UNIVERSIDAD FERMÍN TORO

FACULTAD DE INGENIERÍA

INGENIERÍA DE MANTENIMIENTO MECÁNICO

ACTIVIDAD N° 10

Ductos de Aire Acondicionado

Autor: Diego Lizarazo

C.I.: 21.140.660

Cabudare, Julio de 2015

Ductos para el Transporte de Aire Acondicionado

El aire cuando se transporta en un ducto, tiene que soportar dos cargas en su estructura, una la impuesta por la presión y otra por la velocidad. La primera es conocida como “Presión estática” y es la que a través de las paredes del ducto, normalmente tiene mayor efecto. La impuesta por la velocidad produce turbulencias ejerciendo una carga pulsante y variable en las paredes del ducto y es conocida como “Presión de velocidad”.

Cuando se diseña un ducto, deben tomarse en cuenta los siguientes parámetros:

Deformación y Deflexión (Estabilidad Funcional). Hermeticidad. Vibración. Generación y/ó transportación de ruido. Exposición al maltrato tanto físico como climatológico. Soporte. Pérdidas por fricción. Velocidad del aire. Infiltraciones. Distancia y recorrido desde el equipo de manejo hasta su descarga. Espacio disponible para su instalación. Proceso ó tipo de fluido a conducir. Aspecto económico (costo inicial y de operación.

Estos parámetros son primordiales para decidir el tipo de ducto que se deba diseñar y construir. Con éste conocimiento, es importante ver ahora la clasificación de los ductos en términos de su velocidad y presión, de acuerdo a normas internacionales.

Función

La función de un ducto es transportar aire desde el equipo de suministro a un determinado espacio. Para cumplir esta función de una manera práctica el sistema debe ser diseñado dentro de los límites preestablecidos de espacio disponible, generación de ruidos, ganancia o pérdida de calor y el correcto balance entre el costo inicial y los costos de operación.

En un sistema de aire acondicionado el costo de los ductos pueden llegar hasta un 30% del costo total.

Métodos de cálculo

I. Reducción de velocidad:

Este método consiste en seleccionar una velocidad inicial para la descarga del ventilador y establecer arbitrariamente una serie de reducciones a lo largo del conducto. La velocidad inicial no debe exceder los factores de nivel de ruido permitidos por las normas sanitarias. Estos factores están establecidos en la tabla siguiente:

No hay manera segura de saber que sucede con la relación entre presiones. Cada tramo será diferente en velocidad y presión, por lo que se recomienda solo para diseñadores de mucha trayectoria.

II. Igual fricción:

Este método se basa en establecer una misma pérdida de presión por unidad de longitud para todo el sistema de ductos. El procedimiento consiste en seleccionar una velocidad inicial en el ducto principal, tomando en consideración el nivel de ruido permitido (tabla mostrada anteriormente).

El tamaño del ducto principal queda establecido conociendo el caudal que circula por el mismo. El valor obtenido de las pérdidas por unidad de longitud (ΔP/100 pies de longitud) para el ducto principal será constante para el sistema de ductos. Este se

determina de la carta de fricción que se presenta a continuación:

En la misma carta, se puede determinar el diámetro de cada tramo (sum y ret). Luego mediante el uso de catálogos se determinan las dimensiones equivalentes. Ejemplo de estos catálogos se muestra en la siguiente imagen:

III. Recuperación estática:

En los sistemas diseñados con el método de igual fricción, la pérdida por fricción calculada de extremo a extremo no es generalmente tan grande como la obtenida ya que a medida que el aire fluye por el ducto, la velocidad disminuye, y puesto que esto representa una disminución de la energía cinética, se concluye por el principio de conservación de la energía, que hay una conversión de presión de velocidad a presión estática. Esta presión estática adicional compensará las pérdidas por fricción en la siguiente sección del ducto. Este efecto de conversión es llamado recuperación estática en ductos.

