aplicacion de ductos de ventilacon

UNIDAD 6: Equipos de tratamiento de aire

Subtema: Diseño de ductos de aire acondicionado

Trabajo: Aplicación de cálculos en el diseño de ductos de ventilación.

MATERIA: Refrigeración y aire acondicionado

HORARIO: SALON: L-J L-M2

PRESENTA: González Martínez Ediberto

CATEDRATICO: Ing. Jorge carrera Benítez

FECHA:

18/Mayo/2015

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Observaciones

Refrigeración y aire acondicionado.

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González Martínez Ediberto

Contenido Introducción:.................................................................................................................. 3 Planteamiento del problema: ......................................................................................... 4 Justificación:.................................................................................................................. 4 Marco teórico: ............................................................................................................... 5 Desarrollo del proyecto ................................................................................................. 7 Resultados: ................................................................................................................. 21 Bibliografía: ................................................................................................................. 22


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Introducción: El presente trabajo es un ejemplo acerca de cómo podemos aplicar los cálculos de dimensionamiento de ductos en sistemas de aire acondicionado, para que estos suministren la carga necesaria para poder tener un desempeño óptimo. Es importante tener algunos principios claros para poder entender de lo que hablaremos a lo largo del desarrollo del tema. Cuando se tiene una caída de presión en el flujo normal de un fluido (líquido o gas) por un canal restringido o ducto. La magnitud de esta caída de presión depende de varios factores: diámetro o forma de la sección del ducto y condición de su superficie, viscosidad, masa específica, temperatura y presión del fluido, transferencia de calor a o hacia el líquido y tipo de flujo, viscoso o turbulento. Se tiene relación de estas variables mediante relaciones simples. A lo largo del problema desarrollaremos las relaciones que guaran entre sí para poder determinar las dimensiones del problema propuesto. El tamaño de los ductos se escoge para las velocidades máximas de aire que puede utilizarse sin causar ruidos molestos y sin causar pérdidas excesivas de presión. Los ductos grandes reducen las pérdidas de fricción, pero la inversión y el mayor espacio deben compensar el ahorro de potencia del ventilador


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Planteamiento del problema: Se desea diseñar los ductos adecuados para un sistema de ventilación de aire acondicionado con el fin de que los mismos sean eficientes para las condiciones presentadas y que la distribución y dimensionamiento de los sean alas idóneas para facilitar su instalación.

Justificación: El mantener áreas ya sea comerciales o residenciales con una adecuada temperatura que sea confortable para las personas es de suma importancia debido a que podemos encontrar condiciones adversas por el clima que se da en determinadas épocas del año siendo el verano y el invierno condiciones de diseño para los sistemas de aire acondicionado, además condiciones de espacio pueden dificultar el diseño de estos sistemas ya que estos deben ser lo más compactos posibles para que no puedan ocasionar problemas por ello la importancia de tener sumo cuidado a la hora de seleccionar las dimensiones de los ductos sin ver comprometido si adecuado funcionamiento.


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Marco teórico: Los conductos son utilizados en el ámbito de los sistemas de aire acondicionado para distribuir y extraer aire en los diversos ambientes que forman un conjunto de salas o cuartos. Entre los flujos de aire que circulan por los conductos se distinguen por ejemplo, alimentación de aire, el "de retorno",

el aire de recirculación, y la extracción de aire.

Los conductos también permiten distribuir el suministro de aire para ventilación. Por lo tanto, los conductos para aire son un método utilizado para asegurar se dispone de una adecuada calidad del aire interior como también de confort térmico. Un sistema de conductos a menudo es denominado red de conductos. La planificación ('layout'), dimensionamiento, optimización, ingeniería detallada, y cálculo de las caídas de presión a lo largo del sistema de conductos es denominado el diseño de conductos.

Existen diversas tipologías de conductos atendiendo a su composición y/o su geometría. En referencia a la composición los conductos más habituales son los metálicos, los fabricados en material aislante (fibras de vidrio y lanas de roca principalmente), los textiles e incluso los flexibles de aluminio reforzado. En cuanto a su geometría los hay de sección rectangular, de sección circular y ovalada.

