Í N D I C EPág.

LOS VENTILADORES CURVA CARACTERÍSTICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-4

CLASIFICACIÓN DE VENTILADORES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-8

LEYES DE LOS VENTILADORES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-12

ACOPLAMIENTO DE VENTILADORES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-16

EFECTO DE INSTALACIÓN: VENTILADOR Y COMPUERTA. . . . . . . . . 17-20

LAS VIBRACIONES I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21-24

LAS VIBRACIONES II . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25-28

CONCEPTOS VENTILACIÓN LA VENTILACIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29-32

LA VENTILACIÓN CENTRALIZADA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33-36

CAMPANAS DE EXTRACCIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37-40

DIFUSIÓN DE AIRE EN LOCALES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41-44

VENTILACIÓN DE ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS I . . . . . . . . . . . . . . . . . 45-48

VENTILACIÓN DE ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS II . . . . . . . . . . . . . . . . 49-52

MECÁNICA DE FLUIDOS CIRCULACIÓN DE AIRE POR CONDUCTOS I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53-56

CIRCULACIÓN DE AIRE POR CONDUCTOS II. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57-60

CIRCULACIÓN DE AIRE POR CONDUCTOS III . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61-64

MOVIMIENTO DEL AIRE: LA VELOCIDAD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65-68

EL AIRE CALIDAD DE AIRE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69-72

EL EFECTO INVERNADERO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73-76

ACÚSTICA LOS DECIBELIOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77-80

EL RUIDO. Transmisión I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81-84

EL RUIDO. Transmisión II . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85-88

HUMEDAD EL AGUA. LA SICROMETRÍA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89-92

VENTILACIÓN DE LOCALES HÚMEDOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93-96

CASOS DE APLICACIÓN VENTILACIÓN DE COCINAS DOMÉSTICAS E INDUSTRIALES . . . . . 97-100

VENTILACIÓN DE APARCAMIENTOS DE VEHÍCULOS. . . . . . . . . . . 101-104

VENTILACIÓN DE GRANJAS INDUSTRIALES I . . . . . . . . . . . . . . . . . 105-108

VENTILACIÓN DE GRANJAS INDUSTRIALES II. . . . . . . . . . . . . . . . . 109-112

PRESURIZACIÓN DE LOCALES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113-116

DEPURACIÓN DEL AIRE. Filtros I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117-120

DEPURACIÓN DEL AIRE. Filtros II. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121-124

REFRIGERACIÓN Y HUMIDIFICACIÓN POR EVAPORACIÓN . . . . . 125-128

LA CLIMATIZACIÓN DE INVERNADEROS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129-132

AHORRO DE ENERGÍA DE CALEFACCIÓN EN GRANDES

LOCALES. Uso de Ventiladores de Techo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133-136

2

LOS VENTILADORES

CURVA CARACTERÍSTICAEl ensayo de ventiladores tiene porobjeto determinar la capacidad delaparato para transferir la potencia alaire que mueve.

El ventilador se hace funcionar a unrégimen de giro constante, tomandovalores de diferentes caudales movi-dos, según sea la pérdida de cargaque debe vencerse.

La curva característica de un ventila-dor se obtiene dibujando en unos ejesde coordenadas los distintos valorescaudal-presión, obtenidos medianteensayo en un laboratorio.

Para entender mejor el concepto decurva característica pondremos elsiguiente ejemplo

Supongamos un ventilador tubulartrabajando según indica la posición a)de la figura 1. Al medir el caudal deaire que proporciona, encontramosQ1 = 10.000 m3/hora.

Si repetimos el ensayo empalmandoun conducto de 10 m por el lado deadmisión (posición b) y medimos denuevo el caudal, nos encontramos conque ha bajado a Q2 = 8.000 m3/hora.

En otro ensayo, acoplamos un tubode 50 m de longitud (posición c), ycomprobamos que el caudal ha des-cendido a Q3 = 5.000 m3/hora.

Las experiencias anteriores nosdemuestran que no es suficiente cono-cer el caudal que es capaz de suminis-trar un ventilador a descarga libre(posición a), esto es, sin obstruccio-nes, para poder catalogarlo. Es nece-sario conocer qué caudales irá propor-cionando según sean las distintas pér-didas de carga que deba vencer.

En la figura 2 tenemos representadauna curva característica de un ventila-dor.

Observemos en primer lugar en lafigura curvas diferentes. Cada una deéllas representa un valor distinto y sulectura se hace en las diferentesescalas que están a la izquierda de lafigura.

10 m

b

50 m

c

aQ1 = 10.000 m3/h

Q1 = 8.000 m3/h

Q1 = 5.000 m3/h

Fig. 1

Fig. 2

PÉRDIDA DE CAUDAL CON LA LONGITUD

3

Tres están relacionadas con la pre-sión que da el ventilador para distin-tos caudales (son las denominadasPt, Pe, Pd).

Pe: es la Presión Estática

Pd: es la Presión Dinámica (debido ala velocidad)

Pt: es la Presión Total

Cumpliéndose en todo momento

Pt = Pe + Pd

Obsérvese que a descarga libre, esdecir cuando la Presión Estática (Pe)es nula, el ventilador da el máximocaudal que puede mover; en estepunto la Presión Total es igual a laDinámica (Pt = Pd).

Asimismo, cuando el ventilador estáobturado, es decir que da el mínimocaudal, la Presión Dinámica (Pd) esnula; en este punto, la Presión Total

es igual a la Estática (Pt = Pe).Otra curva que podemos ver en elgráfico es: la curva de potenciaabsorbida (W), que leeremos en laescala vertical situada más a laizquierda (en watios). Esta curva nosda la potencia que consume el motorque acciona el ventilador, y podemosver que presenta un máximo (en lafigura corresponde al punto de caudal3.000 m3/h).

También tenemos representada lacurva de rendimiento (η), que se leeen % en la escala vertical intermedia,se puede ver que el rendimiento delventilador depende del caudal queestá moviendo.

El conjunto de estas curvas recibe elnombre de característica de un ven-tilador.

La característica de un ventilador esla mejor referencia del mismo, ya quesiempre nos indicará su comporta-

miento según sea el caudal y la presión que esté dando.En los catálogos comerciales, sueledarse solamente una curva, que es lade mayor importancia la de PresiónEstática (Pe). Los servicios técnicossuministran más información si se lessolicita.

El punto ideal de funcionamiento delventilador, aquél para el que ha sidodiseñado, es el correspondiente almáximo rendimiento. Cuanto máscerca de este punto trabaje el ventila-dor, más económico será su funcio-namiento.

El punto R de la figura 1 se conocecomo punto de desprendimientos, yla zona a la izquierda de éste es defuncionamiento inestable. Debe, portanto, escogerse el ventilador demanera que el punto de trabajo esté a la derecha de R; de esta manera se evita la inestabilidad de funciona-miento.

Fig. 3

Observemos la figura 3 en que sehan representado las curvas caracte-rísticas de los tipos fundamentales deventilación, para poder comprendermejor su comportamiento.

Los tres ventiladores que se compa-ran tienen el mismo diámetro de rodete.

Podemos ver que, a igualdad de cau-dal impulsado (Q), los ventiladorescentrífugos dan más presión que loshelicentrífugos, y éstos a su vez másque los helicoidales.

También se observa que, los centrí-

fugos mueven caudales menores quelos helicocentrífugos, y éstos menosque los helicoidales.

Por tanto, puede aceptarse que losventiladores más adecuados cuandolos caudales sean grandes y las presiones que deban vencer seanpequeñas son los helicoidales. Estetipo de ventilador tiene además laventaja de la facilidad de instalación.

Los ventiladores indicados paramover caudales pequeños pero a elevada presión son los centrífugos;finalmente, un caso intermedio es elde los ventiladores helicocentrífugos.

4

PUNTO DE TRABAJOLa curva característica del ventiladordepende únicamente del ventilador, ysolamente puede variar si el ventila-dor funciona a una velocidad de rotación distinta.

Puede aceptarse en principio que lacurva característica es totalmenteindependiente del sistema de con-ductos al que se acople.

Sin embargo, hay que considerar queun ventilador puede funcionarmoviendo distintos caudales y comu-nicándoles distintas presiones, de talforma que todos los puntos posiblesde funcionamiento se hallen repre-sentados sobre la curva (Pe), Fig. 2.

Para saber exactamente en qué condiciones funcionará el ventilador,debemos conocer la curva resistentede la instalación, es decir, la curvaque relaciona la pérdida de carga dela instalación con el caudal que pasapor ella.

Podemos encontrar de forma fácil elpunto de trabajo de un ventilador simplemente superponiendo las cur-vas características del ventilador yresistente del conducto según seindica en la figura 4. Se puede comprobar que la pérdidade carga de una conducción varíaproporcionalmente con el cuadradodel caudal según la fórmula

P 2 = P 1Q2

Q1

por lo que, para encontrar la caracte-rística resistente y una vez hallada lapérdida de carga inicial ( P 1) a undeterminado caudal (Q1), bastará consuponer un segundo caudal (Q2),para hallar un segundo punto de lacaracterística resistente ( P 2). Sifuese necesario se podrían suponermás caudales con los que se hallarí-an, siempre para la misma instala-ción, nuevos puntos de pérdida decarga. Uniendo todos los puntosencontrados se representará lacaracterística resistente de la instala-ción estudiada.La intersección entre la curva delventilador y la característica resisten-te de la instalación nos dará el puntode trabajo.

EJEMPLO

Supongamos que en una conduccióncircula un caudal de aire de 6.000 m3/h, originando una pérdidade carga de 3,5 mm c.d.a.

La pérdida de carga que provocaráun caudal de 8.000 m3/h la encontra-remos mediante la siguiente expre-sión:

P 2 = 3,5 • 8000 2

6000

P = 1,342 x 3,5 = 6,2 mm c.d.a.

Si el caudal lo suponemos de 4.000m3/h la pérdida de carga será:

P 2 = 3,5 • 4000 2

6000

P = 0,6692 x 3,5 = 1,55 mm c.d.a.

Llevando todo este conjunto de valo-res sobre unos ejes de coordenadasobtendremos la característica del sis-tema tal como se muestra en la figura4.

De todo lo dicho hasta ahora pueden sacarse dos conclusionesimportantes:

1° Para cualquier proyectista, instala-dor o diseñador es indispensable queen el catálogo de ventiladores queesté consultando estén reflejadas lascurvas características correspondien-tes a los ventiladores.

2° Estas curvas características debenestar garantizadas por el fabricante ydar referencia expresa de la normali-zación que se ha utilizado paralograrlas.

Para determinar la curva característi-ca de los ventiladores es necesariodisponer de un laboratorio convenien-te debidamente equipado, contar conunos técnicos analistas muy prepara-dos y dedicar la atención y tiempopreciso para determinarlas, cuestiónésta delicada y muy laboriosa.

Es preciso también verificar los ensa-yos según una normalización deter-minada y tenerla en cuenta paracomparar dos aparatos entre sí yaque es de esperar una discrepanciade resultados, a veces notable, si nose ha utilizado la misma normaliza-ción para efectuarlos e incluso lamisma disposición de ensayo dentrode la misma norma.

P

C

0 QQ1

Q1

C = Característica del ventilador

P

N

0 QQ2

Q2

N = Punto del trabajo

P2

P

R

0 QQ1

Q

R = Característica del sistema

P

0 QQ2

R2

Q1 Q3

1

2

3R3

R1

Fig. 4

[ ] 2

[ ]

[ ]

5

¿Qué es un Ventilador?Un ventilador es una máquina rotati-va que pone el aire, o un gas, enmovimiento. Podemos definirlocomo una turbomáquina que trans-mite energía para generar la presiónnecesaria con la que mantener unflujo contínuo de aire.

Dentro de una clasificación generalde máquinas, como muestra el cua-dro al pié, encontramos a los venti-ladores como turbomáquinas hidráu-licas, tipo generador, para gases.

Un ventilador consta en esencia deun motor de accionamiento, general-mente eléctrico, con los dispositivosde control propios de los mismos:

arranque, regulación de velocidad,conmutación de polaridad, etc. y unpropulsor giratorio en contacto conel aire, al que le transmite energía.

Este propulsor adopta la forma derodete con álabes, en el caso deltipo centrífugo, o de una hélice conpalas de silueta y en número diver-so, en el caso de los axiales.

El conjunto, o por lo menos el rode-te o la hélice, van envueltos por unacaja con paredes de cierre en formade espiral para los centrífugos y porun marco plano o una envolturatubular en los axiales. La envolventetubular puede llevar una reja radialde álabes fijos a la entrada o salida

de la hélice, llamada directriz, queguía el aire, para aumentar la pre-sión y el rendimiento del aparato.

En el tipo helicocentrífugo y en eltransversal, el elemento impulsor delaire adopta una forma cercana al delos rodetes centrífugos.

CIRCULACIÓN DEL AIREEl aire circula por un conductogracias a la diferencia de presiónque existe entre sus extremos.

Para diferencias de nivel de hasta100 m, velocidades inferiores a50 m/s (caso que puede consi-derarse al aire como incompre-sible) y régimen estacionario,

LOS VENTILADORES

CLASIFICACIÓN DE VENTILADORES

MÁQUINAS MÁQUINASDE FLUIDO

MÁQUINAS HERRAMIENTASMÁQUINAS ELÉCTRICAS

M. HIDRÁULICAS

M. TÉRMICAS (Su estudio se hace en Termodinámica)

TURBOMÁQUINAS

MÁQ. DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

GENERADORES

MOTORES: TURBINAS HIDRÁULICAS

PARA LÍQUIDOS: BOMBAS

MOTORESGENERADORESNota: Las máquinas de desplazamientopositivo son reversibles en general

PARA GASES: VENTILADORES

6

Fig. 1

las presiones obedecen al siguienteteorema:

Teorema de BernouilliLa expresión analítica del mismodice: La suma de la presión estática,la dinámica y la debida a la altura, esconstante para todos los puntos deun filete de fluido.

PresionesSi el conducto es horizontal, o la dife-rencia es inferior a 100 metros, lapresión por diferencia de altura escero.

La presión estática Pe actúa en todossentidos dentro del conducto. Semanifiesta en el mismo sentido y enel contrario de la corriente.

La presión dinámica Pd actúa en elsentido de la velocidad del aire.

La presión total Pt es constante entodos los puntos del filete de fluídoconsiderado y su expresión es:

Pt = Pe + Pd

CaudalEs la cantidad de aire que circula porel conducto. Su expresión es:

Q = v S (m3/h)

En la figura 1 se ha representado untramo de conducto horizontal de aire(considerado sin pérdidas, para sim-plificar), recorrido por el caudalQ(m3/h), con la velocidad v (m/s) y deSección S (m2). Una Sonda dePresión estática Pe y un Tubo dePrandtl nos da la Presión Dinámica.Las fórmulas de relación de todosestos parámetros se indican en lamisma figura.

Curva CaracterísticaEs la representación gráfica de todoslos estados caudal-presión de qué escapaz un ventilador. Nos remitimos ala Hoja Técnica VENTILADORES 1 :CURVA CARACTERÍSTICA, en dondese trató monográficamente el tema.

Su representación en la figura 2muestra una Curva Característica típi-ca con expresión de las tres presio-nes mencionadas. Para cualquierordenada en la gráfica, se cumple:

Pt = Pd + Pe

Tipo de Curva CaracterísticaSegún sea el ventilador, su curvacaracterística adopta una u otraforma primando el concepto de cau-dal sobre el de presión o viceversa.

En los ventiladores helicoidales, axia-les, en comparación con el caudal deque son capaces, sus posibilidadesde presión son discretas. Los ventila-dores centrífugos, en general, soncapaces de presiones altas con cau-dales más bien bajos y los ventilado-res helicocentrífugos participan deambas posibilidades de caudal y pre-sión, si bien no en la medida que aespecífica de los otros.

CLASIFICACIÓN DE LOSVENTILADORESLos ventiladores han venido clasifi-cándose de muy diferentes maneras yno es extraño que un mismo aparatopuede aceptar dos, tres o más deno-minaciones. Es bastante comúnadoptar la designación atendiendo aalguna de sus características adapta-das al caso que se está tratando.

Aquí vamos a ofrecer la siguiente:

1. Atendiendo a su FUNCIÓN

1.1 Ventiladores con Envolvente, que suele ser tubular. A su vez pueden ser:

Impulsores: Entrada libre, salida entubada.

Extractores: Entrada entubada, descarga libre.

Impulsores-Extractores: Entraday salida entubadas Fig. 4

1.2 Ventiladores Murales.

Conocidos también como simple-mente Extractores, tienen la función de trasladar aire entre dos espacios separados por un muro o pared, Fig. 5.

1.3 Ventiladores de Chorro.

Aparatos usados para proyectar una corriente de aire incidiendo sobre personas o cosas. Fig. 6.

2. Atendiendo a la trayectoriadel aire.

2.1 Ventiladores Centrífugos.

En estos aparatos la trayectoria del aire sigue una dirección axial a la entrada y paralela a un plano radial a la salida. Entrada y salidaestán en ángulo recto.

El rodete de estos aparatos está compuesto de álabes que pue-den ser hacia ADELANTE (fig. 7a),RADIALES (7b) o ATRÁS (7c).

CAUDAL, VELOCIDAD Y PRESIONES

Fig. 2

CURVA CARACTERÍSTICA

7

Fig. 16

CURVAS DE RODETESY HÉLICE DISTINTOS,DEL MISMO DIÁMETRO,A IGUAL VELOCIDADDE ROTACIÓN.

2.2 Ventiladores Axiales.

La entrada de aire al aparato y susalida siguen una trayectoria según superficies cilíndricas coaxiales.

Los ventiladores descritos en 1.1,1.2 y 1.3 pueden ser, también, axiales.

2.3 Ventiladores Transversales

La trayectoria del aire en el rodete de estos ventiladores es normal al eje tanto a la entrada como a la salida, cruzando el cuerpo del mismo. Fig. 8.

2.4 Ventiladores Helicocentrífugos

Son aparatos intermedios a los 2.1. y 2.2.: El aire entra como en los axiales y sale igual que en loscentrífugos. Fig.9.

3. Atendiendo a la presión

3.1 Ventiladores de Baja Presión

Se llaman así a los que no alcanzan los 70 Pascales. Suelenser centrífugos y por autonoma-sia se designan así los utilizados en climatizadores. Fig. 10.

3.2 Mediana Presión.

Si la presión está entre los 70 y 3.000 Pascales. Pueden ser centrífugos o axiales.

3.3 Alta Presión

Cuando la presión está por enci-ma de los 3.000 Pascales. Suelenser centrífugos con rodetes estrechos y de gran diámetro. Fig. 12.

Fig. 4 Fig. 5 Fig. 6

Fig. 7 Fig. 8 Fig. 9

Fig. 10 Fig. 11 Fig. 12

Fig. 13 Fig. 14 Fig. 15

8

Fig. 17

Fig. 19

Fig. 20

Fig. 18

4. Atendiendo a las condicionesde funcionamiento.

4.1 Ventiladores Estandar

Son los aparatos que vehiculan airesin cargas importantes de contami-nantes, humedad, polvo, partículasagresivas y temperaturas máximasde 40º si el motor está en la corrientede aire.

4.2 Ventiladores Especiales

Son los diseñados para tratar el airecaliente, corrosivo, húmedo etc. obien para ser instalados en el tejado(Fig. 13) o dedicados al transporteneumático.

5. Atendiendo al sistema deaccionamiento

5.1 Accionamiento Directo

Cuando el motor eléctrico tiene el ejecomún, o por prolongación, con eldel rodete o hélice del ventilador.

5.2 Accionamiento por Transmisión

Como es el caso de transmisión porcorreas y poleas para separar elmotor de la corriente del aire (porcaliente, explosivo, etc.). Fig. 14.

6. Atendiendo al Control de lasPrestaciones.

Es el caso de ventiladores de veloci-dad variable por el uso de regulado-res eléctricos, de compuertas deadmisión o descarga, modificacióndel caudal por inclinación variable delos álabes de las hélices, etc. Fig. 15.

ZONA DE FUNCIONAMIENTO

Según sea el ventilador, tipo y tamaño,existe una zona de su curva caracte-rística en la que es recomendable suuso. Fuera de élla pueden producirsefenómenos que hacen aumentar des-proporcionadamente el consumo hun-diendo el rendimiento, provocando unaumento intolerable del ruido e inclusoproduciendo flujos intermitentes deaire en sentido inverso.

En los catálogos de ventiladores vie-nen indicadas las zonas de la curvacaracterística

Recomendadas de uso o, simple-mente, solo se publica el tramo decurva en el que es aceptable su fun-cionamiento. En general la menciona-da zona abarca la superficie sombre-ada que se indica en la fig. 17 parauna familia de curvas de un aparatoa varias velocidades.

Las gráficas de la figura 18 son las deventiladores centrífugos con rodetesAdelante, Radiales y Atrás con indica-ción de la zona normal de trabajo yen porcentajes de caudal y presión.

Las de la fig. 19 representan ventila-dores axiales, impulsor uno y tubularel otro, de mediana presión, con las

mismas indicaciones descritas paralos aparatos anteriores.

Las de la fig. 20 corresponden arodetes helicocentrífugos y transver-sales con la misma forma de expresarsu capacidad de presión y caudal enporcentaje del total y con las zonasnormales de trabajo.

ZONA RECOMENDABLEDE FUNCIONAMIENTO

LEYES DE LOS VENTILADORESLOS VENTILADORES

En la norma UNE 100-230-95, quetrata de este tema, encontramos losiguiente:

«Si un ventilador debe funcionar encondiciones diferentes de lasensayadas, no es práctico nieconómico efectuar nuevos ensayospara determinar sus prestaciones.

Mediante el uso de un conjunto deecuaciones designado con el nombrede LEYES DE LOS VENTILADORESes posible determinar, con buenaprecisión, las nuevas prestaciones apartir de los ensayos efectuados encondiciones normalizadas.

Al mismo tiempo, estas leyespermiten determinar las prestacionesde una serie de ventiladoresgeométricamente semejantes a partirde las características del ventiladorensayado.

Las leyes de los ventiladores estánindicadas, bajo forma de relación demagnitudes, en ecuaciones que sebasan en la teoría de la mecánica defluídos y su exactitud es suficientepara la mayoría de las aplicaciones,siempre que el diferencial de presiónsea inferior a 3 kPa, «por encima delcual se debe tener en cuenta lacompresibilidad del gas».

Con el ánimo de precisar un tanto máslo que expone la norma UNE, podría-mos decir que cuando un mismo ven-tilador se somete a regímenes distintosde marcha o bien se varían las condi-ciones del fluído que trasiega, puedencalcularse por anticipado los resultadosque se obtendrán a partir de losconocidos, por medio de unas leyes orelaciones sencillas que también sonde aplicación cuando se trata de unaserie de ventiladores homólogos, estoes, de dimensiones y característicassemejantes que se mantienen al variarel tamaño al pasar de unos de ellos acualquier otro de su misma familia.

Estas leyes se basan en el hecho quedos ventiladores de una seriehomóloga tienen homólogas suscurvas características y para puntosde trabajo semejantes tienen elmismo rendimiento, manteniéndoseentonces interrelacionadas todas lasrazones de las demás variables.

Las variables que comprenden a unventilador son la velocidad derotación, el diámetro de la hélice orodete, las presiones total, estática ydinámica, el caudal, la densidad delgas, la potencia absorbida, elrendimiento y el nivel sonoro.

Las normas intenacionales ISO,5801-96 (E) y WD 13348-1998, aestas variables les asignan lossiguientes símbolos y unidades, queaquí usaremos para ilustrar lasdefiniciones y aplicaciones.

Símbolo Concepto unidad

Dr Diámetro hélice/rodete m

Lwt Nivel Potencia total sonora dB

n Velocidad rotacional s–1

Pr Potencia mecánicasuministrada al ventilador W

pf Presión del ventilador Pa

qv Caudal de entrada m3 s–1

ρ Densidad kg m–3

Además debe tenerse en cuenta,antes de aplicar las leyes de los ven-tiladores que los valores conocidos losean de un aparato de la mismafamilia trabajando en las mismascondiciones bajo las cuales queremosdeterminar los nuevos valores y quelas condiciones del ventilador consi-derado sean todas proporcionales alas correspondientes del tomadocomo punto de partida y cuyos valo-res reales de ensayo se conozcan.También es necesario que la veloci-dad del fluído dentro del ventiladorsea proporcional de uno a otro y paralo cual debe comprobarse que larazón entre la velocidad periférica dedos puntos de un rodete sea lamisma que la de entre la de dospuntos semejantes del otro rodete.

A medida que se vayan exponiendolas leyes que rigen para las variacio-nes de los ventiladores, se desarro-llarán ejemplos de aplicación paramejor facilitar su comprensión.

9

EJEMPLO DE APLICACIÓN

Las fórmulas para el cambio dediámetro deben usarse conprecaución ya que solo son válidassi los ventiladores que relacionan sonrigurosamente semejantes. En lapráctica siempre hay desviacionesde semejanza, que no se aprecianostensiblemente y más cuando setrata de aparatos de la misma familia.

Supongamos un ventilador de450 mm de diámetro del que

conocemos da 5.000 m3/h a12 mm c.d.a. con un nivel sonoro de65 db (A) y que absorbe de la red480 W. ¿Qué caudal, presión, ruído ypotencia sonora tendrá otro aparatosemejante de 630 mm 0?.

La aplicación de las ecuaciones delcuadro anterior resuelven elproblema:

El ventilador de 630 mm 0 tendrá:

Caudal qv = 5.000 =

= 13.720 m3/h

Presión p = 22 =

= 43 mm c.d.a.

Potencia absorbida = 480 =

= 2.582 W

Nivel sonoro Lwt = 65 + 70 log =

= 75 dB (A)630450( )

630450( )

3

2

630450( )5

630450

VARIACIÓN DEL DIÁMETRO

Caudal qv = qv0

Presión pF = pF0

Potencia Pr = Pr0

Nivel Potenciasonora Lwt = Lwt0 + 70 log

DrDr0

( )5

DrDr0

( )2

DrDr0

( )3

DrDr0

El subíndice cero (0) indica la condicióninicial de la variable considerada.

VARIACIÓN DE LA VELOCIDAD

El subíndice cero (0) indica la condicióninicial de la variable considerada.

Caudal qv = qv0

Presión pF = pF0

Potencia Pr = Pr0

Nivel Potenciasonora Lwt = Lwt0 + 50 log

nn0

)3

nn0

2

nn0

nn0

()(

D0

D

nn0

10

VARIACIÓN DE LA DENSIDAD

El subíndice cero (0) indica la condicióninicial de la variable considerada.

Caudal qv = qv0

Presión pF = pF0

Potencia Pr = Pr0

Nivel Potenciasonora Lwt = Lwt0 + 20 log

ρρ0

ρρ0

ρρ

EJEMPLO DE APLICACIÓN

Sea un ventilador que, girando a1.400 rev/min, dé un caudal de15.000 m3/h a una presión de22 mm c.d.a. instalado en un sistemadeterminado. La potencia absorbida yla potencia sonora sean respectiva-mente 1.500 W y 88 dB (A).

Se pregunta, ¿Qué presión y caudaldaría girando a 2.000 rev/min?¿Cuánto consumiría entonces? Y elruído, ¿qué valor alcanzaría?

Caudal qv = 1.500 =

= 2.143 m/h

Presión pF = 22 =

= 44,9 mm c.d.a.

Potencia Pr = 1.500

= 4.373 W

Nivel Potenciasonora Lwt = 88 + 50 log =

= 95,7 dB (A)

Con estas mismas fórmulas se puederesolver un problema muy común enla práctica.

Supongamos que después de haberhecho una instalación con un ventila-dor determinado comprobamos querinde un caudal de 2.300 m3/h en vezde los 3.000 que exigía el pliego decondiciones.

Si actualmente el ventilador gira a 800rev/min se nos plantean las siguientespreguntas: ¿A qué velocidad deberágirar el aparato para cumplir las espe-cificaciones? ¿En qué proporción au-mentará la potencia absorbida por elmotor? ¿Cuánto aumentará el ruido?.

2.0001.400( )2

2.0001.400

2.0001.400

2.0001.400( )3 Despejando «n» de la fórmula del

caudal, tendremos:

n = n

= 800 = 1.043 rev/min

O sea, que si podemos aumentar lavelocidad del ventilador hasta las1.043 rev/min se obtendrán los3.000 m3/h deseados.

Pero la potencia consumida serámucho mayor, ya que:

= = 2,22

vendrá multiplicada por 2,22 lo quetraerá consigo cambiar el motor.

El ruído aumentará en:

Lwt – Lwt0 = 50 log = 5,8 db(A)

lo que, según los casos, puede serprecupante.

3.0002.300

qvqv0

PrPr0

1,043800( )3

1,043800

EJEMPLO DE APLICACIÓN

Las curvas características de losventiladores que figuran en el catálo-go están dadas a condiciones norma-les de presión atmosférica, tempera-tura y humedad. Ello significa que serefiere a un aire normal estándard conuna densidad de 1,2 kh/m3.

En muchas ocasiones los aparatostrabajan en condiciones distintas delas normales, como es el caso de unventilador dentro de una cámara de

congelación con un aire de unadensidad mucho mayor de la normal.O bien un ventilador instalado enMéxico DC en donde la presiónatmosférica es mucho menor y por lacircunstancia de la altitud moverá unaire de densidad inferior a la normal.

Sea por ejemplo un ventilador que acondiciones normales da 5.000 m3/h,22 mm c.d.a. de presión, que gasta480 W y tiene un nivel de potenciasonora de 65 db (A).

¿Qué rendirá este ventilador dentrode una cámara frigorífica a –35 ºC?

Debemos calcular primero la densidad

ρ (273 – 35) = 1,2 (273+20) == 1,48 kg/m3

lo que se traduce en que la densidades inversamente proporcional a lastemperaturas absolutas.

Aplicando ahora las fórmulas delcuadro correspondiente, tendremos:

ρ0 ρ

11

q = 5.000 m3/h

p = 20 = 27,1 mm c.d.a.

P = 480 = 592 W

L = 65 + 20 log = 66,8 dB

Hay que observar que aunque elaumento de presión puede parecer

ventajoso en algunos casos, lacaracterística resistente del sistemaaumenta en la misma proporción porlo que desaparece la ventaja delaumento de presión.

Y que en cuanto a la potencia, sí quedebe tenerse en cuenta el aumentoexperimentado, aunque en el casoconcreto de aumento de densidad pordisminución de temperatura el motorno se recalentará en exceso por

disfrutar de una mayor refrigeración,si es que la realiza con el aire frío. Detodas formas es aconsejable controlarel gasto del motor.

Las fórmulas de los cuadrosanteriores pueden resumirse en losdos a continuación, que nos permitencalcular el caudal, la presión, lapotencia y el ruido de un ventiladorvariando varios parámetros a la vez.

1,481,21,481,2

1,481,2

Todas esta fórmulas hasta ahoraresuelven el problema directo, enefecto variando magnitudes inde-pendientes como son el diámetro, lavelocidad y la densidad, nos permitenhallar el resultado aerodinámico yacústico consecuencia de tales

variaciones es decir encontramos elcaudal, presión y nivel sonoro.

Pero algunas veces es práctico poderresolver el problema inverso, comopor ejemplo:¿Qué diámetro deberá tener un ventiladorpara conseguir tal caudal y tal presión?.

¿A qué velocidad deberá girar elaparato?.Las fórmulas del cuadro siguienteresuelven algunos de estos casosinversos si bien cabe mencionar queproceden de las anteriores, sin másque despejar las magnitudes que serequieren calcular.

VARIACIÓN DE VARIAS PRESTACIONES

El subíndice cero (0) indica la condicióninicial de la variable considerada.

VARIACIÓN DE VARIOS PARÁMETROS

El subíndice cero (0) indica la condicióninicial de la variable considerada.

qv = qv0

p = p

P = P

Lwt = Lwt0 + 70 log + 50 log + 20 log

nn0

)2

DrDr0

3 nn0

nn0

()(

DrDr0

ρρ0

DrDr0

2)( ρρ0

DrDr0

5)( nn0

)3( ρρ0

D = D0

n = n0

P = P0

Lwt = Lwt0 + 10 log + 20 log

QQ0

pp0

)(

QQ0

Q0

Q

1/2)(QQ0

pp0

1/2 pp )( 1/4 ρ

ρ0)( 1/4

pp0

)( 3/4 ρ0

ρ )( 3/4

ρ0n0

nρ

D0

D

ρ0

ρ

Imprès sobre Paper Ecològic Mate de 135 Grs.

12

13

En instalaciones importantes de ven-tilación, cuando es necesario dispo-ner de caudales o presiones congrandes variaciones, puede resultarconveniente de dotarlas de aparatosacoplados de forma que trabajandoen conjunto o bien separados propor-cionen la prestación exigida en cadamomento. Si las variaciones necesa-rias son discretas puede bastar unúnico aparato con un sistema deregulación pero cuando sean precisasunas prestaciones doble o triple omás de la simple, hay que recurrir aun sistema de acoplamiento.

Con este trabajo pretendemos mos-trar de forma indicativa cómo varianlas prestaciones del sistema segúnsea el acoplamiento. Los aparatos deventilación pueden instalarse enSerie, en Paralelo o bien de formaMixta.

ACOPLAMIENTO EN SERIE

Este sistema consiste en conectar losventiladores uno a continuación delotro, Fig.1. O bien dentro de unmismo conducto en el que se man-tenga la misma dirección del flujo delaire, Fig. 2.

En general y más cuando se trate deventiladores centrífugos de forma quela descarga de uno es conducida a laentrada del otro, la curva característi-ca de la presión resultante del aco-plamiento es aproximadamentedoble, como la representada en lagráfica de la fig. 3.

Estudiando más detenidamente elasunto y suponiendo que los dosaparatos sean iguales y que sus cur-vas representativas de sus presionesestática y total sean las de la fig. 4, lapresión resultante para el conjunto seobtiene sumando las ordenadas de lapresión estática del primer ventiladora las de presión total del segundo: PE = Pe + Pt. En todo momento elcaudal de conjunto será el que daríaun solo ventilador correspondiente ala presión dinámica Pd = Pt - Pe conpresión estática PE.

En el punto M, o sea en el que losventiladores de trabajar solos,individualmente darían el caudal

LOS VENTILADORES

ACOPLAMIENTO DE VENTILADORES

Fig. 1

Fig. 2

Fig. 3

14

máximo, en descarga libre con presiónestática cero, P = O, resulta que elconjunto formado por los dos aparatosen serie es capaz aún de una presiónestática de ordenada MN pudiendo lle-gar a alcanzar el caudal de abscisa R,cuando PE = O. Este sobrecaudal MR,que en estas condiciones podrían lle-gar a dar los aparatos, puede compro-meter la seguridad de los motores porla sobrecarga que les representa.

En el caso de características diferentesla resultante se obtiene de forma pare-cida a antes, en donde Pe correspon-diente a la presión estática del primerventilador y Pt a la presión total delsegundo, PE es la suma de ambaspresiones y corresponde a la presiónestática del conjunto.

Tanto en un caso como en el otro debecuidarse que el punto de trabajo delacoplamiento esté por encima del pun-to N de la característica, tal como el Adel sistema 1, Fig. 4 pues en caso de unsistema como el 2 con un punto de pre-sión y caudal inferiores al que se lograríacon el ventilador V2 trabajando solo.

Mucho más difícil es determinar a priorila característica resultante cuando losventiladores acoplados son axiales ycuyas hélices están físicamente próxi-mas como es el caso de estar montadasdentro de la misma carcasa, Fig. 1. Solocon ensayos de laboratorio puedenobtenerse las curvas correspondientes.

A la descarga de un ventilador axial elaire tiene movimiento helicoidal perdién-dose parte de la energía de que es ca-paz. Si conectamos dos ventiladores enserie con el mismo sentido de giro losefectos del movimiento helicoidal de unovendrá incrementado por el giro del otrolográndose un insignificante aumento depresión a un coste doble, Fig. 5.

Una directriz fija a la descarga del pri-mer ventilador antes del segundo eli-mina el flujo rotacional y hace que elresultado se acerque al teórico.

Un sistema eficaz es hacer que el se-gundo ventilador gire en sentido con-trario que el primero. La disposición sellama "a contrarrotación" con lo que selogran presiones de hasta tres veces lade un solo ventilador. Con este sistemano hacen falta directrices y el segundoventilador recibe el aire en direcciónopuesta a la rotación con lo que au-menta la velocidad relativa de rotacióny un incremento notable de presión,Fig. 6.

Fig. 4

Fig. 5

Fig. 6

15

que se conseguirá con cada uno delos ventiladores trabajando solo, yaque la característica del sistema noserá una horizontal, sino más bienuna curva de segundo grado como la1 de la misma figura a la que corres-ponde un caudal 0-3 menor a todasluces que el 0-1 más el 0-2.

Es muy importante estudiar cuidado-samente la forma de la curva caracte-rística resultante en función del puntode trabajo a que se obligue la carac-terística del sistema acoplado, ya quepuede presentarse un régimen com-pletamente inestable produciéndoseuna oscilación del caudal. Tal es elcaso representado en la fig. 8 endonde la curva C representa la carac-terística de un ventilador del tipo deálabes adelante en rodetes centrífu-gos y la curva R la resultante de dosaparatos en paralelo de esta caracte-rística, y que se halla sumando lasabcisas del modo descrito antes, osea, para una abcisa de ordenadaOM, por ejemplo, el punto resultantede los dos MA es AA, de los dos MBes el BB y de los dos MC el CC. Perotambién es verdad que puede sumar-se una rama descendiente de otrodando puntos como los BA suma delMB+MA, el CA suma de los MC+MAy el CB suma de los MC+MB; unien-do los puntos BA, CA, CB obtendre-mos un tramo de curva característica,como la señalada de trazo grueso,que es también una expresión posi-ble de la resultante.

Si consideramos ahora una caracte-rística del sistema como la S, cortaráa la resultante en tres puntos el 1, 2 y3 con caudales q1, q2 y q3 distintos,dando lugar a un punto de trabajoinestable que oscilará entre estos tresvalores pasando de uno a otro bom-beando el fluido y consumiendo inú-tilmente una buena porción de ener-gía. En este acoplamiento sólo seráaceptable un punto de trabajo queestá claramente alejado de la zona deinestabilidad descrita.

Aún resulta más delicada la cuestióncuando los dos ventiladores acopla-dos en paralelo tienen una caracterís-tica francamente distinta, ya sea deforma o de magnitud como las C1 yC2 de la fig.9. La resultante R deltramo A al Q se obtienen sumandolos caudales de ambas para unamisma presión, igual como siempre,siendo el único tramo para puntos detrabajo aceptable, como el M, para elque el caudal es superior al conse-

Fig. 7

Fig. 8

Fig. 9

Pero el diseño de la hélice segundadebe ser especial tanto en inclinacióny número de sus álabes como en eldimensionado del motor de acciona-miento. Dos ventiladores de serie,iguales, no pueden acoplarse directa-mente a contrarrotación.

ACOPLAMIENTO EN PARALELO

Dos o más ventiladores se acoplanen paralelo cuando aspiran delmismo lugar y descargan hacia elmismo sentido en la canalización,uniendo allí sus caudales.

La curva característica resultante delas de los aparatos acoplados sehalla sumado los caudales corres-pondientes a cada presión, esto es,para cada ordenada (presión) la abs-cisa del caudal resultante q se obtie-ne de la suma de las abcisas de loscaudales de los ventiladores acopla-dos q1 + q2 tal como se indica en lagráfica de la fig. 7.

Enseguida se deja ver que el caudalconseguido con dos aparatos enparalelo no es nunca la suma de los

16

guido con un solo aparato trabajandocon el sistema 2. Ahora bien si consi-deramos el sistema 1 y trabajandosolamente el ventilador C2 tendremosen punto de trabajo Q2 con la presiónO-p y el caudal p-Q2. Si acoplamosahora el ventilador C1, cuya presiónmáxima de la que es capaz O-p1, esnetamente inferior a la O-p que estáproporcionando el ventilador C2 seestablecerá una corriente de fluido desentido contrario a la de impulsióndel ventilador C, debiendo restar alcaudal p-Q2 este p-Q1, para obtenerel punto de trabajo QR que resultarácon los dos aparatos en marcha, conun caudal P-QR inferior al p-Q2 delventilador C2 trabajando solo. Eltramo de curva característica p1-Bdel ventilador C1 representa los cau-dales negativos o de contracorrientede este ventilador en función de laspresiones superiores a su máximaposible propia. El tramo de curvaresultante de A a B se obtiene restan-do las abscisas de la curva C1, tramop1-B, de las del tramo AP0 de la C2.

Queda así pues de manifiesto lo per-judicial que resulta un acoplamientoen paralelo cuando la característicadel sistema con la que se trabaje obli-gue a puntos situados en el tramoresultante con presiones superiores ala máxima capaz del menor ventilador.

ACOPLAMIENTO MIXTO

Cuando deban alcanzarse grandesporciones de ventilación entre márge-nes muy amplios de variación suelerecurrirse a acoplamientos múltiplesde varias series de aparatos conecta-das en paralelo. Es el caso, por ejem-plo, en la ventilación de túneles concirculación de vehículos en donde eltráfico es muy variable alcanzandomomentos álgidos y otros semivacíos.

El dibujo de la figura 10 ilustra uno deestos casos, sacados de una instala-ción real, en la que juegan cuatro uni-dades de impulsión en paralelo com-puestas de dos ventiladores en serieen cada una. Las diferentes combina-ciones posibles de funcionamientoproporcionan caudales desde 50.000m3/h hasta casi 600.000 m3/h, enocho niveles distintos que puedenusarse según sea la polución a con-trolar o bien para casos de emergen-cia como en un incendio. La figura10, las curvas de prestaciones Fig. 11y la Tabla I correspondiente, explicanpor sí mismos este caso de acopla-miento mixto de ventiladores.

Fig. 10

Fig. 11

Punto Unidades Ventiladores Velocidad Caudal Potencia Horasde en en rev/min m3/h absorbida servicio

trabajo paralelo serie Kw Promedio

1 4 2 975 142 254 E

2 3 2 975 120 178 E

3 2 2 975 91 193 4

4 4 2 485 75 34 10

5 3 2 485 60 24 -

6 2 2 485 45 15 -

7 2 1 485 28 6 4

8 1 1 485 14 4 6

TABLA IE = Sólo para emergencia.

PRESTACIONES EN FUNCIÓN DE LAS UNIDADES DE IMPULSIÓN EN SERVICIO

LOS VENTILADORES

EFECTOS DE INSTALACION.Ventilador y Compuerta.REGULACION DE LOSVENTILADORES

Muchas veces se nos presenta elproblema de tener que variar lasprestaciones de un ventilador acopla-do a una instalación como por ejem-plo, porque se ha de adaptar a dife-rentes regímenes de funcionamientoo bien debido a una modificación dela instalación de las prestacionesiniciales, intercambio de calor sea elcaso, se han visto modificadas.

La regulación de las prestaciones delos ventiladores pretende dar res-puesta al anterior problema y puedeplantearse tanto desde la perspectivade tener que aumentarlas comopara disminuirlas. Ver Fig. 1.

REGULACION POR DISMINUCIONDE PRESTACIONES.

La regulación por disminución de lasprestaciones de los ventiladores seefectúa principalmente mediante lossiguientes sistemas:

· COMPUERTAS

· REGULACION POR BY-PAS

· REGULACION DE VELOCIDAD

· VARIACION ANGULO ALABES

Escoger uno u otro de estos siste-mas dependerá de un conjunto decriterios como son: zona de regula-ción, ahorro energético, coste de lainversión, ruido, etc.

La Tabla I, da una orientación sobrelas zonas de regulación y, dentro deestas, las que son posibles y las re-comendadas para cada uno de lossistemas mencionados.

La elección de uno u otro sistema seefectúa teniendo en cuenta la zonade regulación que puede servir satis-factoriamente el consumo energéticoy el nivel sonoro que ocasionan, asícomo el coste inicial de la instalación.

Entre los diferentes parámetros atener en cuenta antes de elegir uno uotro sistema de regulación, un lugarpreferente lo ocupan el apartado eco-nómico -dividido en gastos de man-tenimiento y de instalación– y el nivelsonoro.

Fig. 1

o

VENTILADORESEN SERIE

VENTILADORESEN PARALELO

REGULACIONPOR BY-PAS

COMPUERTAS

REGULACIÓNDE VELOCIDAD

VARIACION ANGULOALABES

PSerie

Paralelo

Q

P

Q

P

Q

VENTILADOR SISTEMA DEREGULACIÓN

ZONA DEREGULACIONPOSIBLE

CENTRIFUGOYHELICOIDAL

HELICOIDAL

COMPUERTA

BY-PAS

REG. VELOCIDAD

ANGULOALABES

de a %

100 70

100 0

100 20

100 0

de a %

100 90

100 80

100 20

100 0

ZONA DEREGULACIONRECOMENDADA

Tabla 1

17

Fig. 2

GASTOS DE INSTALACIONY DE MANTENIMIENTO

En la Fig. 2 se ha esquematizado,para ventiladores de una cierta po-tencia, y desde una inversión mayora una de menor, el gasto de instala-ción inicial que puede representaradoptar uno u otro sistema de regu-lación.

En la Fig. 3 el esquema se ha efec-tuado partiendo del consumo deenergía, es decir del mantenimientoo del rendimiento de la instalación.

Escoger uno u otro sistema deberáhacerse teniendo también en cuentala zona de regulación prevista. Si laregulación no ha de ser inferior al85% del caudal máximo entoncescualquier sistema puede ser eficazdependiendo de los periodos de fun-cionamiento a régimen reducido. Si,por el contrario, la regulación ha deser inferior al 60% del caudal máxi-mo, entonces la mejor solución seráun motor de velocidad regulable.

NIVEL SONORO

Los niveles de presión acústica admi-sibles en los sistemas de ventilacióny acondicionamiento de aire obligan,en la mayoría de casos, a prestar unaatención particular al ruido.

La Fig. 4 muestra esquemáticamentey de peor a mejor el comportamientode los sistemas de regulación anun-ciados. En el caso de la regulaciónmediante compuertas el nivel sonoroincluso aumenta al disminuir el cau-dal del ventilador por lo que estesistema de regulación sólo es acon-sejable para bajas correcciones delcaudal.

EFECTO DE INSTALACION DECOMPUERTAS

Un ventilador y una compuerta (per-siana) acoplada, constituyen un sis-tema ventilador-compuerta, lo queconstituye mucho más que la simplesuma de dos elementos del equipo.

Ambos pueden operar independien-temente uno de otro pero su funcio-namiento es totalmente interdepen-diente. Debido a esta relación deinterdependencia debe prestarse unaespecial atención para hacer unaacertada selección y acoplamientodel ventilador y la compuerta.

En este sistema el ventilador comuni-ca energía al aire que lo hace circulara través del ventilador-compuerta porque es sumamente necesario consi-derar como se mueve el aire paraentender el rendimiento del uso deesta energía y los factores que leafectan.

