Minimizar el efecto del sistema

Jan 30, 2024

El diseñador primero calcula la resistencia del sistema. Esta es la cantidad de resistencia al flujo de aire (presión estática) que impondrá el sistema, medida en pulgadas de agua (pulgadas wg). La resistencia del sistema depende de estos factores:

Una vez calculada la resistencia del sistema, el diseñador calcula el factor de efecto del sistema. Esto se basa en la configuración de la conexión del ventilador al sistema en comparación con la situación ideal bajo la cual se probó el ventilador. Este factor de efecto del sistema se basa en el uso de cuadros y gráficos, como los de los libros Fans and Systems publicados por Air Movement and Control Association (AMCA) y HVAC Systems Duct Design publicado por Sheet Metal and Air Conditioning Contractors' National. Asociación (SMACNA).

A partir del factor de efecto del sistema se determina la resistencia equivalente al efecto del sistema. La resistencia equivalente se suma a la resistencia del sistema para obtener la resistencia total del sistema en pulgadas wg. Luego, el ventilador se selecciona de una tabla de ventiladores, según la resistencia total del sistema, los cfm, la velocidad de salida y la potencia de frenado.

Para obtener el rendimiento más eficiente del ventilador, el conducto en la salida del ventilador debe ser recto y del mismo tamaño que la salida del ventilador. Debe ser lo suficientemente largo para que la velocidad del aire sea uniforme en toda la cara del conducto. Lograr una velocidad de aire uniforme en el conducto implica un proceso comúnmente llamado recuperación estática.

SP es la presión que hace que fluya el aire en el conducto y VP es la presión que resulta del movimiento del aire. Esto significa que es deseable tener un valor alto de presión estática (SP) en comparación con la presión total (TP) desarrollada por el ventilador.

La Figura 1 muestra los perfiles de velocidad del aire en un conducto a varias distancias de la salida de un ventilador centrífugo. El aire del ventilador es empujado contra el exterior de la espiral mediante el movimiento de la rueda del ventilador. Por lo tanto, en la salida del ventilador, hay una alta velocidad en la parte superior de la salida del ventilador. Sin embargo, en la parte inferior de la salida del ventilador, hay una velocidad negativa, porque el aire regresa al ventilador en el corte, intentando volver a entrar al ventilador.

En el punto A de la Figura 1, el VP es alto y el SP disponible es bajo. A medida que el aire desciende por el conducto, la velocidad del aire se vuelve más uniforme a lo largo del conducto y la presión estática aumenta a medida que disminuye la presión de velocidad. En el punto B de la Figura 1, la velocidad del aire es uniforme a lo largo del conducto y baja en comparación con la velocidad de salida (punto A).

Recuerda que TP = VP + SP. Dado que la presión total (TP) en el conducto en el punto B es aproximadamente la misma que en el punto A, a medida que la VP ha disminuido, la SP ha aumentado. En otras palabras, el sistema ha ganado presión estática. Esta es una recuperación estática. El sistema ahora tiene más potencial para superar la resistencia en el sistema y, por lo tanto, el sistema puede suministrar más aire.

Longitud del conducto 100 por ciento efectiva En el punto B de la Figura 1, la velocidad del aire es uniforme en todo el área del conducto y se ha reducido. Este es el punto de mayor recuperación estática. La distancia de A a B se denomina longitud del conducto 100 por ciento efectiva. Si es posible, la salida del ventilador debe diseñarse con un conducto recto para una longitud 100 por ciento efectiva del conducto a fin de eliminar el efecto del sistema en la salida. El técnico debe intentar mantener el conducto recto en la salida. Si es posible, evite colocar un accesorio cerca de la salida del ventilador.

El cálculo de la longitud del conducto 100 por ciento efectiva depende de la velocidad del aire en la salida del ventilador:

Longitud del conducto 100 por ciento efectiva = 2,5 x diámetro del conducto

Longitud del conducto 100 por ciento efectiva = fpm/1000 x diámetro del conducto

La Figura 2 muestra sólo una parte de una tabla para diámetros de conducto equivalentes. Para obtener una tabla completa para conductos de hasta 90 pulgadas x 88 pulgadas, consulte la publicación SMACNA Sistemas HVAC y diseño de conductos. Para utilizar la tabla (Figura 2), ubique una de las dimensiones del conducto en la columna de la izquierda y la otra dimensión del conducto en la fila de la parte superior. La intersección de las columnas vertical y horizontal muestra el diámetro equivalente. Por ejemplo, para encontrar el diámetro equivalente de un conducto de 14 x 12 pulgadas en la tabla de la Figura 2:

1. Ubique 14 en la columna de la izquierda.

2. Ubique 12 en la fila de arriba.

3. La intersección de la columna vertical y la fila horizontal muestra 14,2, por lo que el conducto redondo equivalente para un conducto de 14 x 12 pulgadas tiene un diámetro de 14,2 pulgadas.

