La ventilación, una práctica enfocada en el confort que requiere de cálculos y métodos específicos para que el profesional elija el mejor sistema y con ello cumpla con las necesidades del usuario final
Por Antonio Delgado Pacheco.
Por definición, la ventilación es el proceso de cambiar el aire en un volumen de control en un tiempo determinado o deseado. Este puede ser utilizado para extraer de forma ecológica aire caliente, humo, vapores y emanaciones de olores, humedad, gases ligeros, polvos ligeros o cualquier otra sustancia no deseada en un espacio.
Para ventilar, se requiere de una entrada de aire y una salida o lugar de extracción o extracciones. Existen dos tipos de ventilación: la general y la localizada o puntual. En este texto explicaremos cómo hacer el cálculo de la primera.
Las dos formas más usuales de expresar este cambio en un volumen de aire son m3/h y cfm. A estas dimensiones se les conoce como caudal de aire. El análisis dimensional de caudal y el desarrollo de unidades más utilizadas se ve en la siguiente tabla.
Cálculo diferencial (avanzado)
Para obtener el caudal necesario se puede recurrir a la siguiente fórmula diferencial; el ritmo de generación de calor, gases, olores, polvos ligeros, etcétera, debe ser igual al de extracción o caudal de extracción:
∆V Calor/∆T + ∆V Gas1/∆T + ∆V Gasn/∆T + ∆V nn/∆T = ∆V a Extraer/∆T
En el caso de calor, se deben tomar en cuenta los días con las temperaturas más altas del año y de mayor generación de gases y olores para calcular el caudal necesario de extracción y evitar que calor y gases se acumulen a niveles intolerables.
Forma de cálculo por tablas (sencillo)
En el mundo práctico HVAC, se calcula la ventilación como se indica a continuación.
Antes del cálculo, se debe hacer un levantamiento técnico del lugar por ventilar para obtener información acerca de su volumen. Se deben tomar medidas del edificio, zonas de procesos de generación de calor, gases, olores, ubicación geográfica, cantidad de personas, tipo de techo, muros, aislamiento térmico, si es que lo hay; puntos de entrada de aire fijos, como ventanas, puertas y rejillas, así como equipos de ventilación existentes; lugares posibles para colocar equipos de extracción y de inyección; puntos de suministro eléctrico, niveles de contaminantes, como polvo de tierra exterior al recinto, nivel deseado de sonido en dbs.
Procedimientos de cálculo y ubicación de equipos
En este punto escogeremos nuestra cantidad de equipos de extracción. Para ello, se debe tomar el volumen por ventilar (V en m3), multiplicarlo por un factor (cambios de aire por hora tomados de una tabla) para dividirlo entre el caudal (m3/h) del equipo seleccionado para obtener el número de equipos necesarios. Al final, esta cantidad se multiplica por el factor de corrección de temperatura y altura sobre el nivel del mar.
Para escoger el factor de renovación de cambios de aire se puede recurrir a varias tablas que tienen un rango sugerido para la aplicación de ventilación deseada. Estos valores son basados en la ecuación diferencial de ritmos de aire malo generado, equivalente al ritmo de aire removido por extracción en la peor de las condiciones.
De la misma forma, escogeremos nuestros equipos de inyección o entrada de aire. La extracción debe de ser ≥ a la inyección para no generar turbulencias en el volumen de control.
Equipos de extracción comunes: turbina eólica, equipos gravitatorios, motorizados, como extractores axiales de techo o extractores axiales de pared, y aparatos de ventiladores solares.
Sistemas de inyección o entrada de aire: ventanas y puertas, rejillas, inyectores axiales de techo, inyectores axiales de pared eléctricos o solares, rejillas con filtros para polvo exterior. Los filtros deben acatar las normas de sanidad y limpieza de aire que fueron impuestas en el interior del recinto por ventilar.
El especialista debe considerar qué equipos serán los más fáciles de instalar y efectivos para cumplir con las demandas de ventilación. Si esto no se toma en cuenta, entonces aumentarán los costos. De igual manera, si los sistemas son muy grandes o pesados, se deberá considerar la utilización de grúas o plataformas; pero si se balancea la facilidad y la seguridad de instalación con la efectividad o caudales de los equipos, se puede lograr una ventilación eficiente y económica.
El profesional es capaz de ventilar casi cualquier estructura, desde un túnel de automóviles, hasta un cuarto pequeño, como un baño. Cómo lo haga es una combinación de conocimiento técnico, experiencia y, a final de cuentas, imaginación con sentido común.
Una regla importante para la ubicación de equipos de ventilación general es colocarlos de forma que logren un barrido completo del volumen por ventilar. Esto se logra al separar, con la mayor distancia posible, los puntos de extracción y los de inyección o entradas de aire.
Después de haber escogido dos o tres opciones de equipos para lograr la ventilación, el profesional debe prepararse para presentar sus opciones al cliente interesado. Se debe ser consciente de lograr un sistema efectivo y accesible para el cliente.
Temas de interés: factores de renovación de aire para sistemas de ventilación
Los cambios de aire por hora enlistados a continuación son de uso recomendable
…………………..Actividad y/o giro Renovaciones o cambios de aire
Albercas techadas …………………………………………………..…………………………………………. 6 a 14 / h
Área de producción, sin contaminantes ……………………………………………………..………… 5 a 15 / h
Área de producción, con contaminantes, poco, una o dos veces por semana ……………….. 6 a 16 / h
Área de producción, con contaminantes, mucho, una o dos veces por semana ……………… 8 a 19 / h
Área de producción, con contaminantes, diario, intermintente y poco …………………………. 7 a 15 / h
Área de producción, con contaminantes, diario, intermintente y mucho ………………….….. 10 a 25 / h
Área de producción, con contaminantes, diario, intermitente, poco y se estanca …………… 8 a 18 / h
Área de producción, con contaminantes, diario, intermitente, mucho y se estanca ………… 11 a 28 / h
Área de producción, con contaminantes, constante y poco ………………………………….………. 15 a 30 / h
Área de producción, con contaminantes, constante y mucho …………………………………….… 18 a 35 / h
Área de producción, con contaminantes, constante, poco y se estanca …………………………. 16 a 34 / h
Área de producción, con contaminantes, constante, mucho y se estanca ………..……………. 19 a 49 / h
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Antonio Delgado Pacheco
Ingeniero Aeroespacial graduado en la Universidad de California, Los Ángeles. Es miembro de la Sociedad Honorífica de Universidades y Colegios de California, EUA, Alfa Gamma Sigma, vitalicio. Actualmente, labora en la empresa VentDepot, Inc., donde ha desarrollado silenciadores en ductos, utilizando tecnología Stealth, EcoTon, producto especial de Ventilación General, entre otros.