Fig. 4

Fig. 3

Fig. 5

COSTE INICIAL

BY-PAS

PEOR MEJOR

BY-PAS

CONSUMO DE ENERGIA

PEOR MEJOR

NIVEL ACUSTICO

PEOR MEJOR

Ángulo variable Reguladorelectrónico

Compuerta

Compuerta Ángulo variableReguladorelectrónico

Ángulo variableCompuerta Reguladorelectrónico

Ventilador axialRotación del airea la salida

Ventilador centrífugoRemolinos de aire ala entrada

18

Fig. 8

Fig. 6

Fig. 7

A pesar de que el uso de las com-puertas no presentan, tal como se hadicho, unas características óptimas,se utilizan ampliamente para bajascorrecciones del caudal.

Al plantear la instalación de una com-puerta o de cualquier otro accesorioa un ventilador, debe tenerse encuenta que el aire, tanto a la entradacomo a la salida, se mueve en tresdirecciones creando unos remolinosque, según se muevan o no en lamisma dirección de los álabes delventilador, originarán un funciona-miento mejor o peor del conjuntocompuerta–ventilador. En la Fig. 5 sehan ilustrado estos remolinos paraventiladores centrífugos y axiales.

Debido a lo anteriormente expuestola instalación de compuertas tieneunas ciertas limitaciones, y que, enalgunos casos, no es aconsejable.En la Tab II se han resumido las limi-taciones para la instalación de com-puertas a la entrada o a la salida delos ventiladores. En caso de ventila-dores axiales, de extremar el cierrede persiana, puede originarse sobre-carga del motor eléctrico

Tabla II

Compuerta Adecuada paraa la: Ventiladores:

-ENTRADA -CENTRIFUGOS

-AXIALES

-SALIDA -CENTRIFUGOS

COMPUERTAS A LA ENTRADA

El control del caudal mediante com-puertas a la entrada es preferible alcontrol efectuado mediante com-puertas instaladas a la salida. Desdeel punto de vista energético el controla la entrada es más eficiente.

Los tipos de compuertas que suelenacoplarse a la entrada de los ventila-dores pueden verse en las Fig. 6 y 8Las de álabes variables, tipos A y B,consta de un conjunto de álabes quepueden orientarse a la vez en la mis-ma dirección y han de instalarse detal manera que dirijan el aire rotandoen la dirección del giro del rodetepara interferir lo mínimo con el flujonatural del aire dentro del ventilador yevitar ruidos excesivos.

Este tipo de compuertas son ade-cuados para ventiladores centrífugosde todos los tipos excepto cuando elrodete sea del tipo de álabes haciadelante. Generan un remolino espiraldel mismo sentido y dirección que losálabes de los ventiladores; se le llamapre-rotación. Pueden instalarse dedos formas:

Integradas con la boca de carga delVentilador.

100

0 100 %Porcentaje de Caudal a Escape Libre

Compuerta25 % abierta

50 % abierta

75 % abierta

100 % abierta

Troncocónico

Cilíndrico

A

B

Compuertas a la entradadel ventilador

Ventiladorcentrífugo

Característica resistentede la compuerta

Punto de trabajo

Característica delventilador

Ventiladorcentrífugo

lamasopuestas

lamasparalelas

Plenum decarga

C

D

19

Imprès sobre Paper Ecològic Mate de 135 Grs.

Fig. 9

Cilíndricas, acopladas al conductode entrada del aparato.

Cuando las compuertas se suminis-tran integradas por el fabricante, lacurva característica del conjunto in-cluye el efecto de la compuerta.

En cambio si son acopladas el efectodel sistema debe tenerse en cuentaen la selección inicial del ventilador.Unas gráficas facilitadas por el fabri-cante permiten calcular dicho efectoen la presión en función de la veloci-dad del aire en la entrada.

Otro tipo de compuertas es el cons-truido mediante lamas, tipos C y D,siendo preferibles las lamas opuestasa las lamas paralelas. Fig. 8

Cuando sea necesario instalar com-puertas a la entrada de ventiladoresaxiales estas deben colocarse a unacierta distancia de la hélice del venti-lador para que la vena se uniformiceantes de alcanzar al aparato a menosque, como se ha dicho, los álabes dela compuerta den al aire la mismadirección que la inclinacióin de losálabes del ventilador. Esta distancia Ldepende de las característicasgeométricas del diseño de la hélicedel ventilador axial. Fig. 9

COMPUERTAS A LA SALIDA

Ya se ha dicho que este tipo de com-puertas se aplica únicamente a losventiladores centrífugos y dentro deestos únicamente cuando las salidasson cuadradas o rectangulares.

Los tipos de compuertas que se aco-plan a la salida de los ventiladorespueden verse en la Fig. 10

El tipo de compuerta adecuado paracada aplicación depende de las ca-racterísticas del recinto en el que des-carga el ventilador. Así si el recinto dedescarga es amplio, como en el casode un plenum, cualquiera de las com-puertas de la Fig. 10, es adecuada.

Si por el contrario el ventilador des-carga en un conducto, el comporta-miento del sistema ventilador-com-puerta queda muy influenciado si elaire choca o no contra las paredesdel conducto de descarga. Fig. 11.Así el tipo con lamas opuesta, es me-jor que el tipo de lamas paralelas, verFig. 10, F y H.

Entre los tipos de lamas se presentandos elecciones, una que las laminassean perpendiculares al eje del venti-lador o que sean paralelas al mismo.La experiencia muestra que es mejorutilizar compuertas con lamas per-pendiculares, fig. 10, E y F.

E

F

G

H

Fig. 10

Fig. 11

PEOR MEJOR

LVentilador axial

Distancia al ventilador

Difusor

Compuerta lamasopuestas

Compuertalamasparalelas

Compuerta de sali-da con lamas verti-cales paralelas

Compuerta de sali-da con lamas verti-cales opuestas

Compuerta de sali-da con lamas hori-zontales paralelas

Compuerta de salidacon lamas horizonta-les opuestas

Compuerta deentrada

Plenum de carga

20

LOS VENTILADORES

LAS VIBRACIONES I

OSCILACIONESSi se experimenta alguna vez conuna masa colgada de un muelle ouna goma elástica, según la fig.1, yllevamos "m" a la posición A y ladejamos suelta veremos que adqui-rirá un movimiento rectilíneo verticalhacia el punto B, para luego retro-ceder de nuevo hacia A, repitiéndosesucesivamente estos movimientos.Decimos entonces que la masa "m"tiene un movimiento oscilatorio.

Veamos las magnitudes que caracte-rizan este tipo de movimientos:

Período T: Es el tiempo que tarda lamasa "m" en ir desde A hasta B yvolver al A. Es decir el tiempo quetarda en dar una oscilacióncompleta.La unidad es el segundo (s).Frecuencia f: Es el número de osci-laciones que da en 1 segundo. Launidad es el Herzio (Hz) que equi-vale a 1/s.La relación entre el perído T y lafrecuencia es muy simple: f = 1/T.Pulsación ω : Es el producto de lafrecuencia por 2 π. Así:

ω = 2 π f = 2 π / TAunque la unidad es 1/s suele indi-carse en rad/seg para distinguirla dela frecuencia.Elongación χ : A partir del momentoen que abandonamos la masa en laposición A, la situación de la mismairá variando en cada instante. Paradeterminarla, podemos medir ladistancia que hay entre "m" y laposición de equilibrio E. A estadistancia la llamamos elongación.Naturalmente se medirá en m, mm,µm, ...En la fig. 2 vemos la gráfica de laelongación en función del tiempotranscurrido desde el instante en quehemos soltado la masa en A.Amplitud χ0 : Es el valor mayor quealcanza la elongación. Sería ennuestro caso la distancia de E hastaA, o de E hasta B.Algunas veces se utiliza el doble deχ

0, es decir la distancia de A a B.21

B

E

A

χ0

χ

χ

χ0

T

t

Fig. 2

B

E

A

m

Fig. 1

Entonces se le llama "peak-to-peak".Para no confundir la amplitud χ

0 conel valor anterior, aquel se identificacon o-p y éste con p-p.Velocidad v: En su movimiento osci-latorio la masa va adquiriendodistintas velocidades con el tiempo.Así en las posiciones A y B, la velo-cidad es nula, mientras que cuandopasa por el equilibrio E, es máxima.La representación gráfica de la velo-cidad en función del tiempo será lade la fig. 3

El valor máximo de la velocidad v0,podría usarse como una de lasmagnitudes características paradefinir el movimiento, sin embargosuele utilizarse más a menudo elvalor eficaz, vef, ya que en casosmás complejos lo define mejor.La relación entre ellas es:

vef = v0 / 2Las unidades son el m/s y el mm/s.Aceleración a: Como velocidad dela masa oscilante varía continua-mente, hay aceleración. Éstatampoco es constante y con eltiempo sigue el gráfico de la fig. 4.También podemos definir la acelera-ción máxima y la eficaz ambas rela-cionadas por:

aef = a0 / 2La unidad es el m/s2

MOVIMIENTO OSCILATORIOARMONICO SIMPLESi el movimiento de nuestro ejemplose mantuviera indefinidamente, seríaun movimiento armónico simple. Lasecuaciones matemáticas que lo rigenson las siguientes:χ = - χ0 cos ωtv = +v0 sen ωta = a0 cos ωt

Asimismo χ, v, a, están relacionadasentre sí por las expresiones:v0 = χ

0 ω ; a0 = χ0 ω2

siendo ω = 2 π f = 2 π/ TEn la fig. 5 están resueltas gráfica-mente estas expresiones. Podemosobservar que con dos parámetrosa0,f ó v0,f ó χ

0 ,f podemos definireste tipo de movimiento.

MOVIMIENTOS NO ARMÓNICOSNo siempre los movimientos oscilato-rios son tan simples como el descritohasta ahora. Algunas veces la repre-sentación gráfica elongación-tiempotiene otras formas. Son como las delas figuras 6 y 7.

22100

50

20

10

5

2

0,5

0,2

0,1

1

10 20 50 200 500 1000 2000 5000 10000

100

20

50

500

1000

200

5

2

1

20001000

500

200100

50

20

10

5

2

10,5

0,2

0,1

Aceleraciónam/s(r.m.s.)

2

Elongación χ

Frecuencia Hz

Velocidad

,mm/s(r.m.s.)

ν

10

Fig. 5

v0

t

A E E A

B

Fig.3

a0

a

t

A E

B

E A Fig. 4

En estos movimientos tambiénpuede definirse la velocidad máximay eficaz así como las aceleracionescorrespondientes, pero estos valoresno lo describen íntegramente. Es porello que se utiliza la transformaciónde Fourier que permite descomponercualquier movimiento oscilatorio ensuma de movimientos armónicossimples. Así tendremos:χ = χ1 sen ω1t + χ2 sen ω2t + ...

v = v1 sen ω1t + v2 sen ω2t + ...

a = a1 sen ω1t + a2 sen ω2t + ...

Luego cada uno de los sumandosqueda caracterizado por dos pará-metros como χ

1 f1, v1 f1, a1 f1, querepresentados gráficamente nos danuna disposición como la fig. 8,llamada espectro de frecuencia. Enel caso de movimientos periódicos,el espectro es como el de esta figuraformado por líneas situadas a 2, 3,4... n veces la frecuencia f1, llamadafundamental e igual a la inversa delperíodo T. Las demás frecuencias sellaman armónicas.

Si el movimiento no es periódico elespectro es continuo, fig. 9.

El caso general es una mezcla de lasdos anteriores como el espectromostrado en la fig. 10.

VIBRACIONES

Los distintos puntos de una cuerdade guitarra ó los distintos puntos dela membrana de un tambor ó los delcolumpio de la fig. 11, tienen unmovimiento oscilatorio semejante aldescrito anteriormente. Cuandosucede esto decimos que el cuerpocorrespondiente vibra.

Evidentemente no todos los puntostienen la misma velocidad ó elonga-ción ó aceleración. Así el punto a1 dela cuerda de guitarra se mueve másrápidamente que el a2. Tampocotiene porque desplazarse en elmismo sentido y al mismo tiempo. Enefecto el punto b1 del columpio semueve igual que el b2, pero mientrasuno sube el otro baja. Decimosentonces que no tienen la mismafase; para ser más exactos, queoscilan a contrafase ó que tienen undesfase de 180°. De un modo similardecimos que los puntos a1 y a2 estánen fase.

En resumen un cuerpo vibrante estácaracterizado por el hecho de quediferentes puntos del mismo oscilanen general a velocidades y en fasesdistintas.

23

χT

t

Fig. 6

χT

t

Fig. 7

χn

f1 f =2 f2 1 3f3 f =nfn 1

Fig. 8

χn

f (Hz)Fig. 9

χn

f (Hz)Fig. 10

b1

b2

a1

a2

Fig. 11

CARACTERIZACIÓN DE UNCUERPO VIBRANTE

Es evidente que sabríamos exacta-mente cómo vibra un cuerpo si cono-ciéramos el espectro de frecuencia yla fase de cada uno de sus puntos.

Esto en la práctica no suele hacerseasí, sino que se busca la vibraciónde los puntos que oscilan con mayorseveridad.

Así la norma ISO 10816-1 paramáquinas en general ó el borradorISO CD 14694 para ventiladores enparticular, limitan la velocidad eficazmáxima que puede encontrarse ensus órganos fijos. Véanse tablasA y B.

En la tabla A, las clases I a IVquedan definidas por el tipo demáquina y su potencia. Las zonas A,B, C y D dependen de la aplicación,siendo la A la más exigente y la Duna indicación de que la máquina nopuede aceptarse en cuanto a vibra-ción.

Las categorías señaladas de la tablaB, BV1 a BV5, quedan definidas enla tabla C.

CAUSAS DE LAS VIBRACIONES

Describiremos a continuación lascausas más importantes de vibraciónen los ventiladores.

Desequilibrio

Es quizás la fuente de vibración máscomún. Se produce cuando el eje degiro de un elemento rotativo (hélice orodete) no pasa por su centro demasas c.d.m.,(desequilibrio estático)ó que si pasando por el c.d.m., nocoincide con un eje principal deinercia del rotor (desequilibrio diná-mico). Tanto un caso como otropueden interpretarse fácilmente,considerando que el rotor tiene unosexcesos de masa "m", fuera del ejede rotación, tal como se indica en lafig. 12.

La vibración producida por el dese-quilibrio se caracteriza porque sufrecuencia es igual a la velocidad derotación en rev/s. Así por ejemplo, sien un ventilador encontramos unavibración de 22 Hz y vemos que giraa 22 x 60 = 1320 rev/min, casipodremos asegurar que tal vibraciónes producida por un desequilibrio,sobretodo si la hélice está directa-mente acoplada al motor.

24

Límites de vibración para ventiladores (ISO CD 14694)

Aplicacióny Categoría

Montaje rígidomm/s

BV-1

BV-2

Montaje flexiblemm/s

máximo máximor.m.s. r.m.s.

BV-3

BV-4

BV-5

12,7

5,1

3,8

2,5

2,0

9,0

3,5

2,8

1,8

1,4

15,2

7,6

5,1

3,8

2,5

11,2

5,6

3,5

2,8

1,8

Tabla B

Categoría de ventiladores según su aplicación (ISO CD 14694)

Aplicación Ejemplos

BV-1BV-2

PotenciamotorKw

≤ 0,15> 0,15

Categoríade la

aplicación

RESIDENCIAL

ACONDICIONAMIENTODE AIRE Y AGRÍCOLA

PROCESOSINDUSTRIALESGENERACIÓNDE ENERGÍA

TRANSPORTEY MARINA

TRÁFICO EN TÚNELES

PROCESOSPETROQUÍMICOSFABRICACIÓN DE CHIPSPARA ORDENADORES

Ventiladores de techotejado y acond. de ventanaVentilacón de edificios, aireacond. y sistemas comercialesVentiladores de filtroshúmedos, ensacadoras,transporte neumático, deminas, quemadores, controlde la polución, túnelesaerodinámicos

Locomotoras, camionesy automóviles

Ventilación de energía enmetros, ventiladores de túnel,de garages y ventiladorescirculadores de túnel

Gases tóxicosy ventilación de procesos

Habitaciones limpias

≤ 3,7> 3,7≤ 300> 300

≤ 15> 15

≤ 75> 75ANY

≤ 37> 37

CUALQUIERA

BV-3BV-4

BV-3BV-4

BV-5

BV-2BV-3BV-3BV-4

BV-3BV-4BV-4

Tabla C

0,28

Límites de vibración para máquinas en general (ISO 10816-1)

R.m.s. velocidadde la vibración Clase I Clase II Clase III Clase IV

0,450,711,12

2,81,8

4,57,111,218

4528

A

B

C

D

A

B

C

D

A

B

C

D

A

B

C

D

Tabla A

Desequilibriodinámico

Desequilibrioestático

O masas de compensación Fig. 12

LOS VENTILADORES

LAS VIBRACIONES II

Desalineaciones

Esta causa es casi tan común comoel desequilibrio, aunque se utilicenrodamientos autolineables o acopla-mientos flexibles. La fig. 12 a, b, c, d,ilustra diferentes tipos de desalinea-ciones. Un eje torcido entraasimismo dentro de este grupo.Las desalineaciones producen vibra-ciones radiales y axiales, proporcio-nales al grado del defecto. Engeneral las vibraciones axiales sonun 50% de las radiales. Lafrecuencia de las mismas coincidecon la velocidad de rotación en rev/s.

Cuando la desalineación es impor-tante, pueden salir frecuencias de 2y 3 veces la de rotación.Si la desalineación se produce en loscojinetes y éstos son de fricción, nohabrá vibración por esta causa amenos que el rotor esté desequili-brado. En cambio si los cojinetes sonrodamientos de bolas, se producesiempre vibración, esté o no dese-quilibrado el rotor. Fig.13.

La desalineación axial o angular dedos poleas entre las que se trans-mite el movimiento mediante correasV, ver fig. 12 d, también producevibraciones a 1, 2 y 3 veces la velo-cidad de rotación, principalmente endirección axial.

ExcentricidadEsta ocurre cuando el centro derotación no coincide con el centrogeométrico. En la fig. 14 se muestranvarios casos de excentricidad.La del caso a) es un tipo de desequi-librio que puede subsanarse si seequilibra el conjunto eje-rotor.

En la b) y la c) se producen unasfuerzas radiales de comprensión enb y de tracción en c cuando los trescentros mostrados quedanalineados. Estas fuerzas provocanvibraciones a una frecuencia igual alnúmero de revoluciones por segundoa las que gira la pieza con problemasde excentricidad.

HolgurasNormalmente provienen de tornillosflojos o de cojinetes con juegos

25

a) Ejes paralelos desalineados b) Desalineación angular

c) Combinación de las dosdesalineaciones

d) Desalineamiento paralelo yangular de ejes de poleas en «V»

Fig. 12

Con un casquillo de friccióndesalineado sólo se produciránvibraciones si existen desequilibrios

Con un rodamiento a bolasdesalineado pueden aparecervibraciones axiales haya o nodesequilibrio

Fig. 13

e

e e

a) b) c) Centro geométricoCentro de rotación

Fig. 14

demasiado grandes. No se producirávibración a menos que existan otrasfuerzas como las de desequilibrio olas de desalineación. Sin embargofuerzas pequeñas pueden producirvibraciones importantes, por lo quees mejor solucionar las holguras queno eliminar las fuerzas, alineando oequilibrando mejor.

La frecuencia de estas vibracionessuele ser de 2 x rev/s.

Fuerzas aerodinámicasEstas en general no provocan vibra-ciones en el mismo ventilador, perosí pueden engendrar vibraciones enlos conductos acoplados al mismo.

Tienen una frecuencia igual alnúmero de álabes multiplicado por lavelocidad de rotación en rev/seg.

Cojinetes de fricción

Dan problemas de vibración cuandotienen un juego excesivo o están mallubricados o se han desgastado porfalta de mantenimiento. Lafrecuencia es 1 ó 2 veces las rev/s.En el caso de máquinas de alta velo-cidad pueden encontrarse frecuen-cias de vibración cercanas a la mitadde la velocidad de rotación (latigazodel aceite).

Rodamientos a bolas

Causan vibraciones cuando hayalgún defecto en los caminos derodadura o en las bolas.De la fig. 15 podemos deducir lafrecuencia según donde radique eldefecto.

Correas en VAparte de los problemas ya mencio-nados de desalineación y excentri-cidad, las correas pueden provocarvibraciones, especialmente cuandohay varias en paralelo y están desa-pareadas, condición que no se tienedemasiado en cuenta en la práctica.Los defectos en las correasproducen vibraciones a unasfrecuencias que son múltiples de lavelocidad lineal de aquéllas. Así :

Hz = 1, 2, 3 o 4Ø polea x rev s

long. correa

En cambio los defectos en las poleasproducen frecuencias iguales a suvelocidad de rotación.

Motores eléctricosAparte de los problemas mecánicosexpuestos hasta ahora, los campos

26

Niveles de vibración irregulares (a menudo aparecen sacudidas)

Ángulo decontacto B

Diam.bolaBD

Diam.RodaduraPD

Impactos por segundo:

Si hay defectos en el aro exterior:f (Hz) = n/2 f (1 - BD/PD cos )r β

Si hay defectos en el aro interior:f (Hz) = 4/2 f (1 + BD/PD cos )r β 2

Si hay defectos en las bolas:f (Hz) = PD/BD f [(1 - (BD/PD cos ) ]r β 2

n = Número de bolas o rodillosfr = Velocidad relativa en rev/s entre

los anillos interior y exterior

Fig. 15

χ0

N0 N

χ0

Fig. 16

Fig. 17

χ0

χ03

χ01

χ02

N0

K1 K2 K3

N Fig 18

electromagnéticos del motor puedengenerar vibraciones.

En los motores asíncronos lafrecuencia de las mismas suele serel doble de la de la red de alimen-tación, es decir, encontramos vibra-ciones a 100 Hz o 120 Hz paraalimentados respectivamente a 50 o60 períodos.

Si el motor está bien construido, laseveridad de estas vibraciones esbaja, sin embargo si hay excentri-cidad en el rotor y en el estator o sihay defectos en la jaula de ardilla,pueden tomar valores alarmantes.

Una manera de identificar rápida-mente los defectos de procedenciaelectromagnética es desconectar elmotor y observar si desaparecen deinmediato. Los de origen mecánicose mantienen mientras va perdiendovelocidad.

MEDIDA DE VIBRACIONES

Si nos fijamos en la tabla B en laHoja Técnica, Vibraciones I, nosdaremos cuenta que la Norma ISOCD 14694 limita la vibración máximano sólo por la categoría del venti-lador, sino también según el tipo demontaje, distinguiendo un montajerígido de otro flexible. Esto quieredecir que la severidad de la vibraciónde una máquina, no es propiedadintrínseca de la misma.

Para entender esto vamos a simularque realizamos un experimento conun motor montado sobre unosmuelles que hace girar una masadesequilibrada, según la fig. 16.

No es difícil intuir que al poner enmarcha el motor, éste adquirirá unmovimiento oscilatorio un pococomplejo que se podrá descomponeren varias direcciones de las cuales,sólo nos fijaremos en la vertical.

Si para cada velocidad N del motormedimos la amplitud χ

0 de la oscila-ción, podremos obtener una gráficacomo la de la fig. 17.

En ella vemos que a medida quecrece la velocidad, la amplitudtambién aumenta, pero no lineal-mente, de modo que a una velocidadN0 se hace muy grande para redu-cirse de nuevo hasta hacerse prácti-camente constante, a valores altosde la citada velocidad.

Cuando se alcanza N0 decimos queel conjunto motor-soporte está enresonancia.

Si repetimos la experiencia montandola máquina sobre otros muelles dedistintas rigideces K1, K2, K3... obten-dremos otras gráficas semejantes,como las indicadas en la fig. 18.

Si Nn es la velocidad nominal delmotor, deduciremos de la mismafig.18 que las amplitudes obtenidasχ

01...χ02...χ03... a esta velocidaddependen de la rigidez de losmuelles y por tanto del sistema deanclaje de la máquina.

En consecuencia nos podemosreafirmar en lo dicho al principio deeste parágrafo: la vibración nodepende sólo de la máquina en sí,sino también de su montaje.

Antes de continuar con la medida devibración vale la pena hablar de losparámetros que definen la velocidad ofrecuencia de resonancia. Esta coin-cide con la frecuencia natural delsistema motor-muelles, es deciraquella que mediríamos con el motorparado después de separarlo con unimpulso de su posición de equilibrio.Su valor se puede calcular fácilmentecon la siguiente expresión:

N0 = 1/2 π K / M, (Hz ó rev/s)

K es la constante de rigidez delmuelle en N/m y M la masa total delmotor en Kg.

De lo dicho hasta aquí podemos intuirque una buena medida de vibracióndebe empezar por elegir unas condi-ciones de anclaje adecuadas de modoque sean bien conocidas y permitanobtener unos resultados repetitivos.Esto se consigue con un anclaje muyrígido o muy elástico de manera quequedemos lejos de la resonancia,donde las medidas estarían afectadaspor una incertidumbre alta. (Unapequeña variación de la velocidad derotación representaría unas varia-ciones muy grandes de la amplitud).

El siguiente paso consiste en deter-minar los puntos y direcciones dondedebemos tomar las medidas.

Para un montaje elástico éstosdeben elegirse en los anclajes de lamáquina y otros lugares apartadosdel eje de rotación, en direcciónradial y axial. Fig. 19.

Si el montaje es rígido elegiremospuntos cercanos a los cojinetesíntimamente ligados a los mismos,haciendo también medidas en lasdirecciones radial y axial. Fig. 20.

Sobre los puntos de medida se fijanrígidamente unos transductores de

28

Montaje elásticoFig. 19

Montaje rígido

Fig. 20

Analizador

Transductor

Superficie vibranteFig. 21

aceleración (acelerómetros) o de velo-cidad que transforman estas magni-tudes en sendas señales eléctricastratadas por un analizador Fig. 21.Los analizadores poseen unos filtrosanalógicos o digitales o son unascomputadoras que calculan la Trans-formada Rápida de Fourier (FFT).Como salida proporcionan elespectro de frecuencia de laamplitud, velocidad o aceleracióneficaces de la vibración del puntoque se analiza.

También suelen dar el valor eficaztotal de la magnitud medida para elrango de frecuencias que interese.

AISLAMIENTO DE VIBRACIONESPreliminaresCuando una máquina se instala en suubicación definitiva, la estructura quela soporta puede ser un medioperfecto para transmitir sus vibra-ciones y llevarlas a distancias consi-derables, causando problemas deruido y vibración en recintos alejados.

Es por ello necesario colocar unabarrera adecuada entre máquina yestructura que evite la propagaciónde la energía de las vibraciones.Estas barreras son los aislantes devibraciones, muchas veces llamados"silent-blocks".Volvamos al motor desequilibradofig. 16. Si se une directamente a labase sin ningún muelle, toda lafuerza del desequilibrio se transmitiráa la estructura que la soporta.Decimos entonces que la "transmisi-bilidad" es igual a 1 ó del 100%,entendiéndose ésta como la relaciónentre la fuerza transmitida y lacausante de la vibración. Asimismodiremos que el "aislamiento" es cero,definido como la diferencia hasta 1 o100 de transmisibilidad en tanto poruno o en t%.Supongamos ahora que los datos dela experiencia que simulamos con elmotor y los muelles, los transfor-mamos en transmisibilidad divi-diendo la fuerza que realizan losmuelles, igual a Kχ

0 por la fuerza deldesequilibrio mω2r. Si estos datos losrepresentamos, no en función de lavelocidad de rotación, sino enfunción de ésta, dividida por:

N0 =1

2KMπ

obtendremos la gráfica de la fig. 22.

En ella podemos ver que si losmuelles son de una rigidez suficien-

temente baja como para que elnúmero adimensional,

2 N M

K

π

esté por encima de 2, tendremosque la transmisibilidad será <1 y portanto habrá aislamiento, mientrasque si está por debajo de 2, habráamplificación de la fuerza de dese-quilibrio y en consecuencia no secumplirá nuestro objetivo de aislar.

Para el caso de vibraciones verti-cales, la relación entre la frecuencianatural:

N0 =1

2KMπ

y la deflexión que tienen los muellespor causa del peso del motor (defle-xión estática δ0) es muy simple.

N0 =1

2g

0π δ

Esto nos permite relacionar esta fór-mula con la fig. 22 y construir el ábaco

de la fig. 23 que relaciona la velocidadde la máquina, la transmisibilidad, elaislamiento y la deflexión estática.

Por ejemplo si montamos un venti-lador sobre unos muelles y seproduce una deflexión de 10 mm y lavelocidad de giro es de 700 rev/min,los muelles proporcionarán un aisla-miento del 80%, que es equivalentea decir que sólo transmitirán el 20%de la fuerza perturbadora.

Volviendo a la fig. 22 podremosdarnos cuenta que al poner enmarcha la máquina o al pararla, elvalor de la abscisa variará desdecero hasta la zona de aislamiento oal revés. Esto lleva consigo el hechode pasar por la resonancia, lo cualsignifica que la fuerza es amplificaday en consecuencia transmitida a laestructura. Naturalmente esto no esbueno aunque se produzca de modotransitorio.

Para subsanar este problemapodemos dotar a los muelles deamortiguación.

28

ZONA DEAISLAMIENTOEFECTIVO

Tran

smis

ibili

dad

1

1 Fig. 222 2 N M

K

π

50 30 20 10 7 5 3 26000500040003000

2000

1000 900800

700600500400300

200

100

1007050

30

20

10

7

5

3

2

1-1 -2 -3 -5 -7 1 2 3 5 7 10 20 30 50 70 100

Velo

cida

dde

lam

áqui

nare

v/m

in.

Velo

cida

dde

lam

áqui

nare

v /m

in.

δ0 Deflexión estática

Frecuencia natural Hz

Aislamiento

Transmisibilidad

95%

10%20%

100%

50%30%

80%70%50%

0%

5%

90%RESONANCIA

Fig. 23

CONCEPTOS VENTILACION

LA VENTILACION

Puede definirse la Ventilación comoaquella técnica que permite sustituirel aire ambiente interior de un local,considerado inconveniente por sufalta de pureza, temperatura inade-cuada o humedad excesiva, por otroexterior de mejores características.

Funciones de la Ventilación

A los seres vivos, personas principal-mente, la ventilación les resuelvefunciones vitales como la provisiónde oxígeno para su respiración y elcontrol del calor que producen, a lavez que les proporciona condicionesde confort afectando a la temperatu-ra del aire, su humedad, la velocidaddel mismo y la dilución de oloresindeseables.

A las máquinas e instalaciones yprocesos industriales la ventilaciónpermite controlar el calor, la toxicidado la potencial explosividad de suambiente.

Tipos de ventilación:

Ventilación por Sobrepresión, quese obtiene insuflando aire a un local,poniéndole en sobrepresión interiorrespecto a la presión atmosférica. Elaire fluye entonces hacia el exteriorpor las aberturas dispuestas paraéllo. Fig. 1. A su paso el aire barre loscontaminantes interiores y deja ellocal lleno del aire puro exterior.

La Ventilación por Depresión selogra colocando el ventilador extra-yendo el aire del local, lo que provocaque éste quede en depresión respec-to de la presión atmosférica. El airepenetra desde fuera por la aberturaadecuada, efectuando una ventila-ción de iguales efectos que laanterior. Fig. 2.

Ventilación Ambiental o General

El aire que entra en el local sedifunde por todo el espacio interiorantes de alcanzar la salida. Es elcaso de las figuras 1 a 3. Este tipode ventilación tiene el inconvenientede que, de existir un foco contami-nante concreto, como es el caso decubas industriales con desprendi-mientos de gases y vapores moles-

VENTILACIONAMBIENTAL

Fig. 1Local en sobrepresión (+)

Local en depresión (-) Fig. 2

Aire

VENTILACIONAMBIENTAL

Local en depresión (-) Fig. 3

VENTILACIONAMBIENTAL

Local en depresión (-) Fig. 4

Cuba

AIRE LIMPIOCampana

VENTILACIONLOCALIZADA

Ventiladorimpulsor

Salidalibre

Aire

Extractor

Extracciónde aire

Extractor

Cuba

AIRE CONTAMINADO

Extractor

Aire

Aire

29

tos o tóxicos, el aire de una ventila-ción general esparce el contamiantepor todo el local antes de sercaptado hacia la salida.

Ventilación Localizada

En esta forma de ventilación el airecontaminado es captado en elmismo lugar que se produce evitan-do su difusión por todo el local. Selogra a base de una campana queabrace lo más estrechamenteposible el foco de polución y queconduzca directamente al exterior elaire captado. Fig. 4.

Ventilación Mecánica Controlada

Conocida por sus siglas V.M.C. esun sistema peculiar que se utilizapara controlar el ambiente de todauna vivienda, local comercial eincluso un edicificio de pisos,permitiendo introducir recursos parael ahorro de energía. Trataremos estecaso de forma monográfica en unaHoja Técnica específica.

Situación del extractor

Los diversos edificios reales, con lagran variedad de construcciones queexisten, dificulta que se den normasfijas respecto a la disposición de lossistemas de ventilación.

Damos no obstante unas directricesgenerales que deberían seguirse enlo posible:

Los ventiladores deben situarsediametralmente opuestos a lasentradas de aire, de modo que elcaudal de ventilación atraviese todala zona contaminada.

Colocar los extractores cerca de losfocos de contaminación para captarel aire nocivo antes de que sedifunda por el local.

Alejar el extractor de una ventanaabierta o entrada de aire exterior,para evitar que entre de nuevo al aireexpulsado.

Las figuras 5 a 12 ilustran diversoscasos con soluciones para lograr lasrecomendaciones apuntadas.

Todas estas disposiciones suponenque el aire extraído se desecha ylanza al exterior, práctica pocorecomendable en caso de airecalefaccionado en época invernal.Para poder recuperar parte de laenergía del mismo hay que procedera recirculaciones que se describiránen la Ventilación V.M.C. mencionadaantes.

Insuflación. Una sola cara accesible.Fig. 12

Insuflación uniformizada por plenum.Fig. 10

Conducto o tabique para alcanzarzonas muertas. Fig. 8

Una sola cara accesible. Fig. 6

DISPOSICIONES DE LOS APARATOS DE VENTILACIONY LAS ABERTURAS DE ENTRADA DE AIRE

Extracción por el techo. Fig. 11

Extracción por plenum. Fig. 9

Tres caras accesibles. Fig. 7

Disposición diametral. Caso ideal. Fig. 5

30

VENTILACION GENERAL

Para ventilar un local por el sistemade Ventilación General o Ambiental loprimero que debe considerarse es eltipo de actividad de los ocupantesdel mismo. No es lo mismo unaoficina moderna, espaciosa, con bajoíndice de ocupación, que unacafetería, una sala de fiestas, un tallerde confección o de pintura.

La razón de ventilar los habitáculoshumanos es el de proporcionar unambiente higiénico y confortable a losocupantes ya que se estima quepasan encerrados en locales unnoventa por ciento de su tiempo. Hayque diluir el olor corporal, controlar lahumedad, el calor, el humo detabaco y la polución que desprendenlos muebles, moquetas, suelos yparedes de los edificios, además delos resultantes de las eventualesactividades industriales.

Una forma de proceder es calcular elcaudal de aire necesario en base alnúmero de ocupantes y en razón a7,5 litros por segundo y personapara los casos normales en los queno sea significada la polución provo-cada por elementos ajenos a laspersonas.

Pero si se hace difícil prever elnúmero de ocupantes y se creemejor referirse a la función del local,puede recurrirse al cálculo basado enel número de renovaciones / horaN, esto es, las veces que deberenovarse por hora todo el volumende aire del local. Este número seencuentra en tablas como la que semuestra con el Nº 1.

Para su cálculo se determina primeroel volumen del local, multiplicando ellargo por el ancho y por el alto, encaso de que sea paralelipédico, odescomponiendo en figuras simplesel volumen total.

Volumen V (m3) = L x A x H (m)

Se escoge luego el número N derenovaciones por hora, según sea laactividad desarrollada en el local y semultiplican ambos.

Caudal Q (m3/h) = V x N

Ejemplo:

Un restaurante medio cuyo comedormide 15 x 5 metros, con una alturade 3 m presenta un volumen de:

V = 15 x 5 x 3 = 225 m3

Ya que está permitido fumar seescogerá un numero de renovacioneshorarias de N = 10 , resultando uncaudal de:

Q = 225 x 10 = 2.250 m3/h

Si el local lo permite, decidiremos ladisposición de colocar dos extrac-tores de 1.200 m3/h cada uno en una

Tabla 1

RENOVACION DEL AIRE ENLOCALES HABITADOS

Catedrales 0,5

Iglesias modernas (techos bajos) 1 - 2

Escuelas, aulas 2 - 3

Oficinas de Bancos 3 - 4

Cantinas (de fábricas o militares) 4 - 5

Hospitales 5 - 6

Oficinas generales 5 - 6

Bar de hotel 6 - 8

Restaurantes lujosos (espaciosos) 5 - 6

Laboratorios (con campanas localizadas) 6 - 8

Talleres de mecanizado 5 - 10

Tabernas (con cubas de vinos presentes) 10 - 12

Fábricas en general 5 - 10

Salas de juntas 5 - 8

Aparcamientos subterráneos 6 - 8

Salas de baile clásico 6 - 8

Discotecas 10 - 12

Restaurante medio (con un tercio de fumadores) 8 - 10

Granjas Avícolas 6 - 10

Clubs privados (con fumadores) 8 - 10

Cafés 10 - 12

Cocinas domésticas (mejor instalar campana) 10 - 15

Teatros 10 - 12

Lavabos 13 - 15

Sala de juego (con fumadores) 15 - 18

Cines 10 - 15

Cafeterías y Comidas rápidas 15 - 18

Cocinas industriales (indispensable usar campana) 15 - 20

Lavanderías 20 - 30

Fundiciones (sin extracciones localizadas) 20 - 30

Tintorerías 20 - 30

Obradores de panaderías 25 - 35

Naves industriales con hornos y baños (sin campanas) 30 - 60

Talleres de pintura (mejor instalar cabinas o campanas) 40 - 60

Renov./horaN

pared, descargando directamente alexterior con dos o tres entradas deaire, bajas, en la pared opuesta, quecerraremos con persianas de lamasfijas antilluvia. A los extractores lescolocaremos persianas de gravedadque se cierran automáticamentecuando se paran los aparatos,evitando la entrada de aire frío delexterior.

31

Imprès sobre Paper Ecològic Mate de 135 Grs.

VENTILACION LOCALIZADA

Cuando se pueda identificar clara-mente el foco de contaminación elsistema más efectivo, y económico,es captar localmente le emisiónnociva. Ejemplo de la Fig. 13.

Debe procederse así:

1. Identificar los puntos de produc-ción del contaminante.

2. Encerrarlo bajo una campana.

3. Establecer una succión capaz decaptar, arrastrar y trasladar el aire,posiblemente cargado de partículas.

Los elementos básicos de unainstalación así, son:

La Captación.

El Conducto o canalización.

El Separador o filtro.

El Extractor de Aire.

La Captación

Su misión es la de poder atraer elaire con los contaminantes quecontenga para trasladarlo al lugar dedescarga.

Los principios de diseño son:

1. El caudal de captación varíaaproximadamente con el cuadradode la distancia, o sea que si lacampana está a una distancia L delfoco, necesitando un caudal Q paracaptarlo, si se aleja a una distancia2L el caudal necesario será 4Q.

La Fig. 14 muestra diversos modelosde bocas de captación.

2. Cuando se trate de gases nocivosla campana debe colocarse de modoque se avacúe fuera del espacio derespiración de los operarios. Fig 15.

3. La campana, o caperuza, queenvuelva una máquina debe diseñar-se para que las partículas a captarincidan dentro de su boca. Fig. 16.

4. Siempre que sea posible, lasboquillas de extracción deben sercon brida, reduciendo así el caudalen un 25 % aproximadamente. Es elcaso Canto con Brida de la Fig. 14.

La Canalización ya se trató en"Circulación de aire por Conductos",la tecnología de Separación depolvos y grasas del aire se estudiarámás adelante y los Extractores deAire, su clasificación y selección,está contenida en sus Hojas corres-pondientes.

BIEN

Fig. 16

Fig. 15

Fig. 13

Fig. 14

CAPTACION DE AIRE CONTAMINADO

CAUDAL NECESARIODIMENS.ABERTURATIPO DE BOCA

Va = Velocidad aire captación

De acuerdoa la

función

De acuerdoa la

función

CABINA

CAMPANA

CANTOCON

BRIDA

ACANTO

VIVO

RANURACON

BRIDA

RANURA

D

H

L≥ 0,2

H

L≥ 0,2

H

L≤ 0,2

H

L≤ 0,2 Q = 13500 Va Ld

Q = 10000 Va Ld

Q = 2750 Va (10 d2 + S)

S = L x H

Q = 3600 Va S

Q = 5000 Va PD

P = Perímetro [m]

BIEN

MAL

MAL

Gasesnocivos

Gasesnocivos

d, H, L [m]; V [m/s]; = Punto contaminación; Q [m 3/h]*

Q = 3600 Va (10 d2 + S)

S = L x H

Va Va

Va

Va

Va

H

Va

Va

H

L*d

*

Ld

*

d

d

*

32

LA VENTILACION CENTRALIZADACONCEPTOS VENTILACION

Definida ya la Ventilación y susfunciones en beneficio de personas,animales y máquinas o instalacionesen la Hoja Técnica «La Ventilación»,nos ocuparemos en ésta de laVentilación Centralizada conocida porsus iniciales V.C., cada vez mejorconsiderada por los expertos ydiseñadores de edificios al tiempo dedecidir una aireación racional de sushabitáculos.

Ventilación Centralizada

Consiste en un sistema de ventilaciónconcentrando la extracción en unsolo punto del edificio y, por mediosmecánicos, extractor/ventilador,controlar el caudal de aire. Una redde conductos y accesorios de aspira-ción/expulsión/transmisión de aire,aseguran una distribución uniforme yun barrido eficaz de los contaminantes.

Desde el convencimiento de tenerque mejorar las condiciones dehabitabilidad de las viviendas y nosólo las de nivel alto sino también lasde todo tipo, sociales o medias, sellega a la necesidad de eliminar de lasmismas los malos olores, gases,polvo, humos, humedades, etc.arrastrándolos al exterior, a la vez quese suministra un aire de característi-cas higiénicas aceptables. Pero,además, todo éllo compatible con elahorro de energía, no desperdiciando

el calor que contenga un aire, aunqueesté polucionado.

La V.C. permite atender a ambasexigencias de forma racional, aunquesean intrínsicamente antagónicas.Controlar los niveles de aireación den-tro de los límites estrictamenteimprescindibles, dictados por lahigiene y el confort y a la vez, si sedesea, proporcionar medios viablespara recuperar la energía del aireextraído, antes de que sea expulsado,constituye la virtud de este sistema.

Ventilación Natural

Traemos aquí este tipo de ventilacióncomo antípoda de la ventilaciónmecánica. Lejos de poder controlarnada, podemos calificar este sistemacomo de Ventilación Incontrolable, alextremo de resultar muchas vecesuna ventilación nula mayormente enverano que los vientos son débiles.

Aunque se sigan principios de diseñoen función de la altura del piso, serealicen aberturas diversas, se cons-truyan chimeneas o artilugios en lasviviendas, orientándolas a los puntoscardinales eventualmente favorables,el resultado depende siempre de lastemperaturas, interior y exterior y delos vientos, mucho mayores en invier-no que en verano, para conseguir unacirculación del aire. La ventilaciónqueda al albur de la conjugación

favorable de las variantes de lametereología, muchas veces nefastascomo en el caso de las inversionestérmicas.

Algunos autores especializados enclimatización califican a la ventilaciónnatural como de absolutamenteincontrolable y al cálculo del caudalnada fiable. Concluyen haciéndose lapregunta: ¿Por qué no se dicen lascosas tal como son al hablar deventilación natural y no se estimula eluso de la ventilación mecánica, quepermite una recuperación de calor sise quiere?.

Cualidades de la VentilaciónCentralizada

Podemos señalar las siguientes:

Independencias de las variacionesatmosféricas, de los obstáculos querepresentan las edificcaiones colin-dantes y de la orientación del bloque.

Economía en el coste de la instalaciónatendiendo a su rentabilidad térmica.

Ventilación permanente con caudalesprecisos del orden que se desee.

Expulsión controlada del aire viciado.

Nivel de ruído bajísimo.

Sin retornos del aire extraído.

Mantenimiento bajo. Los equiposmecánicos son de pequeña potencia

DESCARGA

PLENUM DEASPIRACIÓN

EXTRACTOR

SALAPASILLOBAÑOW.C.COCINA

ENTRADA

AIREEXTERIOR

Fig. 1

33

Fig. 2

Facilidad de montaje e inspección.

Regulación bajo control por medio decomponentes fácilmente ajustables.

Sistemas

Existen dos sistemas principales deVentilación Centralizada aunque sepresentan a veces variantes de losmismos en función de la clase deregulación o de recuperación deenergía que se adopte.

Extracción Centralizada

En este sistema, que esprincipalmente por depresión,aunque puede diseñarse porsobrepresión, se extrae el aire porlas piezas húmedas de la casa(cocinas, aseos, baños ) de las queparten conductos que confluyen en elpunto en el que se monta el extractormecánico para lanzar al exterior elaire captado.

Las entradas se aire se hacen por laspiezas secas, dormitorios, estudios yestancias, directamente del exteriorpor medio de aberturas permanentescon regulación manual o bien auto-rregulables. Los dibujos de las Fig.1,2,3 etc muestran en esquema elSistema de Extracción Centralizada.

El aire de entrada a las piezas secasde la casa debe proporcionar uncaudal en función de los ocupantes ypolución que se origine. Un cálculobasado en un litro por segundo pormetro cuadrado de la estancia podríaser correcto. La velocidad del aire enlas aberturas no debería sobrepsarlos 2 m/s y en las zonas ocupadasno superior a 0,25 m/s.

La transferencia de aire de una zonaa otra, en direcciòn a las piezashúmedas, no debería suponerpérdidas de carga de 1 N/m2

(0,1 mm c.d.a.) por lo que las rejillaso el destalonado de puertas deberíanfacilitar 20 cm2 por cada 10 m3/h deaire transferido.

La puerta de entrada a la viviendadebería ser estanca, obligando a queel aire entre en la misma por losdormitorios y estancias.

Las chimeneas u hogares con leñosardiendo deben tener una ventilaciónindependiente.

El aire extraído por el ventilador,suma del procedentes de las salashúmedas, baños y cocinas, debe serel mismo que entre por las piezas

secas. Aquí se contabiliza el extraídode forma permanente de la cocina. Enfunción de la superficie de estaspiezas puede estimarse un caudal de4l/s.m2.

Pero el aire necesario para lacampana, encima de los fogones,durante el tiempo que dure la cocciónde los alimentos, debe proceder deuna entrada exclusiva a la cocina,con un caudal nunca inferior a los250 m3/h.

