Curso URSA aislamientos y conductos
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Presentación de gama de productos de URSA , especialmente los utilizados en la fabricación de conductos de climatización.
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Curso URSA aislamientos y conductos
- 1. Formación
- 2. SUMARIO 1 Introducción: URSA AIR
- 3. 1 URSA Ibérica Aislantes SA Poliestireno extruido Lana de vidrio Lana de vidrio
- 5. 2 Lana de vidrio: Salubridad Directiva 69/97/CE Establece los criterios de clasificación, envasado y etiquetado de sustancias peligrosas
- 8. 3 URSA AIR 1) Construcción de Conductos 2) Aislamiento Exterior de Conductos URSA AIR P6058 Panel aluminio dB URSAAIR P5858 Panel aluminio AL URSA AIR M5102L Manta aluminio reforzada URSA AIR M2021 Manta aluminio URSA AIR P8058 Panel aluminio Tech-2 URSA AIR M3603 Manta aluminio incombustible
- 9. 3 URSA AIR: Certificación ASEGURAMIENTO DE LA CALIDAD ISO 9.0021 GESTION MEDIOAMBIENTAL ISO 14.001 CALIDAD DE PRODUCTO AENOR EUCEB
- 10. SUMARIO 2 Conductos de lana de vidrio y sus prestaciones
- 11. 1 Construcción de conductos rectos
- 18. 3 Ensayos EN 13.403: Resistencia a presión Resistencia a la presión: Ensayo realizado con 2.000 Pa (200 mm.c.a. o 0,0204 kg/cm 2 ) El sistema resiste perfectamente una presión nominal de 800 Pa. UNIÓN MACHO – HEMBRA Unión de piezas entre si CIERRE LONGITUDINAL
- 20. SUMARIO 3 Realización del proyecto
- 38. SUMARIO 4 Ejecución del proyecto y control en obra
- 39. 1 Medidas de los conductos Hay que seleccionar el conducto rectangular con la menor relación de forma posible. Contra más cuadrado sea el conducto, para igual sección equivalente menor perímetro. Esto significa menos material necesario (economía instaladora) y menos transmisiones de calor (economía usuario). Se recomienda no sobrepasar las relaciones de forma de 1:3 Conducto 40x20 cm Son necesarios 1,2 m 2 / m lineal de conducto Conducto 60x15 cm Son necesarios 1,5 m 2 / m lineal de conducto Ejemplo dos secciones equivalentes:
- 42. 2 Figuras de la instalación: DERIVACIONES TE Si el aire tiene cierta velocidad, muy poco aire saldrá por la derivación. ZAPATO Corrige la situación anterior, permitiendo que el caudal que se derive sea similar al previsto. P estática P dinámica MUY MAL DERIVACIÓN Reparto adecuado del caudal por ambos ramales NORMAL BIEN
- 43. 2 Figuras de la instalación: DERIVACIONES
- 44. 2 Figuras de la instalación: REDUCCIONES Cambios de sección para reducir velocidad de circulación / reducir tamaño de la sección. CORRECTO Flujo centrado y pendientes reducidas. NO TAN CORRECTO Alteración flujo y pendiente de gran inclinación. Se recomienda no superar los 45º de pendiente
- 45. 3 Conexión al ventilador
- 46. 3 Conexión al ventilador V < 13 m/s V > 13 m/s
- 47. 4 Conexión a elementos (máquina, rejillas,…)
- 48. 4 Conexión a elementos (máquina, rejillas,…)
- 49. 4 Conexión a elementos (máquina, rejillas,…) La inclinación de la transformación antes del elemento debe ser de max. 30º y después del elemento de max. 45º (correcto reparto del aire en toda superficie serpentín). Generalmente para la colocación de una batería de calefacción hay que aumentar la sección del conducto.
