💨 Calculadora de Velocidad/Caudal de Aire en Conductos

Caudal de aire (CMH)

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Sección transversal —

Información del cálculo de conductos

Caudal de aire (CMH) = Sección transversal (㎡) × Velocidad (m/s) × 3600.

GUÍA

Más información

Relación entre la velocidad del aire y el caudal

En los sistemas de conductos, la velocidad del aire y el caudal son los parámetros de diseño más fundamentales y a la vez más críticos. El caudal (Q) se calcula con la fórmula Q = V × A, donde Q es el caudal (㎥/h o CMH), V es la velocidad del aire (m/s) y A es el área de la sección transversal del conducto (㎡). Para convertir a CMH, se multiplica ㎥/s por 3.600. Un conducto de 200 mm a 5 m/s da A = π × (0,1)² = 0,0314 ㎡ y Q = 0,0314 × 5 × 3.600 = 565 CMH. A 300 mm, el área se convierte en 0,0707 ㎡, lo que da 1.271 CMH a la misma velocidad. Para una oficina de 20 ocupantes que requieren 30 CMH cada uno, el total es 600 CMH; con un conducto de 250 mm (0,049 ㎡), la velocidad requerida es de 3,4 m/s, dentro del rango recomendado de 2 a 8 m/s.

La unidad CMH (metro cúbico por hora)

CMH significa metro cúbico por hora, la unidad de caudal de aire más utilizada en ventilación. Una oficina de 100 ㎡ con techo de 2,5 m contiene 250 ㎥; apuntar a un cambio de aire por hora requiere 250 CMH. América del Norte usa CFM, donde 1 CMH = 0,588 CFM y 1 CFM = 1,699 CMH. Las instalaciones residenciales requieren de 0,5 a 1,0 cambios de aire por hora, las oficinas de 1,5 a 2,5, y las salas de reuniones de 4 a 6. La ventilación por persona suele ser de 20 a 30 CMH, las salas de reuniones de 30 a 50 CMH, y los aparcamientos subterráneos de 6 a 10 CMH por metro cuadrado de superficie.

Normas de diseño de sistemas de ventilación

Un diseño de ventilación eficaz equilibra la calidad del aire interior con la eficiencia energética. El dióxido de carbono debe mantenerse por debajo de 1.000 ppm, las PM10 por debajo de 100 ㎍/㎥, y las PM2.5 por debajo de 50 ㎍/㎥. La ventilación puede dimensionarse según la ocupación (Q = N × q) o los cambios de aire (Q = V × n). Una sala de 50 personas que necesita 40 CMH cada una requiere 2.000 CMH; una oficina de 500 ㎥ con 2 cambios por hora necesita 1.000 CMH. Los espacios con instalaciones de cocina necesitan una ventilación de 10 a 20 veces mayor, y debe considerarse la ventilación con recuperación de calor en verano.

Métodos de selección del tamaño de los conductos

El dimensionamiento adecuado de los conductos afecta directamente a la eficiencia, el ruido y el costo de instalación. El área de un conducto circular es A = π × (D/2)², y el área requerida es A = Q ÷ (V × 3.600). Suministrar 1.500 CMH a 6 m/s requiere A = 0,069 ㎡, aproximadamente 297 mm de diámetro, por lo que se selecciona el estándar de 300 mm. La pérdida por fricción es proporcional a la longitud y al cuadrado de la velocidad, siendo apropiado de 0,1 a 0,2 mmCA por metro para conductos rectos. Cada codo de 90 grados provoca una pérdida de presión equivalente a 3 a 5 m de conducto recto. Diámetros más grandes reducen la pérdida de presión y el costo operativo.

Problemas de ruido debidos a la velocidad del aire

El ruido de los conductos afecta directamente al confort de los ocupantes, siendo la velocidad un factor importante. Los conductos principales suelen usar de 6 a 10 m/s, los conductos ramales de 4 a 8 m/s, y las zonas de salida de 2 a 5 m/s; las bibliotecas y estudios limitan incluso los conductos principales a 4-6 m/s. Por encima de 8 m/s el ruido aumenta bruscamente. El ruido turbulento escala con la sexta potencia de la velocidad, por lo que duplicar la velocidad añade unos 18 dB. Aumentar el diámetro en un 20% reduce la velocidad en aproximadamente un 30% y el ruido en 5 a 8 dB. Los silenciadores pueden reducir el ruido de banda ancha en 20 a 30 dB.

Optimización de la eficiencia del sistema HVAC

Optimizar la eficiencia del HVAC reduce los costos energéticos manteniendo el confort. La potencia del ventilador escala con el cubo del caudal, por lo que reducir el caudal en un 20% ahorra aproximadamente un 49% de energía. Los sistemas VAV ajustan el caudal a la carga logrando un 30 a 50% de ahorro anual, y los ventiladores con control por variador ahorran del 20 al 40% de electricidad. Los filtros deben reemplazarse cada 3 a 6 meses; una obstrucción superior al 30% aumenta la carga del ventilador en un 15 a 25%. Limpie los conductos cada 2 a 3 años, y el sellado de fugas en las juntas recupera del 10 al 20% del caudal perdido.