Asimismo debe contemplarse el airerequerido por los calentadores de

Fig. 3

EXTRACTOR

EXTRADA DE AIREPOR ZONAS SECAS

EXTRACCIÓN PORZONAS HÚMEDAS

DORMITORIO

ESTUDIOSALA

COCINA

BAÑOASEO

DORMITORIO

DORMITORIORELLANOESCALERA

Puertacerrada

Campana

gas, cuya entrada también exclusiva ocontabilizada sumada a la que precisala campana, debe ser del orden delos 0,3 m3/h por el número dekcal/min de potencia del aparato.

34

Ventilación Centralizada Total

El segundo sistema se caracterizapor centralizar tanto la entrada de airedesde el exterior como la salida delaire expulsado. Un ventilador impulsaaire fresco a través de una red deconductos a las dependencias secasy otro aparato, extractor, aspira através de otra red de conductos elaire viciado de las piezas húmedas.Las fig. 4 y 5 son esquemassimplificados del sistema.

Este método permite instalar, si sedesea, un recuperador de calor deflujo cruzado entre placas, como el dela fig. 6, o de cualquier otro tipo, queintercambia la energía térmica del airecaliente viciado extraído con el aireexterior frío impulsado hacia adentro.La fig. 6 muestra también, de formaindicativa cómo un aire extraído con22 ºC cede energía hasta quedarenfriado a 9 ºC al salir y que el aireimpulsado desde el exterior, a 0 ºC,gana calor hasta llegar a los 13 ºC.Luego, con una batería calefactoraauxiliar, se le eleva la temperaturahasta los 21 ºC con la que penetra alinterior del edificio.

La fig. 7 es la misma que la figs. 4 y 5una vez instalado un intercambiadorde calor como el descrito. Y la fig. 8es una representación esquemáticade un edificio equipado con unsistema Ventilación Centralizada Totalcon recuperador de calor y algunosaccesorios como los plenums, queson cajas de distribución de flujosconfluyentes hacia el extractor o bienprocedentes del grupo de impulsión.

Fig. 4

Fig. 5

Fig. 6 Fig. 7

DESCARGAAIREEXTERIOR

IMPULSIÓN EXTRACIÓN

IMPULSIÓN AZONAS SECAS

EXTRACIÓN DEZONAS HÚMEDAS

BATERIA DECALEFACCIÓN

+22°C

+9°C

ADMISIÓN0°

DESCARGA+9°

VENTILADOR

FILTRO

EXTRACTOR

+22°EXTRACCIÓNDE SALASHÚMEDAS

+13°

IMPULSIÓNA SALASSECAS

INTERCAMBIADORDE CALOR

PLENUM DEIMPULSIÓN

DESCARGA

BOCA DEIMPULSIÓN

DORMITORIO DORMITORIO SALA COCINA BAÑO W.C.

BOCA DEEXTRACCIÓN

PLENUM DEEXTRACCIÓN

EXTRACTOR

TOMA DE AIREEXTERIOR

VENTILADORCON FILTRO

Fig. 835

Imprès sobre Paper Ecològic Mate de 135 Grs.

Tanto las toberas de impulsión conrejillas difusoras para las salas secascomo las vàlvulas o compuertas deextracción de las salas húmedas,pueden ser regulables manualmenteo bien autorregulables.

Una variante más sofisticada dentrodel afán de recuperar energía estribaen instalar una bomba de calor en losgrupos de ventilación. El aparato deextracción hace pasar el aire viciado a20 ºC por la batería de aletas del

evaporador hasta ser enfriado a 2 ºC,al salir al exterior. A su vez el ventiladorde impulsión capta el aire exterior a10 ºC, se calienta hasta los 40 ºCal cruzar la batería del condensador yes distribuído a la salas secas. El ciclofrigorífico se mantetiene por la accióndel compresor, cuyo consumo deenergía se rentabiliza muy positiva-mente en su función calefactora.

Ventilación Centralizada enviviendas colectivas

Los dos sistemas descritos, sonperfectamente de aplicación a bloquesde viviendas. En la Fig 10 y 11 serepresentan edificios de varias plantascon sistemas de VC instalados.

El Total, fig. 11 con la entrada y salidade aire centralizados, es el que per-mite la instalación de un sistema derecuperación de energía. Para estecaso se requiere un cierto espacio enel desván o en una cabina en la azoteapara ubicar todo el equipo de extrac-ción, impulsión, recuperador, bateríacalefactora, filtros para el aire deentrada así como plenums dedistribución.

EXTRACCIÓN VENTILACIÓNCENTRALIZADA CENTRALIZADA

TOTAL

DESCARGAAL

EXTERIOR

VENTILADORDEEXTRACCIÓN

20 °CDE LAS ZONAS HÚMEDAS

40 °CA LAS SALAS SECAS

CAPILAR

COMPRESOR

ENTRADADEL

EXTERIOR

VENTILADORDE

IMPULSIÓN

10 °C2 °C

EXTRACTORDE TEJADO

SALA

SALA

SALA

SALA

SALA

Fig. 9

Fig. 11

IMPULSIÓNEXTRACCIÓN

IMPULSIÓN

EXTRACCIÓN

GRUPOVENTILADOR

➛

Fig. 1036

CAMPANAS DE EXTRACCIÓNCONCEPTOS VENTILACION

Cuando en la Hoja TécnicaVENTILACIÓN 1, 4/1995, se hablabade Ventilación Localizada sejustificaba el uso de la misma cuandoera posible identificar en un puntoconcreto el foco contaminante delaire. Entonces, decíamos, el sistemamás racional y económico, así comoel único eficaz si pretendíamoscontrolar emanaciones tóxicas opolverientas o de humos, consistía encapturar la contaminación a medidaque se producía y en el mismo lugarde orígen, para impedir su difusiónpor todo el ambiente. La Campana deCaptación es el elemento esencial eneste caso, consistiendo en una cajacerrada con una cara abierta a laemisión nociva y la de qué parte unconducto de evacuación activado porun extractor mecánico.

El proyecto de una Campana deCaptación ó Extracción debe resolverdos cuestiones principales:

a) Forma, dimensiones y situación dela Campana.

b) Cálculo del caudal necesario ydeterminación de las velocidadesde aire para la captación y elarrastre.

CONCEPTOS BÁSICOS.UNIDADES

Cantidad de aire (V): Como en losprocesos de acondicionamiento deaire tienen lugar a bajas presiones,puede considerarse el aire como unfluido incompresible y así la cantidadde aire existente en un local coincidecon el volúmen del mismo. Su expre-sión se hace en metros cúbicos, m3.

Caudal de Aire (Q): Este conceptoimplica aire en movimiento y por tantohay que relacionar la cantidad con eltiempo en qué circula. Se expresa enmetros cúbicos por hora m3/h y, aveces, en litros por segundo l/s. Lafórmula de relación entre ambos es:

1 m3/h = 3,6 l/s.

Velocidad del Aire (v): La velocidaddel aire con qué circula undeterminado caudal (Q) que atraviesauna sección (S) de conducto u otro

Fig. 1Q (m3/h)

S (m2)v = m/s Pd = K v2

PresiónPdv

velocidad

SecciónS

QCaudalde aire

Q

CABINA DE CAPTACIÓN

ENTRADAS A CABINA DE CAPTACIÓN

Velocidaden elconducto

PLENUM

vcvelocidaddeentrada

vp

AletasRanuras Deflectores

vr

vrvr

CONTAMINANTE

vavelocidaddearrastre

Fig. 2

vc

37

espacio, viene determinada por lafórmula:

Esta velocidad determina una presióndel aire en dirección a la circulacióndel mismo que se llama PresiónDináica (Pd) cuya expresión es:

Esta presión (Pd) sumada a la PresiónEstática (Pe) que el aire produce entodas direcciones dentro delconducto o recinto, dan la PresiónTotal (Pt), lo que constituye laEcuación de Bernouilli, fundamentalen el estudio de los fluidos (aire) enmovimiento:

Pt = Pe + Pd

DEFINICIONES

Campana: Dispositivo diseñado parala captación del aire contaminado.Suele tener una forma ahuesada.

Cabina: Tiene forma de parelele-pídedo descansando en el suelo,cerrado, con una cara abierta por laque aspira.

Coeficiente «n»: Es una constanteque evalúa la pérdida de carga de unelemento dentro de la canalización oentrada a la misma.

Humo: Es una suspensión departículas sólidas en el aire y que seforma en el proceso de combustión osublimación.

Niebla: Pequeñas gotas de líquidoen suspensión en el aire.

Pérdida de carga: Es la pérdida depresión que se origina al circular elaire por una canalización, a la entradao por obstáculos en la misma, debidoal rozamiento, al cambio de direccióno choques. Se mide en milímetros decolumna de aire (mm c.d.a.) o bienen Pascales, 1 mm c.d.a. = 9,81Pascal.

Pérdidas de entrada: Es la pérdidade carga que se produce al entrar elaire a una canalización o elementodel sistema de ventilación.

Plenum: Es una cámara intercaladaen una conducción o captación deaire para uniformizar la presión.

Polvo: Son pequeñas partículassólidas que se crean a partir de otraspartículas de mayor tamaño debido aprocesos mecánicos de triturado,taladrado, explosiones, etc.

Q (m3/h)

3.600 (m2)V (m/s) =

v2 (m/s)

16,3Pd (mm c.d.a.) =

Caudal necesario:

CUATRO COSTADOS ABIERTOSQ [m3/h] = 5.000 PHvP = perímetro [m]va = velocidad de captación,

de 0,25 a 2,5 m/s

DOS COSTADOS (L y M)ABIERTOS (M anchura tanque)Q = 3.600 (L + M) Hva

UN COSTADO (L) ABIERTOQ = 3.600 LHvaEn todos: Velocidad en el conducto:vc = 10 a 15 m/sPérdidas entrada n = 0,25

Este tipo de captación no es recomendable para despren-dimientos tóxicos; sólo debe aplicarse para vapor de agua ovapores inocuos.

CAMPANA SOBRE UN TANQUE

CAMPANA LIBREMENTE SUSPENDIDA

Q (m3/h) = 3.600 (10 d 2 + S) Vd [m] = distancia de la campana

a la fuente decontaminante

S [m2] = L X M [m]va = velocidad [m/s] de captura

TANQUES PARA RECUBRIMIENTOSELECTROLÍTICOS

El caudal necesario:

Q [m3/h] = KLMK = de 1.000 a 10.000 (usualmentede 3.000 a 5.000)

L, M en metros [m]La velocidad aire en la ranura:vr ≥ 10 m/s

Con esta captación se mantienealejado el contaminante de la zonade respiración del operario.

CAMPANAS EN CASOS ESPECIALES

El caudal necesario:

Q [m3/h] = 2.750 (10 d 2 + S) va

S = L x M [m2]

CAMPANAS INVERTIDAS

S = [m2] superficie de la boca de lacampana = L X M [m]

va = velocidad de captura delcontaminante [m/s]

Caudal necesarioA) Q [m3/h] = 3.600 vaSB) Q = 3.600 (10 d 2 + S) va

Fig. 3

Fig. 4

Fig. 5

Fig. 6

Fig. 7

Contaminante

0'4H HL

38

Presión Atmosférica: Es la debidaal peso del aire que nos envuelve. Semide con un barómetro. La presiónatmosférica normal es de 760 mmc.d.m. (columna de mercurio) queequivale de 10.334 mm c.d.a.

Tobera: Elemento de captacióncuyo diseño estrecha la boca decaptación para aumentar lavelocidad del aire.

Vapor: Sustancia en estado gaseosoque, normalmente, lo está en líquidoo sólido. Se pasa de uno a otroestado por variación de latemperatura.

Velocidad de captación (o dearrastre) Va: Es la velocidad del aireen la boca de una campana o cabinanecesaria para vencer las corrientescontrarias y recoger, (arrastrar), aire,gases, polvo o humo, obligándoles aentrar en las mismas.

Velocidad en el conducto (o detransporte) Vc: Es la velocidad delaire dentro del conducto necesariapara evitar que las partículas sólidasen suspensión sedimenten y quedendepositadas en el mismo.

Velocidad de entrada (Ve): Es lavelocidad del aire en la boca de lacampana u otro elemento decaptación.

Velocidad de en plenum (Vp): Esla velocidad media dentro de lacámara de uniformización depresiones del aire una vez captado.

Velocidad en las ranuras (Vr): Esla velocidad del aire en las aberturasde que disponen las cabinas paradistribuir uniformemente laextracción.

PRINCIPIOS DE DISEÑO

Cualquier boca de captación sidispone de bridas, o sea rebordesplanos de cierta anchura que lacircunden, reducirá el caudal de airenecesario en aproximadamente un25%.

Si las dimensiones indicadas en eldibujo cumplen,

D > d > D/2

la velocidad de arrastre debe ser:

• La velocidad en el conducto debeser Vc ≥ 10 m/s

• Las pérdidas de entrada n = 1,8

• La velocidad v en el plenum debeser igual de las ranuras.

• La velocidad en las ranuras debeser de vr ≥ 10 m/s

• Si la anchura del tanque es > 1,80 mes aconsejable disponer dos tomasde aire y si alcanza los 3 m estotalmente necesario.

• Disponer una sección holgada alfinal del plenum.

• La anchura del tanque determina aveces el tipo de captación a adoptar:

Hasta 0,5 m una ranura lateral

de 0,5 a 1 m Es aconsejableranuras a amboslados

de 1 a 1,25 m Es necesario dosranuras

> 1,25 m Lo mejor es cerrarel tanque en unacabina

• La superficie del líquido debe quedarpor lo menos 150 mm por debajo dela abertura de la ranura.

• Es aconsejable colocar tapas encimade los tanques, cuando no se utilizan,así como puertas de limpieza en losconductos.

• Es una buena práctica acoplar losextractores de aire a través de juntaselásticas a los conductos para evitarvibraciones.

CAPTACIÓN POR RANURA CENTRAL

CAPTACIÓN POR RANURAS LATERALES

BANCO PORTÁTIL DE PULIR

FUNDICIÓN

Fig. 8

Fig. 9

Fig. 10

Fig. 11

Fig. 12

CAPTACIÓN SEMI-LATERAL

Ranuras

Piezatratada

45° vc

M L

H

Q

Caudal necesario:

Q = 3.000 a 5.000 m3/h por m2 desuperficie del banco.

0,75 Q

Vc

S = m2

Vc en A: 5 m/s

Vc en B: 1 m/s

Caudal necesario:Piezas calientes:Q = 7.500 m3/h por m2 de superficiede parrilla desmoldeo.

Piezas frías:Q = 5.500 m3/h por m2 de superficiede parrilla.

Las tolvas de recogida de tierrasdeben contar con una extracciónequivalente al 10% del volumen totalextraído.

vc

Q

Compuertacorredera

Deflector

2/3 anchoconducto

Abertura A

Abertura B

39

Imprès sobre Paper Ecològic Mate de 135 Grs.

La velocidad de arrastre Va decrececon el cuadrado de la distancia, estoes, a una distancia doble del foco decontaminación a la campana,corresponde un caudal necesariocuádruple.

CAPTACIÓN POR CAMPANA(m/s)

Tipo de Trabajo Va Vc

Gases o vapores 0,25 a 0,5 12Gases soldadura 0,5 a 1 15Caldera de vapor 0,75 10Estufa barnizado 1 a 1,25 8Taladrado 2 22

CAPTACIÓN POR CABINA

Pintura, triturado 1 a 2,5 15Aerografismo 2 10Amolado 1 18Máquina embalar 0,25 a 0,5(Aspirac. descendente)Motores explosión 3.500 m3/h. m2

Tanque impregnado3.500 m3/h. m2

Forja manual 1 8

CAPTACIÓN POR CABINA

Esmerilado 2,5 a 10 15Perforado rocas, vertical 0,3 18 descendente 1Soldadura plata 0,5 10

VARIOS Vc

Todos los vapores y gases 9 a 10Polvos semillas, yute o goma 10Soldadura eléctrica 10 a 13Hilachas de algodón, harinade gramíneas y de madera,polvos de litografía 13 a 15Serrín de madera 15Polvo metálico de rectificado 16Finos de goma, hilachas deyute, polvo de algodón, dejabón y bakelita, virutas ligerasde madera y cuero 15 a 20Polvo de amolado, de yute,lana, granito y corte prod.cerámicos y barro de arcilla,de fundición y envasado prod.textiles, granos de café, harinade sílice, viruta fina metálica 18 a 20Polvo pesado de aserrado,torneado metálico, vibradoy volcado en fundición, pro-yección de arena, cubitosde madera, polvo de plomocon partículas, de cemento,de asbestos en el cortado deconductos, desperdiciospegajosos de lino, polvo decal viva y finos de carbón 25 y +

El operario precisa máscaraM = pieza a realizar + 0,3 m.H = pieza a realizar + 0,3 m.C = 0,75 M ó H (el mayor de losdos)Q = 3.800 m3/h por m2 (3.800 MH).Para superficie hasta 0,35 m2.Q = 2.800 m3/h por m2 parasuperficie mayor de 0,35 m2.Velocidad conducto: vc 0 5 – 15 m/sPérdida entrada:Con pantallas = 1,8 Pd (ranura)+ 0,5 Pd (conducto) con filtros,sucios = Pd (conducto)

PEQUEÑAS CABINAS DE PINTURA

A) TOBERA SUSPENDIDA

Caudal necesario:

Q [m3/h] = 13.500 dvaL [m] = Longitud de la toberad [m] = Distancia a la fuente

del contaminanteva [m/s]= Velocidad de captura

a la distancia d

B) TOBERA ENCIMA DE UNAMESA

Q [m3.h] = 10.000 L dvaL [m]

Caudal necesario:

Q = 1.800 S m3/h/m2 paramateriales de toxicidad normal.

Q = 2.800 S m3/h/m2 paramateriales de alta toxicidad.

S = Superficie abierta, [m2]

Velocidad en el conducto:vc = 5 a 10 m/s

Pérdidas en la entradan = 0,5

CAMPANA DE COCINA INDUSTRIAL

TIPO RECORTADO

Caudal necesario:

Q [m3/h] = 1.150 LL en metros [m]

Velocidad en el conductovc = 5 a 20 m/s

Pérdida entrada: n = 0,25(inferior a los casos precedentespor la entrada gradual al conducto)

Caudal necesario:

Q [m3/h] = 1.800 LH

Velocidad en el conducto:vc = 5 a 15 m/s

Pérdidas entrada:n = 0,25n = 0,25 conducto

= Pérd. filtros + 2,5 + 0,25 Pd(conducto)

Fig. 16

Fig. 17

Fig. 15

Fig. 14

Fig. 13

CAMPANA DE LABORATORIO

Ranuras(se cierrancon la puertaabierta, arriba)

Puerta deguillotina

Aire entrada

Ranurasajustables

Cota B = 0,75 DFiltros = 0,6 MH

D + 150 mm0,6 MH

D + 150 mm0,75 MH

45°

B CB

CC

B

d

d

M

H

Q

2.750 (10 d2 + 5)Va =

BARBACOA

CAPTACIÓN POR TOBERA

Filtro

Filtro

vc

vc vc

40

DIFUSION DE AIRE EN LOCALESCONCEPTOS VENTILACION

Fig. 1

Actualmente todos los grandes edifi-cios se proyectan con una instalaciónde aire acondicionado y no se conci-be un local comercial que no dispon-ga de, por lo menos, refrigeración.

Pero una vez se tiene un aire en con-diciones de calidad y confort el pasosiguiente es distribuirlo por los loca-les de forma uniforme y con una ve-locidad que cuando menos no mo-leste. Esta técnica se denomina Difu-sión de Aire en Locales.

Existen hoy día en el mercado difu-sores de inducción elevada con ve-nas radiales rotativas, de geometríafija o variable, toberas de largo alcan-ce y bajo ruído, elementos para difu-sión por desplazamiento así comouna gran selección de rejillas y difu-sores que el técnico puede usar ensus proyectos, preveyendo el resulta-do de su aplicación mediante sofis-ticados programas de simulación.

Definciones y conceptos

Si no rigurosamente definitorias, lasdenominaciones que se dan a conti-nuación son las más comúnmenteaceptadas en ventilación, distribucióny difusión de aire.

Eficiencia: Es la relación entre laconcentración de un contaminante enel punto de extracción y la que secontiene, como media, en la zonaocupada. En casos de impulsión deaire por mezcla esta eficiencia alcan-za la unidad. En general suele ser in-ferior a la unidad, pero en los casosde impulsión por desplazamientopuede ser superior aunque no utiliza-ble para calentamiento de locales.

Alcance: Es la longitud a la que llegael chorro antes de que su velocidaddescienda a la terminal, generalmente0,25 m/s.

Chorro axial: Corriente de aire a lolargo de una línea.

Coeficiente de descarga: Relaciónentre la superficie de la sección de sali-da y la sección de la vena contraída.

Difusión: Distribución de aire poruna boca que descarga en varias di-recciones y planos.

Difusor: Boca de salida aire suminis-trado en varias direcciones y planos.

Caída: Distancia vertical entre la sali-da del aire y el final de su desplaza-miento hacia abajo, definido por unavelocidad concreta del aire.

Fig. 2

Fig. 3

Arrastre delaire ambiente

El chorro sefunde con elambiente conuna velocidadterminal de 0,25 m/s

0,1 V

30 DVELOCIDADES DE AIREEN UNA IMPULSION

Vel

oci

dad

de

salid

ad

el a

ire

m/s

12

01 2 30 Alcance 12 m

Boca de salida cuadrada

300 mm

v = 0,25 m/s

Ejemplo

v

D

Elevación

Chorro frío

Chorrocaliente

Caída

D

41

Elevación: Concepto igual a la caídapero hacia arriba.

Area efectiva: Es el espacio neto deuna boca de descarga o entrada deaire. Es igual a la sección de salidapor el coeficiente de descarga.

Arrastre: Efecto de inducción delaire ambiente por el del chorro de im-pulsión.

Coeficiente de arrastre: Relaciónentre el aire movido en un local y elaire impulsado por la boca de salida.

Envolvente: Es la cobertura de aireen movimiento con velocidad percep-tible.

Chorro radial: Corriente de aire des-de un centro hacia afuera, cubriendouna circunferencia.

Radio de difusión: Distancia horizon-tal desde la salida de aire y el final delalcance del chorro, cuyo límite vienedefinido por una velocidad fijada.

Aire total: Es el aire impulsado másel arrastrado.

Alabes: Planchas delgadas múltiplesen las bocas de impulsión.

Relación de álabes: Cociente en-tre la anchura de un álabe y la sepa-ración del contiguo.

Aspiración: Efecto contrario al deimpulsión y por el que se evacúa elaire del local.

La figura 3 pone de manifiesto lagran diferencia de las velocidades delaire próximas a una aspiración a lasde una impulsión grafiadas en lafig. 1. A la distancia de un diámetrode una boca de aspiración se en-cuentra una velocidad de aire que enuna boca de impulsión hay que bus-carla a una distancia de treinta diá-metros.

Así pues hay que tener muy en cuen-ta que al insuflar en un local, con ve-locidades elevadas para que el cho-rro alcance distancias convenientes,las personas o animales que ocupanel mismo toleren la corriente de aire.La impulsión debe arrastrar aire delambiente y mezclarse con el mismofuera de la zona de ocupación parallegar a una velocidad terminal queluego no moleste a los habitantes.

Hay que tener en cuenta tambiénque los movimientos de aire en un lo-cal en el cual se insufla depende, nosolamente de la velocidad de proyec-ción del aire soplado, sino tambiénde las diferencias de la temperaturamás elevada del aire introducidocomo del enfriammiento del aire a lo

largo de las paredes. Si hay algo deventilación natural, en invierno el aireexterior penetra por la parte baja dellocal y empuja hacia arriba el aire in-terior.

La posición relativa de las bocas deimpulsión y la de aspiración puedenser muy diversas y es importante dis-ponerlas adecuadamente para obte-ner una buena difusión de aire. Lasfiguras 4 a 7 recogen en esquemacuatro de las más usuales para loca-les de dimensiones discretas. Si loslocales llegan a alcanzar dimensionesconsiderables o formas irregulares,debe zonificarse la difusión recurrien-do a distribuir los impulsores orien-tando sus descargas y acoplar susefectos de modo que no resultencontrarios. La fig. 8 ilustra diversoscasos posibles.

La disposición de la fig. 4 es muy clá-sica y apropiada para lugares con

poca altura de techo. Las bocas deimpulsión pueden adoptar cualquierforma: circular, rectangular, cuadra-da, lineal, con o sin regulación, etc.

La disposición de la fig. 5, condifusores circulares o cuadrados ad-mite grandes caudales de aire conuna buena distribución, aunque ne-cesitan alturas de techo superiores alos 3 m. La boca de aspiración, en elzócalo, suele ser de rejilla rectangu-lar, alargada.

La insuflación y recuperación, esto esla impulsión y aspiración, por el suelode la fig. 6 logra una buena homoge-neidad de temperatura en el local sinnecesidad de disponer de alturas detecho importantes. Tiene el inconve-niente que revuelve polvo del sueloobligando a trabajar de firme los fil-tros que se colmatan con rapidez.

El sistema de la fig. 7 con la ventajade su compacidad sólo es recomen-

Fig. 8

Fig. 6: Impulsión y aspiraciónpor el suelo

Fig. 7: Impulsión y aspiración en unbloque, con bocas en distintasdirecciones.

Fig. 4: Impulsión lateral.Aspiración por rejilla baja.

Fig. 5: Impulsión por el techo.Aspiración por rejilla baja.

ZONIFICACION DE ESPACIOS PARA DISTRIBUIR LA DIFUSION

42

dable para refrigeración. En calefac-ción se producen diferencias de tem-peratura importantes que no obstan-te desaparecen si el local es grandecomo en instalaciones de naves in-dustriales.

Presencia de Obstáculos

Los chorros de impulsión tienden apegarse a las paredes y recorrer dis-tancias largas antes de desprendersey caer (Fig. 9). Para ello las bocas de-ben estar muy próximas al techo.También las cónsolas pegadas a lasparedes, pueden aprovechar esteefecto, llamado Coanda, descargan-do verticalmente y siguiendo luego elchorro adherido al techo (Fig. 10).

Pero el efecto Coanda queda anuladocuando lo intercepta un obstáculo, unaviga atravesada o una luminaria quesobresale, o una columna lo suficienteancha que se oponga (Fig. 11). Hayque elegir pues el lugar de impulsióncolocándolo, cuando sea posible, conel chorro paralelo al obstáculo o insu-flar pasado el mismo.

Tipos de difusores

Difusores de Techo: La difusión porel techo es la mejor forma de hacerse

porque está fuera de la zona ocupa-da. Los difusores generalmenteadoptan la forma circular o cuadrada.

Los difusores circulares estánconstruídos por varios conosconcéntricos que proyectan el aireparalelamente al techo y en todas di-recciones (Fig. 12 y 13). Existen tiposcon aletas torsionadas que proyectanel chorro en espiral (Fig. 14). Los haysemicirculares adecuados para insta-lar cerca de una pared. Algunos lle-van dispositivos de regulación quepermiten orientar el chorro parcial-mente hacia el suelo. Es convenienteque se instale una compuerta en elconducto de alimentación del difusorque permita regular el caudal de aire.El radio de difusión viene definido porla velocidad terminal, indicada en elcatálogo del fabricante.

Los difusores cuadrados se compor-tan prácticamente igual que los circu-lares si bien se significan algo máslos cuatro chorros que correspondena cada lado del cuadrado (Fig. 15).También los hay que descargan ensólo tres, dos o una sola direccción.Estos difusores, mas cuando son dedos o una dirección se usan tambiénmuralmente.

Fig. 14

Fig. 13

Fig. 12

Fig. 15

Fig. 11

Fig. 10

Fig. 9

Descarga por cuatro lados Descarga por tres lados

Descarga por dos lados

Descarga por un lado

Alabe con torsión

Chorro descarga

Cónsola

Efecto Coandapor paredy techo

Efecto Coanda

Caídaporobstáculo

43

Imprès sobre Paper Ecològic Mate de 135 Grs.

Fig. 16

Difusores rectilíneos

Este tipo de difusor tiene su principalaplicación de forma mural y para aireacondicionado. Suelen ser rectangu-lares desde proporciones próximas alcuadrado hasta llegar a ser totalmen-te lineales de varios metros, estre-chas. Todas disponen de aletas para-lelas, horizontales o inclinadas, y ma-yormente fijas. Las hay regulables eninclinación y también de dos hilerassuperpuestas, verticales y horizonta-les, que permiten regulaciones másfinas.

El alcance del chorro y la dispersión odivergencia del cono que forman susfiletes vienen influídos también de for-ma notable por la rejilla o persianacon que se haya equipado la boca deinsuflación. Si las láminas de la per-siana mantienen una posición hori-zontal, o sea que no afecten la formainclinada, el chorro adquiere una di-vergencia comprendida entre los 18y 20º, lo cual puede traducirse en unadivergencia en cualquier direcciónalrededor de los 0,30 m por cada2 m de longitud de alcance de la im-pulsión.

Utilizando persianas con las láminasconvergentes, en contra de lo quepuede parecer de que debe concen-trarse el chorro, no acurre así, pues sibien a corta distancia de la boca deinsuflación se consigue una especiede contracción de la vena, muy pron-to la corriente diverge más de lo que

haría sin la existencia de persianasconvergentes, de forma que resultacomo si las láminas no fueran conver-gentes y hubieran adoptado su posi-ción horizontal.

Con persianas de láminas divergentesse produce un ensanche angular muymarcado en cuanto a dirección y lon-gitud del chorro. Colocando las lámi-nas extremas de la reja a unos 45º, seobtiene un ángulo de dispersión hori-zontal de 60º aproximadamente. Deesta forma se logra que la impulsiónllegue a reducirse hasta la mitad delongitud que con láminas. La fig. 16ilustra las divergencias que provocanlas distintas persianas.

Existe una fórmula que permite medir lavelocidad del aire en un punto determi-nado a una distancia concreta de laboca de unsuflación en el caso de lámi-nas horizontales, o en ausencia de lasmismas, que es la siguiente:

en donde v es igual a la velocidad delchorro en m/s en un punto dado, x esla distancia a la boca en metros, v1 esla velocidad de salida del aire de laboca de insuflación, S1, es la superfi-cie libre de la boca de insuflación, Ces una constante que puede sacarsede la Tabla 1.

Difusores de suelo

Este tipo de descarga debe colocarseen la periferia de los locales, junto a

las paredes en lugares en los que losocupantes no se coloquen encima deéllas y no se vean obstaculizadas pormuebles o enseres. Suelen estar em-potradas en el piso y llevan aletasregulables que permitan orientar elchorro o hacerlo diverger rápidamen-te y también compuertas de regula-ción de caudal.

Otros tipos de difusores

Aparte de los descritos que son losprincipales, existen difusores de in-ducción, que favorecen la mezcla delaire impulsado con el del ambiente,difusores de techo orientables queaparte de permitir escoger la orienta-ción de la descarga pueden llegar acerrar el paso del aire, de rejilla planaconstituídos por una simple malla,sistema muy rudimentario, que nopermite ningún tipo de regulaciónni de orientación y difusores de zóca-lo que revisten la forma de unarendija de descarga a lo largo de lasparedes.

Bocas de aspiración

Constituyen el retorno o descarga delaire ambiente hacia el exterior. Suelenser de aletas fijas, inclinadas para evi-tar la visión hacia el interior o biensimples mallas o enrejados. Por efec-tos estéticos a veces se usan los mis-mos difusores de impulsión, sobreto-do los rectangulares o lineales, insta-lando en general una boca de aspira-ción por cada dos de impulsión,calculando convenientemente lasección.

Ruido

Resulta muy complejo calcular de an-temano las condiciones de ruido deuna boca de insuflación atendiendo elcaudal de aire proporcionado, a lascaracterísticas absorbentes propiasdel local e incluso contando con da-tos del fabricante de las bocas de in-suflación. Estos cálculos resultan de-masiado complicados para recomen-darlos de forma general. Si no se tra-ta de casos muy particulares, cuandosea imprescindible hacerlos, el méto-do más simple para resolver el pro-blema del ruido consiste en elegir ve-locidades de aire de insuflación quesean lo suficiente bajas para que pro-voquen el menor ruido posible. En laHoja Técnica "Movimiento del aire",se relacionan una serie de velocida-des con indicación del destino de loslocales habitados. La velocidad supe-rior, cuando se indican dos límites, nodebe superarse so pena de ver apa-recer niveles de ruido molestos.

Tabla 1

Láminas divergentes

Láminas paralelas

Láminas paralelas orientadas

Láminas convergentes

18 a 20°

45°

60°

VALORES DE COEFICIENTE CVelocidad Valor de C por velocidad de salida v1 igual a:de chorro

en el punto x 5 m/s 10 m/s 15 m/s 20 m/s 25 m/s

2,5 m/s o más – 6 6,2 6,4 6,82 – 5,6 5,9 6,2 6,51,5 5 5,2 5,4 5,7 6,01 4,6 4,8 5,0 5,2 5,40,5 3,7 3,7 3,8 3,9 4,0

C v1 S1

xv =√

44

CONCEPTOS VENTILACION

VENTILACIÓN DE ATMOSFERAS EXPLOSIVAS I

Puede resultar útil empezar definien-do algunos conceptos y exponer loscomportamientos de los líquidos,vapores y gases en circunstancias deinflamabilidad y explosión paraexponer después el control quepuede ejercerse con una ventilaciónadecuada de las atmósferas conte-niendo tales elementos.

Los líquidos en si no son inflamables,son los vapores que de ellos sedesprenden los que con aplicaciónde una llama o chispa provocan elfuego o la explosión. Estos vaporesprecisan de una determinada propor-ción de aire y la presencia de unafuente de ignición para entrar eninflamabilidad.

Así los vapores de la gasolina debenestar presentes en un 1,4% al 7,6%en un volumen de aire para explosio-nar. Por ello es necesario mantener lagasolina líquida en recipientesestancos y reducir al máximo sucontacto con el aire durante sumanejo.

Las técnicas de prevención deincendios y explosiones se basan enla eliminación de las fuentes deignición, evitar el contacto con el aire,hacer un almacenaje estanco de loslíquidos, empleo de una atmósfera degas inerte y el uso de una ventila-ción adecuada para diluir lasmezclas e impedir concentracionesde gases inflamables.

La gasolina no es el único líquido queemite vapores inflamables a tempera-tura ambiente. En la tabla al finalfiguran otros muchos líquidos com-bustibles e inflamables de usocomún.

Punto de inflamación, temperatura deignición, límites de inflamabilidad,índice de evaporación, reactividad alcalor, densidad, índice de difusión,amén de otros factores debentenerse en cuenta para una correctaevaluación del riesgo a que estamosexpuestos. Cuando el incendio se hadeclarado o la explosión se haprovocado, todos estos factorespierden importancia y el control delsiniestro pasa a otro nivel.

Fig. 1

LIE

Fig. 2

LSE

20 µJ

280 µJ

GAS METANO + AIRE

Ei(µJ)

Concentración %

AIRE

GAS CHISPA

EXPLOSION

45

Tabla 1

CLASIFICACION

La asociación americana NFPA defineun líquido como un fluido con unapresión de vapor inferior a 172 kPa a38 ºC. Otra clasificación establecetres categorías de líquidos inflamablesesquematizados en las tablas 1 y 2.

Muchos productos combustibles sonsólidos a temperatura de 38 ºC omás pero que al calentarse setransforman en líquidos que emitenvapores inflamables. Ceras, pulimen-tos, etc. deben considerarse bajo elpunto de vista de los líquidos y vapo-res a que dan lugar al calentarse.

ATMOSFERA EXPLOSIVA

Es toda mezcla de aire, en condicio-nes atmosféricas, de sustanciasinflamables en forma de gas, vapor,niebla o polvo en las que tras unaignición, la combustión se propaga ala totalidad de la mezcla no quemada.(Definición contenida en la Directiva94/9/CE).

La temperatura de inflamación estádefinida por ensayos normalizadossegún CEI-79-4. El factor tiempoinfluye también poderosamente comopuede colegirse de la gráfica Fig. 3del metano (grisú de las minas).

La energía mínima de inflamaciónexpresada en mJ (mili julios) se indicacomo ejemplo en la Tabla 3.

ATMOSFERA POTENCIALMENTEEXPLOSIVA

Se la llama así cuando el riesgo sóloexiste en estado potencial, esto esque la atmósfera pueda derivar aexplosiva debido a condicioneslocales y de funcionamiento.

PUNTO DE INFLAMACION DE UNLIQUIDO

Corresponde a la temperatura másbaja a la que la presión de vapor dellíquido puede producir una mezclainflamable en el límite inferior deinflamabilidad. Más sencillo: Sin vaporno hay inflamación. Como mástemperatura más vapor. Hay unatemperatura mínima a la que haysuficiente vapor para inflamar. Es elPunto de Inflamació.

Existen aparatos normalizados pararealizar los ensayos que determinaneste punto.

TEMPERATURA DEAUTOIGNICION DE UN LIQUIDO

Es la temperatura a la que debecalentarse un líquido para que entreen ignición espontánea y arder.

Fig. 3

Fig. 5

LIQUIDOS INFLAMABLES (Puntos de inflamación <38 ºC)

Clase Punto de Punto de Observaciones inflamación ebullición

IA < 23 ºC < 38 ºC

IB < 23 ºC > 38 ºC

IC >23 º < 38º

En zonas geográficas quepueden alcanzar los 38ºC,basta un calentamiento mode-rado para que el líquido alcan-ce su punto de inflamación.

Tabla 2

LIQUIDOS COMBUSTIBLES (Puntos de inflamación >38 ºC)

Clase Punto de Observaciones inflamación

II ≥ 38ºC < 60ºC

IIIA ≥ 60ºC < 93ºC

IIIB ≥ 93ºC

Requieren para su ignición una considera-ble aportación de calor, de una fuente dis-tinta del ambiente

LIQUIDOS INFLAMABLES (Puntos de inflamación <38ºC)

Clase GAS / AIRE MINIMA m

I METANO 8'3 ± 0'3 220

IIA PROPANO 5'25 ± 0'25 250

IIB ETILENO 7'8 ± 0'5 96

IIC HIDROGENO 21 ± 2 20

Tabla 3

GRISÚ (Gas metano + aire)5h

2h

1h

10m

5m

1m

10s

5s

1s

0,5s

0,1s

0,05s

0,01s

0,005s 500º 600º 700º 800º 900º 1000º

Temperatura ºC

46

Fig.4

Fig. 5

ºC538500

450

400

350

300

250

200

Longitud media de la cadena de hidrocarburos

También está normalizado el métodopara determinar esta temperatura.

En general la temperatura de ignicióndisminuye al aumentar el pesomolecular del líquido. Como ejemplopuede verse la gráfica Fig. 5.

LIMITES DE EXPLOSIVIDAD

Se define el "Limite Inferior deExplosividad" LIE, como aquel enque la concentración mínima devapor-aire por debajo de la cual elfuego no se propaga. Gráfica Fig. 4.

Y el "Límite Superior de Explosividad"LSE, como la máxima concentración

de vapor-aire por encima de la cual elfuego no se propaga.

Por debajo del LIE se considera quela mezcla es "demasiado pobre" paraarder y por encima del LSE es"demasiado rica" también para arder.En este caso, tratándose de motoresde explosión, decimos que se"ahoga".

Los límites de explosividad vienenfuertemente influidos por la tempera-tura y la presión a que está sometidoel líquido inflamable. Los vapores queflotan sobre un líquido se reducen alaumentar la presión que se opone ala vaporización y aumentan cuando

desciende esta presión. También, amayor temperatura el líquido tendrámayor presión de vapor y tenderá aevaporarse en mayores cantidades.El punto de equilibrio sólo puedealcanzarse obviamente en sistemascerrados como en tanques, tuberías,etc. Al aire libre el líquido vaporizablecontinuaría evaporándose hasta sutotal agotamiento.

ENERGIA NECESARIA PARA LAIGNICION DE VAPORES

Las fuentes de ignición pueden sermuy diversas.

Calor.- Producido por rozamientosen máquinas con funcionamientoanormal, desgastes, roturas, etc. Lassuperficies calientes, deben tenerdimensiones y temperatura suficien-tes para poder inflamar.

Llamas.- Que sean capaces decalentar el vapor hasta la temperatu-ra de ignición de la mezcla.

Chispas.- Las producidas porfricción, de corta duración, puedenno llegar a inflamar mezclas. Laschispas eléctricas, en cambio, sí quesuelen tienen energía suficiente yson capaces de producir ignición delas mezclas inflamables.

POR COMPRESION

Pueden provocarse explosiones muydestructivas a menos que esténcontroladas y dirigidas, como es elcaso dentro de los cilindros de losmotores Diesel, en donde la compre-sión rápida de una mezcla inflamable,de gasoil, genera el calor suficientehasta su punto de ignición.

La tabla de la página siguientecontiene una lista de productos conindicación de sus característicasfísicas y los límites de explosividadLIE y LSE. También se expresa elMAC, la máxima concentraciónaceptable para la vida de los huma-nos. Es un dato muy necesario altratar de las atmósferas de recintoscerrados, naves o armarios enprocesos industriales en los queexista la presencia humana ya que laventilación de una atmósfera paraasegurar su nulo riesgo de explosiónpuede no ser suficiente para la saludde los ocupantes.

En la segunda parte de esta HojaTécnica, Ventilación 6 - II, se daránlas fórmulas para calcular la aporta-ción de aire que asegure mantener laatmósfera por debajo del LIE.

ZONAPOTENCIALMENTEEXPLOSIVA

12'8 %

2'55 %

-18ºC 5'6ºC Temperatura0

ZONAPOTENCIALMENTEEXPLOSIVA

1 3 5 7 9 11 13 15

ZONAINFLAMABLE

Punto LSE

Punto LIE

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Imprès sobre Paper Ecològic Mate de 135 Grs.

Pesomolecular Pm

Pesoespecífico Kg/dm3

Límites de explosividadPorcentaje % en volumen

Inferior LIE Superior LSE

Máxima concentración MAC

p.p.m. mg/m3Materias

Acetaldehído 44 ,05 0 ,821 3 ,97 57 ,00 100 180Acetato de etilo 88 ,10 0 ,901 2 ,18 11 ,40 400 1.400Acetato de metilo 74 ,08 0 ,928 3 ,15 15 ,16 200 610Acetato de n-propilo 102 ,13 0 ,886 1 ,77 8 ,00 200 835Acetato de n-amilo 130 ,18 0 ,879 1 ,10 - 100 532

Acetato de n-butilo 116 ,16 0 ,882 1 ,39 7 ,55 150 713Acetona 58 ,08 0 ,792 2 ,55 12 ,80 1.000 2.400Acido acético 60 ,05 1 ,049 5 ,40 - 10 25Acrilonitrilo 53 ,06 0 ,806 3 ,05 17 ,00 2 4,3Alcohol etílico 46 ,07 0 ,789 3 ,28 18 ,95 1.000 1.900

Alcohol isoamílico 88 ,15 0 ,812 1 ,20 - 100 361Alcohol isopropílico 60 ,09 0 ,785 2 ,02 11 ,80 400 983Amoníaco 17 ,03 0 ,597 15 ,50 27 ,00 25 18Anhídrido sulfuroso 64 ,07 2 ,264 - - 5 13Anhídrido acético 102 ,09 1 ,082 2 ,67 10 ,13 10 25

Anhídrido carbónico 44 ,01 1 ,53 - - 5.000 9.000Anilina 93 ,12 1 ,022 75 ,6 - 5 19Benceno 78 ,11 0 ,879 1 ,4 7 ,10 10 30Bromo 159 ,83 3 ,119 - - 0 ,1 0 ,7Bromuro de etilo 109 ,98 1 ,43 6 ,75 11 ,25 200 891

Bromuro de metilo 94 ,95 1 ,732 13 ,50 14 ,50 20 80Butadieno 54 ,09 0 ,621 2 11 ,50 10 22Butano 58 ,12 2 ,085 1 ,86 8 ,41 800 1.900Butanol 74 ,12 0 ,810 1 ,45 11 ,25 100 300Butanone 72 ,1 0 ,805 1 ,81 9 ,50 200 590

Cianuro de hidrógeno 27 ,03 0 ,688 5 ,60 40 ,00 10 11Ciclohexano 84 ,16 0 ,779 1 ,26 7 ,75 300 1.030Ciclopropano 42 ,08 0 ,720 2 ,40 10 ,40 - -Cloro 70 ,91 3 ,214 - - 1 3Cloroformo 119 ,39 1 ,478 No inflamable 10 50

Cloruro de etilo 64 ,52 0 ,921 3 ,6 14 ,80 1.000 2.640Cloruro de metilo 50 ,49 1 ,785 8 ,25 18 ,70 50 103Cloruro de vinilo 62 ,50 0 ,908 4 ,00 21 ,70 500 1.300Dicloroetileno 96 ,95 1 ,291 9 ,7 12 ,80 5 20Diclorometano 98 ,97 1 ,257 6 ,2 15 ,9 50 174

Dicloruro de propileno 112 ,99 1 ,159 3 ,4 14 ,5 75 347Disulfido de carbono 76 ,13 1 ,263 1 ,25 50 - -Estireno 104 ,14 0 ,903 1 ,1 6 ,1 50 213Eter etílico 74 ,12 0 ,713 - - 400 1.200Etoxietanol 90 ,12 0 ,931 2 ,6 15 ,70 5 18

Formaldehído 30 ,03 0 ,815 7 ,0 73 ,00 5 6Formiato de etilo 74 ,08 0 ,917 2 ,75 16 ,40 100 303Formiato de metilo 60 ,05 0 ,974 4 ,5 20 ,00 100 246Fosfamina 34 ,00 1 ,146 - - 0 ,3 0 ,4Gasolina 86 0 ,68 1 ,3 6 ,00 300 890

Heptano 100 ,20 0 ,684 1 ,1 6 ,70 400 1.640Hexano 86 ,17 0 ,66 1 ,18 7 ,40 100 360Metanol 34 ,04 0 ,792 6 ,72 36 ,50 200 260Metilpropilcetona 86 ,13 0 ,816 1 ,55 8 ,15Monóxido de carbono 28 ,10 0 ,968 12 ,5 74 ,20 50 55

Octano 114 ,22 0 ,703 0 ,95 3 ,2 300 1.450Oxido de etileno 44 ,05 0 ,887 3 ,00 80 ,00 1 1 ,8Ozono 48 ,00 1 ,658 - - 0 ,1 0 ,2Pentano 72 ,15 0 ,625 1 ,40 7 ,80 600 1.800Percloroetileno 165 ,85 1 ,624 No inflamable 100 670

Propano 44 ,09 1 ,554 2 ,12 9 ,35 - -Sulfuro de carbono 76 ,13 1 ,263 1 ,25 50 ,00 20 60Sulfuro de hidrógeno 34 ,08 1 ,189 4 ,3 45 ,50 10 14Tetracloruro de carbono 153 ,84 1 ,595 No inflamable 10 65Tolueno 93 ,12 0 ,866 1 ,27 6 ,75 100 375

Tricloroetileno 131 ,40 1 ,466 No inflamable 100 535Xileno 106 ,16 0 ,881 1 ,0 6 ,00 100 435

48

CONCEPTOS VENTILACION

VENTILACIÓN DE ATMOSFERAS EXPLOSIVAS II

Como se ha indicado en la HojaTécnica Ventilación 6-1 al tratar delas técnicas de prevención deincendios y explosiones, la ventilaciónpuede cumplir una importante misiónevitando que en atmósferas poten-cialmente explosivas, que se encuen-tren por debajo del LIE, Límite Inferiorde Explosión, mantenerlas asídiluyendo los aportes de gases ovapores que se vayan produciendo.