Fig.1 Esquema típico de ductos


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Tipos de ductos Ductoglass 800: Lámina rígida de fibra de vidrio compacta y aglutinada, empleada en la fabricación de ductos para el transporte de aire acondicionado y de ventilación. Usos: Transportar el aire en silencio (absorbiendo los ruidos de las máquinas) herméticamente (evitando las pérdidas hacia ambientes no requeridos), a temperatura uniforme (evitando las pérdidas o ganancias de calor) en forma eficiente. Dimensiones: 96" y 120" ( largo ) x 48" ( ancho ) x 1"de espesor El sistema de ductos DUCTOGLASS 800 se fabrica a partir de láminas rígidas de fibra de vidrio, aglutinadas con resinas especiales, obteniéndose ductos de sección rectangular, los cuales cuentan como parte integral de sí mismos con una barrera de vapor aplicada en fabrica, la cual también sirve como elemento de terminado. El sistema de ductos DUCTOGLASS 800 es un sistema eficiente para la conducción del aire, el cual incorpora el aislamiento térmico y el aislamiento acústico, asegurando un desempeño eficiente y el mejor control del sonido. Ductos Fabricados con Lámina Metálica Cuando las velocidades del aire superan el valor de 2400 pies/minuto y la presión estática supera las ± 2 pulgadas de columna de agua, se hace necesario el empleo de láminas metálicas de acuerdo a las especificaciones de SMACNA (Air Conditioning Contractors National Association) Cualquier sistema de ducteria en lámina metálica debe ser aislado térmica y acústicamente a fin de evitar la transmisión de sonido de las máquinas y la formación de condensados que terminan por corroer el metal.


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Desarrollo del proyecto Ejemplo para diseño de sistemas de distribución de aire. Calcule las dimensiones ancho y alto del siguiente sistema de ductos metálicos rectangulares en una casa habitación propuesto, utilizando el método de igual fricción, seleccione las dimensiones de las rejillas o difusores de suministro (lo que aplique) y la rejilla de retorno, adicionalmente verifique si el ventilador del equipo de aire acondicionado puede ser correctamente recomendado para el diseño propuesto. Estudie los planos del edificio, y organice el sistema de suministro y retorno además de las entregas de aire para proveer la distribución correcta dentro de cada espacio y para facilitar la construcción de los mismos. El plano es el siguiente, y la solución adoptada en esta etapa es la siguiente

De acuerdo con la carga de enfriamiento calcule las necesidades de caudal (pies cúbicos por minuto) para cada salida de ducto, zona o división del edificio. Se pueden ajustar las cantidades de caudal calculadas tomando en cuenta las ganancias de calor en los conductos o fugas en los mismos.


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ZONA BTU/H % CAUDAL

CFM

REDONDEANDO, CAUDAL EN CFM

1A 9879 17 340 350

1 14587 25 500 500

2 8756 15 300 300

3 10265 17 340 350

4 15234 26 520 500

TOTAL BTU/H 58721 100 2000 2000

TON. REF. 4,9

EQUIPO SELECCIONADO: COMPACTO DE 5 TONELADAS DE REFRIGERACIÓN

UN EQUIPO MANEJA 400 CFM POR CADA TONELADA, PARA 5 TONELADAS SON 2000 CFM (pies cúbicos por minuto) Para el ejemplo en análisis, se muestra la siguiente propuesta:

Luego de conocida la capacidad del equipo a instalar, tal como se expuso anteriormente se utiliza como practica recomendada, el calcular 400 CFM (pies cúbicos por minuto) por cada tonelada de refrigeración, por lo tanto un equipo de 5 toneladas de refrigeración manejará 2.000 CFM. LA DISTANCIA ENTRE EL PUNTO “A” Y EL PUNTO “J” DE ESTE EJEMPLO ES 30 PIES. Seleccionar el método para calcular el tamaño de cada ducto: los métodos avalados por la ASHRAE son:


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a) Método de Igualdad de pérdidas por rozamiento, Método de igual fricción o Método de caída de presión constante.

b) Método de Recuperación Estática. c) Método T. El ejemplo se resolverá por el método de igual fricción, el cual fue el seleccionado para el diseño de este tipo de sistema de bajas velocidades. La velocidad inicial en el conducto, se selecciona de la Tabla "Velocidades recomendadas y máximas en ductos", para “apartamentos” en ductos principales se tiene que la velocidad máxima recomendada es 1.500 pie/min.

De acuerdo a este criterio, se selecciona una velocidad V = 1.500 pie/min Q = A*V => A = Q/V = 2.000 pie3/min/1.500 pie/min = 1,33 pie2 A = 1,33 pie2

Por la tabla “Dimensiones de conductos, área de la sección, diámetro equivalente y tipo de ducto”, con A = 1,33 pie2 (sección del ducto), se tienen las siguientes opciones para construir el ducto rectangular: 14” x 14 “ ; 22” x 10 ; 28” x 8” ; Se selecciona 14 “ x 14” por tener menor relación de forma y no existir otro tipo de restricciones.


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Se selecciona para el ducto de distribución principal, las dimensiones 14" * 14" por tener menor relación de forma y no existir otro tipo de restricciones. Las pérdidas de carga por unidad de longitud se determinan en la Figura 10. Perdida de presión por fricción (pulgadas de agua por cada 100 pies), considerando el volumen de aire (2.000 pie3/min) y la velocidad seleccionada de 1.500 pie/min, de esta forma, se obtiene: una pérdida de carga = 0,2 pulg c.a. por cada 100 pies de longitud equivalente.