- 50. 5 Suspensión de conductos HORIZONTALES
- 51. 5 Suspensión de conductos Distancia máxima de 3 m. El anclaje con la pared vertical coincidirá con el refuerzo del conducto. Perfil angular 30 x 30 x 3 mm. UNE 100 - 105 UNE 100 - 102 VERTICALES
- 52. 6 Refuerzos de los conductos
- 53. 6 Refuerzos de los conductos Para conductos de hasta 600 mm de ancho, con presiones de hasta 800 Pa, según se ha visto del ensayo de la EN 13.403, no se requieren refuerzos. Para anchos superiores considerar posibilidad de colocar refuerzos en función de la presión del aire en la sección de estudio: Según UNE 100 – 105 - 84
- 54. 6 Refuerzos de los conductos Otra posibilidad de reforzar los conductos de grandes dimensiones es utilizando una varilla roscada de mas de 2mm de diámetro que atraviesen la sección del conducto. El número de varillas por sección y distancia entre las secciones donde se colocan se describe en la siguiente tabla: Según UNE 100 – 105 - 84
- 55. 7 Salvar obstáculos Evitar en la medida de lo posible los obstáculos, fuente de pérdidas de carga y ruido. Se recomienda no insertar en el interior de conductos tuberías de mas de 10 cm de diámetro. Si es inevitable, estas se deberían recubrir con una cubierta de forma aerodinámica. Se recomienda evitar obstáculos planos de más de 8 cm de ancho. En cualquier caso estos deben estar orientados en sentido paralelo al aire. En caso contrario proteger con cubiertas aerodinámicas.
- 58. 8 Otras consideraciones a tener en cuenta Observar el correcto encintado de todos los elementos con cinta de aluminio puro de 50 μ m de espesor y 7,5 cm de ancho. Para poder realizar las tareas de limpieza de los conductos y tal y como marca el RITE el sistema de conductos debe tener registros cada menos de 10 m. IT 1.3.4.2.10.4 Conductos flexibles: Los conductos flexibles se instalarán totalmente desplegados y con curvas de radio igual o mayor que el diámetro nominal. La longitud máxima permitida es de 1,2 m.
- 59. SUMARIO 5 Acústica de las instalaciones de aire acondicionado
- 61. 2 Conceptos básicos de acústica Nivel de Potencia Acústica de una fuente: dB Nivel de Presión acústica: dB Relación entre el nivel de potencia sonora y el nivel de presión sonora en campo libre para una fuente puntual con emisión esférica Si la fuente no es puntual o existen emisiones de sonido con directividad, se puede utilizar el mismo modelo considerando el factor de directividad q 10·log(q)
- 62. 2 Conceptos básicos de acústica f /2 2f FRECUENCIA
- 64. 3 FUENTES DE RUIDO: Ventilador A falta de datos del fabricante se puede considerar la siguiente expresión: L W = 10 · log Q + 20 · log P + 40 [dB] Donde Q: Caudal de aire expresado en m 3 /s P: Presión estática expresada en N/m 2 A partir de este valor se puede encontrar el espectro en frecuencias aplicando las siguientes correcciones: SOLICITAR NIVEL DE POTÉNCIA ACÚSTICA AL FABRICANTE
- 65. 3 FUENTES DE RUIDO: Ventilador
- 66. 3 FUENTES DE RUIDO: CTE DB HR 3.3 Ruido y vibraciones de las instalaciones 3.3.1 Datos previos Los suministradores de los equipos y productos incluirán en la documentación de los mismos los valores de las magnitudes que caracterizan los ruidos y las vibraciones procedentes de las instalaciones de los edificios: a) el nivel de potencia acústica, LW, de equipos que producen ruidos estacionarios, como bombas impulsoras, rejillas de aire acondicionado, calderas, quemadores, etc.; b) … c)… d) el coeficiente de absorción acústica, α , de los productos absorbentes utilizados en conductos de ventilación y aire acondicionado e) la atenuación de conductos prefabricados, expresada como pérdida por inserción, IL, y la atenuación total de los silenciadores que estén interpuestos en conductos, o empotrados en fachadas o en otros elementos constructivos.