Esto es de capital importancia enprocesos industriales que tienen lugaren hornos, estufas y secaderos. Elcálculo resulta fácil si la cantidad desolvente es conocida.

El caudal de aire que debe aportar laventilación es

en donde:

Pe = Peso específico del solvente

Pm= Peso molecular del solvente

C= Coeficiente de seguridad entre4 y 12.

S= Litros/hora del solvente a diluir.

LIE= Límite Inferior Explosividad %.

B= Constante igual a 1 paratemperaturas hasta 120 ºC.Para temperaturas superioresdebe tomarse =0,7

Una vez conocido este valor hay quetener en cuenta situar las bocas deextracción de aire lo más cercaposible de los focos contaminantes,que el circuito de aire que se esta-blezca pase por zona nociva paraarrastrar los vapores perjudiciales yque lleguen al exterior sin atravesarlos lugares ocupados por el personal.Finalmente, hay que procurar que elaire expulsado no vuelva a entrar, porlo que situaremos alejadas unas deotras las bocas de salida y las deentrada de aire en el local.

Este cálculo es válido para recintosen los que no estén ocupandos porpersonal. En este caso el cálculodebe hacerse ateniendo a la máximaconcentración del tóxico permitida

Fig. 1

Ventilador

AIRE

GAS CHISPA

EXPLOSION

CABINA DE PINTURA A PISTOLA

El pintado en cabinas y espacios cerrados con evaporación de solven-tes volátiles al ambiente interior, constituye un caso de atmósferapotencialmente explosiva con presencia humana, cuya ventilación dedilución debe calcularse para que no sobrepasa ni el LIE, Límite InferiorExplosivo ni el MAC Máxima Concentración Aceptable.

Impulsión

Filtro

Salida

Fig. 2

22,4 x Pe x 100 x C x S

Pm x LIE x BQ (m3/h) =

49

para los humanos, es el términoconocido como MAC, que dependede lo pernicioso del producto, de launiformidad de su distribución, de lasituación del ventilador que determinala dirección de arrastre del contami-nante, etc. Su valor debe tomarseentre 3 y 10.

Así pues la fórmula anterior reviste laforma:

en donde, K = 3 a 10

MAC = Máxima concentración Aceptable en %.

Los valores del LIE y MAC vienenrecogidos en la tabla de la últimapágina de la Hoja Técnica 6-1. Debeefectuarse el cálculo basándose en elLIE y en el MAC haciendo prevalecerel resultado que sea más elevado.

Si hay mezcla de gases se puedeconsiderar la mezcla como formadapor un solo componente con el LIEmás bajo o sea utilizando el mayorcaudal de aire. Si se desea hacer uncálculo más preciso puede usarse lafórmula de Le Chatelier,

en donde % es el porcentaje en pesodel componente en la mezcla.

Un ejemplo de cuanto llevamosexpuesto:

Unas piezas barnizadas debensecarse en una estufa a 175 ºC. Eldisolvente volátil es Tolueno del quese evapora un litro por hora de formauniforme (ésto es importante: unifor-memente a lo largo de una hora).¿Qué caudal de aire exterior, puro,necesitamos para diluir los vaporesde Tolueno por debajo de su LímiteInferior Explosivo?

Caudal Q (m3/H) =

ESTUFA DE SECADO DE PIEZASESTATICAS PINTADAS O BARNIZADAS

ESTUFA DE SECADO CONTINUO DEPIEZAS IMPREGNADAS O PINTADAS

22,4 x Pe x 100 x C x S = =

Pm x LIE x B

22,4x0,866x100x10x1= = 237 m3/h 92,12x 1,27x0,7

Entrada de aire(a través de filtro)

Puerta de carga

Ventilador

Carril para el

colgado de piezas Entrada lo máscerrada posible

Mamparas laterales

Campana sobrela entrada

Fig. 4

Fig. 3

22,4 x Pe x 100 x S x K

Pm x MACQ(m3/h) =

100LIE = %2 %3 + + ... LIE2 LIE3

50

Como esta fórmula se refiere acondiciones normales aplicaremos laLey de Charles y Gay Lusac paraconocer el caudal necesario a175 ºC a que trabaja la estufa:

t2 + 273Q2 = Q1 = t1 + 273

175 + 273= 237 = 362 m3/h 20 + 273

Este caudal, 360 m3/h aproximada-mente, es el que deberá proporcio-nar el sistema de ventilación de laestufa o sea, insuflar 360 m3 de airecada hora, de forma uniforme,continuada o bien extraer estemismo volumen horario, preveyendouna entrada de aire a través de unfiltro en todo caso.

Otro ejemplo:

Una cabina de pintura a pistola paracoches, manual, con los operariospintores dentro de la misma, queevapora dos litros de xylol por hora,tarbajando a temperatura ambiente.¿Qué caudal de aire precisa paradiluir el contaminante?

Para mantener el ambiente pordebajo del LIE hace falta un caudalde:

22,4 x 0,881 x 100 x 8 x2Q = = 300 m3/h 106,16 x 1 x 1

pero como la cabina de pintura estáocupada por seres humanos,deberemos calcular el caudalnecesario para diluir el contaminantea valores de la Máxima Concentra-ción Aceptable, el MAC, para lo queresulta:

22,4 x Pe x 10 6 x S x KQ = = Pm x MAC

22,4 x 0,881 x 10 6 x 2 x 6 = = 106,16 x 100

= 22.300 m3/h

En este caso, como la seguridadpara la salud de los operarios exige22.300 m3/h, muy superior a los 300que se necesitan para prevenirexplosiones, ventilaremos en funciónde la Higiene Industrial con lo quequedará sobradamente protegida la

Los vehículos a motor dentro de un aparcamiento sueltan al ambiente múlti-ples componentes, inclusive los carburantes gasolina y gasoil y sus vapores,si por avería o accidente se perforan los tanques, que pueden acumularse yconstituir una atmósfera explosiva. La ventilación obligatoria por exigenciasde la salud de los ocupantes, debe calcularse también para diluir los gases yvapores producidos por debajo de su MAC, Máxima Concentración Aceptable.

Planta de un aparcamiento subterráneo con indicación de la entrada de aireE y la salida S.El ejemplo de cálculo de la ventilación de un aparcamiento subterráneo estádesarrollado en la Hoja Técnica "Casos de Aplicación 2"

CO2, H2O, N2

y además:

Oxido de Carbono CO

Oxidos Nitrógenos NOx

Plomo

Comp. Sulfurosos

Hidrocarburos

Partículas varias

Polutantes diversos

Pérdidas de vapor.

VEHÍCULO REAL

DISTRIBUCION DE LA VENTILACION

Rejillas de Captación

Rejillas de Impulsión

SExtracción de

ventilación

55 m

Rutas de circulación de coches

Impulsiónde

ventilación

Rutas de circulación de coches

Salida de coches Entrada de cochesAparcamiento primera planta

E

Rampa

Rampa

Fig. 5

Fig. 7

Fig. 6

51

Imprès sobre Paper Ecològic Mate de 135 Grs.

instalación contra el peligro deexplosión.

Hay que recordar que las mezclasde aire y gases inflamables puedenexplotar cuando alcancen su tempe-ratura de inflamabilidad. Basta conque una pequeña parte de la mezclaalcance esta temperatura para quese produzca la ignición o la explo-sión, la que se propaga por toda lamezcla a alta velocidad acelerada.Generalmente la causa de la explo-sión es una chispa en contacto conel gas.

La explosión solamente ocurrecuando el gas inflamable estápresente en una porporción determi-nada en el aire o el oxígeno. Porejemplo una mezcla de aire ymetano (grisú) solamente es explosi-va si el contenido de metanosobrepasa el 5,3 %; en una mezcla

de hidrógeno y aire, cuando elcontenido es mayor del 4,1 %; elacetileno sólo explota en el airecuando su contenido está compren-dido entre el 2,8 y el 65 %. Loslímites de detonación para unamezcla de aire y monóxido decarbono son 15 - 75 %; aire y gasdel alumbrado, 10 - 20 %; aire ybenceno 1 - 60 % y aire y amoníaco,16 - 27 %.

Cuando los vapores de muchosdisolventes volátiles se mezclan conel aire en determinadas proporcio-nes, también son inflamables ypueden ocasionar explosiones. Sevaporizan grandes cantidades dedisolventes cuando se pinta apistola objetos grandes y pequeños,cuando se desengrasan objetosmetálicos, etc.

Debe tenerse en cuenta lo que

llevamos dicho para controlaratmósferas potencialmente explosi-vas para que se encuentren pordebajo del LIE, Límite InferiorExplosivo, evitando con la ventila-ción que se sobrepase este límite.Pero cuando una atmósfera estáentre el LIE y el LSE basta unafuente de energía, llama, chispa,calor, etc., para provocar la explo-sión y su control escapa de lasimple ventilación, debiendo interve-nir especialistas, bomberos,expertos en seguridad, etc., paraproceder.

Y cuando la atmósfera está porencima del LSE tampoco es acon-sejable la ventilación pues, con elaire aportado sólo se consigue bajarel LSE y entrar en la zonaintermedia, entre el LSE y el LIE,repitiendo la situación anterior.

52

53

Para ventilar un espacio, un recinto ouna máquina, ya sea impulsando aireo bien extrayéndole, es muy corrientetener que conectar el ventilador/ex-tractor por medio de un conducto,una tubería, de mayor o menor longi-tud y de una u otra forma o sección.

El fluir del aire por tal conductoabsorve energía del ventilador que loimpulsa/extrae debido al roce con lasparedes, los cambios de dirección olos obstáculos que se hallan a supaso. La rentabilidad de una instala-ción exige que se minimice esta partede energía consumida.

En la fig. 1 hemos representado unacanalización en la que un ventilador Vtrabaja haciendo circular un caudal Qde aire. Esta conducción tiene laentrada cortada a «ras», los cambiosde sección «cuadrados», bruscos, yun obstáculo "O" atravesado con suforma natural. Debajo se ha represen-tado una gráfica de las presionestotales Pt que van produciéndose a lolargo como pérdidas de carga y quedebe vencer el ventilador. Las zonassin sombrear indican los espacios«vacíos» de aire y la aparición de tor-bellinos en el flujo.

La misma canalización, fig. 2, conuna embocadura de entrada acampa-nada, los cambios de sección cóni-cos y un carenado del obstáculoatravesado, presenta una gráfica depresión mucho más rebajada. De unoal otro supuesto se ha calculado quela presión Pt necesaria, para el mis-mo caudal Q, pasa de 27 mm c.d.a. a16 mm, esto es, un 40% menos.

Como el consumo de un ventiladores directamente proporcional a lapresión total Pt a que trabaja, pode-mos constatar que, de no cuidar eldiseño de una canalización, puededarse el caso, como el expuesto, degastar un 68%! más de energía delnecesario.

Flujo laminar y turbulentoEl flujo del aire se llama laminar cuan-do su trayectoria es uniforme, los file-tes son paralelos y bien definidos,como se pone de manifiesto con tra-zadores sinópticos.

MECANICA DE FLUIDOS

CIRCULACION DE AIRE POR CONDUCTOS I

Fig. 1

Fig. 2

El flujo es turbulento cuando la tra-yectoria de las partículas del fluidoson irregulares, constantemente cam-biantes con la aparición y desapari-ción de innumerables torbellinos.Calculando un número, llamado deReynolds, que comprende la densi-dad del fluido, el diámetro del con-ducto, la velocidad y la viscosidad,puede conocerse qué régimen ten-dremos dentro de un conducto. Pordebajo de 2.100 será laminar y, porencima de 4.000, manifiestamenteturbulento. En ingeniería de ventila-ción, por razones de economía en lasección de las instalaciones, los regí-menes de los flujos de aire siempreson turbulentos.

Pérdida de carga en tramosrectosA la presión del aire necesaria paravencer la fricción en un conducto,

que es la que determina el gasto deenergía del ventilador, se llama pérdi-da de carga. Se calcula por la fórmulade Darcy que contempla la longitudde la conducción, el llamado diámetrohidráulico, la velocidad y densidad delaire y el coeficiente de frotamientoque, éste, a su vez, depende delnúmero de Reynolds, de rugosidadde las paredes, de las dimensiones yla disposición del mismo.

Calcular la pérdida de carga conestas fórmulas resulta engorroso y,con todo, solo lleva a resultadosaproximados ya que tanto la viscosi-dad, como la densidad y la rugosidadpueden variar entre márgenes muyamplios. De ahí que la forma prácticade hacerlo es recurriendo a nomogra-mas confeccionados, a base de todoel bagaje técnico expuesto y son váli-dos para conducciones con la rugo-

54

CONDUCTOS CIRCULARES RECTILÍNEOSPÉRDIDA DE CARGA POR ROZAMIENTO DEL AIRE

Fig. 3

55

sidad corriente en materiales habi-tualmente usados.

El nomograma de la fig. 3 muestrauno de éllos para secciones circula-res y un coeficiente de fricciónλ = 0’02 (plancha de hierro galvaniza-da o tubos de fibrocemento). Paraotros coeficientes de fricción puedecorregirse el resultado multiplicándolopor los coef. De la fig. 4.

Conductos rectangularesSi la sección del conducto no es cir-cular, caso frecuente en instalacionesde ventilación en donde se presentanformas rectangulares o cuadradas, esnecesario determinar antes la seccióncircular equivalente, esto es, aquellaque presenta la misma pérdida decarga que la rectangular considerada.Puede luego usarse el nomogramade la fig. 3. El diámetro equivalentepuede calcularse por la fórmula deHuebscher:

de = 1’3 (ab)5/8

(a+b)1/4

muy trabajosa por sus índices.Prácticamente puede usarse lagráfica de la fig. 5 basada en estafórmula..

Accidentes en las conduccionesLas canalizaciones de aire no siemprese componen de tramos rectilíneossino que a menudo se presentanaccidentes en su trayectoria que obli-gan al uso de codos, desviaciones,entradas, salidas, obstáculos, etc.Todos los cuales ofrecen resistenciaal paso del aire provocando pérdidasde carga. Para conocer la resistenciatotal de un sistema de conductosserá necesario calcular las pérdidasde cada uno de tales accidentes ysumarlas a las de los tramos rectos.

Existen diversos métodos para calcu-lar la pérdida de carga debida a losaccidentes de una canalización, sien-do el más usado en los manualesespecializados, con muchos datosexperimentales que permiten, conunas sencillas operaciones, determi-nar su valor, el siguiente:

Método del coeficiente «n»Se basa este método en calcular lapérdida de carga, en unidades depresión total Pt, de un elemento de laconducción en función de la presióndinámica Pd del aire que circula y de Un conductor de 240x140 mm tiene un diámetro equivalente de 200 mm Ø.

Fig. 4

Fig. 5

56

unos coeficientes «n» de proporciona-lidad, determinados experimental-mente, para cada uno según su formay dimensiones. La fórmula usada es:

Pérdida de cargaPt = n x Pd [ mm c.d.a.]

De esta forma calcularemos uno auno los accidentes de la conducciónque, sumados a los de los tramosrectos, tendremos la pérdida de cargatotal del sistema de conducción.

Ejemplo del coeficiente «n»Sólo a guisa de ejemplo reproduci-mos sendas gráficas correspondien-tes a los coeficientes «n» de codos enángulo recto de sección circular yrectangular, fig. 6 y 7, con algunasvariantes de construcción de los pri-meros.

En la próxima Hoja Técnica propor-cionaremos muchos otros casos deaccidentes con los datos sobre loscoeficientes con los datos sobre loscoeficientes «n» correspondientes, sinpretender agotar el tema. Existenmanuales especializados en los quepodrán encontrarse muchos otroscasos.

Características del sistemade conducciónCuando se hayan calculado las pérdi-das de carga totales de un sistema decanalización con todos sus acciden-tes, ∑ Pt = P tramos rectos + P codos+ P desviaciones + P descargas + Petc. para un caudal dado Q1, puedencalcularse las pérdidas por otro cau-dal distinto Q2 mediante la fórmula:

Pt2 = Pt1 Q2

Q1

O sea, que las pérdidas son propor-cionales al cuadrado de los caudalesque circulan: Pt = K Q2

Calculada K para un caudal concreto,podemos dibujar la gráfica presión(pérdidas) - caudal para todos losvalores de caudal. Esta gráfica, fig. 8,reviste la forma de una parábola y sela llama Curva Característica delSistema.

( )2

Fig. 8

Fig. 6 Fig. 7

Coeficiente «n»

Recordemos que la pérdida de carga,en términos de Presión Total Pt, secalcula en función de un coeficiente"n", que se halla en tablas, segúnsea el accidente que se encuentra elaire al paso por una canalización y dela Presión Dinámica (o presión develocidad) del mismo. La fórmula es:

Pérdida de carga Pt = n x Pd mm cda

La Presión Dinámica viene ligada a lavelocidad de aire por la fórmula:

Pd = v2

16’3

o bien, v = 4‚04

Ambos valores pueden obtenersedirectamente de la gráfica Fig. 1.

También, si los datos de que sedispone son el caudal de aire quecircula y el diámetro de la conduc-ción, puede obtenerse la PresiónDinámica Pt por la gráfica de la Fig. 2.

57

MECANICA DE FLUIDOS

CIRCULACION DE AIRE POR CONDUCTOS II

Fig. 1

Fig. 2

Sólo a efectos ilustrativos se repre-senta en la Fig. 3 un montaje declimatización que reúne diversosaccidentes que provocan pérdidas decarga y que hay que ir calculandouno a uno para conocer, en junto, lapérdida de carga total de lainstalación. El aire entra, atraviesauna rejilla, se expande, ventila unabatería intercambiadora de calor,arrastra una pulverización de agua,se bifurca, se reduce, viene reguladopor una compuerta a la entrada delventilador recorre un tramo recto yfinalmente, es descargado a travésde un codo y una persiana deflectora.

A continuación y más o menossiguiendo el orden establecido enesta figura, se dan tablas paradeterminar las pérdidas de carga decada elemento intercalado en laconducción. Debemos advertir quese ha procurado proporcionar másuna visión general de la variedad decasos que suelen aparecer enconducciones e instalaciones reales,que no una relación, exhaustiva dedatos concretos que, por otra parte,resultaría de una extensióndesmesurada más propia depublicaciones especializadas.

En todos ellos la velocidad del aireque debe tomarse como base para elcálculo de la Presión Dinámica Pd, esla que existe en la sección delconducto indicado como D.

58

Fig. 3

Fig. 4

Fig. 5

ENTRADAS A CONDUCTOS

BOCA ACAMPANADA

BOCA CON REJILLA

Para los valores inferiores R/D, valenlos siguientes coef. n:

R/D 0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1

N 0,87 0,84 0,51 0,32 0,2 0,15

Para rejillas mayores o menores queel conducto, los valores de n son:

Coef. n

Dr/D 0,3 0,5 0,7 0,9

3 0,39 0,11 0,04 0,01

2 1,6 0,43 0,15 0,04

1 6,2 1,7 0,58 0,14

0,8 9,7 2,7 0 0,22

0,4 39 10 3,6 0,88

0,2 155 42 15 3,5

59

Velocidades de aire

Tenemos que distinguir tres clases develocidades de aire:

Va = Velocidad de captación o dearrastre, que es la que circundala partícula que deseamos atraero la que ventila una zona adistancia.

Ve = Velocidad de entrada a la bocapor la que se aspira el aire.

Vp = Velocidad en el plenum. Seentiende por plenum una caja,cabina o gran sección delconducto en donde la velocidaddesciende muy apreciablemente.Se usa para uniformizar el flujo.

Vc = Velocidad en el conducto, ovelocidad de transporteneumático.

Todas las velocidades consideradasen este capítulo para el cálculo delcoeficiente n están referidas avelocidades en el conducto Vc, la deldiámetro D indicado, aunque se tratede calcular pérdida de carga a laentrada.

En las campanas de captación, seanverticales u horizontales, la secciónde la boca debe ser como mínimo eldoble de la del conducto.

En campanas rectangulares, "α" serefiere al ángulo mayor.

Boca con rejillaPara rejilla de mallas de dimensiones≥ 50 mm tomar el coef. n de latabla siguiente:

Fig. 6

Fig. 7Angulo α en grados

α°Coeficiente n

Circular Rectangular

20 0,42 0,53

40 0,3 0,38

60 0,24 0,31

90 0,2 0,29

120 0,29 0,39

60

Deben evitarse los obstáculos queatraviesen una conducción de aire yen especial en los cosos ybifurcaciones del flujo. Nos referimosa cuerpos extraños a la canalizacióny no cuando se trate de ventilar losmismos, como es el caso de bateríasintercambiadoras de calor en las que,por otra parte, se diseñan ya con lasaletas orientadas de forma queobstruyan lo menos posible.

Si no hay forma de evitarlos debencubrirse con cubiertas de siluetaaerodinámica para no provocarpérdidas elevadas de carga. Losobstáculos con frentes superiores acinco centímetros deben carenarsecon perfiles redondeados o, mejor,con siluetas de ala de avión,procurando que los soportes oapoyos sean paralelos a la vena deaire. Si la obstrucción es superior al20% de la sección debe bifurcarse lacanalización y hacerla confluir unavez superado el obstáculo. La figura10 muestra cuán importante es elcoeficiente "n" para cuerpos broncosopuestos al aire.

Fig. 8

Fig. 9

Fig. 10

DIAGRAMAS

D1/D 0,2 0,4 0,6 0,8

n 2,5 2,2 1,5 0,5

REGISTROS

D1/D 0° 20° 40° 60°

0,5 0,2 0,37 0,61 0,86

0,6 0,2 0,48 0,94 1,5

0,8 0,2 0,87 2,6 6,1

1 0,2 1,8 11 115

Valores de n

BATERIA DE TUBOS CON ALETAS

BATERIA DE TUBOS SIN ALETAS

CUERPOS ATRAVESADOS EN EL CONDUCTO

61

CODOS

En la Hoja Técnica Mecánica deFluidos 1, CIRCULACIÓN DE AIREPOR CONDUCTOS I, al tratar de los"Accidentes en las conducciones" ydel método del coeficiente "n" para elcálculo de la pérdida de carga, seilustraba el caso de los codos en unacanalización, codos simples de sec-ción rectangular y codos circulares deuna, dos y tres piezas.

Se continúa aquí con los codos en losque, por limitación del espacio dispo-nible o por cuestiones de coste, nopueden utilizarse codos curvos. Para

mitigar la pérdida de carga de codosrectos se recurre a dotarlos de aletasdirectrices, dos, tres o más, uniforme-mente distribuidas y que se extiendenpor toda la curvatura del codo. Lasdirectrices pueden ser de grosor uni-forme, de plancha, o bien adoptarperfiles aerodinámicos. La fig. 1 reúnegráficamente las pérdidas de losdiversos casos ilustrados y las pro-porciones que pueden adoptar lasdirectrices de grosor aerodinámico.

La colocación de directrices conseparación progresiva entre éllas enrelación con la curvatura, prácticaque distribuye de forma óptima el

flujo al cambiar de dirección en elcodo, puede decidirse con el uso dela gráfica de la fig. 2 en donde, enfunción del radio interior y el exteriordel codo y previa elección del núme-ro de directrices a colocar, de una atres, se halla el radio y con ello lasituación de cada directriz. Un ejem-plo sobre la misma figura ilustra delprocedimiento.

En caso de un codo obtuso, mayorde 90° se trata con la gráfica de la fig.3, obteniéndose el coeficiente "n" depérdida de carga para codos de sec-ción rectangular o redonda y paraángulos hasta 170°.

MECÁNICA DE FLUIDOS

CIRCULACION DE AIRE POR CONDUCTOS III

Fig. 1

CODOS EN ANGULO RECTO CON DIRECTRICES

62

CAMBIOS DE SECCIÓN

Es muy frecuente que, por imperati-vos de la construcción en los edifi-cios, se tenga que recurrir a cambiosde sección, reducciones o aumentosdel paso de los conductos, que seprocurará siempre hacerlo de formaprogresiva para minimizar las pérdi-das. Ello no obstante a veces hayque hacer los cambios de sección deforma brusca, por lo que hay que cal-cular las pérdidas.

Las gráficas de la fig. 4 trata de loscambios suaves progresivos, en fun-ción del ángulo bajo el que se produ-ce la transición entre secciones.

En las disminuciones no se distingueen cuanto a pérdidas entre conduc-tos circulares o rectangulares. Sí encambio, en aumentos de secciónexisten ligeras diferencias que sereflejan en la gráfica.

Aunque los cambios bruscos de sec-ción no responden a un buen diseño,sí que son habituales en casos deuna campana, una cabina o un ple-num que entregan a un conducto demucha menor sección.

Fig. 2 Fig. 3

OPTIMA SITUACION DE LAS DIRECTRICES EN CODOS CODOS EN ANGULO OBTUSO

Fig. 4

63

Cuando los cambios deben ser brus-cos, de menor a mayor o viceversa,puede estimarse el coeficiente depérdida de carga en función de larelación de diámetros y por medio delas gráficas de la figura 5.

En caso de una disminución bruscalos bordes tienen una influencia deci-siva en el coeficiente de pérdidas.

En la gráfica pueden verse los valoresque corresponden a bordes con aris-tas vivas. Redondeando un poco losmismos, el coeficiente desciende avaloes ínfimos, como muestra la líneade trazos discontinuos.

Un caso especial es la entrada deun local a un conducto, D1 = ∞ ,que puede tomarse para el valorD/D1 = 0, un coeficiente n = 0,5aprox.

En expansiones bruscas puedeconsiderarse el caso especial dedescarga de un conducto a un local,D1 = ∞, con lo que D/D1 = 0, y uncoeficiente n = 1.

La convergencia y bifurcación decaudales , esto es la unión y separa-ción de los mismos, da lugar a unagran variedad de soluciones.

Conductos circulares y rectangulares,uniones en forma de "T" ó de "Y" y,éstas, de inclinaciones de 20°, 30° ó45° y piezas intermedias cónicas paraempalmar secciones de distintosvalores. Todo ello conduce a múlti-ples tablas con profusión de datosrelativos a los coeficientes "n" depérdida de carga para la rama princi-pal y auxiliares.

Todos vienen dados en función de larelación de caudales, que a su vezson iguales a la relación de las sec-ciones de los conductos multiplica-das por las velocidades de aire quecirculan por éllos, o sea:Q / Q = S V / S V; Q / Q = SV / SVcon lo que las tablas resultan devarias entradas.

Sólo a título orientativo se muestra lafig. 6 con unas tablas simplificadasde variantes. Los valores negativosde "n" representan "facilidad" decarga, en vez de "perdida", provoca-da por una relación de caudales através de unas secciones y velocida-des de aire concretas.

Fig. 5

CAMBIOS BRUSCOS DE SECCIONCoeficientes “n” de pérdida de carga referidos a la velocidad del aire en D

Fig. 6

SEPARACION Y UNION DE CAUDALES

Qa/Qg 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

Separación

na 0,96 0,88 0,89 0,96 1,1 1,29

nd 0,05 -0,08 -0,04 0,07 0,21 0,35

Unión

na -1,2 -0,4 0,1 0,47 0,73 0,92

nd 0,06 0,18 0,3 0,4 0,5 0,6

Qa/Qg 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

Separación

na 0,9 0,66 0,47 0,33 0,29 0,35

nd 0,04 -0,06 -0,04 0,07 0,2 0,33

Unión

na -0,9 -0,37 0 0,22 0,37 0,38

nd 0,05 0,17 0,18 0,05 -0,20 -0,57

64

En las fig. 7 y 8 se dan los coeficien-tes "n" de pérdida de carga de diver-sas salidas de conductos.

Las salidas verticales de los conduc-tos de ventilación a través del tejado,protegidas de la lluvia por un som-brerete, como indica la fig. 9, no sonrecomendables por cuanto dirigenhacia abajo los gases expulsadosque, con la velocidad conferida por lasalida, pueden difundirse por el teja-do y las paredes altas del edificio,con ventanas, e introducirse denuevo en el mismo. La pérdida decarga, además, es muy importante eneste caso.

Una buena forma de resolverlo esdotar la salida con una envolventetubular con la disposición y dimen-siones que se indican en la mismafigura, que actúa como tobera dedifusión vertical y a la vez drena laposible agua de lluvia que se intro-duzca por la boca, que desciendepegada a las paredes internas. Lapérdida de carga es mucho menor,además.

Fig. 7 Fig. 8

SALIDAS DE CONDUCTOS

Fig. 9

D/D1 0,25 0,5 0,75 1

n 2,5 1,9 1,5 1

R/L 0 0,25 0,5 0,75 1

n 3 1,9 1,6 1,5 1,4

SALIDAS POR EL TEJADO

DESCARGAPREFERIBLE- Mejor protección

de la lluvia- Menor pérdida

de carga

MOVIMIENTO DEL AIRE. La velocidadMECANICA DE FLUIDOS

El aire, como envoltura gaseosa de laTierra no es una masa de gases enreposo sino que constituye una del-gada capa fluída y turbulenta remo-viéndose con intensidad variable de-bida a grandes contrastes térmicos.Al desplazamiento masivo de gran-des porciones de aire con una ciertavelocidad y dirección común se le lla-ma Viento.

A las desordenadas y contínuasalteraciones en la posición relativa yen la velocidad de masas parcialesdel aire que se desplaza se le llamaTurbulencia.

A la ausencia práctica de viento cer-ca del suelo o de la superficie delmar se le llama Calma. Es poco fre-cuente que esta quietud se observe atodas las alturas sobre un mismo lu-gar y podemos considerarla inexis-tente si alcanzamos varios miles demetros.

Escala de Beaufort

La fuerza del viento viene determina-da por la velocidad del mismo. LaEscala de Beaufort ordena los vien-tos según su fuerza que, traducidoen velocidades, aparecen con los va-lores de la Tabla 1, medidos a 10 mde altura y en campo abierto.

Efecto sobre el cuerpo humano

Aunque la escala de Beaufort no esti-ma como movimiento del aire hastaque alcanza la velocidad de 1,5 m/s,lo cierto es que desplazamientos deaire a velocidades inferiores comopor ejemplo 0,5 m/s son ya percepti-bles, aunque escasamente. El térmi-no "aire en calma", implica un movi-miento de hasta 0,08 m/s. De ahípara arriba se percibe perfectamenteun movimiento del aire.

Si al efectuar la renovación de aire deun local se utiliza como aire de apor-tación uno que tenga unas caracte-rísticas térmicas y de humedad pare-cidas a la existente dentro del local,raramente es perfectible el movimien-to del aire ya que una renovación,por activa que sea, suele provocarunas velocidades de aire por debajode lo que hemos calificado como aireen calma.

Ahora bien, es perfectamente cono-cido el fenómeno de que un movi-miento de aire sobre la piel desnudade las personas provoca una sensa-ción de frescor, pese a que el airetenga la misma temperatura de cuan-do estaba en calma. Difícilmente lavelocidad del aire de renovación deun local puede producir esa sensa-ción de frescor y de ahí que se justifi-ca la existencia de los ventiladoresque son aparatos destinados a pro-

vocar movimientos de aire utilizandoel aire existente dentro de los localesy por tanto independientemente delaire de aporte para una renovacióndel ambiente.

En un local con personas normal-mente vestidas, en reposo u ocupa-das en una actividad ligera y con unatemperatura entre 20 y 24 ºC, unmovimiento de aire a una velocidadcomprendida de 0,5 a 1 m/s les pro-porciona una sensación de frescor

0 Calma 0'5 21 Aire ligero 1'5 52 Brisa ligera 3 113 Brisa suave 6 224 Brisa moderada 8 305 Brisa fresca 11 406 Brisa fuerte 14 507 Viento moderado 17 608 Viento fresco 21 759 Viento fuerte 24 87

10 Gran viento 28 10011 Tempestad 32 11512 Huracán 36 ó más 130 ó más

Escala deBeaufort

Nombre deViento

Velocidadkm/horam/s

Tabla 1

65

Fig. 1

confortable, pero si se trata de perso-nas dedicadas a una actividad dura,con gran esfuerzo muscular, esta sen-sación de alivio no se producirá hastaque se alcance una velocidad de aire,sobre las personas de 1,3 a 2,5 m/s.Sobrepasar esta velocidad provocamás bien una sensación molesta quede alivio y por tanto debe evitarse.

Entre estos extremos indicados pue-de existir una escala de sensacionesdiversas. Ahora bien, debemos tenersiempre en cuenta la influencia deci-siva de la temperatura del aire, quedebe ser inferior a la del cuerpo ytambién que el grado de humedadsea suficiente bajo para permitir laevaporación del sudor humano.

Después de numerosos ensayos conun gran número de personas que seprestaron a ello, ha podido llegar aestablecerse una escala, como la dela Tabla 2, debiendo tener en cuentaque para las velocidades de aire bajasse ha considerado personas normal-mente vestidas y temperaturas de al-rededor de los 20º, y para velocida-des de aire elevadas se ha utilizadohombres con el torso desnudo dedi-cados a un trabajo intenso y tempera-turas elevadas.

Velocidad del aire

Recordemos aquí (Hoja Técnica,VENTILACIÓN 4) que el aire al circularpor un conducto a la velocidad v(m/s) de Sección S (m2), determinauna presión de velocidad, Presión Di-námica Pd (mm cda), y se liga con elcaudal Q (m3/h), según las fórmulas:

Q = 3 600 v S

v 2

Pd = mm c.d.a.16

¿Cómo se mide la velocidad?

Hay que distinguir dos campos biendiferenciados en los que se hacen lasmediciones : en laboratorio o en el lu-gar de la aplicación del equipo o ins-talación de la ventilación.

En el primer caso la medición se efec-túa por medio de un Tubo de Prandtl,introducido en el conducto por el quecircula el aire, al que se conecta unmicromanómetro de tubo inclinado otipo Betz. Deben hacerse un númeroimportante de lecturas, en unos pun-tos concretos del conducto. Según lanorma ISO 5801:1996 (E) una de lasvarias sondas que describe se mues-tra en la Fig. 1 con las indicacionescorrespondientes. La misma normafija los puntos exactos donde debehacerse la lectura de presiones. El

Velocidad del airesobre personas

0,1 m/seg0,3 »0,7 »1 »1,6 »2,2 »3 »4,5 »6,5 »

Sensación de que la temperaturaambiente se ha rebajado en:

0 °C1 °C2 °C3 °C4 °C5 °C6 °C7 °C8 °C

EFECTO DEL AIRE SOBRE EL CUERPO

Fig. 2

POSICIÓN DE LOS PUNTOS DE MEDIDADE PRESION EN CONDUCTOS CIRCULARES

Tabla 2

Fig. 3Fig. 4

Orificio depresión total

Nariz de elipsemodificada

Orificios depresión estática

Sección

Caña

EspaciadorJunta deinglete

Brazo de alimentación

TomaPresiónEstáticaPe

Toma Presión Total Pt

Detalle de la cabezaelipsoidal

SONDA DE PRANDTL

Manómetros de tubo inclinado Micromanómetro tipo Betz

66

centro de la nariz de la sonda debecolocarse sucesivamente en no me-nos de 24 posiciones espaciadassimétricamente dispuestas como seindica en la Fig. 2.

Los aparatos a conectar a las son-das, los micromanómetros, puedenser de lectura directa por medio delnivel que alcanza un líquido, agua,alcohol, etc. en un tubo generalmen-te inclinado para aumentar la preci-sión de lectura, o por el nivel que in-dica un sistema de cubetas con lec-tores ópticos de precisión como enlos aparatos patrones o bién por mé-todos eléctricos.

Una representación de estos apara-tos de medida en laboratorios sonlosde las Fig. 3, 4 y 8. En el campode medidas "in situ" de la velocidaddel aire los aparatos suelen ser detipo mecánico, con una rueda quegira por efecto del aire y su eje deter-mina unas indicaciones leíbles en tér-minos de velocidad. Fig. 5.

Los aparatos portátiles, ligeros y ma-nuales para medir la velocidad delaire de aspiración o descarga de lossistemas de ventilación son muy co-munes en el mercado, pero no pue-den utilizarse de forma universal. sise desean resultados aceptable-mente fiables. Hay aparatos especia-lizados a las funciones de medición,pero siempre deben hacerse algu-nas consideraciones para elegirlos.

A saber: Conocer campo de medidaDestino de la mediciónNaturaleza del flujo de aireEspacio disponibleExigencias técnicasPrecisión necesariaPrecio

Estos aparatos se basan en una rue-da de paletas que gira dentro de unaenvoltura tubular de acuerdo con lavelocidad del aire. El aparato traduce

la velocidad de giro de las paletas envelocidad del aire que cruza axial-mente su carcasa, dando una lecturadiscreta de la velocidad.

Son aparatos mecano-eléctricos,que generan una tensión medidapor un galvanómetro y traducido aunidades de velocidad de aire. Tam-bién los hay electro-térmicos en losque las variaciones de temperaturade una resistencia eléctrica por la ac-ción refrigeradora del aire que circulase traduce en indicaciones de veloci-dad del mismo.

Los dibujos de las figuras 6 y 7 re-presentan algunos de estos aparatos.

No son de gran precisión y deben ob-servarse las indicaciones de los fabri-cantes en cuanto a posicionamiento,puntos de medida y número de lectu-ras a promediar, para alcanzar resul-tados aceptables.

Velocidad del aire en el confort

La velocidad del aire influye en el con-fort de las personas principalmentepor dos causas: la incidencia del cho-rro sobre las mismas y el ruído queproduce.

En el primer caso se constata el ma-yor enfriamiento que la corriente deaire produce en los humanos por loque el hombre siente una temperatu-ra inferior.

El gráfico de la Fig. 9 muestra lazona de sensación agradable tenien-do en cuenta el par de valores tem-peratura del local y velocidad del aire.Influye también de forma importantela humedad. Este gráfico es válidopara valores entre el 30 y el 70 %.

En realidad la forma más exacta dedelimitar la zona del bienestar es ba-sarla en la llamada temperatura efec-tiva que comprende a la vez la tem-peratura, la humedad y la velocidad

del aire, fijadas sobre un diagramasicrométrico.

En la Tabla 3 se dan las velocidadesdel aire recomendadas y los lugaresen dónde deben aplicarse.

La dirección en la que se recibe elaire, también influye en la satisfaccióno molestia que produce y se consi-dera Buena si viene de frente, a lacara de una persona sentada,

Fig. 8

Fig. 6Fig. 5 Fig. 7Anenómetro mecánico con cronómetro Anenómetro electrónico lectura analógica Termo-anenómetro lectura digital

Micromanómetro patrón

67

Bocas de Captación

Imprès sobre Paper Ecològic Mate de 135 Grs.

Aceptable si se recibe por encima dela cabeza y Rechazable si viene pordetrás de la nuca o a nivel de lospies.

Por lo que respecta al ruído, en laTabla 4 se dan los valores de veloci-dades de aire recomendables paracaptar el aire de un espacio, impulsar-lo al mismo o bien transportarlo porconductos que lo atraviesen.

Para escoger la velocidad másconveniente en los conductos debecontemplarse el doble aspecto delcoste de la conducción, dimensiona-da en función del caudal a transportary por tanto con la velocidad más altaposible y el ruído permitido que marcaun límite a esa velocidad.

Aplicaciones industriales

Una de las aplicaciones de la veloci-dad del aire es en el transporteneumático de finos, polvos y granos yen la captación de los mismos. El tipode campana, cabina o boca decaptación recomenda ha sido tratadoen la Hoja Técnica "Ventilación 4".CAMPANAS DE EXTRACCION.

Las velocidades de aire necesariaspara captar el contaminante, gas osólido, y la corriente para arrastrarlopor el conducto hasta la descarga,aparte de los valores que aparecen enla Hoja Técnica mencionada, setratará de forma específica en otrolugar.

Velocidad aire Reacción de las personas Aplicación recomendada

0 a 0,08 Quejas por aire estancado Ninguna0,12 Ideal. Favorable Todas las aplicaciones0,12 a 0,25 Favorable con reservas0,35 Los papeles se levantan No en oficinas0,40 Máximo para personas Almacenes y comercios

que se desplazan despacio0,40 a 1,5 Instalaciones acondiciona- Refrigeración localizada

miento grandes espaciosTabla 3

Tabla 4

Fig. 9

m/s

Habitaciones de residencias y hoteles 1,2 a 2Zonas públicas comerciales: A niveles de ocupantes en movimiento 3 a 4 Cerca de personas sentadas 2 a 3 Bocas en parte baja de puertas 3 a 3,5 Persinas en las paredes 2,5 a 5 Captaciones a nivel del techo 4 y másNaves industriales 5 a 10Sistemas de alta velocidad 2 a 4

m/s

Estudios de radiodifusion, cabinas grabación 1,5 a 2,5Dormitorios de hotel 2,5 a 3Residencias, salones regios, restaurantes lujo 2,5 a 3,5Iglesias, antesalas importantes 2,5 a 3,5Apartamentos, viviendas 2,5 a 4Oficinas privadas tratadas acústicamente 2,5 a 4Teatros 4Oficinas particulares no tratadas 3,5 a 5Salas de cine 5Oficinas públicas, restaurantes 5 a 7Almacenes comerciales, plantas altas 7,5Sistemas de alta velocidad 3 a 8Fábricas 5 a 10Almacenes comerciales, planta baja 10

Conductos m/s

Tipo de Instalación Caudal máximo Conducto Ramal m3/h principal secundario

Instalaciones 500 a 1.000 1 a 3 1 individualizadas 1.000 a 5.000 3 a 5 1 a 3

5.000 a 10.000 5 a 7 2 a 4Instalaciones Centralizadas:

Residencias, salones, hoteles 3 a 5 1 a 3Locales públicos, oficinas 5 a 7 1 a 3Espacios industriales 5 a 10 2 a 5

Instalaciones semi centralizadas:Locales residenciales: Conductos baja velocidad (cerca personas) 2 a 7 3 a 4 Conductos velocidad media 5 a 10 3 a 5 Conductos alta velocidad (alejados) 10 a 20 5 a 10Locales públicos: Conductos velocidad media 5 a 10 3 a 5 Conductos alta velocidad (alejados) 12 a 25 5 a 10Espacios industriales

VELOCIDAD DEL AIRE ATENDIENDO AL RUIDO

Bocas de impulsión

EFECTOS DE LA VELOCIDAD DEL AIREZONA CONFORT AMBIENTAL

Humedad 30-70%

0,5

0,4

0

0,1

0,3

0,2

16 18 20 22 24 26 28

Temperatura del aire del local °C

zonaagradable

desagradable

desagradable

68

69

80% de su tiempo dentro de localescerrados y los factores enumeradostienen consecuencias inmediatas:aumentan las enfermedades alérgi-cas y pulmonares y crecen enorme-mente la rapidez de difusión de lasinfecciosas entre los usuarios de unmismo inmueble, sobre todo si dis-ponen de instalación de aire acondi-cionado. En EE.UU. se produjeron150 millones de jornadas al año deabsentismo laboral mientras la Omsha estimado que un 30% de los edi-ficios nuevos o rehabilitados sufrende este defecto. Si los ocupantesque se ven afectados llegan al 20%,se denomina al inmueble EdificioEnfermo.

Diversas causas concurren a ellopero se ha señalado como la princi-pal e indiscutible una ventilacióninsuficiente, inadecuada. En 1968,

144 personas del edificio de laSanidad en Pontiac, Michigan,EE.UU., contrajeron una enfermedadcon dolores de cabeza, fiebre ydolores musculares, que se denomi-nó «fiebre de Pontiac». En 1976, enun hotel de Filadelfia, durante unaconvención de antiguos legionarios,se vieron afectados por una bacte-ria, que se identificó comoLegionella Pneumophila, cultivada ydifundida por el aire acondicionado,que llevó a la tumba a 29 de losasistentes. Actualmente la tal bacte-ria y por las mismas causas, atacaanualmente de 25 a 45.000 perso-nas, sólo en EE.UU.

Pero aparte de los problemas quepara la salud que puede acarrear unsistema de aire acondicionado conmala conservación, limpieza precariay escasez de aire primario, múltiples

EL AIRE

CALIDAD DE AIRE

Fig. 1

AIRE EXTERIOR

Fig. 2

AIRE INTERIOR

El aire es esencial para la existenciade los seres vivos. Los humanosexigen, además, unas condicionesque le garanticen la higiene delmismo y un confort adicional.

El aire exterior se compone princi-palmente de dos elementos,Oxígeno y Nitrógeno, y otros gasescuyas proporciones están en laTabla I. Si estos gases no sobrepa-san los valores de la Tabla II, puedeconsiderársele aire «limpio».Desgraciadamente los valores sedisparan, sobre todo en las grandesciudades, derivando a aire «conta-minado», como aparece en lasegunda columna de la misma tabla.

Como es sabido, ventilar es sustituiruna porción de aire interior que seconsidera indeseable por su pureza,temperatura, humedad, olor, etc.,por otro exterior de mejores condi-ciones. Pero si el aire exterior estácontaminado será necesario recurrira depurarlo para retener los elemen-tos contaminantes, como se muestrade forma esquemática en la fig. 3.

Con la crisis del petróleo en 1.973,todos los países industrializadosestablecieron normas para contenerel consumo energético, especial-mente el de calefacción y refrigera-ción. Se aumentó el poder aislantede muros y cubiertas y se mejoraronlos cierres de puertas y ventanaspara evitar las pérdidas por convec-ción. Aparecieron, en suma, los edi-ficios herméticos, dotados de siste-mas mecánicos de ventilación. Pero,para contribuir al ahorro de energía,se recicló parte del caudal de aireextraído en porcentajes crecienteshasta llegar a límites exagerados.Además, si las instalaciones no selimpian y desinfectan de forma regu-lar, como es habitual, proliferan ladifusión de contaminantes y micro-organismos por todo el edificio.

El risueño lector de la fig. 2, satisfe-cho por haberse aislado del exteriorcon una ventana hermética, evitan-do la entrada de contaminantes,polvo y ruído, al poco tiempoempieza a sufrir alergias, irritacio-nes, escozores de ojos y jaquecas.

