julio del 2000. Venezuela Decreto 1564 de 1973 [presidente de la República de Venezuela]. Por el cual se establece el Reglamento de las Condiciones de Higiene y Seguridad en el Trabajo. 31 de diciembre de 1973. Goberna, R., Hughes, R., Riveira, V., Bernal, F., Catejón, E., Beltrán, J., Ramos, H. et al. (1992). Ventilación Industrial. Manual de recomendaciones prácticas para la prevención de riesgos profesionales (Primera ed.). 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