- 67. 3 FUENTES DE RUIDO: CTE DB HR 3.3.2.2 Equipos situados en recintos protegidos
- 68. 3 FUENTES DE RUIDO: Velocidad del aire Mayor velocidad del aire Mayor ruido generado Se puede considerar L W = 50 · log V + 10 · log S + 7 dB Donde V: Velocidad del aire expresado en m/s S: Sección interior del conducto expresado en m 2 A partir de este valor se puede encontrar el espectro en frecuencias aplicando las siguientes correcciones:
- 69. 3 FUENTES DE RUIDO: Velocidad del aire Mayor velocidad del aire Mayor ruido generado Velocidades recomendadas en función del Nivel de Confort NC deseado y de la distancia de la sección al punto terminal (difusor)
- 71. 3 FUENTES DE RUIDO: Difusores
- 87. 6 Silenciadores S 1 S 2 S 1 l Longitud acústica es un poco inferior a la longitud geométrica Δ f=f MAX IL MAX - 3dB < IL < ILMAX + 3dB
- 88. 6 Silenciadores Conducto de 60 x 15 cm de sección Frecuencia media = 125 Hz Longitud cajón = 0,7 m Cajón de 100 x 15 cm IL max = 1 dB Cajón de 120 x 15 cm IL max = 2 dB Cajón de 150 x 15 cm IL max = 3 dB Cajón de 150 x 20 cm IL max = 5 dB Conducto de 20 x 15 cm de sección Frecuencia media = 125 Hz Longitud cajón = 0,7 m Cajón de 60 x 15 cm IL max = 7 dB Cajón de 80 x 15 cm IL max = 9 dB Cajón de 100 x 15 cm IL max = 11 dB
Notas del editor
- URSA Ibérica Aislantes SA es una empresa multinacional dedicada a la fabricación de aislantes térmicos y acústicos. Fabrica 2 productos completamente distintos entre sí: poliestireno extruido (excelente aislante térmico) y lana de vidrio (aislante térmico y acústico). Hay 2 marcas distintas de productos de lana de vidrio. Por una parte URSA GLASSWOOL son productos de lana de vidrio destinados al aislamiento en la edificiación. Los productos URSA AIR son paneles y mantas de lana de vidrio para la construcción o el aislamiento de conductos. Durante este curso se va a estudiar exclusivamente los producto URSA AIR.
- Como todos los productos URSA AIR son productos de lana de vidrio es interesante conocer las prestaciones que puede ofrecer este material así como una visión general de cómo se fabrica. La lana de vidrio es una lana mineral . Según la UNE EN 13.162 se considera lana mineral cualquier material o producto aislante de consistencia lanosa obtenido por fusión de roca, escoria o vidrio. En el caso de la lana de vidrio el material fundido es arena (ya que el vidrio no es más que arena fundida y posteriormente solidificada). Por lo tanto hay un horno de fusión que es el encargado de fundir esta arena a unos 1.200 ºC. Posteriormente este vidrio líquido es solidificado en forma de finos filamentos en los fibradores, que funcionan por el principio de fuerza centrífuga. A estos filamentos de poco diámetro se les pulveriza una resina polimérica que actúa a modo de adhesivo entre filamentos y compacta la fibra. Para que esta resina seque por completo el material debe avanzar a través de un horno de curado. El material ya solo falta ser cortado a las dimensiones adecuadas, adherir los revestimientos pertinentes, empaquetar,… Por lo tanto el material no es más que un conjunto de hilos de vidrio. Al trabajar el material existe una sensación de picor. Esto es debido únicamente a que algunos de los pequeños cristalitos pueden depositarse en la piel y clavarse formando micro heridas. No se conoce ninguna reacción química ni alérgica entre la piel y la fibra. La fibra no es más que vidrio.