El hombre moderno pasa más del

70

COMPONENTES DEL AIRE SECO(1’2928 kg/m3, a 0 °C 760 mm)

Símbolo En volumen Contenido en el% aire g/m3

Nitrógeno N2 78,08 976,30

Oxígeno O2 20,94 299,00

Argón Ar 0,934 16,65

Anh. Carbónico CO2 0,0315 0,62

Otros 0,145 0,23

100,000 1292,80

causas contribuyen a contaminar elaire interior del edificio. Antigua-mente se consideraba que sólo elser humano con la expulsión deanhídrido carbónico de la respiracióny el desprendimiento del olor corpo-ral era el causante del deterioro dela calidad del aire. Hoy en día sesabe que los componentes orgáni-cos volátiles que se desprenden demuebles, pinturas, adhesivos, barni-ces, combustibles, materiales higie-ne personal y de limpieza del hogar,contaminan de forma importante elaire interior: Insecticidas, raticidas,combustión directa dentro de lahabitación, aerosoles, detergentes,ropa de la tintorería que se airea encasa, moquetas, parquets y, deforma importante, el humo de taba-co y, también, los ambientadorescon los que se quiere disimular elambiente cargado.

Un grupo muy importante de conta-minadores son los materiales deconstrucción entre los que destacanel formaldehído de los aglomeradosde madera unidos con resinas yalgunos aislantes. Y en ciertas zonasel radón, que resulta particularmentepeligroso. Este es un gas de origennatural que amenaza con el cáncerde pulmón y que se desprende delradio que contienen algunos mate-riales como el granito, la piedrapómez y las rocas de fosfatos, ade-más de las aguas profundas depozos.

En los hogares aparece en los sóta-nos y las figuras 4 y 5 describen supresencia y la forma de controlarlocon actuaciones adecuadas y, sobretodo, una ventilación eficiente.

Diversas normativas han venido enestablecer que la ventilación necesa-ria para proporcionar un ambientehigiénico a los ocupantes de unespacio cerrado es del orden de los7,5 litros por segundo por personacomo mínimo. Según sea la funcióndel local considerado salón parafumadores, salas de hospitales,bares, etc. este valor va en aumentohasta alcanzar más del doble o el tri-ple. Pero como tales caudalesentran en conflicto con el ahorro deenergía, sobre todo calefacción, seven reducidos cayendo en el extre-mo opuesto. De una investigaciónsobre 350 edificios y las causas delas quejas por la calidad de aire inte-rior se reproducen en la Tabla III.Destaca la gran importancia quetiene una ventilación suficiente pero

Fig. 3

TABLA I

AIRE LIMPIO µg/m3 AIRE CONTAMINADO µg/m3

Media anual en una gran ciudad

Óxido de Carbono CO máx. 1000 6.000 a 225.000

Dióxido de Carbono CO2 máx. 65·104 65 a 125·104

Anhídrido Sulfuroso SO2 máx. 25 50 a 5.000

Comp. de Nitrógeno NOx máx. 12 15 a 600

Metano CH4 máx. 650 650 a 13.000

Partículas máx. 20 70 a 700

TABLA II

CDU 697.9 Noviembre 1991

NORMA Climatización UNEESPAÑOLA LA VENTILACIÓN PARA UNA CALIDAD ACEPTABLE DEL 100-011-91

AIRE EN LA CLIMATIZACIÓN DE LOS LOCALES

EUROPEAN CONCERTED ACTION

INDOOR AIR QUALITY & ITS IMPACT ON MAN(formerly COST Project 613)

Report No. 11

Guidelinesfor

Ventilation Requirements in Buildings

71

también que existen otras causasque motivan el malestar y las dolen-cias.

Atendiendo a la influencia de loscontaminantes internos de los loca-les se desprende que son muy varia-dos y que lo ideal sería identificarlospreviamente y descubrir sus fuentesde emisión. Actualmente se habla deedificios construidos con materialesde baja emisión y existen laborato-rios que trabajan en el tema.

Se han llegado a establecer unida-des para medir la calidad del aireinterior. El profesor P. Ole Fanger,de la Universidad Técnica deDinamarca, define el OLF como lapolución que produce una persona,ocupada en trabajo sedentario y dehigiene normal, una ducha cada díay medio. Un mueble, una mesa dedespacho con sus papeles y utensi-lios equivale a 2 Olfs y una estante-ría media, con libros, plantas y obje-tos de adorno, contamina como 3Olfs. Fig. 6.

Los materiales, en general, de unaoficina emiten hasta 0,5 Olfs pormetro cuadrado. Una persona enactividad alcanza los 6 Olfs, unfumador continuo puede llegar a 25Olfs y un atleta a los 30 Olfs.

El DECIPOL es la percepción combi-nada a través de la nariz y los ojosdel sentido químico del ambiente,con su carga de olores diferentes yelementos irritanes contenidos en elaire. La unidad se define como lapercepción de un Olf diluido por uncaudal de aire puro de 10 l/s. Fig. 7.

La insatisfacción causada por un Olfen función del coeficiente de ventila-ción, expresada por un colectivo depersonas que califican como inacep-table el ambiente de un lugar en elmomento de penetrar en él, se grafíaen la Fig. 8. La relación entre losdecipoles que reinan en un local y elnúmero de personas insatisfechasque sufren el mismo, se representaen la Fig. 9. Un decipol insatisface el15 % de las personas investigadas ypara alcanzar un 50 % de disconfor-mes, la polución debe llegar a los 6decipoles.

Según ello se ha establecido tam-bién que en función de los decipolespuede calificarse un ambiente. Losedificios a partir de los 10 decipolesse clasifican como afectados delSíndrome del Edificio Enfermo.Fig. 10.

Fig. 4

Fig. 5

Fig. 6

NÚMERO DE CAUSAS DE INSATISFACCIÓNEDIFICIOS POR LA CALIDAD DE AIRE INTERIOR

ESTUDIADOS % CAUSAS ORIGEN

50 VENTILACIÓN – POCA RENOVACIÓN DEL AIREDEFICIENTE – MALA DISTRIBUCIÓN DEL AIRE

(RENDIMIENTO DE LA VENTIL.)– TEMPERATURA Y HUMEDAD

INADECUADAS

28 CONTAMINANTES – HUMO DE TABACOINTERIORES – FORMALDEHIDOS

350 – RADÓN– PARTÍCULAS DESPRENDIDAS– DIÓXIDO DE CARBONO– HUMEDAD

11 CONTAMINANTES – POLVOAIRE EXTERIOR – TUBOS DE ESCAPE VEHÍCULOS

– POLEN

11 DESCONOCIDA

TABLA III

AIR

E P

UR

O

72

Y, utilizando los Olfs y los Decipolescomo unidades de polución del aire,puede determinarse la ventilaciónnecesaria del recinto:

Q [litros/s] = 10 G

Ci - Co

En donde Q es el caudal de aire exte-rior, G la contaminación interior y Ci,Co las percepciones interior y exteriordel local considerado.

Esta fórmula se da como indicativade cómo se usan las unidades defini-das para llegar a determinar un cau-dal de ventilación necesario pero seadvierte que es muy problemático suuso por la dificultad de evaluar lostérminos C.

El Dr. Fanger da valores en funciónde la emisión de los materiales perolos resultados se han puesto encuestión ya que son muy elevados ycon gastos energéticos considera-bles. Las normativas actuales esta-blecen valores para grandes espaciosque van de 0,4 a 1,5 l/s.m2 ocupadospor no fumadores y de 1,7 a 5 l/s.m2

para fumadores, valores muy pordebajo de los obtenidos por la fórmu-la señalada.

RESUMEN

El síndrome de los Edificios Enfermoses un fenómeno complejo en el quees un fenómeno complejo en el quedestaca, como un gran factor de ries-go, una ventilación pobre.

El diseño de los sistemas de ventila-ción y aire acondicionado deberíatener en cuenta la facilidad de limpie-za y desinfección regular de equiposy conductos.

No sólo el hombre poluciona el aireinterior. Los materiales de construc-ción, los muebles, alfombras, moque-tas y revestimientos de paredes asícomo los enseres y productos delhogar, producen efluvios contaminan-tes. Destacan por su importancia elhumo de tabaco, el radón, los VOC,el dióxido de carbono y las partículassólidas en suspensión. Deben elegir-se materiales de baja emisión en losproyectos.

La calidad del aire exterior influyenotablemente en la del interior. Encaso de ser preciso debe depurarseen las tomas de aire.

Se está postulando dos nuevas uni-dades para medir la calidad del aire:El OLF y el DECIPOL.

Fig. 7

Fig. 8

Fig. 9 Fig. 10

INSATISFACCIÓN CAUSADA POR 1 OLF A DIFERENTES REGÍMENES DEVENTILACIÓN. LA CURVA SE BASA EN LOS BIOEFLUENTES DE MÁSDE MIL PERSONAS JUZGADOS POR 168 INDIVIDUOS.

EL EFECTO INVERNADEROEL AIRE

Se entiende como efecto invernaderola reradiación de calor por los gasescontenidos en la atmósfera hacia laTierra.

Los rayos solares atraviesan la atmós-fera y llegan a la Tierra, Fig. 1, duranteel día con radiaciones de onda corta,infrarrojos, y el calor es devuelto porlas noches con radiaciones de ondalarga. Pero, afortunadamente, los ga-ses contenidos en la atmósfera refle-jan parte de este calor a la Tierra, ca-lentándola.

Sin este efecto, llamado de inverna-dero, y que es un fenómeno naturalno habría vida en la Tierra, nos mori-ríamos de frío, la temperatura mediano sería de 15 ºC sino de –20 ºC!.

El problema estriba en que los gasesque reflejan el calor calentando la Tie-rra lo hagan en demasía y el calenta-miento sea excesivo provocando au-mentos de temperatura en crecimien-to continuo que junto con las radia-ciones excesivas de rayos ultravioleta,provocado por los agujeros de lacapa de ozono, alcancen consecuen-cias equivalentes a una catástrofenuclear.

Frente a esta, que podríamos llamar,escuela de pensamiento se anteponeotra que afirma que la evidencia deque la Tierra se esté calentando estámuy lejana a ser definitiva y que enrealidad la temperatura de la Tierraestá bajando.

Expondremos aqui los factores queintervienen en el efecto invernadero ydejaremos abierto el debate en cuan-to a límites que pueden llegar a pro-vocar desastres para la vida en laTierra con cambios climáticos impor-tantes.

Hay que tener en cuenta que el climapor su propia condición es mutable,tiene rachas que suscitan teorías quealgunos climatólogos contemplan consorna. Un periódico londinense, un 21de enero, publicaba: «No hace nadade frío, los caminos están polvorien-tos, hay moscas por todos lados y losrosales florecen. Tal época del año asínunca hasta ahora se había conocidoen el mundo.» Quizás podríamos sus-cribir lo mismo hoy día, pero el casoes que este texto apareció el 1661,hace más de trescientos años!.

MAPA DE LOSGASES DE LAATMOSFERA

Luz solary rayosultravioleta

40 km

Nube deCO2 CH4 O2N CFC

LUZondascortas

LUZondas largas

Reradiación

0 km

→

Fig. 1

Estratopausa

Tropopausa

ESTRATOSFERA

73

PROMEDIO DE TEMPERATURASDE LA TIERRA

No obstante los organizadores de laúltima reunión de Buenos Aires sobreel clima afirmaron que el calentamien-to de la Tierra era un hecho sobre elque todos estaban de acuerdo. Locierto es que en el documento quefirmaron los 17.000 científicos asis-tentes admitía que no había funda-mentos científicos de que la actividadhumanada en general fuera lacausante de provocar cambiosclimáticos.

Aunque los científicos se mostraroncauteloso al mencionar el evidenteaumento de calor de la Tierra, pre-sentaron gráficos basados en mode-los matemáticos como en la Fig. 2 yprevisiones de aumentos de tempera-tura como el de la Fig. 3.

PRINCIPALES GASES DELEFECTO INVERNADERO

El principal causante de este efectoes el vapor de agua que está presen-te en un 98%.

Otros gases son los que se muestranen la Fig. 4 aunque el más demostra-do es el anhídrido carbónico, CO2.

ANHIDRIDO CARBONICO

Este gas se desprende al quemargas, carbón y petróleo y tiene la pro-piedad de retener los rayos infrarro-jos. Puede pues decirse que el hom-bre, a nivel teórico, al quemar com-bustibles emite CO2 y por tanto con-tribuye a aumentar la temperatura dela Tierra. También puede decirse, sinduda ni discusión, que la cantidad deCO2 encontrada en la atmósfera haaumentado sustancialmente en las úl-timas décadas. A partir de aquí yusando modelos teóricos (el IPCC porejemplo) relacionan la cantidad deCO2 con los aumentos de temperatu-ra de la Tierra haciendo prediccionespara anunciar grandes catástrofes so-bre descongelación de casquetes po-lares, inundaciones de islas enteras ydesgracias generalizadas. Este gas segenera por combustión en automóvi-les, Fig. 6, calefacciones industriales,antracita, hulla de centrales térmicas,incendios forestales y gas. Estos mo-tivos causan el 70% de producciónde este gas y el 30% se atribuye a ladesforestación, privando a la bioes-fera de reducirlos por la fotosíntesis.Por año se liberan a la atmósfera26.000 megatoneladas (Mt) de estegas. La tasa de aumento es del+ 0,4% anual.

METANOEste gas, CH4, proviene principalmen-te de actividades agropecuarias y esresponsable de 16% del efecto inver-

15,6

15,4

15,2

15

14,8

14,6

14,4

14,2

1900 10 20 30 40 50 60 70 80 1987

Fig. 3

Fig. 2

AUMENTO DE LA TEMPERATURAPROMEDIO DE LA TIERRA

210020502000195019001850

7

6

5

4

3

2

0

1

Año

°C

Años

°C

74

nadero. Mil quinientos millones de ca-bezas de ganado producen 160.000millones de metano. Este gas surgede la descomposición de materia or-gánica en lugares pobres de oxígenoy también en los gigantescos cultivosde arroz en Asia, además de los in-cendios forestales.

Una molécula de metano tiene un po-der de calentamiento 25 veces supe-rior a una de CO2. Su permanencia enla atmósfera es de 12 años y se con-sidera que se liberan 500 Mt anuales.La tasa de aumento es del + 0,6%anual.

OXIDO NITROSO

Este gas, NO2, viene originado por eluso abusivo de fertilizantesnitrogenados artificiales y por los des-perdicios del ganado. Aunque suconcentración en la atmósfera es es-casa, una molécula de NO2 tiene unpoder de calentamiento global 230veces superior a una de anhídridocarbónico CO2.

Cada año se liberan a la atmósfera9 Mt de este gas con una tasa de au-mento del + 0,25%. Su permanenciaen la atmósfera es muy alta.

REFRIGERANTES YDESENGRASANTES

Dentro de este grupo podemos situarlos clorofluorocarburos y halocar-buros, CFC, HFC, HCFC, SF6 y PFC,todos de origen industrial y con podertóxico.

Son utilizados en las espumas flexi-bles de poliuretano, en las espumasrígidas no-uretano, refrigeración,acondicionamiento de aire, aerosoles,congelación de alimentos, disolventesy extinción de incendios.

Son compuestos de una larga super-vivencia en la atmósfera y tienen ungran poder de invernadero. Uno deéllos, su molécula, calienta diez milveces más que una de CO2. Contri-buyen en un 15% al efecto invernade-ro y, además, son los principales res-ponsables de la destrucción de lacapa de ozono.

Los HCFC son los sustitutos de losCFC porque son menos perjudicialespero pueden considerarse de merasolución transitoria. Los SF6 y el PFCson de producción escasa pero sonmuy tóxicos y duran mucho.

Su producción alcanza unamegatonelada anual con una tasa decrecimiento de + 0,5% y su perma-nencia en la atmósfera son enormes,van de los 90 años hasta 380 años !Las diversas reuniones de organis-

EVOLUCION PASADA Y PROBABLE DELA CONCENTRACION DE CO2 EN LA ATMOSFERA

Fig. 7

20502000195018501750

900

800

700

600

500

400

300

200

Fig. 5

GASES QUEPROVOCAN ELEFECTOINVERNADERO

Nivelpreindustrial

Concentraciónen 1994

Tasa anualde aumento

CO2

ppm

Metano

ppbv

Oxidonitroso

ppbv

CFC-11

pptv

HCFC-22

pptv

Perfluoro-carburo

pptv

Hexaflo-ruro deazufrepptv

280 700 275 0 0

358

+ 0'4%

1.720

+ 0'6%

312

+ 0'25%

268

–

110

+ 5,0%

0

72

+ 2,0%

0

3-4

+ 5,0%

Anhídridocarbónico CO2 CO2

ppm = partes por millón; ppbv = partes por mil millones; pptv = partes por trillón Fig. 4

Fig. 6

75

Fig. 10

Imprès sobre Paper Ecològic Mate de 135 Grs.

mos internacionales, empezando porla redacción del Protocolo deMontreal, de Buenos Aires y el deKyoto, han ido recomendando dismi-nuciones de producción, congelacio-nes de uso y hasta prohibiciones, pre-conizando productos alternativos yestimulando la investigación parapoder hacer sustituciones lo antesposible.

NO EXISTE UNANIMIDAD DEPARECERES

Como contrapunto a todo lo expues-to, creemos interesante traer aquí lasconsideraciones de un catedrático dela Universidad de Columbia USA, hoyprofesor de una universidad privadacatalana, que cuestiona el cambioclimático de la Tierra basándose, entreotras cosas, en que el documento fir-mado por miles de científicos en Bue-nos Aires decía que no hay fundamen-tos científicos para asegurar que hayacambios climáticos causados por laactividad humana y por tanto el con-senso proclamado por los ecologistasno existía.

Las predicciones que relacionaban lascantidades de CO2 con los aumentosde temperatura se basaban en mode-los teóricos sin validez demostrada.Según éllos en 20 años tendría quehaber aumentado la temperatura de laTierra en + 0,7 ºC y no se ha cumpli-do. Midiendo la temperatura por mé-todos tradicionales se ha constatadoque la temperatura ha aumentado+0,5 ºC en los últimos cien años, loque está dentro de la variabilidad inhe-rente al clima, pero lo curioso es queel aumento se produjo entre 1900 y1940 y desde entonces, que es cuan-do se ha quemado la mayor parte delpetróleo, no ha subido nada.

Por el contrario, medidas más preci-sas hechas con satélites muestranque la temperatura ha bajado unascentésimas. La evidencia de que laTierra se calienta está muy lejos de serdefinitiva y la validez de los modelosutilizados para hacer predicciones es-tán en entredicho. La Fig. 11 muestraesta contradicción.

Estos y otros argumentos similaresponen en duda la validez de las afir-maciones de los grupos fundamen-talistas que pretenden imponer, a tra-vés de conferencias como las de Bue-nos Aires, políticas ecológicas. Estaspolíticas son peligrosas porque pue-den limitar severamente la capacidadde crecimiento de los países pobres,con gran peligro para la humanidad.

Fig. 119795939189878583811979

Temperaturamedida dela Tierra

Temperaturaestimadapara la Tierra

Temperaturaprevista segúnel modelo IPCC

Fig. 8

Fig. 9

Años

Oxido NitrosoNO2

ClorofluorocarburoCFC

MetanoCH4

76

EL RUIDO. Los DecibeliosACÚSTICA

Ambiente industrial

Tráfico intensoCONTAMINACIÓN ACÚSTICA

Parangonando a los cuatro siniestroscaballeros del Apocalipsis que repre-sentaban la peste, el hambre, laguerra y la muerte, podríamos decirque hoy día los cuatro jinetes de lapolución apocalíptica que amenaza elmundo son los que representan lacontaminación del aire, del suelo, delagua y la del ruido.

Desde hace varios años el ruido seha convertido en una de las principa-les preocupaciones de nuestra vidadiaria, tanto dentro de la viviendacomo en la calle, en el lugar de tra-bajo como en los de esparcimiento.Pero como el ruido no se ve noprotagoniza noticias sensacionalescon reclamaciones colectivas. Noobstante la exposición continuada aciertos niveles es una agresión quereciben los ciudadanos y que puedeafectar seriamente la salud física ypsíquica de todos.

Las audiometrías demuestran que lagente joven urbana cada vez presen-ta más déficits por el hecho de viviren un medio ruidoso, agravada en elcaso de los fanáticos del "walkman"que son candidatos seguros a la sor-dera. La gente mayor, a medida quese acerca a la jubilación se convier-ten en sordos sociales. No es que nooigan, es que no reconocen lasconsonantes y no pueden seguir unaconversación normal. Entonces sevuelven chillones y sube más de lacuenta el volumen del televisor.

Todos sufrimos el ruido del tráfico,del bar musical de al lado, del tallerpróximo o del vecino de arriba quearrastra muebles o grita a los niños.La mitad de las calles de las grandesciudades no son aptas para laconversación ya que un cincuentapor ciento de éllas rebasa durante eldía el nivel de ruido máximo querecomienda la OMS y por la nocheun porcentaje de calles está porencima desde el 75 % en los barriosperiféricos al 95 % en los centrales.

Fig. 1

R

Fig. 2

77

Alteraciones del sueñoIrritabilidad

Disminuye agudeza visualAfecta la visión del color

Aumenta la secreciónde ciertas hormonas

Aumenta la frecuenciarespiratoria

HipertensiónTaquicardia

Aumenta la secrecióngástrica y motilidadintestinal

Efectossobreel cuerpohumano

170

Escala del ruido

150

130

110

90

70

50

30

10

Lanzamiento cohete espacialGran estruendo, explosiónMotocicleta escape libreDiscotecaTráfico intensoTienda concurridaOficina tranquilaSusurrosRecinto aislado

EFECTOS PERNICIOSOS DELRUIDO

Por debajo de los 45 dB se conside-ra una zona de bienestar y a partir delos 55 dB las personas empiezan aconsiderar molesto el ruido. Cuandose sebrepasan los 85 dB se mani-fiestan los efectos nocivos. Fig. 3y 4. Se produce una contracción delos vasos de la zona precapilar,aumenta la resistencia periférica dela circulación de la sangre reducien-do el volumen impulsado. El corazónsufre. Los efectos dependen de laintensidad del ruido y del tiempo deexposición al mismo. Una faceta esla modificación de la sensibilidad delos ojos a los colores. Se provocauna excitación nerviosa, una dismi-nución de los reflejos y una falta deatención. Por fatiga de los hueseci-llos del oído se producen momentá-neas sorderas. Total, estamosdiciendo que un ruido alto persisten-te puede volvernos, momentánea-mente, sordos, ciegos y mudos.

Hipertensión, molestias digestivas,problemas respiratorios y vasculares,disfunciones nerviosas y endocrinas,vértigo, estrés, insomio e irritabilidadson las agresiones al organismo quepuede producir el ruido. Además deafectar a la calidad del trabajo y alrendimiento intelectual.

Una persona para recuperarsenecesita media hora de tranquilidadacústica si ha sido sometida a100 dB durante diez minutos yrequerirá 36 horas de reposo auditi-vo si la exposición ha sido de hora ymedia.

SONIDO Y RUIDO

La diferencia entre sonido y ruido essubjetiva. Depende de la maneracomo se percibe. A unos puedemolestar un sonido que encanta aotros, como cierto tipo de música.

En el terreno de las definicionesdiremos que el sonido es la sensa-ción que reciben los órganos auditi-vos debidas a las variaciones depresión del aire, provocadas porvibraciones del mismo. Según laFísica se caracteriza por su Intensi-dad (fuerte o débil), su Tono (fre-cuencia, aguda o grave) y su Timbre(debido a los armónicos de la ondafundamental, que permite distinguirel sonido de un piano del de unviolín). Al tratar de la contaminaciónsónica sólo nos atendremos a laIntensidad del sonido, que es laque revienta el oído.El ruido es un sonido que por suscaracterísticas e intensidad, nosparece molesto.

COMO SE MIDE EL SONIDO

El sonido debido a una variación dela presión del aire se propaga a 340m/s (equivale a 1.225 km/h). Si lasvariaciones son 20 veces por segun-do, esto es 20 Hz, hasta 20.000 Hzel sonido es audible, lo percibe eloído humano.

Medir un sonido es medir su presión.La presión, fuerza por unidad desuperficie, tiene diversas unidadescon qué expresarla: kp/cm2; atmós-fera; baria y el Pascal, Pa, queequivale a 1 Newton/m2. De entretodas éllas se ha seleccionado elPascal como la más convenientepara tratar temas de acústica.

El oído humano es capaz de detectar20 millonésimas de Pascal (20 µPa,micropascales) y es capaz desoportar la sorprendente presión de20 millones de veces más (20 Pa).

Como referencia al orden de magni-tud, señalaremos que 1 µPa escinco mil millones de veces menorque una atmósfera industrial, 1 kp/cm2.

EL DECIBELIO

Si deseáramos medir una magnitud Pentre su valor inferior, 20 µPa a suvalor superior 20.000.000 µPa,resultaría una escala con valoresinmanejables. Por éllo se recurre a lafórmula:

NPS (Nivel Presión Sonora) =

= 20 log [dB]

que compara el valor a medir P conel umbral de audición (20 µPa). Sesaca el logaritmo decimal y semultiplica por veinte. El resultado sonlos decibelios, dB, de tal presión P.

P

20

Fig. 3

Fig. 4

78

En general, Potencia NWS = NPS + 20 log D + 11

Potencia Umbral Audición = 0 + 20 log 3 + 11 = 20,5 dB

Potencia Umbral de Dolor = 134 + 20 log 3 + 11 = 154,5 dB

NWSPOTENCIA20,5 dB = 10-10 W

NWSPOTENCIA154,5 dB = 28 x 102 W

0 dB = 20 µ Pa

UMBRAL

AUDICIÓN

134 dB = 100 Pa

UMBRAL

DOLORCampo de hierba mullidasin reflexiones sonoras

(~campo libre)

1 Pa (Pascal) = 1 Kp/m2

10 Pa = 1 mm c.d.a.100.000 Pa = 1 bar ≈ Presión atmosférica

Niveles sonoros de varios sonidos comunes

100.000

100.000.000

10.000.000

1.000.000

140

130

120

110

100

90

80

70

10.000

1.000

20

60

50

40

30

20

10

100

0

Despegue de un avión (a 30 m)Motocicleta escape libre

Sala de máquinas de buque

Discoteca, conjunto rockMartillo neumático

Sala de imprenta

Camión. Tráfico intenso Fig. 1

Automóvil

Calle con tráfico regular.Talleres industrialesRadio a volumen elevadoTienda concurrida

Restaurante

Máquina macánica de escribir

Conversación normal (a 1 m)Oficina tranquila

Sala de estar

Zona residencial (noche)Susurros (a 1 m)

Piar de un pájaroNivel de fondo de unestudio de TV

Rumor de hojasRecinto aislado

UMBRAL DE AUDICIÓN

dB

UMBRAL DE DOLOR

Pa

Presiónrecibida

Nivel presiónpercibida a 3 men campo libre

Presión sonoraNPS

Potencia sonoraNWS

Potencia dela fuente

Nivel PotenciaEmitida

2.800

W dB

100

1

10-2

154

140

120

100

10-4

10-6

10-8

10-10

80

60

40

20'5

Valor mín. 20 log = 0 dB umbral audición

Valor máx. 20 log = 120 dB umbral de dolor

muchísimo más práctica ya que sereduce a sólo 120 unidades.

Por otra parte la escala en dB seacerca mucho más a la percepciónhumana del sonido ya que el oídoreacciona a la proporción de cambiode nivel, el dB, que no a los incre-mentos de cambio, presiones en Pao bien potencias en W.

Un ruido de 40 µPa al pasar a unavalor doble, 80 µPa, proporciona lamisma sensación de aumento queuno de 80 µPa al pasar también aldoble, 160 Pa. En ambos casos elaumento, medido en dB, es igual a6 dB. Por otra parte hay que añadirque 1 dB es la variación más peque-ña que puede apreciar el oídohumano.

La escala de la izquierda de la figura5 muestra los valores de presión enµPa entre los umbrales de audición yde dolor y sus correspondientes endB. Con una siluetas se han ilustradodiversos ejemplos de situacionesque producen un rudio aproximadoal de la escala.

VALORES ADMISIBLES DERUIDO

Se consideran admisibles:

Dentro del Día 40 dBHogar Noche 35 dB

Al exterior, Día 65 dBcalle Noche 50 dB

VALORES HABITUALES

En el Martillo neumático 110 dBTrabajo Sala telares textiles105

Sierra circular 100Rotativa periódico 95Máquina escribir mec. 70

En Casa Aspiradora de polvo 75 dBTimbre del Teléfono 70Secador de pelo 68TV a medio volumen 60La nevera 45

Automóviles (Máx. según Normas)Camiones pesados 92 dBCamiones ligeros 86

20

20

20 . 106

20

Ambiente industrial Fig. 2

Fig. 5

Fig. 6

NPSPRESIÓNSONORA

79

Imprès sobre Paper Ecològic Mate de 135 Grs.

Autocares grandes 90 dBAutocares 9 plazas 86Motos (según cil.) 84 a 88Turismos 84Ciclomotores 81

En los coches el ruido es debido:Tubo de escape 45 %Motor 30Admisión 10Refrigeración 10Neumáticos al suelo 5

Espacios ruidosos:Proximidad avión 135 dBPista despegue 101Sala espera Aeroptº 74Dentro del avión 81Andén gran estación 91Vestíbulo de estación 82Plaza Cibeles Madrid 88Plaza Catalunya BCN 90Salón recreativo 84

Ambientes típicos: Máx.

Interior dormitorios 40 dBSalas de estar públicas,despachos, cafés, bares, 60Talleres industriales 80Donde no molestangrandes ruidos. (Debenusarse protecciones) >80

PRESIÓN Y POTENCIA SONORA

La presión sonora que hemos venidodescribiendo NPS es producida poruna fuente sonora que emite energíapor segundo, lo que es la definiciónde potencia sonora NWS, desde unadistancia concreta. Para medir estamagnitud se usa el vatio W.

Por las mismas razones que en elcaso de la presión se usa una escalalogarítmica para expresar los nivelesde potencia de la fuente en base a lafórmula:

NWS (Nivel Potencia Sonora) =

= 10 log [dB]

El valor de referencia para NWS de10-12 W se ha escogido porque unafuente de esta potencia, produce unapresión NPS = 1 dB sobre unasuperficie esférica de un metrocuadrado, con lo que los dB querepresentan esta Presión son numéri-camente iguales a los dB de supotencia situada en su centro.

El nivel de potencia sonora NWS seobtiene a partir del nivel de presión

NPS que se produce en "CampoLibre" esto es, en un lugar exentototalmente de reflexiones acústicas,por medio de la fórmula:

NWS = NPS + 20 log D + 11

D = Distancia de la fuente al punto de medida de la presión.

En el caso de la esfera descrita antesde 1 m2, con una radio de 0,282 m,resulta:

NPS = 20 log 0,282 - 11 = 0y por tanto NWS = NPS, iguales.

La escala de la derecha de la figura 5da valores de potencia sonora NWScorrespondientes a los de presión desu izquierda, éstos medidos a 3 m dela fuente. Obsérvese que, en dB,resultan distintos unos de otros,20 dB aprox. por encima. Así puesdebe tenerse muy en cuenta quéclase de nivel dan los catálogos deaparatos, si se trata de dB de presióno de potencia.

RUIDO DE UN VENTILADOR

Un ventilador es una fuente de ruido ycomo tal vendrá caracterizado poruna potencia sonora NWS. El nivel deesta potencia debe formar parte delos datos de catálogo del aparatocomo una característica más. Pero noes habitual encontrarlos y en su lugaraparecen los valores de presiónsonora NPS a los que deben acom-pañar las condicones con las que hansido determinadas.

Habida cuenta de que el oído huma-no no tiene la misma sensibilidad atodas las frecuencias y también queel fenómeno es más acusado en losniveles bajos de presión que en losaltos, es difícil dar con un circuitoelectrónico de sensibilidad pareja aloído con qué dotar un sonómetro fiel.

Se han normalizado internacional-mente unos sistemas de ponderaciónque su respuesta se acerque lo másposible a la sensibilidad humana. Elllamado "A", más fiel a NPS bajosniveles que a los altos, se ha adopta-do para todos los casos. Los valoresmedidos con este filtro aparecencomo dB (A).

RECOMENDACIONES PARACOLABORAR A BAJAR LOSNIVELES DE RUIDO

Cuidado al cerrar las puertas.Moderar el volumen de la radio y TV.Limitar el tono de voz.Evitar aceleraciones innecesarias.No tocar la bocina.Ajustar ventanas. Usar vidrios doblesInsonorizar paredes y techos.Enmoquetar suelos. Usar cortinas.Escoger electrodomésticos silencio-sos.Usar silenciadores en instalaciones deventilación.Aislar máquinas de suelos y paredes.Aislar conductos de aireación.

NORMATIVA

Existen diversos organismos ocupa-dos de la normalización así comoentidades municipales que completanel marco normativo de este tema.Algunos son:

ISO, Organismo Internacional : Comités TC 43, 39-SC6 y 94-12CEI, Organismo Internacional: Comités CT 1,2,14,59,129 y 87.CEN, Organismo Europeo: Comités CTN 126,159 y 211CENELEC,Relación eléctrica: Comites CT2,14 y 59 X.AENOR, Organismo Español: Comités CTN 74, 81, 68 y 86. Rel. Eléctrico: Comités SC 02/ GT 29, GT 67; SC 01/GT02, SC04/ GT02, SC05/GT14 y SC10/GT59.Ministerio de Fomento: NBE-CA-88 "Condiciones Acústicas de los Edificios"Ordenanzas Municipales de Ayuntamientos de España.

NWSr

NPS = NWS - 20 log r - 11en campo libre (sin reflexiones)

Esfera 1 m2

super.

Resulta NWS = NPSEl nivel de potencia sonora es numéri-camente igual al nivel de presión sonora.

W

10-12

NPS

NWSNPS

Valor de NWS de referencia, 10 -12 W.

10-12 W

80

EL RUIDO. Transmisión IACUSTICA

Fig. 1

En la Hoja Técnica "EL RUIDO. LosDecibelios" se definía el sonido, sedescribía el decibelio y se indicaba lamedida objetiva del ruido. Aquí se-guiremos con el tema, empezandocon la medición subjetiva del sonido.

Lo que interesa conocer es cómoresponde el oído humano ante unsonido y saber cuán molesto resul-ta. Existe una evidente correlaciónentre la intensidad mecánica y laintensidad subjetiva pero no es fácilobtener una curva que ligue ambasmagnitudes, sobre todo por la granvariedad de individuos que existeny la gran diferencia de percepciónde unos a otros.

El primer experimento que se hizofue comparar un sonido puro de1.000 Hz y de una determinadapresión sonora con otro de otra fre-cuencia y variar su intensidad hastaque el observador medio conside-rara que eran iguales. Así, porejemplo, experimentaron con un so-nido puro a 1.000 Hz y una presiónde 30 dB comparándolo con otrode 100 Hz; el observador medioconsideró que eran iguales cuandoeste segundo tenía 60 dB. De estesonido dijeron que tenía 30 FONOS.Se dice, pues, que un sonido tienex FONOS cuando parece de igualintensidad que otro de 1.000 Hzcon una presión sonora de x dB.

Del modo descrito, se experimenta-ron diferentes presiones a 1.000 Hzy diferentes frecuencias determi-nándose las curvas isofónicas de lafigura 1 llamadas de Fletcher yMunson.

Del examen de estas curvas se de-duce que la sensibilidad del oídohumano disminuye para frecuen-cias muy bajas y muy altas, tenien-do la máxima para unos 4.000 Hz.Además, para complicar las cosas,este fenómeno es más acusado aniveles de presión sonora bajos quea los altos.

Se ha construído aparatos para me-dir el sonido (sonómetros) que ate-núan la señal captada, de acuerdocon la frecuencia, para simular así lascurvas anteriores. Las atenuacionesnormalizadas son las representadasen la Fig. 2 llamadas A, B, C y D. Fig. 2

104 2 x 104

Curvas de ponderación A-B-C y D

10310210

– 70

– 60

– 50

– 40

– 30

– 20

– 10

0

+ 10dB

B A

D

C

D

A

B C

Hz

Curvas FLETCHER y MUNSON10.0005.00050010020 Hz

100

120

80

60

40

20

0

FONOS

81

Tabla de correcciones a sumar:

La A se utilizaría en el caso desonidos de poca intensidad, la Bpara medios y la C para altos. En lapráctica, no obstante, sólo se utilizala A, para todos los niveles, ya quela B y la C no han proporcionadoresultados satisfactorios debido,principalmente, a que los sonidoscon que se obtuvieron las curvasde Fletcher y Munson eran puros ylos sonidos en la práctica sonmucho más complejos. La curva Dsirve sólo para medir el ruido de losaviones a reacción.

Si se desean más detalles de unaseñal compleja, la gama de fre-cuencias de 20 Hz a 20 K Hz, sedivide en octavas o tercios deoctava. Este proceso se conoce por"Análisis de Frecuencia" y losresultados se presentan en unosgráficos como el de la Fig. 3,denominados espectrogramas.

Conocida ya la diferencia entrepresión sonora y potencia sonora,así como las fórmulas de relaciónque liga a ambas en "Campo libre"sin reflexiones por la proximidad delas paredes, y por otra parte el queun ventilador produce ruido en sufuncionamiento, veamos aproxima-damente qué potencia sonora emiteel aparato mediante el uso delnomograma de la Fig. 4.

Supongamos un ventilador axialque da 4000 m3/h a una presión de500 Pa (50 mm c.d.a.). Según elnomograma, a 125 Hz le correspon-de un SWL de 90 dB. Su espectroserá el que figura al pie, que se haobtenido sumando los 90 dB a lascorrecciones indicadas en la tablacorrespondiente.

Influencia de las paredes

Si la fuente sonora está situadacerca del suelo, Fig. 5, el nivel depresión sonora en un punto A essuma del sonido directo y delreflejado por el suelo. En estecaso, en que la propagación essemiesférica, la relación entre Lp yLw es:

Lp = Lw – 20 log r – 8 dB

Así, si Lw = 80 dB y r = 10 m, elnivel de presión sonora en A valdrá:

Lp = 80 - 20 log 10 - 8 = 52 dB

En el caso en que la fuente estéencerrada en una habitación,Fig. 6, el problema no es tansencillo. En efecto, el nivel depresión sonora en un punto será lacomposición del directo y del de lassucesivas reflexiones que tienenlugar en las paredes, suelo y techo.

Hz 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000

SWL (dB) 91 90 91 90 89 86 81 75

Espectro del ventilador axial

Banda de Octavas Hz 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000

Axial dB +1 0 +1 0 –1 –4 –9 -15

Centrífugo dB +2 0 –3 –4 –11 –16 –21 –26

Fig. 4

Fig. 3

m3/hCaudal

170,00086,00043,000

1,700

34,00017,0008,600

2.500

100

110

90

80

75

100

110

90

80

75

750 500 250 125

Presión estática en Pascal

nivel Potenciasonora SWL(a 125 Hz)

Axial Cent.

70

65

60

55

50

45

40

35250 500 1 k 2 k 4 k 8 k 16 k

Espectrograma en octavas

Frecuencia Hz

Potencia sonora de un ventilador

dB

NPSdB (A)

82

Fig. 8

Es evidente que el valor del sonidoreflejado, depende del grado de ab-sorción de las paredes, suelo y te-cho, por lo que será necesario intro-ducir un factor que recoja este extre-mo. Este factor, representado por R,se llama "constante de la sala" y suvalor en m2 es el siguiente:

S = Superficie total de las paredes+ techo + suelo (m2).

α1, α2, α3= Coeficiente de absorciónde las superfícies reflectantes (pa-redes, suelo…).

S1, S2, S3= Superficie en m2 corres-pondiente a cada grado de absor-ción.

Posición de Factor "Q"de la fuente Directividad

Cerca del centrode la habitación. 1

En el centro de unapared, suelo, techo. 2

En el centro de la aristaintersección de dossuperficies adyacentes. 4

En el vértice donde se unentres superficies adyacentes. 8

Tabla I

Una vez calculado el valor de R yconocido el factor de directividadQ, que nos da la Tabla I, estaremosen condiciones de utilizar el gráficode la Figura 7, el cual para cadadistancia r, del punto consideradoA a la fuente, obtenemos un valoren dB que debemos sumar al nivelde potencia sonora Lw, para cono-cer el nivel de presión sonora Lp enel punto A.

Supongamos, por ejemplo, una ha-bitación paralepipédica, Fig. 8, de5 m de ancho por 7 m de largo ypor 3 m de alto, y que el coeficientede absorción es 0,8 para las pare-des, 0,6 para el techo y 0,2 para elsuelo.

Si en el centro de una pared estáinstalado un ventilador de 60 dB depotencia sonora, el nivel de presióna 2 m del ventilador valdrá:

El coeficiente medio de absorciónserá :

72 x 0'8 + 35 x 0'6 + 35 x 0'2

72 + 35 + 35α =

= 0'602

S1 α1 + S2 α2 + S3 α3 +…

Sα =

S x α1 – α

R =

Fig. 7

Fig. 6

Fig. 5

Superficie paredes:2 (5 + 7) 3 = 72 m2

Superficie techo:5 x 7 = 35 m2

Superficie suelo:5 x 7 = 35 m2α = 0'2

α = 0'6

Lw 60 dB

Presiónsonora7 m

Lp?

Potencia sonora

Distancia a la fuente sonora m

+10

+5

0

– 5

– 10

– 15

– 20

– 25

R = 5 m2

Q = 8

Q =

Q =

R = 50 m2

R = 1000 m2

30201075321.7.5.3.2.1

=83

Imprès sobre Paper Ecològic Mate de 135 Grs.

Tabla II

La constante de la sala valdrá :

Según la Tabla I, Q = 2

Con estos datos, en la Fig. 7 encon-tramos

Lw + Lp = –12 dB,

para una distancia a la fuente de2 m. Por tanto :

Lp = 60 –12 = 48 dB

Ruido a través de canalizaciones

Antes se ha señalado un procedi-miento para calcular la presión queexiste en un punto de un local, co-nociendo la situación y potencia dela fuente de ruido que existe en elmismo. Debe ahora resolverse elmismo problema, pero consideran-do que el ruido se transmite al localen cuestión a través de una canali-zación, tal como ocurre en las insta-laciones de aire acondicionado.

Debe considerarse el orificio dedescarga como fuente de ruido queemite una potencia sonora igual a ladel elemento emisor, disminuída porlas atenuaciones del conducto.

Para expresar con más claridad elproceso a seguir para calcular lasatenuaciones que se producen, loexplicaremos conjuntamente con laresolución de un ejemplo.

Supongamos que un ventilador, Fig.9 suministra una cantidad de aireque se distribuye en varios canales.La potencia sonora total emitida tie-ne un espectro reflejado en la tablaII.

Si al local considerado va a pararsólo el caudal del ramal 1, es evi-dente que no todo el ruido del venti-lador le alcanzará. Se puede calcu-lar el espectro de la potencia de laonda propagada por el conductoque interesa, restando del ventildorel valor determinado por el uso de lagráfica de la Fig. 10.

En el ejemplo, una vez calculado,resulta para ß un valor de 0,385 y laatenuación correspondiente de 4 aß. Este valor debe sustraerse decada uno de los del espectro delventilador para cada frecuencia, re-sultando, para el local, el espectroreflejado en la Tabla III

142 x 0'602

1 – 0'602R = = 214,7

Hz 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000

dB 64 75 81 87 85 74 68 62

Espectro del ventilador v

Fig. 10

Fig. 9

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0 0'385 0'50'20'1 1

ß

Ventilador

(local)

Hz 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000

dB 60 71 77 83 81 70 64 58

Espectro del ruido en el localTabla III

S1

S1 + S2 + S3 + …

0'1

0'1 + 0'16= 0'385=ß =

S1 = Area del conducto al local

LOCAL

Conducción principal

0'16 m2

0'1 m2

Ramal

Ventilador V

84

85

Completamos aquí el apartado deACUSTICA tratado en las dos HojasTécnicas precedentes: I LosDecibelios y II Transmisión, con lapresente: III Transmisión.

Expondremos las posibles atenuacio-nes de ruido que pueden producirsea lo largo de una conducción de airey que resumimos a continuación,describiéndolas de una forma sucin-ta:

1 - Tuberías desnudas1.1- Atenuación en tramos rectos. 2.2- Atenuación en codos.

2 - Tuberías tratadas con materialabsorbente

2.1 - Atenuación en tramos rectos. 2.2 - Atenuación en codos.

3 - Elementos atenuadores insertados en tuberías.

3.1 - Plenums. 3.2 - Silenciadores pasivos. 3.3 - Silenciadores activos.

4 - Atenuación a la salida.

1 - TUBERÍAS DESNUDAS

1.1 - Atenuación en tramos rectos. En este caso la atenuación puedeconsiderarse prácticamente nula. Elruido en una tubería se propaga casisin perder intensidad. Recordemoslos teléfonos en los barcos antiguos,entre el puente de mando y la sala demáquinas a base de un tubo o man-guera, más bien angostos, rematadoen ambos extremos por bocinas queremendaban lo que luego fueron elmicrófono y el auricular.

1.2 - Atenuación en codos. La atenuación en los codos es másun proceso de reflexión hacia la fuen-te sonora que no de absorción.

El codo a 90° sin tramos curvos, es elque más atenúa.

La fig. 1 nos da valores de esta ate-nuación en función de la frecuencia ydel diámetro de la conducción. Elradio de curvatura del codo influye enla pérdida de carga, no en la atenua-ción sonora del mismo.

ACUSTICA

EL RUIDO. Transmisión II.

Fig. 1

Fig. 2

86

2- TUBERÍAS TRATADAS CONMATERIAL ABSORBENTE

2.1 - Atenuación en tramos rectos El hecho de recubrir interiormente lastuberías de aire mediante un materialabsorbente, como fibra de vidrio, lanade roca ó materiales plásticos poro-sos, de poro abierto, hace que seproduzca una notable atenuación deruido.

Esta es tanto mayor cuanto mayorsea la relación entre el perímetro dematerial absorbente en contacto conel aire y la sección de paso. Tambiéncrece con el poder absorbente delmaterial.

La fig. 2 es un ejemplo de la atenua-ción por unidad de longitud de untubo recubierto con lana mineral de100 mm de espesor.

Cabe observar que la mejor absor-ción es a frecuencias medias, siendopobre a frecuencias bajas y altas.

2.2 - Atenuación en codosLa atenuación de los codos quedaincrementada si éstos se recubreninteriormente con materiales absor-bentes.

La fig. 3 nos muestra que se alcan-zan valores importantes de atenua-ción con una cantidad razonablemen-te pequeña de material absorbente.

3- ELEMENTOS ATENUADORESINSERTADOS EN TUBERÍAS

3.1 - PlenumsSon unos receptáculos donde el airepuede expansionarse para despuéssalir del mismo por una tubería dedimensiones iguales a las que tienenla de entrada.