Ejemplo: ¿Cuál es la longitud de conducto 100 por ciento efectiva para una salida de ventilador que mide 20 pulgadas x 14 pulgadas si la velocidad del aire es 3500 pies por minuto?

1. La tabla de la Figura 2 muestra que el diámetro de conducto equivalente para un conducto de 20 x 14 pulgadas es 18,2 pulgadas.

2. Calcule la longitud del conducto 100 por ciento efectiva:

Longitud del conducto 100 por ciento efectiva = fpm/1000 x diámetro del conducto

Longitud del conducto 100 por ciento efectiva = 3500/1000 x 18,2 pulgadas

Longitud del conducto 100 por ciento efectiva = 63,7 pulgadas

Generalmente, el efecto del sistema es el resultado de condiciones no ideales en la entrada o salida del ventilador. Las cuatro causas más comunes del efecto del sistema en el ventilador son:

La distribución desigual de la velocidad del aire en la entrada (Figura 6) provoca turbulencias en el ventilador y una menor entrega de aire.

Girando el aire en la entrada del ventilador Además de que el aire ingrese al ventilador a igual velocidad a través del área de entrada, el aire debe ingresar a la entrada en una trayectoria recta. Esto permite una distribución equitativa del aire a todas las aspas del ventilador. A menudo, las conexiones inadecuadas de entrada del ventilador hacen que el aire entre con un movimiento giratorio.

Si el giro es opuesto a la rotación del ventilador (Figura 8), se puede aumentar el volumen y la presión del aire. Sin embargo, también habrá un aumento desproporcionado de la potencia de frenado requerida. El coste de la energía debido al aumento de caballos de fuerza lo hace económicamente impracticable. Además, se producirán ruidos de aire no deseados.

Obstrucciones en la entrada o salida Cualquier cosa que obstaculice el flujo de aire en la entrada o salida del ventilador tendrá un efecto en el sistema. El material de atenuación del sonido en el conducto que se instala demasiado cerca de la salida del ventilador puede soltarse y obstruir el flujo de aire. Una entrada de ventilador que esté demasiado cerca de la pared del pleno puede tener un flujo de aire restringido.

El material en la cámara del ventilador que no pertenece allí (como escaleras, cajas o rollos de aislamiento) puede causar turbulencias y restricción del flujo de aire que resultarán en un efecto en el sistema.

Transición gradual (evasé) en la salida Si el rendimiento de un ventilador es deficiente, es posible instalar un evasé (ev-a-say') diseñado por el fabricante para ese ventilador en particular. Un evasé es una transición de conducto con lados y fondo gradualmente inclinados que se conecta a la salida del ventilador y agranda el conducto al tamaño del conducto de suministro. A medida que aumenta el área del conducto de transición, la velocidad del aire (fpm) disminuye y se vuelve uniforme en toda el área de transición, logrando una recuperación estática.

El evasé suele ser plano en la parte superior y se inclina muy gradualmente en los lados y en la parte inferior (Figura 9). En general, el ángulo incluido para los lados es de 15 grados y la parte inferior se inclina hacia abajo 15 grados (Figura 9). Si no puedes instalar un evasé completo, haz lo que puedas en el espacio disponible.

Conexiones de entrada adecuadas Para un rendimiento máximo, el aire debe ingresar directamente a la entrada del ventilador, con una velocidad uniforme en toda el área de la entrada. La conexión de entrada ideal es un conducto largo y recto con una longitud cuatro veces mayor que el diámetro de la entrada. Si se requiere un codo, debe haber una longitud de conducto recto entre la entrada del ventilador y el codo de al menos dos veces el diámetro de la entrada del ventilador (Figura 10).

- Con codos de garganta cuadrada, utilice paletas giratorias (Figura 11).

- Con codos con radio de garganta, haga que el radio de la garganta sea tan grande como el ancho de la mejilla del codo, si es posible.

Extraído y reimpreso de Fans and V-Belt Drives de Leo A. Meyer, uno de los libros de la serie Indoor Environment Technician's Library publicada por LAMA Books. Durante más de 30 años, Meyer ha escrito y publicado materiales de capacitación para la industria HVAC. Sus libros cubren una amplia gama de temas, que incluyen calefacción y refrigeración, calidad del aire interior, trabajo con chapa metálica, conceptos básicos de electricidad, seguridad y otros. Para obtener más información, visite www.lamabooks.com.

Fecha de publicación: 25/07/2005