- A raíz del descubrimiento de la cancerogeneidad de las fibras de amianto (presente en algunos productos de construcción como el caso de las placas de fibrocemento) el mercado empezó a sospechar de todos los productos fibrosos. Las lanas minerales se situaron en el punto de mira. Las fibras de amianto actuaban de manera que al respirarlas eran lo suficiente pequeñas como para circular a través de los conductos respiratorios hasta el final, hasta los alvéolos pulmonares, donde se realiza la absorción del oxigeno por parte de la sangre. Una de las propiedades del amianto era su no biosolubilidad, con lo que estas fibras permanecían en los alvéolos hasta enquistar y a la larga producir un cáncer de pulmón o otras afecciones pulmonares. La comunidad Europea dictaminó la Directiva 69/97/CE que clasificaba los productos en función que se conociera la existencia de una relación causa efecto entre exposición al producto y formación de cáncer, o se estuviera seguro que esta relación no existía. Por ejemplo, el tabaco es un claro producto clase 1: más cigarrillos se fuma, más posibilidades de formación de un cáncer de pulmón. Las lanas minerales no biosolubles son clase 3. Son sospechosas pero no se ha encontrado ningún indicio que sean cancerígenas. Las lanas minerales biosolubles no están clasificadas porque no existe ni siquiera una mera sospecha que afecten a la salud. Las fibras que son respiradas son disueltas por el organismo.
- ¿Cómo se comprueba que una lana mineral es biosoluble? Realizando una serie de ensayos contemplados en la Nota Q de la Directiva 69/97/CE. Son ensayos que se realizan sobre ratones de laboratorio y se trata de comprobar que las fibras son disueltas por sus organismos. Es un tema de la formulación del vidrio. Estos ensayos son obligatorios para todos los fabricantes antes de lanzar el producto al mercado. Sin embargo muchos fabricantes de forma voluntaria quieren demostrar al mercado que sus productos son evaluados de forma continua en el tiempo y es por ello que se acogen a la certificación EUCEB. Este organismo realiza controles periódicos sobre los productos de lana de vidrio del fabricante, y certifican que son fibras biosolubles y por lo tanto productos no sospechosos de ser cancerígenos. Los productos URSA GLASSWOOL y URSA AIR disponen de la certificación EUCEB.
- Debido al aire contenido entre sus filamentos la lana de vidrio es un buen aislante térmico. Su baja rigidez dinámica, alta resistividad al paso del aire y excelente absorción acústica lo convierten en un excelente aislante acústico. Además al ser de origen inorgánico (arena) el producto es totalmente incombustible, dependiendo la reacción al fuego de los distintos productos de la reacción al fuego del revestimiento que tengan enganchado. El carácter hidrófilo de la lana permite que el agua que haya penetrado en su interior evapore sin ningún problema. Las aplicaciones de la lana de vidrio son el aislamiento térmico y/o acústico de fachadas, suelos, cubiertas,… en edificación y la construcción y/o aislamiento térmico de conductos de aire acondicionado.
- Los productos URSA AIR se segmentan en paneles para la construcción de conductos y mantas para aislar térmicamente los conductos de chapa por el exterior. Entre los paneles hay 3 referencias. Todos ellos son paneles de 3m de longitud, 1,20 m de ancho y 25 mm de espesor. URSA AIR P5858 Al-Al es el panel estandar, con un revestimiento interior formado por papel kraft y aluminio; y un revestimiento exterior formado por papel kraft, aluminio y una malla de vidrio. La malla de vidrio es la que otorga consistencia al conducto cuando está construido. Por ello los revestimientos no son intercambiables. URSA AIR P6058 Al-dB es el producto acústico. El revestimiento interior es una fina capa de aluminio microperforado reforzado con una malla de vidrio. Las perforaciones otorgan al producto una mayor absorción acústica, lo que permite construir conductos que propagan menos el ruido del ventilador o las interfonias entre locales. URSA AIR P8058 Al-TECH2 es la novedad de URSA. Con un revestimiento exterior mas resistente y estético, un revestimiento interior que permite manipularse mejor y una reacción al fuego completamente incombustible (A2). Ideal para instalaciones en locales de pública concurrencia y aplicaciones de ventilación. Las mantas permiten forrar los conductos de chapa por el exterior aportando el necesario aislamiento térmico.