La fig. 4 muestra un esquema de untipo de ellos en el qué el efecto de laenergía sonora que penetra por laboca de entrada es igual como lohace en una habitación pequeña, laque atraviesa hasta alcanzar la salida.Al igual que en la misma, la presiónsonora a la salida, y por tanto lapotencia sonora que transmite, com-prende la energía radiada desde laentrada y la de reverberación de lacámara. La atenuación puede calcu-larse por la fórmulaAtenuación = 10 log Ss.

en la que:a = Coeficiente medio de absorción

( )cos α + 1 2 d2 K dB

Fig. 3

Fig. 4

Fig. 5

Fig. 6

87

S = Superf. Interna total del del plenum

Se = Sección de entrada, m2

Ss = Sección de salida, m2

L = Distancia entre centros, m de

entrada a salida

α = Angulo de desplazamiento de la

dirección de entrada a salida.

K = Constante de la cámara = S · a1 – a

Hz 63 125 250 500 1000 2000-8000a 0,1 0,2 0,45 0,65 0,75 0,8

Otro es el plenum de la fig. 5 en elque puede observarse que no existeuna vía directa entre la entrada y lasalida, sino que lo hace después detres a cuatro reflexiones.

Los plenums producen una atenua-ción bastante importante del ruido,sobretodo si están recubiertos inte-riormente con material absorbente.Su principal inconveniente es el volu-men que ocupan.

3.2 - Silenciadores pasivosLas fig. 6 son ejemplos de silenciado-res pasivos.

Los de forma cilíndrica constan de untubo forrado interiormente con mate-rial absorbente, recubierto por unalámina metálica perforada. A vecesllevan un cilindro central también dematerial absorbente y recubrimientometálico perforado.

Los de forma rectangular, constan devarios paneles paralelos de materialabsorbente, que parten el flujo deaire en varias secciones para quehaya más contacto entre las ondassonoras y el material disipativo.

La fig. 7 es un ejemplo de la eficaciade un silenciador tipo rectangular conpaneles.

Al utilizar estos elementos debe con-tarse con la pérdida de carga aerodi-námica que producen, ya que aveces tiene una acusada importancia,fig. 8.

3.3 - Silenciadores activosSu principio se basa en neutralizar elruido anteponiéndole otro contrariopor medio de una instalación electro-acústica.

Técnicamente consiste en un micró-fono que capta el ruido original emitido por el ventilador, un altavozaguas abajo que emite un ruido des-fasado 180 grados que, al incidirsobre el inicial, lo neutraliza dejando

Fig. 7

Fig. 8

Fig. 9

88

una intensidad residual que es elresultado de la aplicación de estesilenciador, fig. 9. Un controladorelectrónico capta la señal original, laanaliza y modula la salida del altavoz.El valor residual que llega al control lepermite ajustar frecuencias y poten-cia para optimizar su efecto.

Son muy efectivos a baja frecuenciapor lo que, junto con los pasivos, danun resultado excelente.

4 - ATENUACIÓN A LA SALIDA

Debido a que cuando una ondasonora sufre una expansión brusca,se produce una onda reflejada, partede la energía acústica vuelve hacia lafuente, produciéndose una atenua-ción de la que se propaga hacia lahabitación.

El valor de esta atenuación lo pode-mos leer en el gráfico de la fig. 10.Vemos que depende de la frecuenciay del área de salida de la conducción.

BARRERAS ACUSTICAS

En las líneas precedentes hemosvisto diversos sistemas para atenuarel ruido que se transmite por unaconducción del aire.

Ahora explicaremos cómo atenuar elruido procedente de una fuente sono-ra que se propaga libremente envarias direcciones. Éste sería el casodel ruido emitido a la descarga de unventilador de tejado como el de lafigura 11.

El vecino del edificio contiguo podríaestar afectado por el ruido del ventila-dor. Una forma de atenuar este ruidoes mediante una barrera acústica.

La misión principal de la misma es evi-tar que al receptor le llegue, no laonda directa sino sólo la que se re-fracta en el borde de la citada barrera.

La atenuación de estas barreras pue-de calcularse mediante el gráfico de lafig. 12 en la que λ es la longitud de laonda sonora que depende de la fre-cuencia f (Hz) y que puede calcularsemediante la siguiente expresión, cuan-do el ruido se transmite por el aire:

λ = 340 / f (m)

podemos observar que la atenuacióncrece con el ángulo θ, la altura he(altura efectiva de la barrera) y con lafrecuencia.

Fig. 10

Fig. 11

Fig. 12

89

El agua es una de las sustancias quí-micas más importantes de la Natura-leza con gran trascendencia para lavida. El que la Tierra esté situada a ladistancia correcta del Sol permite queel agua esté presente en la biosferaen sus tres estados: gaseoso, líquidoy sólido, constituyendo un factordeterminante de la existencia de lavida terrestre. Aparte de su funciónbiológica no deja de ser esencial parala vida su contribución al efecto inver-nadero en forma de vapor de agua opor su función de limpieza del polvoatmosférico ejercida por la lluvia.

Dentro del sistema global mar-tierra-aire se conoce como "ciclo hidrológi-co" la representación conceptual deintercambio de agua sobre la superfi-cie terrestre, que se esquematiza enel diagrama de la fig. 1.

De los tres estados en qué el aguaestá presente en la atmósfera predo-mina claramente el gaseoso. Al airecorriente, el que constituye la base delos procesos de ventilación y acondi-cionamiento, se le define como unamezcla de "aire seco" y vapor deagua. Por eso traemos el agua aquí yvamos a tratar en primer lugar de suscaracterísticas.

EL AGUAComposición: El agua pura (de lluvia)tiene por fórmula H2O. Es una combi-

nación química de dos volúmenes deHidrógeno y uno de Oxígeno, repre-sentado en peso un 11,3% de H y un88,7% de O.

El agua ordinaria es impura por llevarsales, materia orgánica y gasesdisueltos (30 cm3 de aire por litro).

Dureza: Se llama agua dura a la quelleva en disolución sales deMagnesio, Hierro y Calcio.

La dureza puede ser Temporal, cuan-do contiene CO2 que disuelve los car-bonatos metálicos. Se elimina adicio-nando cal apagada (OH)2Ca

Y puede ser Permanente, que escuando lleva sulfatos o cloruros. Se"ablanda" añadiendo carbonato sódi-co. Esta dureza es la que determinaincrustaciones corrosivas por víaelectrolítica.

Constantes Físicas del Hielo: Elhielo es agua en su fase sólida.Aparece a los cero grados.

Peso específico 920,8 kg/m3 a 0°C

Volumen " 1,986 dm3/kg.

Volumen nieve 12 dm3/kg.

Calor específico 0,475 kcal/grado.Kg

Constantes Físicas del Agua:Corresponden a agua a 4°C, 760 mmcdm.

Peso específico 1.000 kg/m3.

Volumen " 1 dm3/kg.

Calor " 1 kcal/grado.Kg

Constantes Físicas del Vapor deAguaEl vapor es agua en su fase gaseosa.Puede hacerlo a cualquier temperatu-ra sólo o coexistiendo con agua y aúncon hielo. Su temperatura t, su pre-sión p y su densidad d están correla-cionados para cada estado.

Se llama vapor saturado cuando coe-xiste con agua líquida sin traspaso deuna al otro y viceversa.

Constantes Físicas del VaporRecalentado:Es el que está por encima de la tem-peratura de saturación y por tanto nocoexiste con agua. Se comportacomo un gas perfecto y le son deaplicación las leyes de los mismos.Su ecuación de estado es:

Peso X = 0,2891 VP/T kg

Volumen V = 3,4614 XT/P m3

Presión P = 3,4614 XT/V mm cdm

Temperatura t = 0,2891 PV7X-273°C

El calor latente de vaporización es elnecesario para deshacer las fuerzasde cohesión del agua y dejar susmoléculas en forma de gas.

HUMEDAD

EL AGUA. La sicrometría

Fig. 1

90

La entalpía o calor total de una masade vapor recalentado a to es elcorrespondiente a una masa de agua,a 100°C, más el latente de vaporiza-ción y el aumento del vapor.

Este calor total puede calcularse porlas fórmulas aproximadas siguientes,válidas para los problemas de acondi-cionamiento.

Calor total del vapor:s = 0,45t + 597,44 kcal/kg.

Calor latente de vaporización:sv = 597,44 ˆ 0,549 t kcal/kg.

Calor de sublimación del hielo:sh = 677,08 ˆ 0,024 t kcal/kg.

Entalpía de x kg de vapor a t°:S = 597,44 x + 0,451 x t kcal.

Constantes críticas

En las condiciones críticas desapare-cen las diferencias entre los estadoslíquidos y gaseoso, las densidadesson iguales y el calor de vaporizaciónes nulo. Desaparece la superficie deseparación. La temperatura tc porencima de la cual no hay licuación sellama crítica. La presión Pc quecorresponde a la temperatura críticase llama presión crítica. Esta presiónes la de saturación.

Gas y VaporSe llama gas a todo fluido expansiblecuya temperatura es superior a la crí-tica. No es licuable por compresión.

Se llama vapor a todo fluido expansi-ble cuya temperatura es inferior a lacrítica. Se licua por compresión.

SicrometríaEs una parte de la Física que estudialas propiedades térmicas del airehúmedo, su regulación, medición y elefecto que la humedad produce en losmateriales y confort de las personas.

La humedad contenida en el airemodifica en gran manera las propie-dades físicas del mismo e influyeenormemente en las sensaciones físi-cas del hombre.

Humedad del AireEl aire se llama saturado cuando semantiene en equilibrio en presenciade agua líquida sin que haya traspasede uno al otro. La presión parcial delvapor de agua contenido en este airese llama presión de saturación ps y acada temperatura le corresponde unadiferente.

Humedad absolutaEs el peso de vapor contenido porunidad de volumen de aire, kg/m3, otambién el peso de vapor por unidadde peso de aire seco. Ambas magni-tudes tienen un escaso interés técni-co.

Humedad relativaEs el cociente entre el peso del vaporde agua contenido en un volumen deaire y el peso del vapor saturado delmismo volumen.

Z (%) =Peso del vapor

x 100Peso vapor saturado

Esta expresión es la usada en meteo-rología y corresponde al concepto dehumedad en acondicionamiento.

SicrómetroEs un aparato que mide la humedadrelativa del aire. Consta de dos ter-mómetros iguales, uno con el depósi-to seco y el otro envuelto en unamuselina empapada de agua.

El termómetro seco marca la tempe-ratura del aire y el húmedo, enfriadopor la evaporación del agua que lerodea, marca una temperatura inferior.

Por medio de una tabla anexa alsicrómetro, cuyos valores se han cal-culado por medio de una ecuaciónque relaciona la entalpía del aire y lade un punto húmedo, se conoce elgrado de humedad relativa del aire.

Densidad del airePuede calcularse a 760 mm cdm,mediante la fórmula

d =352,9454 - 0,1753 p

kg/m3

t + 273

p = presión del vapor

pero para una obtención rápida, aun-que solo aproximada, puede utilizarseel gráfico de la Fig. 2.

Fig. 2

91

Punto de rocíoSe llama así a la temperatura a laque el vapor de agua contenido enuna masa de aire se convierte envapor saturado por descenso de latemperatura. Aparecen las primerasgotas de agua condensada que, sise produce sobre la tierra se lellama rocío y si para saturarse esnecesario bajar de cero grados, seproduce la conocida como escar-cha.

Diagramas sicrométricosEl estudio del estado de una masade aire se basa en funciones mate-máticas, algunas de naturalezaexperimental, que no permiten cál-culos sencillos, pero si puede reali-zarse cómodamente por métodosgráficos basados en lo siguiente:

CALOR = CALOR SENSIBLE + CALOR LATENTE

Calor sensible = 0,242 t + 0,451 tx

Calor latente = So x

x = kg de vapor

So = Calor total vapor a cero grados

t = Temperatura

En esta fórmula dos parámetros elcalor total y el vapor x son funciónde la temperatura húmeda y la derocío. Así pues, con la temperaturaseca t tenemos relacionadas las tresy fijadas dos, puede determinarse latercera. Basado en esta fórmula seha construido el diagrama sicromé-trico dela fig. 5 cuya estructura serepresenta y explica en la fig. 3. Así:

1° Una serie de curvas indican el porcentanje de humedad Z %.

2° Una serie de rectas horizontales que corresponden a las tempera-turas de rocío tl.

3° Una serie de rectas casi verticales representan temp. secas t.

4° Una serie de rectas inclinadas que marcan las temp. húmedas tll.

Cada punto del diagrama definirá unestado de aire por las rectas y cur-vas que pasen por el mismo, gozan-do de las propiedades que se indi-can en el esquema.

Una variante del diagrama sicromé-trico es la indicada en la fig. 4 quecon una serie de rectas dan el volu-men de la unidad de aire, esto es,por kilo de aire seco.

Ello es importante ya que los venti-ladores son aparatos que manejanvolúmenes de aire que varían con ladensidad en función de la tempera-tura y la humedad, necesitando máso menos potencia de acuerdo conesta variación.

Fig. 4Fig. 3

92

Ejemplo de lectura:T T

Punto Qué representa seca húmeda Humedad ObservacionesP Estado inicial 20° 15° 60%Q Enfriamos hasta 12° 12° 100% Aire saturado. Se ha quitado calor de 40 a 32 = 8 kJ/kg

este punto aire seco.R Se sigue enfriando 5° 5° 100% Aire saturado. Se quita de 32 a 16 = 16 kJ/kg aire seco

hasta este punto y se condensa 8,6 – 5,4 = 3,2 g agua/kg aire seco.S Calentamos desde 31° 19° 30 % Se seca el aire hasta 30% de humedad, manteniendo la

el punto P al S. misma cantidad de agua 8,6 g/kg aire seco.

Fig. 5

VENTILACION DE LOCALES HÚMEDOSHUMEDAD

Fig. 1

EFECTOS DE LA HUMEDAD EN CASA

La humedad en el interior de loshabitáculos afecta a todos los seresvivos, personas, animales y plantasque los habitan y también a losobjetos y materiales que contienen.Si la humedad es excesiva secondensa agua en las superficiesfrías, paredes y cristales, y perjudicaa los habitantes por la formación demohos y proliferación de bacterias yvirus, deteriorando a la vez losmuebles, pinturas y paredes de lacasa. Por contra, si la humedad esmuy baja afecta a las gargantas conla conocida sensación de boca secay a las mucosas de las personas,resquebrajando las maderas ymateriales del interior.

La calidad del aire interior de unedificio depende de:

a) De la calidad del aire aportado porla ventilación desde el exterior. Puedeque sea de gran pureza como el deambientes rurales o muy contamina-do por las industrias o el tráfico delas grandes ciudades.

b) De los materiales de construcciónde las viviendas, adhesivos de lostableros y revestimentos, moquetas,formaldehidos, fibras, cortinajes, etc.

c) De las actividades que se desarro-llan en su interior como el cocinar, losprocesos de limpieza, uso deaerosoles, combustión, etc.

d) De la ocupación por seres vivos,animales y plantas: la respiración, elolor, humo de tabaco, etc.

e) De la Temperatura.

f) De la Humedad.

De todo ello, en esta Hoja Técnicanos ocuparemos exclusivamente dela Humedad, o sea, del contenido deagua en el aire, aunque de formaaccesoria se mencionen los demásaspectos del problema.

La humedad producida por procesosindustriales debe controlarse porinstalaciones adecuadas, de magni-tud industrial también. Aquí tratare-mos de la humedad en viviendas,oficinas y locales de residenciahumana y que puede controlarse porprocedimientos de ventilación,natural o forzada, que a la vez

pueden resolver los problemas detodos esos otros factores de conta-minación a que nos hemos referido.

El hombre produce de tres a cincolitros de vapor de agua al día, a laque tenemos que añadir el vapordesprendido de los alimentos alcocinar, de los baños y duchas, dellavado de la ropa y tendido interior dela misma, del desprendido de plan-tas, de los materiales de construc-ción, de las filtraciones y demás.

La gráfica de la Fig. 1 muestra lopernicioso que resultan los valoresextremos de la humedad. Podemosconsiderar como zona óptima lacomprendida entre el 40 al 60 % dehumedad relativa.

Creemos conveniente recordar quése entiende por humedad del airesegún el concepto que se usa enacondicionamiento y en meteorología.El agua en el aire está en forma devapor, es agua en su fase gaseosa.

93

Fig. 2

Ejemplo de lectura:Con una temperatura secade t

s = 26 ºC, una tempera-

tura húmeda de th = 23 ºC

y una velocidad del aire dev = 1 m/s resulta una tem-peratura efectiva de 23 ºC,confortable en verano y de-masiado alta en invierno.Humedad relativa corres-pondiente 77%.

ABACO DE CONFORTTEMPERATURAS EFECTIVASPARA PERSONASVESTIDAS Y EN REPOSO

(Temperatura Efectiva del aire es la que señalaun termómetro seco en una habitación con lasparedes y techo a igual temperatura, unahumedad del 100% y el aire en calma)

23

26

ºC5º

18 100 95 90 85 80 76 71 65 61 57 53 49 45 40 37 32 28 24 20 1619 100 95 90 85 81 77 72 66 62 58 55 51 47 42 38 34 30 27 23 2020 100 95 90 85 82 77 72 68 63 60 56 52 48 44 42 37 32 29 25 2221 100 95 91 86 82 78 73 69 64 60 57 53 49 45 43 38 34 31 27 2422 100 95 91 87 82 78 74 70 65 62 57 54 51 47 45 40 37 33 29 26

23 100 95 91 87 83 79 75 70 66 63 58 56 52 48 46 41 38 35 31 2824 100 95 92 87 83 79 76 71 67 63 60 57 53 50 48 43 39 37 33 3025 100 96 92 87 83 80 76 72 68 63 61 58 54 51 48 45 41 38 35 3226 100 96 92 87 84 80 77 73 69 65 62 58 56 52 48 46 42 39 37 3327 100 96 92 88 84 81 77 73 70 66 62 59 57 53 50 47 43 39 37 33

28 100 96 92 88 84 81 78 74 70 67 63 60 57 54 51 48 45 42 38 3629 100 96 92 88 85 82 78 75 71 67 64 61 58 55 52 49 46 43 40 3830 100 96 93 89 85 82 78 75 72 68 65 62 58 56 53 50 47 44 42 3931 100 96 93 89 86 82 79 76 73 69 66 63 60 57 54 51 48 45 43 4032 100 96 93 89 86 83 79 76 73 70 67 63 60 58 55 52 49 47 43 41

Diferencia entre el termómetro seco y el húmedo0 1 2 3 4 5 6 7 8 9ºC ºC

HUMEDAD RELATIVA

94

Fig. 3

Tabla 1

El aire se llama saturado de hume-dad cuando se mantiene en equili-brio en presencia de agua líquida osea que no hay trasvase de vapor alíquido y viceversa. A cada tempera-tura le corresponde una cantidad devapor distinta para la saturación.Humedad relativa es el cocienteentre el peso del vapor de agua quecontiene una masa de aire y el que lecorresponde cuando está saturada,a la misma temperatura. Estaexpresión se usa en tanto por cientoy se indica como Z%. Ver la HojaTécnica de nuestro Boletín S&P,1/1996.

El cuerpo humano produce calor ydesprende vapor de agua. Ambosdebe volcarlos al ambiente, el calor

por convección y el vapor por latranspiración. Este proceso puedeser facilitado o interferido por lacantidad de agua existente en el airey por ello tendremos la sensación debienestar, confort, o la ausencia delmismo. Esta sensación variarátambién según sea la actividad delcuerpo, en reposo o trabajando. Otrofactor que influye poderosamente esel movimiento o velocidad del aire enel ambiente. Un aire en reposo o biencirculando a una cierta velocidadhace variar la sensación del bienestar.

Así pues podemos concluir queTemperatura, Humedad y Velocidaddel aire son los tres factores quedeterminan un ambiente confortable.Damos por supuesta la pureza ylimpieza del aire.

Se han realizado numerosas expe-riencias con un gran número deindividuos sometiéndoles a diversosambientes, recogiendo sus opinionesy estudiando sus reacciones. Paraobjetivar los resultados se han tenidoque establecer unos indicadores oparámetros que puedan correla-cionarse con el concepto deconfort.

Uno de ellos es la TemperaturaEfectiva que es la que señala untermómetro seco inmerso en unambiente llamado equivalente, estoes, que produzca la misma sensa-ción de frío o calor, cumpliendo lascondiciones de tener el aire enreposo, saturado de humedad y lasparedes y el suelo a la mismatemperatura. Como resultado hallegado a establecerse un diagramallamado de Confort, representado enla figura 2, en el que se ha determi-nado unas zonas probables deconfort de verano e invierno. Comose comprenderá es un producto debase estadística por lo que esposible que sus valores no seanválidos para todo el mundo pero síque constituyen una base de partidapara conocer la confortabilidad de unambiente.

Como complemento al gráficofacilitamos una tabla que, en funciónde las temperaturas de termómetroseco y húmedo, da las humedadescorrespondientes de un ambiente.

ASHRAE, asociación americana declimatización define un clima húmedocomo aquél en el que la temperaturade bulbo húmedo es de 19 ºC omayor durante 3.500 horas, o 23 ºCdurante 1.750 horas o más, durantelos seis meses consecutivos máscalientes del año.

(1) Sin fumadores. Con humo de tabaco añadir + 50%.(2) Para evitar condensaciones debe ser superior.(3) Con fumadores 30 l/s persona.

CAUDALES DE AIRE EXTERIOR EN L/S (Litros por segundo)

Almacenes 0.75 a 3Aparcamientos 5Archivos 0.25Aseos públicos 25Auditorios y Aulas (1) 8Baños privados 15Bares 12 12Cafeterías 15 15Canchas para el deporte – 2.5Casinos y juegos 12 10Comedores 10 6Cocinas (ventil. general) (2) 8 2Campana 70Descanso (salas de) 20 15Dormitorios 8 1.5Escuelas, Aulas Biblioteca 5 3Sala Profesores 5 1.5Espera y recepción 8 4Estudios fotográficos 2.5Exposiciones (salas de) 8 4Fiestas (salas de), baile, discotecas 15 13Fisioterapia (salas de) 10 1.5Gimnasios 12 4Gradas de recintos deportivos 8 12Grandes almacenes 8 1Habitaciones de hotel 15Habitaciones de hospital 15Imprentas, reproducción y planos 2.5Laboratorios en general 10 3Lavanderías industriales 15 5Vestíbulos 10 15Oficinas y proceso de datos 10 1Paseos de centros comerciales 10Piscinas (2) 2.5Quirófanos y anexos 15 3Reuniones (salas de), (3) 10 5Salas de curas y recuperación 12 2Supermercados 8 1.5Talleres en general 30 3Talleres en centros docentes 10 3Tiendas en general 10 1Tiendas de animales 5Tiendas especiales (Peluq., Farmacia, etc.) 8-13 2-8UVls 10 1.5Vestuarios 2.5 10

Tipo de Local Por persona Por m2 Por elemento

95

Imprès sobre Paper Ecològic Mate de 135 Grs.

Fig. 5

DESHUMIDIFICACION

Vamos a describir los procedimientospara controlar la humedad cuandosea excesiva. De las gráficas de lasfiguras 1 y 2 puede colegirse si lahumedad precisa de una corrección ala baja.

Para ambientes domésticos o resi-denciales existe la posibilidad de usardeshumidificadores, representandouno en la figura 3. Son capaces deabsorber, condensando agua que serecoge en una cubeta o se evacuapor un drenaje, según su tamaño ypotencia. Diez litros de agua en 24 h.trabajando con aire al 70% dehumedad es lo más corriente. Su usoestá indicado en segundas residen-cias, viviendas, garajes, trasteros,salas de ordenadores, escuelas,gimnasios, peluquerías, lavanderías,etc. Equipados con detectores dehumedad del ambiente puedendetenerse o arrancar de acuerdo conlos límites prefijados.

VENTILACION

Pero el procedimiento más fácil deestablecer y que además es necesa-rio para controlar toda la contamina-ción que se genera y produce en loslocales habitados, es la ventilaciónque arrastra hacia afuera el airecargado de humedad y de contami-nación, sustituyéndolo por otro deprocedencia exterior más seco ypuro.

Normas internacionales que tratan dela ventilación como medio de propor-cionar la calidad de aire interior, seña-lan los valores de la Tabla 1. Estos

caudales son suficientes paradeshumidificar los locales a la vez deeliminar su polución. En locales nohabitados durante largos espacios detiempo como puedan ser segundasresidencias, almacenes o trasteros,puede intentarse establecer unaventilación natural si bien quedanexpuestos a una problemáticaefectividad, siempre dependiendo delas condiciones climáticas exterioresque escapan a cualquier control.Unas aberturas con rejillas al exterior,pueden que resulte.

VENTILACION MECANICA

La ventilación mecánica a base deextractores de aire es la única formade poder garantizar los caudales deaire preconizados en la tabla 1. Debeestablecerse un sistema y diseñar elcircuito de circulación deseado. Enlas Hojas Técnicas Ventilación 1 y 2se describen los diversos sistemasque pueden utilizarse y el lugar deinstalación de los ventiladores.

Como compendio de todo ello, eldibujo de la figura 4 esboza unejemplo de aplicación a una vivienda.La extracción se efectúa por laspiezas húmedas de la casa, cocinas,baños y aseos dejando el local endepresión. El aire penetra por laspiezas secas esto es estancias,dormitorios, estudios, etc. El caudalnecesario puede calcularse en base alnúmero de personas (8 litros porsegundo por persona) o bien porsuperficie de las distintas estancias(1,5 litros por metro cuadrado porejemplo) con lo que obtendremos eltotal necesario. Los pasillos y distri-

buidores se ventilarán por el aire detransferencia de un espacio al colin-dante.

Entre el baño y la cocina deben extraerel total de la vivienda, que debe serigual o superior al necesario para laventilación de la propia estancia (15 l/s2

por ejemplo para el baño y 2 l/s m2 lacocina). Los aparatos de ventilacióndeberán vehicular el aire con unapresión de 2 a 6 mm c.d.a. si ladescarga es libre o la presión calculadasi debe conducirse por una canaliza-ción hasta la azotea en su caso. Lasentradas de aire a las piezas secasdebe efectuarse por aberturas perma-nentes a través de rejillas discretas enlos alféizares de las ventanas; confiarlasal cierre imperfecto de las ventanas o alas rendijas de su ajuste puede anular laventilación cuando a las ventanas se lesinstalan juntas para que cierren bien.

El caudal de aire necesario para lacampana de extracción de la cocina(70 l/s por ejemplo) así como el queprecisen los aparatos de combustión,calentador de gas por ejemplo (40 l/s)deben proporcionarse desde elexterior directamente por medio derejillas abiertas hacia afuera Fig. 5.Estos aparatos funcionaránintemitentemente y no deben obtenerel caudal de extracción arrastrándolode toda la vivienda que provocaríaincomodidades y enfriaría la casa enépoca de calefacción.

Para locales desocupados puedeconectarse el sistema de ventilación adetectores de humedad, que arran-can la ventilación cuando es necesa-rio y la detienen al ser rebajada lahumedad al límite prefijado.

Fig. 4

96

97

CASOS DE APLICACIÓN

VENTILACIÓN DE COCINAS DOMÉSTICAS E INDUSTRIALES

Fig. 1

La cocina ha venido considerándosecomo la dependencia más importantede la casa, ya sea en la vivienda par-ticular ya en una instalación hotelera.Pero no pocas veces los esfuerzosde los técnicos y diseñadores se hanlimitado a hacer cocinas bellas, sin-gulares en mobiliario e instrumentos,descuidando la atención por elambiente, el aire y el control de loscontaminantes que se desprenden delos cocinados: vapores grasos,humos y olores, que llegan a cubrircon una pátina de grasa sucia esosbellos muebles, mientras los humosensucian las cortinas y ventanas y losolores invaden el hogar traspasandoincluso sus límites, hasta los ascen-sores y la casa del vecino. Con estahoja técnica pretendemos resaltar laimportancia de un buen control delos contaminantes que se producenen las cocinas y dar unas sencillasindicaciones de cómo eliminarlos.Tanto si se trata de una cocinadoméstica como de una industrial,hay que atender a cuatro aspectosfundamentales para controlar suambiente:

a) Determinar el caudal de aire limpionecesario, expresado en m3/h.

b) La captación del aire contaminado,que afecta al diseño de la campana.

c) Dónde descargar el aire captado.

d) Ahorro de energía. O sea, realizarla labor de renovación del aire con elmínimo dispendio de la energíaempleada en la calefacción o refrige-ración del ambiente.

Diseño

El caudal de aire necesario que debeextraer una campana es el capaz dearrastrar y diluir los poluantes des-prendidos de los alimentos en coc-ción, de los focos de calor y gasesde la combustión. Este caudal debeser el mínimo posibIe por razones deeconomía de energía.

Es importante también conseguir unequilibrio entre el aire extraído de lacocina con el impulsado a ella a tra-vés de los locales adyacentes o direc-tamente del exterior, de modo que lacocina quede en una ligera depresión.

Cocina Mediterránea

Actualmente se viene admitiendo quela cocina llamada mediterránea vaasociada a un régimen nutritivo ysaludable. Es una cocina sana queprocura bienestar físico sin renunciara placeres gastronómicos. DesdeAndalucía a Turquía, desde Creta algolfo de Rosas, esta cocina presentarasgos específicos y homogéneos.

Científicos norteamericanos hanpropuesto combatir el síndrome delbienestar con el uso de una cocinainspirada en el Mediterráneo. Contra-ponen a la mantequilla, la nata y lagrasa de cerdo los puntuales de lacocina mediterránea que son el aceitede oliva y el ajo. Debajo de éllos, secobijan también los pescados azules,mariscos, el cordero, las hierbas aro-

máticas y las especies. Se pondera elaceite de oliva como un reductor dela tasa de colesterol y prevención deenfermedades cardiovasculares y delajo que reduce la hipertensión, elreuma, la artrosis y enfermedades devías respiratorias. Aparte de ajofilias yajofobias, capaces de sustentar todauna metafísica de la alimentación, locierto es que el ajo también caracteri-za la cocina mediterránea.

Pero tantas excelencias tienen unprecio, una servidumbre a respetar ala hora de controlar los humos y olo-res que desprenden las cocinas conel uso, y a veces abuso, del aceite deoliva para cocinar carnes, pescados yhortalizas a la plancha, bien sazona-dos con ajos, hierbas y especias queodorizan ampliamente.

Se trata de evitar que el aire contami-nado que no capte la campana sedifunda por el piso, invadiendo consus olores indeseables las otrasestancias de la casa.

El caudal de aire necesario será tantomenor como mejor la campana abrace,cubra de cerca, los focos de la produc-

ción contaminante. Una campana baja,a ras de sartenes, es mucho mejor queuna campana a una altura suficientepara permitir pasar la cabeza del coci-nero/a. Existen campanas muy historia-das, pero raras, que, por medio de uncuerpo telescopico, permiten hacerdescender el faldón de la misma hasta

AL EXTERIOR

DEDESCARGAAL EXTERIOR

RECIRCULACIÓN

DERECIRCULACIÓN

INTERIOR

Fig. 2

CAMPANABAJA

CAMPANATELESCÓPICA

98

cubrir de cerca las cacerolas una vezdispuestas sobre los fogones. Unas yotras se les llama de alta eficacia, yaque funcionan con caudes mínimosde extracción. Fig. 2.

Campanas compactas

Son muebles que de forma compactallevan grupo de extracción de aire, fil-tro, luz, mandos y, a veces, comple-mentos de adorno.

Presentan el inconveniente de ubicaraparatos de extracción pequeños, decapacidad reducida de aspiración yen las que priva la elegancia del dise-ño sobre la funcionalidad. Tampocoretienen el humo en su placa de aspi-ración a la espera de ser extraído.

Existen soluciones mejores para lacocina mediterránea.

Pueden conectarse de manera quedescarguen el aire viciado al exteriormediante el conducto correspondien-te o bien para que recirculen el airecaptado, y previa instalación de unfiltro de carbono, en aquellas instala-ciones que no dispongan de salida alexterior. Fig. 1.

Campanas vacías

Son las que tienen, propiamentedicho, la forma de campana y quepueden alojar en su interior una masade aire contaminado. Permiten insta-lar un extractor de aire de libre elec-ción del usuario. Así pueden elegirentre diversos modelos de alta o bajapresión, de caudal mayor o menor yde forma de sujección a voluntad. Enlos catálogos de S&P existen mode-los que pueden escogerse según elgrado de aspiración que se desee.Para instalar dentro de la campanapueden usarse extractores de la SerieK o bien CBM; para instalar en elconducto de descarga, fuera de lacampana y antes del final, un aparatode la serie TD o DIRECT-AIR y, porúltimo, para colocar al extremo delconducto, en el tejado, las gamas THo MAX TEMP, con filtros eficaces queen campanas extensas pueden com-ponerse de paneles modulares, fácil-mente extraíbles para su limpieza orecambio, tabla 1.

Para el caso de campanas tipo «isla»,es decir con acceso a los fogonespor los cuatro costados, el caudal deextracción debe escogerse según latabla 2.

Campanas con cortina de aire

Se entiende por cortina de aire unalámina del mismo, impulsada por lacampana, que procede del exterior.Su función estriba en separar elambiente de la cocina del contamina-do de debajo de la campana y, ade-más, gracias a que su dirección es laapropiada, se mezcla y diluye con elcontaminado dirigiéndoio hacia laboca de extracción. De este modo el

caudal extraído por la campana secompone del impulsado Qp en formade cortina y del tomado de la cocinaQc, con lo que se minimiza éste, aho-rrando energía de calelacción/refrige-ración.

La cortina de aire puede ser frontalcomo el representado en la fig. 3b obien posterior fig. 3c, dependiendomucho de su acertado diseño el quesea más o menos eficiente.

El caudal necesario depende de laanchura de la campana y la distanciaentre la campana y la fuente.

En esta sección así definida, llamadasección de referencia, la velocidad decaptación debe ser de 0'15 a 0'20 m/s.

Longitud Caudal Modelo de extractor SPárea de cocción aconsejado según longitud del conducto de salida

(cota L) (m3/h)0 a 5 m 5 a 15 m más de 15 m

CK-35N CK-40 y CK-40F

Hasta CK-25N

CK-40 y CK-40F CK-50 y ECO-500

60 cm 200-300

TD-250TD-350 TD-500

Campana de 60 cmCampana de 60 cm con Campana de 60 cm

con 1 motor2 motores o motor tangencial con motor tangencial

CK-35N CK-40 y CK-40FCK-40 y CK-40F CK-50 y ECO-500

CK-50 y ECO-500

Hasta 300-600

CK-50 y ECO-500 CK-60F CK-60F

90 cm TD-350, TD-500 TD-500 TD-800

Campana de 90 cm con Campana de 90 cm con Campana de 90 cm

2 motores o motor tangencial 2 motores o motor tangencialcon motor tangencial

TABLA ORIENTATIVA PARA LA ELECCIÓN DEL EXTRACTOR O CAMPANA DE COCINA MÁS ADECUADOS. COCINAS CON CAMPANAS ADOSADAS A LA PARED.

Tabla 1

Longitud Caudal Modelo de extractor SPárea de cocción aconsejado según longitud del conducto de salida

(cota L) (m3/h)0 a 5 m 5 a 15 m más de 15 m

CK-40 y CK-40F CK-60F CKB-800

Hasta CK-50 y ECO-500 CKB-600

TD-80060 cm

300-450 CK-50 TD-500 Campanas tipo IslaTD-500 Campanas tipo Isla

de 90 cmCampanas tipo Isla de 90 cmde 90 cm

CK-50 y ECO-500 CK-60F CK-60F CKB-800

CKB-1200Hasta

450-900 TD-500 TD-800 TD-1000

90 cmCampanas tipo Isla Campanas tipo Isla

Campanas tipo Isla

de 120 cm de 120 cmde 120 cm

TABLA ORIENTATIVA PARA LA ELECCIÓN DEL EXTRACTOR O CAMPANA DE COCINA MÁS ADECUADOS. COCINAS CON CAMPANAS TIPO ISLA.

Tabla 2

Fig. 3

99

inclinados de 45° a 60° sobre la hori-zontal y la velocidad de paso del aireserá de 0,8 a 1,2 m/s con pérdidas decarga de 10/40 Pa a filtro limpio/sucio.Los filtros estarán 1,2 m por encimade fuegos abiertos y más de 0,5 m deotros focos de calor.La ventilación general de la cocinadebe ser de 10 l/sm2.La depresión de la cocina respecto alocales adyacentes no debe ser supe-rior a 5 Pa.La temperatura del aire exterior aintroducir en las cocinas no debe serinferior a 14°C en invierno y superior a28°C en verano.Otros aspectos de la norma contem-plan materiales y el diseño de conduc-tos de descarga y la necesaria facili-dad de inspección y mantenimiento.

Cálculo práctico del caudal

El caudal necesario puede calcularsede forma simple con las fórmulasindicadas en la Fig. 6, para campanasadosadas a la pared con tres ladosabiertos y para campanas isla, decuatro costados abiertos. Para cam-panas con un solo lado abierto, elfrontal, puede usarse la fórmula decaudal mínimo, Q mín.

La altura de la campana al suelo debesalvar justo la cabeza del cocinero/a.

Filtros

Los filtros, que actúan además comopaneles de condensación de vapores,deberán ser preferiblemente metáli-cos, compuestos de varias capas demallas con densidades crecientespara mejor retener las grasas en sus-pensión.

La superficie-total debe calcularse:

QS [m2] =

4.000

(resultando velocidad de aire deaprox. 1 m/s)

siendo conveniente repartirla entredos o más paneles fácilmente extraí-bles y de dimensiones aptas para sercolocados en lavavajillas domésticosy someterles a un lavado cómodocon agua caliente y detergentes nor-males de cocina.

El borde inferior de los filtros debeentregar en un canalón recogedor decondensaciones y líquidos grasos,que pueda ser fácilmente vaciable oser conducido a un depósito a propó-sito. La norma dice que este depósitono debe ser superior a litros decapacidad.

Cuando la campana es de tipo "isla",es decir, no adosada a ningunapared, hay que doblar el caudal.

Normativa

La NBE-CPI 96 especifica en su aparta-do 18.3 Instalaciones para extracciónde humos en cocinas industriales.Es necesario, pues, definir que seconsidera como “cocina industrial”, ypara ello se ha de seguir el criterio dela Instrucción TécnicaComplementaria ITC-MI-IRG 07 del“Reglamento de instalaciones de gasen locales destinados a usos domés-ticos, colectivos o comerciales” en laque se consideran cocinas industria-les aquellas en las que concurranalguno de los casos siguientes:- La potencia nominal de utilización

simultánea para usos de cocción y/opreparación de alimentos y bebidas sea superior a 30 kW (25.000 kcal/h).

- La potencia nominal de utilización simultánea instalada para cualquier otro uso no indicado en el párrafo anterior sea superior a 70 kW (60.000 kcal/h).

Además, en la misma NBE-CPI 96 seespecifica que el sistema de evacua-ción de los humos será independientede toda extracción o ventilación yexclusivo para cada local de cocina.La campana, los conductos y los fil-tros estarán fabricados con materialesM0 (ininflamables).Por otro lado, en España existe lanorma UNE 100-165-92, de aplica-ción a cocinas de tipo comercial, queestablece una serie de puntos de losque entresacamos los siguientes:El borde de la campana estará a 2 msobre el nivel del piso (salvando justola cabeza del cocinero) y sobresaldrá0.15 m por sus lados accesibles de laplanta de cocción.Los filtros metálicos de retención degrasas y aceites tendrán una eficaciamínimo del 90% en peso. Estarán

Fig. 5

Fig. 6

Fig. 4caudal = 3600 x V x SR

Campana vacía Extractores a instalarDentro de la campana

Sección de referenciaSr = h x L (m2)

Serie “K” Serie “CBM” Serie “TD”

Descarga

Filtro

Serie “MAXTEMP”

Serie “CENTRIBOX”

En la azotea, accionables porcontrol remoto

100

Qp Qp

IMP

ULS

IÓN

AIR

E E

XTE

RIO

R

IMP

ULS

IÓN

Q EXTRACCIÓN Q EXTRACCIÓN

Fig. 9

ß

Q

M [m]

V

0,20 0,20 0,20 0,20 0,20

M [m]L [m]

Q/2

V

Q/2

V

Q

Vv = 5 a 20 m/s

H

a) CAMPANA ADOSADA b) CAMPANA ISLA

ß

ß = 45 a 60°

Caudal Q = 2300 L MQ mín = 1000 H (2L+2M)

CaudalQ [m3/h] = 1500 L MQ mín = 1000 H (L+2M) Fig. 7

Q

CAMPANA ADOSADA

Qp

Qc

Q

CAMPANA ISLA

Qp

Qc

Fig. 8

CAMPANAS CON APORTACIÓN DE AIRE EXTERIOR

Un esquema muy corriente de cam-pana con aortación de aire primarioexterior es el de la Fig. 8.

El caudal de aire primario Qp puedeser regulado por medio de compuer-tas accionables a mano, permitiendoen todo momento decidir la propor-ción idónea de la mezcla a extraer.Existen muchas variantes de campa-nas en el mercado que resuelven elproblema de forma original, muchasveces protegida por patentes.

En grandes cocinas todo el techo dellocal está tratado como si fuera unacampana de extracción contínua.

Combinan las entradas de aire prima-rio con los caudales de extracción, elcontrol de las condensaciones y líqui-dos grasos y los puntos de ilumina-ción. Son sistemas de extracción quepermiten cocinar en cualquier puntodel local y repartir los fogones, lasfreidoras, los hornos, etc., sin teneren cuenta su ubicación más que porla logística del trabajo, y no por situarlos cocinados debajo de las áreas deextracción, ya que todo el techo esaspiración.

El dibujo de la Fig. 9 ilustra un siste-ma de este tipo.

Cocinas industriales

Las cocinas industriales de restauran-tes, hoteles, hospitales, fábricas, etc.mueven grandes masas de aire parapoder controlar los contaminantes ypor ello tiene mucha mayor importan-cia su diseño y cálculo.

Si las consideramos simples, o sea,que su caudal sea tomado del interiorde la cocina y expulsado al exterior,prescindiendo del ahorro de energíade calefacción, uso frecuente en pai-ses de clima benigno con operacio-nes a ventanas abiertas, el cálculo,según las dimensiones indicadas enlos dibujos, se contiene en cada tipode la Fig. 7.

Las posibles campanas de recircula-ción, para aplicaciones industriales,deben desaconsejarse a ultranza.

Las campanas de cocinas industria-les de lugares con épocas invernalesfrías, deben diseñarse siempre conaportación de aire primario exterioren evitación de malversar grandescantidades de aire calefaccionado.Por otra parte resultan también into-lerables las corrientes de aire frío queinciden por la espalda a los cocinerosocupados en su labor debajo de lascampanas.

101

CASOS DE APLICACIÓN

VENTILACIÓN DE APARCAMIENTOS DE VEHÍCULOS

ObjetivoEl sistema de ventilación de un aparcamiento tiene como objetivo, en primer lugar, garantizar que no seacumulará monóxido de carbono enconcentraciones peligrosas en nin-gún punto del aparcamiento.

En segundo lugar, y en cumplimientode la normativa NBE-CPI 96, garanti-zar la evacuación de humos que pue-dan generarse en caso de incendio.Además, con la ventilación se man-tendrán el resto de contaminantesemitidos por los automóviles en unosniveles mínimos.

Se contemplan en este apartado solamente los criterios a tener en cuenta cuando se deba practicar una ventilación forzada de los apar-camientos, siendo también posible realizar una ventilación natural si elaparcamiento está por encima delnivel del suelo y dispone de fachadasaccesibles directamente al exterior.

Características del CO

Sin ninguna duda el CO –monóxidode carbono– es el gas más peligrosode los emitidos por un vehículo auto-móvil y el que requiere de mayor dilu-ción para que no sea perjudicial paralas personas. El CO es un gas imper-ceptible, sin olor ni sabor, cuyo efectosobre las personas, aspirado en can-tidades importantes, es la reducciónprogresiva de la capacidad de trans-porte de oxigeno por la sangre,pudiendo, en casos extremos, llegar aprovocar la muerte. Sin embargo, losefectos por intoxicación son totalmen-te reversibles y sin secuelas, y laexposición breve a concentracioneselevadas de CO no presenta riesgoalguno y puede tolerarse.

Se admite que para estancias inferio-res a una hora, la concentración de CO pueda alcanzar 125 ppm (143 mg/m3), mientras que para unaestancia igual a una jornada laboralde ocho horas, el nivel máximo admi-sible es de 50 ppm (57 mg/m3).

La densidad del CO es de 0.968, porlo que se acumulará normalmente enlas partes altas del aparcamiento.

Consideraciones sobre la evacuación de humo en caso deincendio

La extracción de humo en caso deincendio de alguno de los vehículosautomóviles en el interior de un apar-camiento pretende evitar que losusuarios que se encuentren en elinterior del aparcamiento respiren loshumos tóxicos generados y pierdanla visibilidad necesaria para alcanzarlas vías de escape.

Debido a su temperatura, los humosse acumulan en la parte alta delrecinto y deberían poderse evacuarantes de que se encuentren en canti-dades importantes, lo que ademásdificultaría el trabajo de los serviciosde extinción, o bien se enfríen exce-sivamente y alcancen capas inferio-res.

Normativa

El Reglamento Electrotécnico deBaja Tensión, trata en su instrucciónMIE BT027 Capítulo 9 de lasInstalaciones en Estaciones deServicio, Garajes y Talleres deReparación de Vehículos, y en suhoja de interpretación nº 12 A, 15-1-77, se ocupa de la VentilaciónForzada indicando que para aparca-mientos subterráneos la ventilaciónserá suficiente cuando se asegure

una renovación mínima de aire de 15m3/h por metro cuadrado de super-ficie. Además, el caudal de ventila-ción por planta se repartirá, comomínimo, entre dos dispositivos otomas de ventilación independientes.Cuando el local sea público y demás de 1000 m2 deberá existir unsuministro complementario para losventiladores y es obligatorio disponerde detectores de CO para el acciona-miento automático del sistema deventilación.

Como sea que la instrucción MIE BT027 está en fase de revisión por susdiscrepancias con la correspondiente026, y ante las posibles dilaciones ensu publicación, han ido apareciendoreglamentaciones autonómicas quecomplementan o interpretan algunode sus aspectos para facilitar sucumplimiento.

Como quiera que existen distintasvariantes, en función de laComunidad Autónoma correspondien-te, no es posible recoger en estahoja técnica todas las disposiciones,por lo que recomendamos recopilarla normativa particular de cada zona.Si realizamos un resumen global delas mismas, el caudal mínimo vienefijado por el valor más alto que seobtiene al aplicar 15 m3/h.m2 desuperficie, o bien 6 renovaciones/hora(7 en la Comunidad de Madrid), y en

CO2, H2O, N2

y, además:

Óxido Carbono CO

Óxidos Nitrógeno NOx

Plomo

Comp. sulfurosos

Hidrocarburos

Partículas varias

Polutantes diversos

Pérdidas de vapor

Fig. 1

EMISIONES DE UN VEHÍCULO ACTUAL

102

todos los casos se han de mantenercomo mínimo los dos sistemas deventilación (generalmente impulsióny extracción, o dos sistemas deextracción).