La eficiencia es aproximadamente 60% en sistemas de alta velocidad, el uso de esta energía puede significar reducciones considerables en el tamaño de los ductos y por consiguiente en los costos iniciales. Pero en sistemas de baja presión (instalaciones residenciales) el efecto no es tan significativo, por lo que puede considerarse sin errores significativos el de igual fricción.

Materiales de construcción

Los ductos pueden ser fabricados a base de:

Aluminio, las láminas pueden ser de una aleación de aluminio 0.40% de cobre. Cobre, se utiliza especialmente en las aplicaciones donde se producen humos

corrosivos como en los laboratorios químicos. Lamina de hierro galvanizado, compuestas de carbón, manganeso, sulfuro,

fosforo, silicón y zinc. Constituye el material más común utilizado en la fabricación de los mismos.

Láminas de polipropileno (más moderno)

La construcción de los ductos debe ser:

Ductos de 18” y menores: Cañuela plana. Ductos de 19” a 36”: Junta de plegado saliente de 1” con gancho deslizante cada 1.14 cm centro a

centro como máximo. Ductos de 37” a 54”: Junta de plegado saliente de 11/8” con refuerzo de solera de 2” x ¼”, cada 1.14

m centro a centro. Ductos de 55” a 85”: Junta de plegado saliente de 1/8” con refuerzo de solera de 1” x ¼” cada 1.14 m

centro a centro. Ductos de 86” en adelante: Junta de plegado saliente de 11/8” con refuerzo de solera de 1” x 3/8”, cada 0.84

m centro a centro. Todos los ductos deben ser cruzados en diagonal. Los traslapes deben ser en el sentido del flujo de aire. Todos los remaches o tornillos de las conexiones en juntas, deben ser espaciados

no más de 10 cm entre centros. Debe contarse con botaguas cuando los ductos atraviesen por techos o muros

exteriores para evitar infiltraciones o goteos. Se debe adaptar un pretil alrededor de dicho paso, la altura del pretil tendrá

cuando menos 10 cm. Los ductos clasificados anteriormente se pueden utilizar según el inmueble de

que se trate, previo estudio técnico-económico que demuestre la mejor opción.

Clasificación de Ductos

i. En cuanto a la presión del aire y a la clase del ventilador. Los ductos pueden ser:

• Clase I (Baja presión): 3- ¾ plg de agua de presión total máxima.

• Clase II (Media presión): 6- ¾ plg de agua de presión total máxima.

• Clase III (Alta presión): 12-¼ plg de agua de presión total máxima.

ii. En cuanto a la velocidad:

i.1. Locales residenciales o convencionales:

• Suministro (baja velocidad): Hasta 2500 pie/min aprox. (normal 1000 - 2200p/min)

• Suministro (alta velocidad): más de 2500 p/min.

• Retorno (solo baja velocidad): hasta 2000 p/min aprox. (normal 1000-1800p/min).

i.2. Locales industriales:

• Suministro (baja velocidad): Hasta 2500 pie/min aprox. (normal 2200 - 2500p/min)

• Suministro (alta velocidad): más de 2500 p/min (normal 2500 - 5000p/min)

• Retorno (solo baja velocidad): hasta 2500 p/min aprox. (normal 1800 - 2000p/min).

Sistemas de Ductos

En general se pueden clasificar los sistemas de conducción de aire, atendiendo a su presión y velocidad, como se muestra en las siguientes tablas:

Tabla No.1. Ductos de Baja Presión y/o Velocidad

Clase de Ducto Presión Estática Presión Velocidad (m/seg)Baja Presión 50.8 mm Positiva o Negativa 12.70 o MenorBaja Presión 25.4 mm Positiva o Negativa 12.70 o MenorBaja Presión 12.7 mm Positiva o Negativa 10.16 o Menor

Tabla No. 2. Ductos de Alta Presión y/o Velocidad

Clase de Ducto Presión Estática Presión Velocidad (m/seg)Alta Presión 254 mm Positiva 10.16 o MayorMedia Presión 152 mm Positiva 10.16 o MayorMedia Presión 101 mm Positiva 10.16 o MayorMedia Presión 76 mm Positiva o Negativa 20.32 o Menor