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Figura Perdida de presión por fricción (pulgadas de agua por cada 100 pies) Tomando en cuenta que la longitud del tramo seleccionado como el estimado a tener mayor fricción son 30 pies, este tramo tendrá entonces una caída de presión solo por ductos rectos de 0,06 pulg. c.a., obtenido del siguiente cálculo:


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∆P= (0,2 pulg c.a./100 pies)*30 pies=0,06 pulg c.a. Para dimensionar los tramos de ductos restantes, se puede construir una tabla como la mostrada a continuación, utilizando la tabla “Porcentaje de área de sección recta en ramas para conservar constante el rozamiento" en base al porcentaje de flujo (caudal) especificado para cada tramo.

TRAMO CAUDAL

CFM

% CAPACIDAD

INICIAL

% AREA DE

DUCTO SECCIÓN

PIE2

ALTO Y ANCHO EN PULGADAS

AB 2000 100 100 1,33 14 X 14

BE 1150 57,5 65 0,86 12 X 12

EG 850 42,5 50,5 0,67 12 X 8

GJ 350 17,5 24,5 0,33 10 X 6

Con el porcentaje de la capacidad inicial, se determina el porcentaje de área de la sección recta de cada tramo para mantener constante el rozamiento utilizando la tabla “Porcentaje de área de sección recta en ramas para conservar constante el rozamiento", con lo que se calcula el área transversal de un ducto circular equivalente, mientras que sus dimensiones se extraen de la tabla “Dimensiones de conductos, área de la sección, diámetro equivalente y tipo de ducto”, así se puede construir la siguiente tabla mostrada arriba, donde se observan las dimensiones de los lados para el ducto rectangular seleccionado en los tramos BE, EG Y GJ.


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Tabla “Porcentaje de área de sección recta en ramas para conservar constante el rozamiento”

De esta manera queda dimensionado el trayecto que se supone es el tramo de mayor resistencia. Determine el tamaño de los ductos ramales de salida empleando las velocidades apropiadas. Para el ejemplo estos tramos son los marcados como BC, BD, EF y GH, en los cuales la velocidad se selecciona de la Tabla "Velocidades recomendadas y máximas en ductos", para “apartamentos” en ramales de suministro y se tiene que la velocidad máxima recomendada es 1.200 pie/min. Por la tabla “Dimensiones de conductos, área de la sección, diámetro equivalente y tipo de ducto”, con el área, se obtienen las dimensiones: alto y ancho como se muestra en la columna derecha de la siguiente tabla:

TRAMO CAUDAL

CFM VELOCIDAD (PIE3/MIN)

AREA, PIE2 (A=CAUDAL/VEL)


BC 500 1200 0,42 12 X 6

BD 350 1200 0,29 10 X 6

EF 300 1200 0,25 10 X 6

GH 500 1200 0,42 12 X 6


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Tabla Velocidades máximas y recomendadas en ductos.


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Tabla Dimensiones de conductos, área de la sección, diámetro equivalente y tipo de ducto.

1

2

3

4

5

6


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Los números de mayor tamaño que figuran en la tabla indican la clase del conducto. Tabla Dimensiones de conductos, área de la sección, diámetro equivalente y tipo de ducto. Continuación.


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Tabla Dimensiones de conductos, área de la sección, diámetro equivalente y tipo de ducto. Continuación.


19


Tabla “Porcentaje de área de sección recta en ramas para conservar constante el rozamiento”


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Figura Perdida de presión por fricción (pulgadas de agua por cada 100

pies)


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Resultados:

TRAMO CAUDAL

CFM VELOCIDAD (PIE3/MIN)

AREA, PIE2 (A=CAUDAL/VEL)


BC 500 1200 0,42 12 X 6

BD 350 1200 0,29 10 X 6

EF 300 1200 0,25 10 X 6

GH 500 1200 0,42 12 X 6

Para las condiciones presentadas en el problema tomando en cuenta una velocidad promedio de 1200 pies cúbicos/min tenemos que para los tramos B-C tendremos un ducto rectangular de 12x6 in, para B-D 10x6 in, E-F 10x6 in, G-H 12x6 in.


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Bibliografía: http://www.fiberglasscolombia.com/masinfo/notastec/industr30ll.htm http://www.fiberglasscolombia.com/masinfo/toc.htm http://www.enelven.com.ve/aire_acondicionado.htm

http://www.fiberglasscolombia.com/masinfo/notastec/industr30ll.htm

http://www.fiberglasscolombia.com/masinfo/toc.htm

http://www.enelven.com.ve/aire_acondicionado.htm

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