Como normativa de obligado cumplimiento se encuentra también,desde el año 97, la Norma Básica de Edificación, Condiciones DeProtección contra Incendios NBE-CPI-96, que en su Capítulo 4,Artículo 18 Instalaciones y Serviciosgenerales del edificio, y en su ámbitode aplicación G.18 Uso Garaje oAparcamiento se especifica que losgarajes dispondrán de ventilaciónnatural o forzada para la evacuaciónde humos en caso de incendio.

Fig. 3

Fig. 4

Fig. 5

Rutas de circulación de coches

Aparcamiento primera planta Entrada cochesSalida coches

Impulsiónde

ventilación Rampa

Rampa

Rutas de circulación de coches

55 m

Extracción deVentilación

65 m

EJEMPLO DE APLICACIÓN

Fig. 2

103

La ventilación forzada deberá cumplirlas condiciones siguientes:

a)Ser capaz de realizar 6 renovacio-nes por hora, siendo activada mediante detectores automáticos

b)Disponer de interruptores independientes para cada planta que permitan la puesta en marcha de los ventiladores.

c)Garantizar el funcionamiento de todos sus componentes durante noventa minutos a una temperatura de 400ºC.

d)Contar con alimentación eléctrica desde el cuadro principal

Tanto en ventilación natural como forzada, ningún punto estará situadoa más de 25 m de distancia de unhueco o punto de extracción de loshumos.Por último existe la norma UNE 100-166-92 VENTILACIÓN DEAPARCAMIENTOS, que si bien no es de obligado cumplimiento, fija unoscriterios adicionales que son útilespara diseñar correctamente la instala-ción: Se dispondrán rejillas de extrac-

ción a razón de cada 100 m2 y nomás de 10 m una de otra. La veloci-dad de aire en los conductos no serásuperior a 10 m/s y el nivel de presiónsonora en el aparcamiento no podráser superior a 55 dB(A). El aire extraí-do se descargará a un lugar que diste10 m, por lo menos, de cualquier ven-tana o toma de aire, con descargapreferiblemente vertical, y si el con-ducto desemboca en un lugar deacceso al público, la boca de salidaestará a una altura de 2.5 m sobre elsuelo, como mínimo.

Sistemas de ventilación

Tres son los sistemas posibles para laadecuada ventilación de un aparca-miento:

– por impulsión– por extracción– sistema mixto

Sea cual sea el sistema empleado, ypara dar correcto cumplimiento de lasnormativas expuestas en la anteriorhoja, será necesario repartir el caudal de ventilación, como mínimo, entredos unidades o sistemas de ventila-ción (REBT).

Ventilación por inyecciónSu principal ventaja viene del hechode que el aire de aportación vienedirectamente del exterior.Todo el recinto queda en sobrepre-sión y el aire viciado es obligado asalir por las rampas de acceso alaparcamiento, lo que puede provocar,en caso de recorridos de excesivalongitud, una elevada concentraciónde CO, que saldrá precisamente porlas zonas de acceso al aparcamientoy a nivel de la misma calle. Por otrolado, la NBE-CPI 96 solicita la “eva-cuación” del humo, lo que descartaríaautomáticamente este sistema.

Ventilación por extracciónEste sistema, que es el más utilizado,tiene la ventaja de poder controlar ladescarga, a través de conductos,hasta el lugar apropiado acorde conlas normativas vigentes (especialmen-te con las Ordenanzas Municipales decada localidad en las que habitual-mente se especifican los criterios quehan de cumplir las chimeneas de des-carga de aire viciado).En lo posible es aconsejable preverotras entradas de aire, si es posible,independientes de la propia rampa deacceso, pues allí se producen escapes

MAL

BIEN

min 4 m

B A R

Letreroluminoso

MAL

Entrada de aire

MAL Cocina

Entrada deaire en elaparcamiento

BIEN

min 0,75 m

Captación

Torreta

MALMAL

ENTRADAS DE AIRE A APARCAMIENTOS

Fig. 6

104

de gases de los vehículos que entran ysalen con retenciones y aceleracionesaltamente productivas de CO.

Una ventaja de este sistema es elhecho de que permite usar conductosde menor sección. Así, por ejemplo,en el supuesto de que para la ventila-ción de un aparcamiento se requieren10.000 m3/h (para cumplir las necesi-dades de caudal indicadas por elREBT o por la NBE-CPI 96), y repar-tiendo el caudal entre dos sistemasde extracción, cada uno de los siste-mas debería extraer sólo un caudalde 5.000 m3/h.Pero, lógicamente, cada uno de losextractores tendrá que aguantar unatemperatura de 400°C durante 90minutos, para soportar una posibleevacuación de los humos que se pro-dujesen en caso de incendio.

Sistema mixto (impulsión y extracción)Este sistema permite una óptima distribución de aire por el interior delaparcamiento, al permitir, llegar atodos los rincones.Como inconveniente el hecho de quelos sistemas de ventilación quedarántrabajando en serie, por lo que, utili-zando el mismo supuesto anterior, el sistema de impulsión debería inyec-tar 10.000 m3/h de aire fresco, y el

sistema de extracción extraer lamisma cantidad de aire (en algunaszonas se introduce, en la primeraplanta, una cantidad de aire superiora la que se extrae), con el objeto deprovocar la salida de aire por larampa, donde se produce la mayoremanación de CO.El sistema de impulsión transportaráaire fresco del exterior y por tanto seutilizará un ventilador normal; mien-tras que el de extracción es suscepti-ble de evacuar humo en caso deincendio, y por tanto soportará tempe-raturas de 400°C durante 90 minutos.

Entradas de aireLas bocas de captación del aire exterior deben alejarse del suelo dejardines o forestas para no captarhojas o polen; separadas de letrerosluminosos por su atracción de insec-tos; lejos de descargas de aire parano recircular emisiones viciadas, ynunca en el suelo porque puede obturarse por objetos o desechos.

De forma habitual se vienen instalan-do rejillas por encima de las propiaspuertas de acceso, lo que permite, asistema de ventilación parado, una“cierta” ventilación natural del propioaparcamiento, y garantiza una correc-ta entrada de aire cuando el sistemade ventilación está en funcionamiento,

independientemente de la abertura ono de la puerta de acceso al recinto.

Descargas de aireSi bien las normativas generales deobligado cumplimiento no dan orienta-ciones de cómo debe efectuarse ladescarga de aire viciado, si que secontemplan en multitud deOrdenanzas Municipales este criterio,indicándose, en la mayoría de ellasque la descarga se efectuará deforma vertical a 2.5 m del suelo sidesembocan en lugares de uso oacceso al público, debiendo estar pro-tegidas horizontalmente en un radiode la misma dimensión; o bien sobre-pasando un metro la altura máximade los edificios colindantes, quedandosiempre a más de 10 m de cualquierabertura.

Niveles sonorosLa norma UNE específica que el nivelsonoro producido por el sistema deventilación en el interior de un aparca-miento no podrá ser superior a los 55dB (A).En función del nivel sonoro del tipo deextractores utilizados (determinados porlas propias características de la instala-ción), del punto de descarga y el nivelsonoro máximo admisible, deberántenerse en cuenta la aplicación demedidas correctoras (silenciadores).

105

las condiciones óptimas varían segúnque los animales sean jóvenes o adul-tos, estando íntimamente relaciona-dos unos con otros por lo que debetenerse en cuenta esta interdepen-dencia como puede verse en lasTablas III y IV.

TemperaturaSe considera al parámetro másimportante para el éxito de una explo-tación ganadera. Una temperaturademasiado baja obliga al animal a uti-lizar una parte de sus reservas ener-

géticas para luchar contra el frío, porlo que una porción del alimento inge-rido se utiliza para mantener su tem-peratura interna en lugar de aumentarsu peso, creciendo así su índice deconsumo. Si la temperatura es dema-siado elevada el animal se esfuerzaen reducir su propia producción decalor comiendo menos. Esta luchapara mantener la temperatura se tra-duce en una baja producción decarne.

La ganadería moderna, desde hacebastante tiempo, se ha orientadohacia una intensificación de la produc-ción, lo que ha originado la creaciónde unidades de explotación cada vezmás grandes e importantes. Esteplanteamiento, que lleva aparejado lanecesidad de una buena productivi-dad de la mano de obra y una alta aefectuar la cria en recintos cerradoscon una gran densidad de animalesen donde se han modificado las con-diciones de vida naturales. La explota-ción de estas unidades de producciónde proteínas animales han puesto enevidencia la importancia de podercontrolar el clima interno del localdestinado a la cría, debido a lainfluencia que tiene sobre el creci-miento y la salud de los animales.

De la importancia del control ambien-tal, en el caso de cochiqueras, puededarnos una idea la TablaI que nosmuestra la influencia de la temperatu-ra y de la humedad del aire sobre elaumento de peso y la utilización delalimento por el ganado porcino.

Los principales parámetros que debencontrolarse para obtener un ambienteadecuado en una explotación ganade-ra son:

– La Temperatura

– La Humedad

– La Calidad del aire

– La Velocidad

– La Iluminación

No obstante, estos parámetros sondiferentes para cada especie de ani-males y, dentro de cada una de éllas,

CASOS DE APLICACIÓN

VENTILACIÓN DE GRANJAS INDUSTRIALES I

Temperatura Humedad Aumento Índice°C relativa % de peso de consumo

del aire gramos/día

24 90 700 3‚6

23 50 780 3‚4

15 70 780 3‚4

8 70 710 3‚7

3 70 630 4‚3

TABLA I (Ganado Porcino)

106

ESPECIEESPACIO VELOCIDAD DEL AIRE m/s

m2 Nº Animales INVIERNO VERANO

Ponedoras(sobre tela metálica) 9 100 0’15 0’3

Pollos de carne 6 100 0’1 0’2

Gazapos 5 ÷ 7 100

Gazapos en recría 20 ÷ 25 100 0’15 0’25

Hembra con sus crías 40 ÷ 50 100

Maternidad(cerda + camada) 7 ÷ 7’5 1 0’05 0’1

Lechones 0’15 0’2

Engorde 25 kg. 0’3 ÷ 0’55 1 <0’2 <1’5

Engorde 110 kg. <0’5 <4’5

Jóvenes(T < 5 °C) 0’1

2’5 ÷ 6’5 1(T < 10 °C) 0’2

Adultos (T < 5 °C) 0’2

Ganado ovino Máx. < 0’2

OVI

NO

BO

VIN

OP

OR

CIN

OC

UN

ÍCU

LAAV

ÍCO

LA

TABLA II

ovino, sí que es interesante exponerque, según algunas investigaciones,en el caso de las gallinas ponedoras,si éstas han nacido en los mesescon días largos (junio y julio) y queestán sometidas a fotoperíodosdecrecientes, aunque empiezan aponer más tardíamente, sus huevosson más grandes y más numerososen un período dado.

Otras investigaciones llevadas acabo con vacas lecheras handemostrado que, si se someten auna alternativa de luz y oscuridaddeterminados, se aumenta, de unamanera notable, su producciónlechera.

Ventilación de las granjasEn los recintos en que se alojan ani-males se produce la emisión de unconjunto de gases como anhídridocarbónico, gases amoniacales y sulf-hídricos, además de vapor de agua,que son perjudiciales para un buenestado de salud de los animales asícomo para la conservación de losaparatos y de los edificios.

Para mantener unas condicionesambientales óptimas es necesarioextraer estos gases para no sobrepa-sar los niveles señalados, sustituyén-dolos por aire nuevo. Esta aportaciónse aire nuevo también servirá, enverano, para eliminar el exceso

Humedad relativa del aireEstá relacionada con la temperaturaambiente. Los valores ideales seencuentran entre 60 y 80%. Por enci-ma del 80% la humedad relativa esperjudicial tanto para los animalescomo para el edificio y sus instalacio-nes.

Calidad del aire: Los contenidosmáximos en volumen de gases debenser:

Anhídrido carbónico ≤ 3,5 ‰

Amoníaco ≤ 0,1 ‰

Ácido sulfhídrico ≤ 0,02 ‰

Velocidad del aireEs una consecuencia del caudal deaire necesario para la ventilación de laexpresión. La velocidad del aire tam-bién está relacionada con la tempera-tura en el recinto; así, para temperatu-ras bajas, una velocidad de más de0‚5 m/s causa una sensación de fríodesagradable.

De lo dicho vemos que la renovacióndel aire no podrá efectuarse satisfac-toriamente si el local no tiene un volu-men suficiente o, lo que es lo mismo,la superficie ocupada por cada animaldeberá ser superior a un valor deter-minado.

En la Tabla II se muestra las velocida-des de aire recomendadas para distin-tas especies así como el espacionecesario para su alojamiento.

IluminaciónExperimentalmente se ha demostra-do que la iluminación es uno de losfactores principales de las variacio-nes estacionales de muchas funcio-nes fisiológicas.

Sin querer profundizar en la influenciade este factor, ya que no se disponede datos sobre ganado porcino y

Fig. 1 Fig. 2

107

de calor que puede ser perjudicialtanto para la salud de los animalescomo para la rentabilidad de la explo-tación.

Deberá distinguirse entre:

Ventilación en invierno en que, debi-do a la necesidad de limitar los gas-tos de calefacción, la ventilacióndebe mantenerse al mínimo para ase-gurar las condiciones de salubridadde la explotación.

Ventilación en verano en que, paraevacuar el exceso de calor, deberánextraerse cantidades de aire impor-tantes evitando, no obstante, lascorrientes de aire perjudiciales paralos animales.

En las Tablas III y IV se han recopila-do las necesidades de aire nuevopara distintas especies animales.

Sistemas de VentilaciónTeóricamente, la ventilación puedeefectuarse mediante los dos sistemassiguientes:

– Ventilación natural

– Ventilación mecánica

La ventilación natural no permite másque la regulación manual y es difícildar respuesta a cambios bruscos detemperatura como muestra la fig. 3.

Debido pues a que con la ventilaciónnatural no se puede asegurar elcaudal de aire extraído y, por lo tanto,no es posible regular el ambienteinterior, se tomará en consideraciónen adelante únicamente la ventilaciónmecánica.

Ventilación MecánicaTambién llamada ventilación dinámi-ca, es la que el movimiento del airese consigue gracias a ventiladoresaccionados por un motor.

Según la forma en que se introduceel aire, se habla de:

– Ventilación por depresión

– Ventilación por sobrepresión

En ambos casos el diseño suelebasarse en los siguientes principios:

a) El aire limpio debe introducirse por la parte alta con el objeto de que, antes de llegar a los animales, sufraun cierto calentamiento.

b)La extracción del aire viciado debe efectuarse por la parte baja después de pasar sobre las deyecciones y evitando, en lo posible, que este aire se extienda por el recinto.

Fig. 3

EJEMPLO DE UNA POSIBLE VARIACIÓN DE TEMPERATURA INTERIOR DE UNAGRANJA AVÍCOLA CON VENTILACIÓN NATURAL, NO CONTROLADA AUTOMÁTICA-MENTE, CON MOTIVO DE UNA SÚBITA PERTURBACIÓN ATMOSFÉRICA.

Zonas de Producción Desprendimiento Caudal de ventilación

TIPO DE ANIMALtemperaturas de calor sen- de vapor de deseable en m3/hóptimas con sible en W agua en g/h

invierno veranoaire calmado por animal por animal

Vaca lechera -10 a +30 °C 780 680por animal

120-160 400-800

8 a 16 °C 50 kg 120 120 por 100 kg de peso vivo(1as semanas)

Ternera8 a 16 °C 150 kg 250 230 40-60 100-120

(1as semanas)

Novillo -10 a +25 °C 300 kg 350 300

400 kg 380

Oveja + Cordero 8 a +20 °C85-90/oveja

60 100 300-400

Oveja gestante -7 a +20 °C40-50/cordero

30de 25 kg

Lechón

Recién nacido 30 a 40 °C 3’8 12

Cría 21 a 28 °C 10 kg 25 3540-60 100-120

Destetado 4 semanas 20 a 25 °C 20 kg 50 60

Cerdo final de engorde 15 a 25 °C 90 kg 125 150

Marrana gestante 12 a 20 °C 150 kg 220 180

Gazapo (menos de 8 días) 30 a 32 °C por kg de peso vivo

Conejo engorde o adulto 12 a 25 °C 2 kg 6’2 4’63 kg 9’3 7’2 - 2 - 3

Gallina ponedora6 a 24 °C 1’8 kg 9’2 3’3 1’5 6 - 9

2’3 kg 11 3’9

Pollo

pollito 35 °C 0’04 kg 0’35 0’21

+ de 4 semanas 13 a 20 °C 0’45 kg 4’3 1’5 0’7 3 - 5

1’22 kg 7 2’5

TABLA III

108

Ventilación por depresiónEs el sistema de ventilación másextendido y se basa en provocar unjadepresión, en el interior del local, flu-yendo el aire exterior por las abertu-ras. El aire viciado se extrae medianteventiladores instalados en la parteinferior de las paredes o en el extre-mo de conductos situados debajo delpavimento.

Las ventajas que presenta este siste-ma de ventilación, son:

– Velocidad de aire muy baja, a nivel de los animales.

– Una mayor facilidad para insuflar aire dentro del local, precalentado en invierno cuando exista un cielo raso.

– Una mejor evacuación de los gasesnocivos.

– Un coste de instalación, general-mente, más reducido.

– La ventilación por depresión puederealizarse sin necesidad de instalar conductos.

En la fig. 1 puede verse un esquemade una instalación de este tipo.

Ventilación por sobrepresiónCon este sistema se controla laentrada de aire pues, normalmente, elaire se introduce mediante un con-ducto. No obstante, pueden presen-tarse problemas en el momento deproyectar las salidas, si se quierenrespetar las reglas que se han dadomás arriba.

Las ventajas que presenta este siste-ma de ventilación, ver fig. 2, son:

– Un mejor control del aire de ventilación.

– Una independencia mayor respectoa las condiciones ambientales exteriores, principalmente respectoa los vientos imperantes en la región.

– Posibilidad de tratar el aire de ventilación (calefacción, filtrado, etc.).

– Mayor facilidad para asegurar una buena repartición del aire dentro del recinto.

En una próxima Hoja Técnica secompletará el tema Ventilación deGranjas.

EDAD TEMPERATURA HUMEDAD VENTILACIÓN ILUMINACIÓNESPECIES EN AMBIENTE RELATIVA EN

SEMANAS °C EN % m3/h DURACIÓN INTENSIDAD/m2

Producción 12-16 60-70% 2 a 3 m3/h/kg 13-15 h 2 a 3 Wde carne de peso vivo

Paloma

reproductor 12-16 60-70%2 a 3 m3/h/kg

13-15 h 2 a 3 Wde peso vivo

1 202 173 174 155 15

Oca6 157 158 15

reproductor plan de iluminación

durante el cebo 15-16 70-80%

1 18 75-70% 4 W2 18 70% 4 W3 17 70% 24 h durante 3’5 W4 17-16 70-68% 4 a 10 m3/h/kg los 3 3’5 W

Pato 5 16 70-68% de peso vivo días después 3 W6 15 70-68% 16 h 2’5 W7 15 70-68% 2’5 W8 15 70-68% 2’5 W

9 a 16 15 70-68% 2’5 W

reproductor 70-68% plan de iluminación

1 30 70% 24 h2 25 70-68% 14 a 15 h 4 W3 19 68-65% además de 4 W4 18 65-55% 5 m3/h/kg una 3 W

Pintada5 18 65-55% de peso vivo lamparilla 3 W6 18 65-55% y por hora durante el 3 W7 18 65-55% período de 3 W8 18 65-55% obscuridad 3 W

9 a 16 nunca menos 65-55% 3 Wde 15

reproductor 20 55-60% plan de iluminación

1 22-24 70% 4 a 5 m3/h/kg todo el día 3 W2 de peso vivo además de3 una

Codorniz4 lamparilla5 durante la6 noche7

reproductor 22-24 70% 4 a 5 16 a 18 h 5 W

1 24 78% 6 m3/h/kg 24 h 10-16 W2 23 65% de peso vivo 16 h 3 W3 22 55-60% 16 h 2 W4 20 55-60% 16 h 2 W5 18 55-60% 16 h 1’5 W

Pavo 6 de 16 a 18 55-60% y siempre 0’5 W7 nunca por una lamparilla 0’5 W8 debajo de durante el 0’25 W

16 14 °C período de 0’25 W24 obscuridad 0’25 W

reproductor 10-12 58-60% plan de iluminación

TABLA IV

109

Si se desea actuar a través del teja-do debe tenerse en cuenta que elatravesar la cubierta exige un trata-miento especial para asegurar laestanqueidad de la misma. Si se dis-pone una entrada de aire debe pre-verse una protección, un sombrereteque proteja de la lluvia y que estédimensionado según se indica en laH.T. 3/94. Si se instala un extractorde tejado, el aparato ya lleva instruc-ciones de cómo proceder a su insta-lación. Por otra parte ya tiene unatobera de descarga que actúa ade-más como paravientos y también,

una compuerta de protección contrala lluvia. Los ventiladores S&P tipoHCAT y MAX-TEMP responden aestas necesidades.

Si los aparatos se instalan en losfrontales del edificio, se puede extra-er el aire directamente de la nave obien por encima del cielo raso, siexiste. En este caso el espacio hastael tejado actúa de plenum en depre-sión, uniformando la extracción através de aberturas con rejilla, distri-buídas por toda la superficie delmismo. Si estos aparatos murales se

disponen como impulsores, insuflan-do aire a la nave, la ponen en sobre-presión.

Pueden asimismo hacerlo a unacanalización, flexible o rígida, dis-puesta en la parte alta a todo lolargo del edificio, con aberturas desección creciente para asegurar uncaudal uniforme de ventilación.

Si la impulsión o extracción se hacepor las paredes laterales debe divi-dirse el caudal total necesario entrevarios aparatos distribuidos a lo lar-go de las paredes para repartir uni-

Los alojamientos para los animalesen una explotación ganadera puedenadoptar muchas variantes como eslógico pues, según sea el ganado acobijar, vacuno, cerda, avícola, cuní-cola, etc. Y aún dentro de unamisma especie, la edad de los ani-males, adultos, crías, madres, etc. yel objetivo a alcanzar, engorde,reproducción, etc. hace que debaatenderse a múltiples aspectos paralograr el ambiente adecuado a cadauno. Y como se ha indicado en laHoja Técnica precedente, el ambien-te viene configurado por el aire quecontiene, caracterizado a su vez por

su temperatura, su humedad, la cali-dad y velocidad, influyendo tambiénla luz, natural o artificial y el ruido,que puede perturbar el sosiego delos animales cuando es demasiadoelevado o inoportuno.

Aquí se darán solamente algunascaracterísticas constructivas de ins-talaciones ganaderas atendiendo a laventilación, sin establecer si una uotra es más conveniente a cadaespecie, edad u objetivo a alcanzar.Para una aplicación concreta nosremitimos a un eventual estudio arealizar por especialistas en veterina-ria o ingeniería, que señale la opción

más adecuada de cuántas existendescritas aquí o en otros lugares.

Una nave tipo que muestra variassoluciones se representa en la Fig. 1con el deseo de exponer su funciona-lidad, sin tener en cuenta unas evi-dentes exclusiones de unas respectode las otras, derivadas del inconve-niente de resumirlas en la misma figu-ra. Para describirlas aisladas, se hangrafiado las Fig. 2 a 9 con indicaciónexpresa del sistema empleado y lasetapas del circuito que recorre el airedesde su entrada al recinto hasta lasalida, expresando también la situa-ción de los aparatos de ventilación.

CASOS DE APLICACIÓN

VENTILACIÓN DE GRANJAS INDUSTRIALES II

Fig. 1

110

Nave en sobrepresiónFig. 2

Nave en depresiónFig. 3

Nave en depresiónFig. 4

Nave en depresiónFig. 5

EXTRACTORES DE AIRE

Murales, sobre una pared insuflandoaire al interior.

ENTRADA DE AIRE

Por el aparato, en la parte alta de lanave.

SALIDA DE AIRE

Por la parte baja, en el mismo lado.

Dimensiones: 0,25 a 0,3 m2 porm3/s de caudal.

EXTRACTORES DE AIRE

Murales, en la parte alta de unapared, extrayendo aire del local.

ENTRADA DE AIRE

Por la parte baja de la paredopuesta.

Dimensiones: 1 m2 por m3/s decaudal.

SALIDA DE AIRE

Por los extractores.

EXTRACTORES DE AIRE

Murales, colocados en la parte altade ambas paredes opuestas.

ENTRADA DE AIRE

Por el tejado y por el cielo raso dis-tribuido uniformemente.

Dimensiones: 1 m2 por m3/s decaudal.

SALIDA DE AIRE

Por los extractores.

EXTRACTORES DE AIRE

Mural, en la parte alta de los fronta-les de la nave, sin cielo raso.

ENTRADA DE AIRE

Por aberturas en la parte baja deambas paredes, un metro debajo delos animales.

Dimensiones: 1 m2 por m3/s decaudal.

SALIDA DE AIRE

Por los extractores.

111

Nave en sobrepresiónFig. 6

Nave ensobrepresiónFig. 7

Nave en depresiónFig. 8

Nave en depresiónFig. 9

EXTRACTORES DE AIRE

Aparato mural en el frontal de lanave, por encima del cielo raso.

ENTRADA DE AIRE

Aberturas en el cielo raso.0,15 a 0,20 m2 por m3/s caudal.

SALIDA DE AIRE

Por la parte baja de las paredes.Dimensiones:0,25 a 0,30 m2 por m3/s caudal.

EXTRACTORES DE AIRE

En el frontal de la nave,insuflando a una canalización.

ENTRADAS DE AIRE

Por aberturas laterales, a lo largo dela canalización. Dimensiones:0,15 a 0,20 m2 por m3/s caudal.

SALIDA DE AIRE

Por la parte baja de las paredeslaterales. Dimensiones:0,25 a 0,30 m2 por m3/s caudal.

EXTRACTORES DE AIRE

Al final de un canalón subterrá-neo, descargado al exterior.

ENTRADA DE AIRE

Por aberturas en el cielo raso o enuna canalización horizontal.

SALIDA DE AIRE

Por enrejado sobre el canal a lolargo de los laterales de la nave.

EXTRACTORES DE AIRE

En chimeneas, extrayendo aire.

ENTRADA DE AIRE

Por los laterales de la nave, unmetro por debajo de los animales.

SALIDA DE AIRE

Por las chimeneas.

112

formemente el aire. Los aparatos enextracción deben llevar persianasde cierre por gravedad para prote-ger los aparatos de la lluvia o biendeflectores de entrada de aire parael mismo fin, si son impulsores.

Las entradas de aire por las pare-des laterales deben distribuirsetambién a lo largo de la nave yestar a una altura del suelo acordecon las necesidades de los anima-les de la granja, por encima o pordebajo de éllos, y siempre a travésde persianas, mejor con lamasorientales.

Si los animales están en bateríasapiladas, como es corriente enexplotaciones avícolas, el trata-miento debe ser diferente de cuan-do se trata de animales libres por elsuelo, en compartimentos valladoso no, como en las granjas porcinas.

La extracción de aire por canalonessubterráneos, debajo de enrejados,presentan la ventaja de eliminar, ala vez que ventilan, el olor de lospurines.

Control de la Ventilación

Debido a la diferencia entre lasnecesidades de aire en verano y eninvierno, deberá efectuarse la insta-lación de ventilación para podersuministrar el máximo caudal, esdecir, el necesario en verano, peropreviendo dispositivos que permitandisminuirlo, hasta conseguir el cau-dal mínimo necesario en invierno.

No obstante, y dentro de un mismodía, al variar las condiciones exte-riores puede ser necesario aumen-tar o disminuir el caudal de aire deventilación, según que la tempera-tura interior sobrepase o no unosniveles determinados.

Esta variación de la ventilación seconsigue mediante un sistema deregulación del caudal, pudiendoconseguirlo actuando sobre elnúmero de ventiladores en marchao sobre la velocidad de los mismos.Aunque esta regulación puedelograrse por accionamiento manualde los ventiladores, por regulaciónautomática "todo o nada" o porregulación automática, variando lavelocidad de giro de los aparatos,sólo se expondrá este último siste-ma por ser el más fiable y que hadado mejores resultados.

Control automático de laVentilación

Este tipo de control puede hacerse abase de un temporizador horario queconecte los aparatos o los detenga aintervalos fijados de antemano,según sea la estación del año o lascondiciones ambientales que sedeseen obtener. Otra forma de con-trol automático, más perfecto, es abase de regular electrónicamente lavelocidad de los ventiladores que,ordenado por los elementos sensi-bles a la temperatura, humedad,gases, etc., deciden su marcha.

Así, desde la ventilación mínima vitalantes señalada, ligera pero constan-te en invierno, hasta la máxima posi-ble en verano, se pasa por todos losvalores intermedios, sin necesitar laintervención del hombre.

En cualquier momento, ya sea porun descenso brusco de temperaturaprovocado por una tormenta, de díao de noche, o bien una alza súbitadel termómetro, el control automáti-co reaccionará inmediatamente orde-nando la marcha de los ventiladorespara proporcionar la ventilación ade-cuada a aquel momento, mantenién-dose por mientras duren tales cir-cunstancias y volviendo a las ante-riores, una vez haya cesado el fenó-meno perturbador.

Enfriamiento del aire deVentilación

En verano, en las regiones cálidas,sucede que el rendimiento de laexplotación disminuye debido a lasaltas temperaturas dentro del local.Este fenómeno se observa princi-palmente en el caso de cerdos deengorde y en las explotaciones aví-colas. La ventilación sola puedeque no sea suficiente pues, lo

Fig. 10

Fig. 11

único que se consigue, en el mejorde los casos, son temperaturasalgún grado por debajo de la tem-peratura exterior.

Cuando sea precisa la refrigeracióndel local, pueden usarse dos siste-mas:

Tratamiento frigorífico.

Humidificación del aire.

El primer sistema implica unos cos-tes que solo pueden permitirseexplotaciones contadas.

El segundo, más sencillo y con cos-tes bajos, la refrigeración se consi-gue humidificando el aire a la entra-da de la nave para luego evaporarseadiabáticamente dentro de élla, conel consiguiente descenso de la tem-peratura del aire de ventilación.

La Fig. 11 muestra un esquema delsistema: Un panel permeable a basede tela, virutas de madera, etc.empapado de agua, es atravesadopor el aire a su entrada a la granja.

113

En múltiples ocasiones se precisaefectuar la ventilación de un local oespacio determinado provocando endentro del mismo una sobrepresión,esto es, que exista una presiónsuperior a la del ambiente exteriorque envuelve el local.

Es el caso de cabinas o túneles depintura en las que se exige la másabsoluta ausencia de polvo que deexistir se adheriría a las superficiesrecién pintadas o bien en grandesnaves con estructuras metálicas,granjas agropecuarias por ejemplo,en las que las entradas de aireincontroladas, cuando se ventila porextracción, acarrean humedad delexterior condensando en las armadu-ras metálicas del edificio que acabaproduciendo herrumbres nocivas.

La ventilación por sobrepresión, conimpulsión de aire cuya pureza puedecontrolarse, provoca una presióndentro del local que determina la sali-da del mismo por aberturas dispues-tas al efecto y, también, por orificios,rendijas, intersticios de la construc-ción o porosidad de las paredes,techos y suelos, con lo que se evita laentrada por estas aberturas incon-troladas del polvo, la humedad uotros gases exteriores no deseados.

La determinación de los ventiladoresque deben instalarse para conseguiruna sobrepresión concreta presentauna cierta complejidad que se pre-senta a grandes rasgos en esta HojaTécnica.

Parámetros que intervienen

Sobre el croquis de un local repre-sentado en la Fig, 1 describiremoslos parámetros que juegan en unapresurización.

V Es el ventilador que impulsa el aire al local.

Qv Es el caudal de aire (m3/h) que inyecta el ventilador V.

Qs Caudal de aire que sale por las aberturas funcionales (puertas, ventanas, rejillas, etc.)

Qp Caudal de aire que escapa por losorificios invisibles del local (poro-sidad de paredes y techos, rendijas, etc. )

CASOS DE APLICACIÓN

PRESURIZACIÓN DE LOCALES

Ventilador

Impulsión

FILTRO

Salida

+ P

CABINA DE PINTURA

Impulsión

Impulsión

LOCAL

S

QP

QV

QP

QP

V

Fig. 1

QS

Salida

+ P

+ P

GRANJA AGROPECUARIA

114

P Es la sobrepresión dentro del recinto. Un micromanómetro representado por un tubo en U nos da su valor.

Analizando estos parámetros vemosque lo que ofrecerá mayor dificultadpara su determinación será el caudala través de los orificios invisibles, osea la suma de los caudales Qp.

Para conocer la sobrepresión dentrodel local, o sea P, y establecer a lavez un posible cálculo es convenientever el problema a partir de un conjun-to de supuestos.

Uno de éllos, el más sencillo, parapresurizar un recinto como el de lafig. 1 consiste simplemente en impul-sar aire mediante un ventilador, quehemos representado por V.

Del caudal Qv que impulsa este apa-rato, una parte Qs saldrá del local porlas aberturas funcionales (Puertas,ventanas, rejillas) dispuestas paraesta finalidad y otra parte escaparápor orificios invisibles como porosi-dad de las paredes, rendijas entechos y suelos, etc. Todas lassalidas serán más o menos resisten-tes al paso del aire según sea suestanquidad.

Es fácil suponer que tanto Qv comoQp dependerán de la sobrepresión Pque reine en el interior del recinto, demodo que al variar ésta variaránaquéllas. Ambos están ligados por lafunción:

Qs + Qp = K √ P

La constante K puede determinarseexperiamentalmente o bien calcularlacomo veremos más adelante.

Si sobre unos ejes coordenadosrepresentamos esta función tendre-mos la gráfica de la característicaresistente del sistema, fig. 2. Si acontinuación dibujamos la caracterís-tica del ventilador V, obtendremos elpunto de trabajo T al que correspon-de la presión PT de presurización dellocal.

Podría ser que por unas razones uotras, la presión P obtenida se consi-derara excesiva y no interesaraaumentar la salida de aire funcional Sdispuesta, para rebajar la característi-ca resistente OT. En este caso sepuede solucionar el problema insta-lando un segundo ventilador, que lla-maremos extractor, y que vienerepresentado por E en la fig. 3, con loque se aminora la presión que pro-voca el ventilador V trabajando solo.

Impulsión

Extracción

LOCAL

LOCAL

QP

QV

QV

QP

QP

QP

P

QE

QE

V

Fig. 2

Fig. 3

QS

QS

+ P

CURVAS CARACTERISTICAS

LOCAL REAL CON EXFILTRACIONES

DIAGRAMA DEL SISTEMA

V

E

E

Característicaresistente dellocal real, conexfiltraciones

Característicaresistente de unlocal hermético

Caudal

Característicadel ventilador V

Presión depresurización

Pre

sión

PH

PTT

0

115

Local hermético

Es decir, que las paredes, las puertasy construcción en general sean ab-solutamente estancos. Se cumpliríaque:

Qs = Qp = 0

Todo el caudal que se impulsa alrecinto se hace a través del VentiladorV y todo el que sale del mismo lohace por el extractor E.

El ventilador V provoca una sobre-presión mientras que el extractor tien-de a crear una depresión.

El ventilador V trabaja en la zona quela fig. 4 muestra como de presionespositivas, suministrando el caudal Qvy sobrepresionando el local con +Pv.

Pero el extractor E no trabajará de laforma acostumbrada vehiculando airedesde un lugar a presión baja a otro apresión alta, sino que sacará aire delinterior del recinto presurizado haciael exterior que está a presión cero.

La característica del extractor E de lafig. 4 muestra que la zona de trabajoserá la indicada con línea de trazos,más allá de la descarga libre.

Hay que tener presente que si elextractor es del tipo centrífugo álabesadelante, aumenta mucho la potenciaconsumida cuando trabaja en estazona pudiéndose quemar el motoreléctrico si no se dimensiona adecua-damente.

Local real, con exfiltraciones deaire

Trasladando el sistema de ventilador-extractor instalados en un local real,con aberturas funcionales y orificiosinvisibles, fig. 3, tenemos que consi-derar que el caudal de aire impulsadono será igual al extraído por el apara-to E, sino que parte del mismo saldrápor aquéllas aberturas. Equilibradaslas entradas y salidas bajo una sobre-presión dominante, es como debe-mos estudiar la situación.

El sistema alcanzará el equilibriocuando la presión Pv a que trabaje elventilador V se iguale a la PE delextractor E, con lo que la diferenciade los caudales respectivos Qv - QEsea igual a Qp - Qs

Para determinar este punto de equi-librio puede construirse la gráfica(P, Qv - QE) a partir de las característi-cas de los dos aparatos V y E, pro-cediendo como sigue:

Sobre la gráfica del ventilador V de lafig. 5 se marca la presión P1 encon-

Fig. 4

Caudal del ventilador V

Ventilador V

Ventilador V

+ Pv = – PE

Qv – QE = QP + QSEquilibrio [

Pre

sión

QV

+ PV

+ PV

0

Zona de trabajodel extractor E

Caudal delextractor E

Extractor E

Extractor E

Descarga libre

Pre

sión

QE

QE

Qv

- PE

- PE

P

0

P

0

Tipo de construcciónPorosidad reducidam2/m2 de superficie

– Ladrillo poroso liso 4 x 10-5

– Ladrillo poroso con tres capas de pintura 3 x 10-5

– Ladrillo macizo con una capa de pintura 2 x 10-5

– Ladrillo poroso, buen acabado, enrasillado y enyesado 0’2 x 10-5

– Ventana con un cierre excelente 2 x 10-4

– Ventana con un mal cierre 6 x 10-3

Para las puerats cerradas suele considerarse una porosidad doble a las ventanas

trando el caudal Qv1 y lo mismosobre la característica del extractor E,a la presión -P1 veremos que lecorresponde el caudal QE1.

Sobre unos ejes situaremos un punto1, (P1, Qv1- QE1). Procediendo igualpara otras presiones P2, P3, etc.situaremos los puntos 2, 3, ... quenos llevarán a dibujar toda la gráficade la característica conjunta de losdos ventiladores, fig. 6.

Si luego representamos sobre lamisma la curva resistente Qs + QE =K √ P mencionada al principio, halla-remos el punto de trabajo T' al que lecorresponderá una presión PT' másbaja que la que se obtenía, la PT dela fig. 2 con un solo ventilador traba-jando, el V.

Determinación de la constante K

El caudal a través de una abertura enuna pared, o un orificio cualquiera, desección S, que separa dos recintoscon una diferencia de presión P entreéllos, puede calcularse por medio dela expresión siguiente:

Q = 0,827 S √ P

En donde Q está en m3/s

P en Pa

Si las aberturas son funcionales,como puertas, ventanas, rejillas, etc.se determinará el valor de S midiendola sección de las mismas y sumandoel de la superficie libre de todas éllas.

Para el caso de porosidades puedentomarse los valores aproximados dela Tabla I.

La constante K valdrá:

K = 0,827 (Ss + Sp)

en donde,

Ss = Superficie libre de salida del aire.

Sp= Suma de los valores de las distintas porosidades, rendijas, etc.

116

Fig. 5

Fig. 6

Ventilador V

+ P1

Extractor E

QE1

Qv1

3

2

1 (P1 , Qv1 – QE1)

Qv1 – QE1 Qv – QE

QS– Q

E = K

√P

- P1

P2

P1

S

P

PT T’

Característica del sistema de ventilación,conjunto de los dos aparatos

Característicaresistentedel local real

Fig. 7

Pared del local

Exterior

+ P

Interiordel local

P

0

0

P

Q = 0.827 S √ P

TABLA I

Vent

anas

Pare

des

117

- Para separar hollín y el humo detabaco deben utilizarse filtrosElectrostáticos.

- Para separar polen y polvo debenutilizarse filtros Húmedos o Secos.

Otra característica a tener en cuentacuando quieran emplearse filtros esque la concentración de partículas enel aire no debe ser demasiado eleva-da, pues de otro modo el filtro queda-rá colapsado rápidamente con lo queel mantenimiento de la instalaciónsería muy gravosa. El límite superiorde concentración de polvo en el airepara poder emplear filtros es de35 mg/m3.

De los dos primeros nos ocuparemosen una próxima Hoja Técnica. A con-tinuación trataremos de los máscorrientes.

Filtros Húmedos

Llamados también viscosos consistenen un entramado filtrante de material

metálico o fibra que está impregnado

de una materia viscosa como aceite ograsa, Fig.2.

Si se observa un filtro de este tipoveremos que en el lado de entradadel aire el material es mucho menostupido que en el lado de salida, conesta disposición se consigue aumen-tar la vida del filtro ya que las partícu-las que quedan primeramente reteni-das son las de mayor granulometría y

Ambiente Concentraciónpolvo mg/m3

- Rural 0’04 a 0’045- Barrio periférico 0’05 a 1- Ciudad, general 0’5 a 2- Zona industrial 0’5 a 5- Calle ciudad 1 a 3- Fábricas 0’5 a 9- Fabril o de minas

con mucho polvo 9 a 900

Tipo de polvo µm

- Polvo de la calle 0’5- Polvo de voladuras 1’4- Polvo de fundición 1 ÷ 200- Corte de granito 1’4- Neblina 1 ÷ 40- Cenizas volantes 3 ÷ 70- Carbón pulverizado 10 ÷ 400

El aire que respiramos contiene partí-culas en suspensión, se llama polvoen general, que pueden aumentarconsiderablemente debido a los pro-cesos industriales como triturado,taladrado, pulido, etc. Mantener lacantidad de estas partículas dentro deunos límites razonables es una de lasoperaciones a que debe someterse elaire, tanto para prevenir posiblesenfermedades como evitar inconve-nientes en tales procesos y averías enútiles o máquinas.

Disminuir el contenido de polvo y par-tículas en suspensión presentes en elaire es la acción que denominaremosDEPURACIÓN DEL AIRE.

Los principales parámetros que defi-nen el proceso son:

- Tamaño de las partículas en suspensión.

- Concentración de polvo en el aire.

La Tabla I muestra distintos tipos depolvo y el tamaño de sus partículasque pueden encontrarse en suspen-sión en el aire, expresado en:

µm (micras) = mm/1.000

No obstante los datos de esta tablano debe creerse que en tipo de polvodeterminado existe una sola granulo-metría y un solo tamaño de partículassino que presenta un espectro amplio,tal como muestra la Tabla II para elpolvo de la calle.

En la Tabla II se muestra según sea elambiente considerado la concentra-ción de polvo del mismo.

Los dispositivos utilizados para depu-rar el aire se dividen en dos gruposprincipales:

- Filtros de aire.- Separadores de polvo.

FILTROS DE AIRE

Son dispositivos diseñados para dis-minuir la concentración de las partícu-las que se encuentran en suspensiónen el aire. El tipo de filtro a empleardependerá del tamaño de las partícu-las a separar tal como se muestra enla fig. 1, así:

- Para la separación de virus y partí-culas de tamaño molecular se utilizanfiltros de Carbón Activo.

CASOS DE APLICACIÓN

DEPURACIÓN DEL AIRE. Filtros I

TAMAÑO DE LAS PARTÍCULAS

Tabla I

Tabla II

Tamaño partículas µm Porcentaje %

0-5 395-10 18

10-20 1620-40 1840-80 9

POLVO DE LA CALLE

Tabla III

118

VAPORES

VIRUS

NIEBLA DE ACEITE

AEROSOLES POLVO

HOLLÍN ARENA

CICLÓN

SEPARADORES HÚMEDOS

FILTRO DE PAPEL LAVADOR DE AIRE

FILTRO IMPREGNACIÓN VISCOSAFILTRO ELECTROSTÁTICO

CA

MP

O D

E A

PLI

CA

CIÓ

N D

E L

OS

FIL

TRO

S U

SU

ALE

S

FILTRO GRUESOFILTRO FINO

FILTRO NORMAL

FILTROS HÚMEDOS

FILTRO DE CAPAS SECASRENDIMIENTO MEDIO

FILTRO DE FIBRAS FINASALTO RENDIMIENTO

FILTRO ABSOLUTO

SEPARADORES POR FUERZAS DE INERCIA

MACROMOLÉ-CULAS

FILTROCARBÓN ACTIVO

SEPARADORESPOR

GRAVEDAD

HUMOS O VAPORES GRASIENTOS

HUMO DE TABACO CENIZAS VOLANTES

MOHOS

BACTERIAS

NIEBLA LLUVIA GOTAS

POLEN

POLUCIÓN ATMOSFÉRICA PERMANENTE POLVO NORMAL POLVO INDSTR. GRUESO

TAM

AÑ

O D

E L

AS

PA

RTÍ

CU

LAS

DE

PO

LVO

Y D

E L

OS

AE

RO

SO

LES

VISIBLE A SIMPLE VISTA

COMPORTAMIENTO PARECIDOA LAS MOLÉCULAS DE GAS

POLVODECANTACIÓN DE LAS PARTÍCULAS A VELOCIDAD CONSTANTE

VISIBLE CONMICROSCOPIO ESPECIAL

VISIBLE CONMICROSCOPIO

0,01 0,1 1 10 100 1000

DIMENSIONES EN MICRAS (1µm = 1.000 mm)

TIPOS DE FILTROS Y DIÁMETROS DE LAS PARTÍCULASFig. 1

119

según sea el ambiente que debe puri-ficarse, la temperatura del mismo ylas solicitaciones físicas a que estarásometido. En esta tabla se resumenlas particularidades que podemosesperar de distintos materiales utiliza-dos para la construcción de filtros.

Otras características a tener en cuen-ta al seleccionar un filtro serán:la pérdida de carga del mismo, el ren-dimiento así como el incremento queexperimenta la pérdida a medida queaumenta el contenido de polvo del

Fig. 4

Fig. 2

el aire que llega a las sucesivascapas es cada vez más puro.

En la Tabla IV pueden verse las prin-cipales características de este tipo defiltros.

Filtros Secos

Están formados por un material fibro-so o por un lecho de fibras finas através del cual se hace pasar el aire.

El rendimiento aumenta a medida quela porosidad del material es menor.

Permiten una velocidad de paso delaire más reducida que los filtroshúmedos al mismo tiempo que suduración es menor. Por el contrario elprecio unitario es más económico.

A fin de aumentar la superficie depaso del aire suelen disponerse enforma de V.

En la tabla V pueden verse las princi-pales características de este tipo defiltros. El material de las fibras queforman el filtro deberá escogerse

Velocidad Pérdida Rendi-Tipo de filtro Material aire de carga miento

m/s mm c.d.a./m2 %

PANELES Tamiz, tela de 1’5 - 2’5 2 ÷ 15 65 ÷ 80FILTRO

alambre, metalHÚMEDO

CONTÍNUO estampado 2’5 3 ÷ 17 80 ÷ 90

PANELES Celulosa, material 0’1 - 1 2’5 ÷ 25FILTRO

sintético, papel, 50 ÷ 95SECO

CONTÍNUO fieltro de vidrio 0’25 3 ÷ 18

Material sintético,FILTROS ABSOLUTOS

papel0’1 - 2’5 25 ÷ 60 99’97

TABLA IVCaracterísticas de un Filtro Húmedo

Características de un Filtro SecoFiltro Húmedo

Filtro Seco

Fig. 3

{

{

120

mismo. La Fig. 4 muestra una gráficaen la que se ve como varían todasestas características en un filtro seco.

SEPARADORES DE POLVO

Si volvemos a la Fig. 1 veremos quecuando las partículas tienen un diáme-tro de grano superior a 1 m m puedenemplearse medios mecánicos para suseparación. En este caso llamaremosel proceso Separación de polvo.

Los separadores de polvo pueden cla-sificarse de la siguiente manera:

- Separadores por gravedad: Se utili-zan cuando las partículas son de grantamaño. Los más típicos son lascámaras de sedimentación.

- Separadores por fuerza de inercia:En este tipo de colector se utiliza elprincipio que la masa efectiva de laspartículas puede incrementarsemediante la aplicación de la fuerzacentrífuga. El tipo más característicoes el ciclón.

- Separadores húmedos: Llamadosen Inglés "scrubbers" en los que seutiliza el agua para evitar que las partí-culas vuelvan a la corriente de aire.

En la Tabla VI se han recogido losprincipales parámetros que puedenser de utilidad al escoger un separa-dor de polvo, pudiéndose comparar,en la misma tabla, con los que definenlos filtros de aire.

Cada uno de estos separadores deaire se tratarán más extensamente enuna segunda Hoja Técnica sobre elmismo tema.

Pérdida de carga

El filtro opone una resistencia al pasodel aire originado una Pérdida decarga, expresada en Pascales o mmc.d.a., que deberá vencer la presióndel ventilador que impulse aire a tra-vés del mismo.

Esta pérdida de carga es inicial, con elfiltro limpio, o bien final recomendada,que es cuando el filtro debe limpiarseo reponerse por otro nuevo. Paramantener el caudal de aire uniformedebe preverse el aumento de pérdidade carga a medida que se colmata elfiltro, a través de una regulación de lavelocidad del ventilador o bien porcompuertas graduables.

Un sistema u otro de filtraje suponeuna mayor o menor pérdida de cargay por ende un mayor o menor costede mantenimiento. Los filtros de altaeficiencia lógicamente son los quemayor pérdida de carga provocan, porlo que debe escogerse en el proyectola eficiencia justa y no más.

Temperatura RESISTENCIA RESISTENCIAmáx. °C FÍSICA QUÍMICA

Con- Inter- Ca- Calor A- Vi- Fle- Ácidos Ácidos Al- Oxi- Disol-MATERIA tí- mi- lor húme- bra- bra- xión Mine- Orgá- ca- dan- ven-

nua tente seco do sión ción rales nicos lis tes tes

- LANA 101 121 R R B R B R R M M R

- ALGODÓN 82 - B B R B B M B R R E

- POLIÉSTER 135 - B R B E E B B R B E

- ACRÍLICA 135 140 B B B B E B B R B E

- POLIAMIDA

Nylon 107 - B B E E E M R B R E

Nomex 203 - E E E E E M-R E B B E

- POLIPROPILENO 93 121 B R E E B E E E B B

- FLUORCARBONATO 260 287 E E M-R B B E E E E E

(Teflón)

- FIBRA DE VIDRIO 260 315 E E M M R E E R E E

E = Excelente B = Buena R = Regular M = Malo

TABLA VComportamiento de un Filtro Seco

Tamaño Concen- Velocidad normal Pérdi- Rendi-

Tipomínimo tración da de miento

partículas óptimam/s

A través carga aproxi-

µm g/m3 de c.d.a. %

POR GRAVEDAD CÁMARA DE 200 >180 1’5 ÷ 3 LA CÁMARA <2’5 <50

SEDIMENTACIÓN

POR FUERZAS CÁMARA DE 50 ÷ 150 >180 5 ÷ 10 ENTRADA <13 <50

DE INERCIA CHOQUE

CICLÓN >10 >35 10 ÷ 20 ENTRADA <50 <80

MULTICICLÓN >5 >35 10 ÷ 20 ENTRADA <100 <90(Ciclones de pocodiámetro)

SEPARADORES DE CHOQUE >5 >35 15 ÷ 30 TOBERAS >50 <80

HÚMEDOS DE CHORRO <5 >3’5 10 ÷ 15 ENTRADA <200 <90

(SRUBBERS) DE TOBERA >2 >3’5 10 ÷ 20 TOBERAS >50 <90SUMERGIDA

FILT

ROS

ELECTROSTÁTICO ALTA TENSIÓN <2 >3’5 1 ÷ 3 PLACAS <8 <95

BAJA TENSIÓN <1 <0’03 1’5 ÷ 2’5 PLACAS <25 <90

FILTROS DE AIRE HÚMEDOS >5 <0’07 1’5 ÷ 2’5 2 ÷ 18 65 ÷ 90

SECOS >0’5 <0’035 0’1 ÷ 2’5 2 ÷ 25 50 ÷ 95

ABSOLUTOS <1 <0’035 0’1 ÷ 2’5 25 ÷ 65 99’95

PARA ABSORCIÓN MOLECULAR <0’035 0’1 ÷ 0’6 <8 >95DE OLORES(Carbón activo)

TABLA VISelección de Separadores y Filtros

SEPA

RADO

RES

DE P

OLV

OFI

LTRO

S

121

En esta segunda parte de la Depura-ción del Aire se irán describiendo, deforma más bien cualitativa, los diver-sos tipos de separadores de polvo yfiltros contenidos en la Tabla VI de laprimera parte. En líneas generales seindicarán los casos de aplicaciónmás corrientes, remitiendo a obrasespecialidas a quienes deseen selec-cionar y adquirir un equipo adecuadoa sus necesidades concretas.

SEPARADORES POR GRAVEDAD

Cámaras de Sedimentación

Estos equipos son los más utilizadospor su sencillez. Su empleo se limitaa la extracción de polvo relativamentegrueso, del orden de las 200 µm ycomo paso previo de una depuraciónmás fina.

El esquema de su funcionamientopuede verse en la Fig. 1. El aire car-gado de polvo entra en la cámara desedimentación disminuyendo así suvelocidad, con lo que una parte delas partículas abandonan la corrientede aire debido a la fuerza gravitatoria.El rendimiento de este tipo de sepa-radores es relativamente bajo, menordel 50%. En la tabla mencionadapueden verse un conjunto de pará-metros referentes a este tipo deseparador.

SEPARADORES POR FUERZA DEINERCIA

Cámaras de Choque

El separador por inercia más sencilloes la Cámara de Choque, sensible-mente igual a una cámara de sedi-mentación en la que se han intercala-do unas pantallas contra las quechoca el aire cargado de partículas.El tamaño de las partículas que escapaz de separar este tipo de sepa-rador se encuentran comprendidasentre 50 y 150 µm, pudiéndose ver enla Tabla VI los demás parámetros quelo definen. La Fig. 2 representa unesquema de este tipo de separador.

Ciclones

Cuando es necesario separar partícu-las de diámetro superior a 5 µm sueleemplearse el dispositivo denominado

CASOS DE APLICACIÓN

DEPURACIÓN DEL AIRE. Filtros II

Fig. 1

Fig. 2

122

ciclón. Es de gran sencillez, compaci-dad, fácil mantenimiento y elevadaeficacia. El funcionamiento de estetipo de aparatos podemos verlo en laFig. 3.

El aire cargado de polvo entra tangen-cialmente por la parte superior cilíndri-ca. La corriente de aire sigue una tra-yectoria en espiral que primero se diri-ge hacia el fondo del tronco de cono,ascendiendo después por el centrodel mismo. El aire, una vez depurado,abandona el ciclón por la parte supe-rior. Las partículas separadas se des-cargan por el fondo del ciclón.

El rendimiento de un ciclón dependedel diámetro del mismo y del tamañode las partículas a separar tal comopuede verse en la Tabla I.

Otro elemento fundamental para unóptimo rendimiento de este tipo deseparador de polvo es el correctodimensionado del mismo. En la Fig. 3se han dibujado las dimensiones rela-tivas para el diseño de un ciclón. Losparámetros referentes a los separa-dores tipo ciclón pueden verse en laTabla VI.

Multiciclones

En la Tabla I se muestra que el diáme-tro del ciclón es determinante paraaumentar, tanto el rendimento como elpoder de separación de pequeñaspartículas. La velocidad tangencial enla espiral principal puede ser variasveces la del flujo del aire. Hay un gra-diente de velocidad desde la tangen-cial hasta la velocidad casi cero en elfondo del ciclón. Los ciclones depequeño diámetro tiene pequeñosradios de curvatura por lo que produ-cen mayores aceleraciones radialespara una misma velocidad tangencial.Esto unido a la menor distancia radialque el polvo debe recorrer hastaalcanzar la pared del ciclón hace quelos pequeños ciclones sean muchomás eficientes para colectar pequeñaspartículas que los ciclones mayores.

Por el contrario, ciclones de pequeñotamaño sólo son aptos para el trata-miento de pequeñas cantidades deaire. Una solución al anterior dilemase ha conseguido instalando un con-junto de pequeños ciclones en para-lelo con lo que, sin disminuir el rendi-miento y el poder separador, se pue-den tratar caudales de aire de cual-quier orden. La Fig. 4 muestra unesquema de una instalación de estetipo denominado multiciclón.

Fig. 3

Fig. 4

Diámetro Rendimiento RENDIMIENTO % SEGÚN TAMAÑO PARTÍCULASdel ciclón TOTAL% Tamaño Rendimiento Tamaño Rendimiento

mm partículas µm % partículas µm %

150 90 <5 66 <5 98

230 83 <10 60 <10 99

610 70 <20 47 <20 98

TABLA I

123

SEPARADORES HÚMEDOS

Cuando las partículas a separar soninferiores a 5 µm se emplean separa-dores húmedos en los que el líquidoutilizado suele ser agua.

El rendimiento así como la capacidadde purificación depende de maneramuy importante de la energía emplea-da para vehicular el gas. Así, en elcaso de separadores de toberasumergida, el tamaño de las partícu-las separadas es en función de lavelocidad del aire, tal como puedeverse en la Tabla II.

La selección del tipo de separadorhúmedo dependerá:

Del tamaño de las partículas a separar.

De la pérdida de carga permitida delrendimiento deseado.

Otra ventaja a considerar en este tipode separadores es la disminución engran medida del riesgo de explosióno ignición, que siempre está presenteen otros tipos de procesos de sepa-ración de polvos.

Otra característica del aire que salede estos separadores es el alto gradode humedad que llevan, cercano a lasaturación, con que puede aprove-charse como fuente de refrigeración.Todas estas características puedenpresentar aspectos positivos perotambién negativos, por lo que hayque considerarlos detenidamente a la hora de tomar una decisión.

De entre los Separadores Húmedospodemos destacar:

Torres de Pulverización

Son los separadores húmedos mássencillos y consisten en una cámaradentro de la cual se ha instaladounos pulverizados de agua queimpregnan el aire de humedad. Laentrada de aire al separador se efec-túa por un lateral en la parte baja ysale por la parte superior, Fig. 5.

La pérdida de carga de este tipo dedepurador está comprendida entre 12y 40 mm c.d.a., siendo el tamañomínimo de las partículas a separar de10 µm. La presión del agua para serdebidamente pulverizada puedevariar entre una y 25 atmósferas y lavelocidad del aire al cruzar la cámarahúmeda debe estar comprendidaentre 0,6 y 1,2 m/s. El consumo deagua es del orden de 10 l/min por1.000 m3/h de aire tratado.

Velocidad Tamaño de las Tamaño de las partículas dedel aire gotas de agua polvo que podrán separarse

m/s µm µm

1‚5 366 >5

30 205 >2

60 125 >1

120 72 <1

TABLA II

Fig. 5

Fig. 6

124

Separadores Húmedos de Choque

Consisten en una cámara dentro dela cual se encuentran un conjunto depantallas perforadas de tal maneraque los orificios de una de éllas no secorresponden con la que le sigueinmediatamente. Unos pulverizadoreslanzan un chorro de agua sobre laspantallas arrastrando las partículassólidas. Ver la Fig. 6.

La pérdida de carga de este tipo deseparadores es de aproximadamente40 mm c.d.a. por cada pantalla, conun consumo de agua de 7 a 11litros/min y 1.000 m3/h de gas trata-do. El tamaño mínimo de las partícu-las a separar es de 5 µm pudiendollegar en algunos casos hasta unamicra.

Separadores de Chorro

Este tipo de separadores se basan enun inyector de agua a alta velocidaden el centro de una tobera venturi ala que va conectada la entrada deaire a presión cargado de polvo osuciedad. El chorro de agua se des-compone en finas gotas por la accióndel aire a presión. A medida que éstese desacelera en el difusor, el mate-rial a separar se deposita en lasgotas de agua por impacto, difusión ycondensación. Las gotas con lasuciedad incorporada se aglomeranfacilitando su posterior separación ocaptación por colectores simples.

El consumo de agua es de 110 a 220litros/min por cada 1.000 m3/h de gastratado.

Separadores de Tobera Sumergida

Consisten en un recipiente de aguadentro del cual se introduce el gas apurificar, haciéndole barbotear en ellíquido antes de lanzarlo al exterior.Algunas partículas impactan en lasuperficie del agua quedando allíretenidas. El aire al pasar por el aguacapta una considerable cantidad dehumedad por lo que puede conside-rársele apto para un posible uso deacondicionamiento. Aunque muchaspartículas de suciedad quedan depo-sitadas en el depósito de agua por laacción de la turbulencia de la misma,otras requerirán el uso de una acciónanexa de colección o separación. Verla Fig. 8.

La capacidad de retención de partí-culas depende de la velocidad delaire, Tabla II y las características delos mismos pueden verse en la TablaVI de la Hoja Técnica precedente.

Fig. 7

Fig. 8

REFRIGERACION Y HUMIDIFICACIONPOR EVAPORACION

CASOS DE APLICACION

Fig. 3

Si nos fijamos en las temperaturasseca y húmeda de los termómetrosde un Sicrómetro, fig. 2 veremos quenormalmente, una de éllas, la deltemómetro húmedo, es inferior a latemperatura ambiente que indica eltermómetro seco.

Este fenómeno nos indica que,teóricamente, si se hace entrar encontacto el aire con un cuerpoempapado de agua, podemosconseguir disminuir su temperaturahasta la indicada por el termómetrohúmedo. Este proceso es el mismoque mantiene fresca la temperaturadel agua de un botijo, y también elque se emplea para refrigerar lashabitaciones en algunos paísescálidos mediante esterillas hume-decidas colocadas en las ventanassobre las que sopla el viento. En estecaso, al mismo tiempo que disminuyela temperatura del aire, aumentatambién la humedad relativa delmismo.

Una explicación elemental de estefenómeno reside en el hecho de que,para evaporar el agua necesaria parasaturar el aire de humedad, esimprescindible aportar el calor deevaporación para conseguirtransformarla en vapor de agua y estecalor sólo puede proporcionarlo elmismo aire, con lo que disminuye sutemperatura. Una explicación máscompleta de este proceso se haefectuado en la Hoja Técnica ELAGUA. La sicrometría.

Para concretar más, así comoplantear la solución de procesos derefrigeración y humidificación,fijémonos en la fig. 4 en la que, en eldiagrama psicrométrico, se hanseñalado dos puntos, el A y B, quecorresponden a dos estadosdeterminados del aire:

-El punto A representa aire con unatemperatura seca de 30 ºC y unahumedad relativa del 40%.

- El punto B representa aire con unatemperatura seca también de 30ºC yuna humedad realtiva del 60%.

En el caso de disponer de aire comoel definido por el punto A, si loponemos en contacto íntimo conagua aquél se enfriará siguiendo el

Fig. 1

Fig. 2

Muselina empapadade agua

Depósito de agua

TERMOMETRO DEBULBO HÚMEDO

Termómetro seco

SICROMETRO

Tabla de la Humedad

Tiempo de contacto

Temperaturaconstantedel agua

Diferenciatemperatura final

Temperatura secaen descenso

Salida

Entrada

125

Fig. 4

Leyenda:El punto A representa aire a 30 ºC y 40 % de humedad que al saturarse al 100 %, punto A’’, desciende sutemperatura a 20 ºC. El contenido de agua de 10,7 gramos por kilo de aire seco pasa a contener 14,7 gramosde agua por el mismo peso.

14,7g/kg

10,7g/kg

DIAGRAMA PSICROMÉTRICO

126

Fig. 7

proceso marcado por la línea A-A’’,de tal manera que cuando se alcanceel punto A’’ la temperatura del airehabrá descendido hasta 20 ºC y suhumedad relativa será del 100%. Asíla humedad absoluta habráaumentado de 10,7 gr/Kg (punto A1)a 14,7 gr/Kg (punto A2). Es decir,cada Kg de aire al mismo tiempo quedesciende su temperatura en 10 ºCabsorbe 4 gr de agua.

Si el aire considerado es el definidopor el punto B y, al igual que en elcaso anterior, lo ponemos en contactoíntimo con agua se enfriará siguiendoel proceso marcado por la línea BB’’descendiendo su temperatura a24 ºC y alcanzando su humedadrelativa también el 100%. La hume-dad absoluta habrá aumentado de16 gr/Kg (punto B1) a 18,4 gr/Kg(punto B2). Es decir, cada kg. de aire,al mismo tiempo que disminuye sutemperatura en 6ºC, absorbe 2,4 grde agua.

En los dos ejemplos anterioresvemos que la disminución de latemperatura se consigue a costa deun aumento de la humedad del aire yque el efecto refrigerador de este tipode proceso es tanto más acusadocuanto más seco sea el clima. Otracaracterística a tener en cuenta esque, debido al aumento de humedaddel aire, la capacidad de disipaciónde calor del cuerpo humano, que seproduce principalmente gracias a latranspiración, disminuye.

Dispositivos para la refrigeracióndel aire

La eficacia de un sistema derefrigeración por evaporación de aguadepende:

- De la superfície de contacto entre elaire y el agua.

- De la velocidad relativa entre el airey el agua durante el tiempo decontacto.

- Del tiempo durante el que el aireestá en contacto con el agua.

- De la diferencia entre la temperaturahúmeda del aire y la temperatura delagua empleada para el proceso.

Los dispositivos diseñados tienden aoptimizar las anteriores condicionesconsiguiéndose rendimientos entre el95% y el 60% de la diferencia entre latemperatura seca y húmeda delpsicrómetro.

Además de los sistemas más omenos sofisticados diseñados paraeste fin, la refrigeración del aire puedehacerse mediante dispositivos

Fig. 5

Fig. 6

Tubo parala conduccióndel agua

Relleno devirutas demadera

Colectorde gotas

Telametálica

Gotasde agua

Ventilador

EQUIPO EVAPORATIVO COMPACTO

Aspersoresde agua

Panelesevaporativosen trescostados dela unidad

Válvula desobrenivel

Bomba recirculaciónde agua Boya

Tanquede agua

Aguaatomizada

Aireseco

Tubo de agua

Aire húmedo

Atomizador

T °C(T – ∆T) °C

127

Fig. 8

Imprès sobre Paper Ecològic Brillant de 135 Grs.

sencillos como los representados enlas fig. 5 y 6. El rendimiento quepuede esperarse del mostrado en lafig. 6 es del orden del 60% de ladiferencia entre las temperaturas secay húmeda.

Los sistemas de enfriamiento de airepor evaporación pueden clasificarseen directos o indirectos. En losprimeros hay un contacto del aire conel agua ya sea haciendo pasar lacorriente de aire a través de paneleshúmedos, fig. 6 o bien pulverizandoagua dentro del chorro de aire deentrada, fig. 5. Los sistemasindirectos tienen lugar a través de unintercambiador de calor, pero no nosocuparemos de los mismos en estaHoja Técnica.

La gráfica de la fig. 3 ilustra loscambios termodinámicos que ocurrenentre el aire y el agua en un sistemadirecto. El agua recirculada quehumecta los paneles alcanza unatemperatura de equilibrio igual a latemperatura húmeda del aire deentrada. El calor y la masa quetransfiere entre el aire y el agua baja latemperatura seca del aire y aumentala humedad a una temperaturahúmeda constante.

El rendimiento del sistema vieneexpresado por la fórmula:

R = 100

t1 = Temp. seca del aire entrada.

t2 = Temp. seca del aire salida.

t’ = Temp. húmeda aire entrada.

Para instalaciones de refrigeración degrandes edificaciones comoinvernaderos agrícolas o granjas deanimales se suelen disponer en todoun lateral del mismo o bien del techo,unos paneles porosos de fibra decelulosa rociados con agua por suparte alta en toda su longitud. El aguasobrante cae por gravedad y esrecogida por un canalón inferior paraser recirculada. Los ventiladores secolocan en la pared opuestaextrayendo aire del local dejándolo endepresión, lo que fuerza a entrar elaire del exterior a través de lospanales húmedos.

En el mercado existen equiposcompactos que en una misma cajaalojan un ventilador, un panel húmedoy el equipo hidráulico necesarios parabombear el agua, conducirla y regar elpanel. Es el caso de la fig. 7 que vandel modelo sobremesa de 350 m3/h,pasando por el modelo de ventanahasta 7.000 m3/h para acabar en el

de conexión a conductos hasta 30.000m3/h. La velocidad del aire a través delpanel va de los 0,5 a 1,5 m/s.

Otro modelo es de rociado poraspersión fig 8 dentro de la caja endonde se proyecta agua por unospulverizadores contra el panelevaporativo. Es para grandes caudalesque alcanzan los 60.000 m3/h convelocidades de aire de 3 m/s.

Y finalmente existe el de panelrotatorio fig, 9 que dispone el panelen forma de tambor giratorio con unaparte del mismo sumergido en untanque de agua del que emergeempapado para presentar su masa ala corriente de aire del ventilador. Sefabrica para caudales de hasta20.000 m3/h y velocidades de 3 m/s.

t1 – t2t1 – t'

EQUIPO EVAPORATIVO CON ASPERSORES DE AGUA

Impulsiónaire

Entradaaire

Panelesevaporativos

Aspersorde agua

Tanquede agua

Ventilador

EQUIPO EVAPORATIVO CON TAMBOR ROTATIVO

Fig. 9

Válvulaautomática

Tanquede agua

Drenaje

Tambor evaporativorotativo

Cajadel tambor

128

LA CLIMATIZACION DE INVERNADEROSCASOS DE APLICACION

Con los invernaderos agrícolas sepretende obtener un alto rendimientoen la producción y calidad de losproductos a desarrollar, aunque lascondiciones ambientales exterioressean desfavorables.

Dentro del invernadero hay queprocurar que los factores que inter-vienen en el desarrollo de los vegeta-les sean los adecuados. La Climatiza-ción regula la concentración delanhídrido carbónico CO2 y el oxíge-no, la temperatura, la humedad, laluminosidad, amén de otros factoresque actúan muy relacionados entre síy que necesitan estar presentes deforma equilibrada.

Las zonas climáticas en España sonmuy diversas y las condicionesfavorables durante el invierno puedenresultar problemáticas en verano. Enla zona mediterránea, principalmentehacia el Sur, resulta más difícil enfriarel invernadero en verano quecalefaccionarlo en invierno. Habrápues que recurrir a técnicas distintaspara alcanzar climas deseables.

Temperatura

La temperatura actúa sobre lasfunciones vitales de los vegetalesresultando, en general, crítica pordebajo los cero grados o por encimalos 70 ºC. Fuera de estos límitesmueren o se aletargan. Las tempera-turas óptimas son las indicadas en latabla I.

Humedad

La humedad del aire interior de uninvernadero es muy importante parala vida de las plantas. Interviene en elcrecimiento, en la transpiración, lafecundación de las flores y en eldesarrollo de enfermedades, cuandoes excesiva. La tabla II muestra losvalores adecuados a cada tipo decultivo.

Si la humedad es excesiva dificulta laevaporación. Si es escasa aumenta latranspiración hasta llegar a dificultarla fotosíntesis. La humedad, con lamisma cantidad de agua en elambiente, varía con la temperaturapor lo que debe controlarse ambosparámetros para dar con las mejores Tabla II

Lechuga 14-18 °C 10 °C

Espinacas 15-18 –2

Guisantes 16-20 3

Acelgas 18-22 –4

Apio 18-25 5

Judías 18-30 8

Tomates 20-24 7

Pimiento 20-25 8

Pepino 20-25 10

Berenjena 22-27 9

Sandía 23-28 10

Melón 25-30 9

Calabacín 25-35 8

CALEFACCIONARPOR DEBAJO DE:

TEMP. OPTIMAPRODUCTO

Tomate y pimiento 50-60%

Berenjena 50-60

Melón y acelga 60-70

Judías 60-75

Lechuga 60-80

Sandía 65-75

Guisantes 65-75

Calabacín y apio 65-80

Fresones 70-80

Pepino 70-90

Tabla I

HUMEDADPRODUCTO

129

Fig. 1

VENTILACION NATURAL

condiciones. Una humedad excesivase corrige con ventilación, elevandola temperatura y evitando sueloshúmedos. Y por contra, se beneficiasi es escasa, con riego, nebulizaciónde agua o superficies presentes deagua.

CALEFACCION

Si las temperaturas reinantes en elinvernadero están por debajo de lasóptimas habrá que recurrir acalefaccionarlo. Prescindiendo desistemas rudimentarios, los genera-dores de aire caliente con quema-dores de aceite pesados suelenresultar los más racionales, siendoprohibitiva la calefacción eléctrica.

La calefacción debe compensar laspérdidas de calor por radiación,renovación de aire, conducción,convección y por el suelo. Si seprescinde de la renovación de aire,que suele ser nula en invierno, puedehacerse el cálculo aproximadamentepor la fórmula :

C = K . S . (ti-te)

C = Kilocalorías/hora necesarias

K = Coef. de transmisión de lacubierta (de 2,5 a 7).

S = Superfície de la cubierta yparedes.

ti-te = Incremento temperatura en elinterior respecto al exterior.

Aunque se proyecte una calefaccióndiscreta por motivos económicos yno se pretenda alcanzar las tempera-turas óptimas de la tabla I, el importede la calefacción resulta siempreimportante. Sólo como ejemploindicativo dejaremos apuntado quepara un invernadero de 4.000 m2,con un coeficiente de transmisiónmedio y para un incremento detemperatura de 10 ºC, de la aplica-ción de la fórmula indicada resultaun aporte de calor, más un 10% porpérdidas diversas, de 250.000kcal/h. equivalente a una potenciaeléctrica de 290 Kw.

En casos de una emergencia pasaje-ra, puede evitarse la catástrofe, sinaportar calor artificial, con la produc-ción de humo o vapor de aguadentro del invernadero.

REFRIGERACION

Según sea el material de la cubiertadel invernadero la radiación solar, queen la zona mediterránea alcanzahasta 600 W/m2, puede determinarun sobrecalentamiento del aireinterior muy alto. Esta sobrecarga de

Fig. 2

VENTILACION NATURALFig. 3

Abertura cenitala lo largo de la nave

Aberturas lateralespor ventanas alargadas

40

35

30

25

20

15

10

5

0

-50 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

Tem

per

atur

as °

C

horas

Aireexterior

El aire calienteasciende

Invernadero de vinilodoble pared Salida aire

Invernadero de vinilo doble pared

Temperaturaexterior

Temperaturadentro del

invernadero

VARIACIÓN DE LAS TEMPERATURAS A LO LARGO DEL DIAInvernadero cerrado sin ventilación

130

calor hay que eliminarla tratando quela temperatura se acerque a lasóptimas señaladas. La gráfica de laFig. 1 muestra la diferencia detemperatura entre la interior yexterior de un invernadero cerrado,sin aberturas, a lo largo de las horasdel día.

Recurrir a una refrigeración mecánicaa base de compresor, bomba decalor, etc, es disparatado por elcoste que supondría. Hay que utilizarsistemas más económicos como laventilación, los paneles evaporativos,la nebulización y aspersión de agua yel sombreado.

VENTILACION

La ventilación en un invernaderoconsiste en sustituir el aire calienteinterior del mismo por otra masa deaire más frío procedente del exterior.Así puede evacuarse gran parte de lasobrecarga de calor rebajando latemperatura y, a la vez, modificar lahumedad y la concentración degases.

Dos son los sistemas de ventilaciónque pueden adoptarse: VentilaciónNatural y Ventilación Mecánica. Elsistema de ventilación debe escoger-se de acuerdo con tipo de cultivo ylas características del edificio. Ladescripción que va a hacerse deambos sistemas obedece a cons-trucciones experimentales realizadas,más que a cálculos teóricos pero síque pueden señalarse como objeti-vos comunes el establecer unasrenovaciones horarias entre 45 y 60.La temperatura interior en un díasoleado, será de 5,5 a 6,5 ºC porencima de la exterior con 45 renova-ciones/hora y de 4,5 a 5,5 ºC con 60renovaciones/hora.

Y que las entradas de aire se dise-ñen para que, en invierno, el aireexterior se mezcle con el interior dellocal antes de incidir sobre lasplantas.

Ventilación Natural

La ventilación natural se basa en queel aire caliente interior del invernade-ro asciende y sale por aberturas enel techo con entradas laterales porlos bajos Fig. 2. Se establecen unascorrientes de aire que ventilan elespacio cubierto. El montante de laventilación lograda por este sistemadepende del gradiente de tempera-tura interior-exterior, de la intensidady dirección del viento y de la cons-trucción del invernadero.

Fig. 4

Salidaaireinterior

Ventilador

Entradaaireexterior

VENTILACION MECANICA SIMPLENaves anchas

Fig. 5

Airehúmedo

Aireexterior

Ventilador

Salidaaire

Panelhúmedo

VENTILACION MECANICA HUMEDASistema por depresión Fig. 6

VENTILACION MECANICA HUMEDASistema por sobrepresión Fig. 7

Aireexterior

Panelhúmedo

Airehúmedo

Salidaaire

Ventilador

Persianagravedad

Reja

Mesas de cultivo

Persianagravedad

Reja deprotección

VENTILACION MECANICA SIMPLENaves estrechas

Ventilador Salidaaire

131

La ventilación natural exige grandesaberturas, del 15% al 25% de lasuperficie cubierta y decidir si abertu-ras centrales o laterales o la combina-ción de ambas, Fig. 3. Para obteneruna buena distribución del aire debenabarcar toda la longitud de la nave y,para épocas frías o bien para poderregular la humedad, es necesariopoder cerrar de forma progresiva,parcial o total estas aberturas. Lamaniobra puede ser manual oautomática pero siempre será conve-niente que esté mecanizada, centrali-zando su mando. En cambiosbruscos de la climatología hay quepoder reaccionar con rapidez y acualquier hora, por lo que si elsistema es automático se tendrá queequipar con sensores de lluvia yviento para actuar.

Pero, con este tipo de ventilación esdifícil conocer qué renovación de airese consigue, es imposible regular lavelocidad de incidencia del aire sobrelas plantas, está demasiado condicio-nado a las condiciones meteorológi-cas y en caso de invernaderoscalefaccionados es difícil conservar laenergía debido al defectuoso cierrede ventanas o de las muy largaschimeneas centrales, sobretodocuando las naves envejecen despuésde un largo tiempo de uso.

Ventilación mecánica simple

La ventilación mecánica consiste enrenovar el aire con la instalación deventiladores electromecánicoscolocados en la cubierta o bien en laparte alta de un lateral de la nave,dependiendo de la anchura de lamisma. Las entradas de aire exteriorse disponen por la parte baja de lapared opuesta a la de los ventiladoreso por ambas si la descarga escentral, Fig. 4.

Designamos como "simple" el hechode vehicular aire del exterior, con sutemperatura y humedad y descargar-lo, después de barrer el interior,evacuando humedad, gases y cargade calor hacia el exterior. Es lógicoque la temperatura mínima interiorque puede esperarse con estesistema sea a lo sumo la misma quela del aire exterior.

Las renovaciones de aire por hora Nque se decidan, entre 40 a 60,indicarán el caudal de aire necesario

Q (m3/h) = volumen del local x N

Y, el número de ventiladores será:

Q total

q (caudal un ventilador)

Imprès sobre Paper Ecològic Brillant de 135 Grs.

Los ventiladores se distribuirán a lolargo de la nave, en la cubierta o unlateral, distanciados entre 7 a 10metros uno de otro. En el caso deventiladores laterales se colocaránpersianas de gravedad para evitarcorrientes contrarias cuando losaparatos estén parados.

Las entradas de aire se protegerán,hacia el exterior con rejas antipájaroso roedores. Hacia el interior sedispondrán deflectores en caso que elaire exterior entrante incida directa-mente sobre las plantas próximas.

La conexión eléctrica de los ventilado-res se hará a través de reguladores develocidad que permitirán obtenerregímenes de ventilación distintos deacuerdo a las necesidades.

Ventilación mecánica húmeda

Este sistema consiste en saturar dehumedad el aire de entrada haciéndo-les atravesar unos paneles de gransuperfície construídos con materialfibroso empapado de agua. Unoscanales perforados a lo largo de laparte alta de los paneles suministranagua continuamente que los mantienemojados. Fig. 6.

El aire exterior impulsado por unventilador contra los paneles en elcaso de una instalación porsobrepresión o bien succionado porun extractor en la pared opuesta de lanave, en el caso de depresión,penetra en el invernadero saturado dehumedad y con una temperatura másbaja. Dentro del local se mezcla con elaire ambiente y se evapora rebajandola temperatura y modificando suhumedad. El aire a la salida será laresultante de la mezcla, arrastrandotambién los gases existentes.

Con este sistema se renueva el aire,se enfría y varia su humedad. Elenfriamiento conseguido será tantomayor como más seco sea el aireexterior, pudiéndose alcanzar diferen-cias de 5 ºC. La eficiencia de lainstalación se define como la relaciónentre la diferencia de temperaturasentre el aire exterior y el inyectado alinterior y la del aire exterior y la delinyectado en caso de estar saturadoal 100%. Pueden alcanzarse rendi-mientos del 90%.

El diseño en la disposición de losventiladores y los paneles debenresolver los problemas de la velocidaddel aire sobre las plantas y losgradientes de temperaturas dentro delinvernadero.

Algunos aspectos que hay queatender son :

La velocidad del aire a través de lospaneles húmedos deben estar entre1 y 2 m/s.

La pérdida de carga de un panel nodebe sobrepasar los 15 Pa con unenfriamiento de 3 ºC. Los paneles,que ocupan todo el largo de unlateral del invernadero, deben teneruna altura entre 0,5 y 2,5 m.

El caudal de agua para mojar lospaneles verticales debe oscilar entrelos 4 y 10 l/min. por metro delongitud de los mismos.

Si los locales son muy anchos debeadoptarse la disposición de ventila-dor de techo y entradas de aire,con paneles húmedos, en amboslaterales.

Aspersión y nebulización de agua

Consiste en repartir por todo el localunos pulverizadores de agua quedifunden gotas por todo el ambiente.Según sea el tamaño de las gotas,por encima o por debajo de los 200µm., resultan gotas que mojan oforman niebla. Estas gotas de aguase evaporan, absorbiendo gran partede la energía solar recibida, con loque enfrian el ambiente.

Como este sistema no cuenta conventilación resulta inferior a la ventila-ción húmeda por lo que es aconseja-ble combinarlo con una ventilaciónsimple.

Un inconveniente a señalar es quelos equipos pulverizadores son muydelicados por la facilidad de obstruir-se los pequeños orificios de loschiclés con las sales del agua.

Sombreado

Más que un sistema en sí, el som-breado es un buen complemento acualquier sistema de refrigeraciónque se adopte. Consistente encolocar unos parasoles, pantallas deprotección, para paliar el exceso deradiación solar sobre el invernadero.No obstante resulta difícil de instalarpor razones de tamaño, solidezmecánica, resistencia a los elemen-tos meteorológicos y de orientaciónexacta en caso de recurrirse almismo de forma parcial.

También puede reducirse la tempera-tura de la cubierta, que emite calorhacia el interior de forma importante,por aspersión de agua sobre lamisma, si bien esta medida requiereun gasto de agua elevado.

N =

132

Desde el año 1992, en que la ONUpromovió la conferencia de Río deJaneiro, los temas relacionados con elcambio climático se encuentran en lasagendas de la mayoría de losgobiernos.

Esta preocupación por el cambioclimático, las medidas que debenadoptarse así como los plazos en quedeben alcanzarse los objetivos,también fueron objeto de debate enlas conferencias de Kioto y BuenosAires, esta última en 1.998.

Uno de los temas de discusión enestos encuentros internacionales hasido la reducción de las emisiones delos gases que originan el efectoinvernadero.

Entre las distintas políticas seencuentra la eficiencia energética. LaUnión Europea se ha comprometidoactivamente con los anterioresobjetivos. Así, en 1992, se fijó unambicioso objetivo para el año 2000en respuesta al proceso de Río y losnuevos requisitos del Tratado deMaastricht y desde el año 1994participa en el convenio marco de lasNaciones Unidas sobre el cambioclimático. Las inquietudesmedioambientales en el desarrollo dela política energética han quedado demanifiesto en el Libro Verde por unapolítica energética de la UniónEuropea, adoptado en enero de1995.También los programas SAVEpara estimular la eficiencia energéticay la red OPET (siglas de Organisationfor the Promotions of EnergyTecnology) van en este sentido. Unode los objetivos que se ha propuestola U.E. dentro del quinto programa,iniciado en el año 1996, es estabilizarlos niveles de emisión de CO2 a losniveles de 1990.

Para plantear objetivamente esteprograma se determinaron lastendencias sociales europeas en losperíodos mencionados Fig. 1,identificando al mismo tiempo lasfuerzas favorables y adversas a laconsecución de los objetivospropuestos. El rendimiento energéticoes una de las fuerzas a tener encuenta Fig. 2.

AHORRO DE ENERGIA DE CALEFACCION ENGRANDES LOCALES. Uso de Ventiladores de Techo

CASOS DE APLICACION

1980 1990 2000 2010

200

150

100

501980 Fig. 1

PNB

TurismoTransporte de pasajerospor carretera

Consumo de energía

Fertilizante a base de nitrógeno

Tendenciassociales

(índice 1980=100)

133

Puede decirse que este procesoenlaza también con la preocupaciónmotivada por la crisis del petróleo delaño 1973 que dio origen a laConferencia Mundial de la Energíacelebrada en Estambul en 1977. Enesta, se llegó también a la conclusiónque, el ahorro energético, es la másbarata y accesible fuente de energíay puede jugar un papel primordial enel futuro.

Esta verdad, válida para todo elmundo, es dramática en España porsu gran dependencia energética delexterior. Una fuerte política defomento de las energías limpias orenovables (eólica, solar, etc.) juntocon el fomento del ahorro energéticoexperimentará un gran impulso ennuestro país.

Respecto al ahorro energético debedecirse que la Fundación Ford llegó ala conclusión que los procesosindustriales pueden mejorar el 30%su eficiencia energética. También elCentro de Estudios de la Energíaexplica que se pueden lograr ahorrosde un 5 hasta un 20% con sencillosmétodos de mejora en equipos yprocesos, con inversionesrazonables.

Este capítulo pretende aportar sugranito de arena contribuyendo alahorro de energía de calefacción engrandes locales uniformizando latemperatura por medio deventiladores de techo.

CALEFACCION Y CLIMATIZACIONDE EDIFICIOS

La calefacción o climatización de unlocal tiene por objeto crear unasdeterminadas condiciones detemperatura, humedad, etc. en elambiente a fin de que las personasque lo habitan tengan una sensaciónde confort o bienestar.

La mencionada sensación es,pricipalmente, el resultado delintercambio de energía entre elcuerpo humano y su entorno. Esteintercambio se produce porevaporación, convección y radiación,tal como muestra la Fig. 3.

Vemos que, únicamente en losespacios habitados, es necesariomantener las condicionesambientales necesarias para elbienestar. De hecho las normativassobre climatización ya definen estosespacios, en que deben garantizarselos criterios de bienestar, comoZONAS OCUPADAS, tal como puedeverse en la Fig. 4. También debe

Fig. 4

La UE podria alcanzar parael año 2000 el objetivo deestabilización en los nivelesde 1990 con programasnacionales, pero el área deincertidumbre significa queson necesarios el impuestoCO2 u otras medidas.

Recesióneconómica

Política• Programas

nacionales• Impuesto

CO2/energia

Tecnologías• RENDIMIENTO

ENERGÉTICO• Cambio de

combustible• Energíasrenovables, etc.

Política• Retrasos en el

desarrollo deprogramas de

rendimiento energético• En algunos estados

miembros no hayobjetivos de CO2. Área de incrtidumbre de los

programas nacionales(Incluyendo Alemaniacumpliendo sus objetivos)

Desarrollo• Crecimiento del

transporte• Bajos costes de

energía• Mayor uso de

energía.

Objetivo de estabilización

30

20

10

01985 1990 1995 2000 2005 2010

El cuerpo elimina el calor por:

evaporación

convecciónradiación

Fig. 3

límite superior de lazona ocupada (2m)

techo

1,7 m1,1 m0,6 m

ras de medición de losparámetros ambientales

Fig. 5

5,04,54,03,53,02,52,01,51,00,5

010 20 30 40 0 10 20 30 40 0 10 20 30 40 0 10 20 30 40 50

Posición I Posición II Posición III Posición IV

Fig. 2

ºC 134

decirse que mantener aquelloscriterios fuera de las zonas ocupadasconduce a despilfarro de energía.

Este despilfarro no tiene demasiadaimportancia en locales con una alturade techo reducida. No puede decirselo mismo en el caso de naves ylocales cuya altura de techo esconsiderable. En estos casos esconveniente instalar sistemas quelleven a una mayor eficienciaenergética al calentar o climatizar ellocal.

GRADIENTE DE TEMPERATURA ENUN LOCAL

Si medimos la temperatura de unlocal con calefacción a diferentesalturas veremos que esta aumentadesde el suelo hasta el techo. Esteaumento sigue la curva de la Fig. 5 ysu incremento depende del caudal deaire extraído del local y de la cantidadde energía empleada en calentarlo.En el caso de un local estandardsuele aceptarse un incremento detemperatura de aproximadamente un7% por cada metro de altura sobre elnivel de respiración de los ocupantes.

AHORRO DE ENERGIA ENCALEFACCION

En un edificio las pérdidas de calor através de los cerramientos sonproporcionales a la diferencia detemperaturas entre el interior y elexterior del edificio, es decir cuantomás alta sea esta diferencia mayorserá el gasto energético decalefacción. Suponiendo que ladiferencia de temperatura entre elinterior y el exterior sea uniforme, enel techo, paredes, ventanas, etc. elporcentaje de calor disipado en cadauno de los elementos constructivospuede verse en la Fig. 6.

Estos porcentajes de energía disipadaen cada uno de los cerramientospueden cambiar substancialmente sila temperatura a nivel del suelo esdiferente de la del techo. En estecaso las pérdidas de calor a travésdel techo pueden ser considerables.

Según lo anteriormente descrito, si nose emplean dispositivos para evitar laestratificación térmica del aire deestos locales nos encontraremos conuna disminución de la eficienciaenergética debida a doscircunstancias:

- Por la necesidad de tener quecalentar, hasta las condiciones deconfort o bienestar, un volumen deFig. 8

25%

15%10%

35%

15%

Fig. 6

Fig. 7

30º C28º

26º

23º

20º

17º

Aerotermo

Termostato

Aerotermo

Termostato

20º C

20º

20º

20º

20º

20º

Temperatura exterior 0º C

135

Imprès sobre Paper Ecològic Mate de 135 Grs.

aire muy superior al de la ZONAOCUPADA.

-Por el aumento de las pérdidascaloríficas a través del techo debido ala mayor diferencia entre latemperatura del aire en la partesuperior de la nave y la temperaturaexterior.

Pero veamos más detenidamenteestos dos aspectos: Partiendo de unlocal frío, al empezar la jornada sepondrá mucho antes a régimen,alcanzando una temperatura uniforme,un local con ventiladores de techo queotro sin ventilación, en el que paralograr la temperatura de bienestar enla zona ocupada, se originarántemperaturas crecientes hasta eltecho.

La fórmula siguientes :

C = 0,24 V (t2-t1)

indica la cantidad de calorías (kcal)necesarias para calentar una masa deaire V(kg) desde una temperatura, porejemplo, de t1(ºC) a la t2. Como puedeverse esta energía es tanto mayorcuanto más grande sea el incrementode temperatura, necesario. En elejemplo de las figuras es de 20ºC conuna temperatura uniformizada desdeel techo y de 25ºC aproximadamenteen el otro caso sin ventilación.

Desde el punto de vista de laspérdidas de calor por transmisión deparedes y techo la fórmula:

P = ∑ (KS (t2-t1))

Depende también, de formadirectamente proporcional, del saltode temperatura que, en este caso, esla del interior del local al exterior delmismo, a la intemperie.

Calculando las pérdidas zona a zona,a medida que la temperaturaaumenta, se llega a valores muysuperiores de los que arroja el mismocálculo en el caso de una temperaturauniforme.

Como ejemplo supongamos la navede la Fig.9, a cuyas paredes, techo ysuelo les consideramos un coeficientede pérdidas K, que es el mismo entodos los casos.

17º C

29º C26º23º20º

45 m

8 m

Fig. 9

Calor perdido por las paredes =K ( (45 x100)x2x8)x( 29-17

-5) = K x 41.760 Kcal.

Calor perdido por el suelo =K (45+100)x2x(17-5) = K x 3.480 Kcal.

Calor perdido por el techo =K (45x100)x(29-5) = K x 108.000 Kcal.

Total K x 153.240 Kcal.

En el caso de tener una distribución uniforme de la temperatura (20ºC), las pérdidasserán :

Calor perdido por las paredes =K ((45x100)x2x8)x(20-5) = K x 34.800 Kcal.

Calor perdido por el suelo =K (45+100)x2x(20-5) = K x 4.350Kcal.

Calor perdido por el techo =K (45x100)x(20-5) = K x 67.500 Kcal.

Total K x 106.650 Kcal.

Según estos resultados tendríamos un ahorro de energía del

153.240 - 106.650

153.240

El valor de este ahorro de energía, solo debe tomarse como un dato cualitativoya que se ha hecho la hipótesis de un mismo coeficiente K para las paredes,techo y suelo. Para conocer el valor del ahorro real de energía en unaconstrucción determinada, debe efectuarse el cálculo introduciendo los valoresreales de los coeficientes K, es decir tener en cuenta el tipo de paredes, techoy suelo y si están o no aislados.

Los ventiladores idóneos para instalar el aire desde arriba hacia abajo son deltipo de techo, como los representados en la Fig. 1, y con diámetros de 900 a1500 mm. Son aparatos de caudal, con pocos álabes, de tres a cinco máximo,y que giran a velocidades por debajo de las 500 rev/min.En el catálogo S&P, pueden hallarse las características de este tipo de aparatos.

La cantidad de calor por unidad de tiempo que se perderá, en el caso de teneruna distribución de temperatura como la indicada, vadrá :

100 m

Temperatura exterior -5º C

= 0,304 = 30,4%

2

136