- URSA dispone de todas las certificaciones de calidad. La empresa dispone de la certificación de calidad ISO 9.001 y la certificación de gestión medioambiental ISO 14.001. Además los productos de lana de vidrio disponen de la certificación EUCEB conforme no son sospechosos cancerígenos, y cada uno de los productos dispone del certificado de calidad AENOR. Este último certifica las prestaciones técnicas que se declaran en la etiqueta del producto.
- Los conductos rectos se realizan mecanizando unos ingletes en el panel para que este pueda ir plegándose formando las aristas. Para realizar estos ingletes se utiliza una herramienta específica. En uno de los extremos se mecaniza un cierre longitudinal formado por un escalonado de fibra y un solape de papel. Para mecanizar este cierre longitudinal también se utiliza otra herramienta específica. El escalonado se apoya sobre el borde del otro extremo del panel y el solape de papel puede ser grapado cerrando la unión. Para garantizar la resistencia y estanquidad de la unión hay que sellar este cierre longitudinal con cinta de aluminio. Lo recomendable es aplicar cinta de aluminio puro de 7,5 cm de ancho y 50 micras de espesor.
- La unión entre diferentes piezas o unión transversal se realiza mediante un sistema de macho y hembra. La boca de salida de las figuras presenta un macho y un solape de papel. La boca de entrada de las figuras presenta una hembra. La unión se realiza por encaje mecánico entre hembra y macho, quedando el solape de papel del macho por el exterior, para poder ser grapado y encintado. El resultado es una unión fuerte y estanca. Para la realización de este macho o de la hembra en las bocas de salida o entrada de las figuras y/o conductos rectos el instalador se vale de los que ya están mecanizados en el propio panel, o puede realizarlos él mismo con una de las herramientas de corte que dispone.
- Para realizar el resto de piezas hay 2 métodos básicos de construcción que tienen que entenderse para comprender algunas de las conclusiones del curso. Uno de ellos es el método de tapas y tabicas. Se debe dibujar y cortar la tapa superior e inferior de la figura que se quiere realizar. Por otro lado se fabrican tabicas o paredes laterales, que dispondrán a lado y a lado de un cierre longitudinal. Estos cierres permitirán su unión con las tapas superior e inferior de la figura mediante grapado y encintado. El resultado es que se puede construir cualquier figura que presente una altura constante.
- Este método se reconoce con facilidad en obra, ya que la cinta que se observa en los conductos es la que cierra los cierres longitudinales entre tapas y tabicas (se puede observar en el codo de la figura); y la que cierra las uniones transversales entre diferentes piezas. Se tiene que tener en cuenta que con este método se están realizando uniones entre paneles del tipo: Cierre longitudinal, formado por un escalonado de fibra que apoya en el borde de la otra, y un solape de papel que se plega, grapa y encinta. Cierre transversal macho – hembra, con encaje mecánico de macho – hembra, grapado del solape de papel y encintado.
- Otro sistema es el método de construcción de piezas a partir de conductos rectos. Este método se basa en la construcción de un conducto recto de sección igual a la necesaria de la pieza. Posteriormente se corta en diversas piezas que al girarse y unirse forman la pieza deseada. El ejemplo más claro y sencillo es el del codo de 90º. En este caso se realizan 2 cortes a 22,5º obteniendo 3 piezas. Se da la vuelta a la pieza central y se vuelven a unir las 3 piezas resultando un codo. Para realizar derivaciones y pantalones, los cortes a realizar ya son más complicados. Las uniones entre las piezas cortadas de forma recta se resuelven con cola y cinta de aluminio. Esto provoca que estas uniones no sean tan fuertes y estancas como aquellas que disponen de encaje mecánico y solape de papel para graparse y encintarse. Por lo tanto este es un método que proporciona figuras de mayor debilidad. Las ventajas del método son para el instalador, ya que es un método que permite la construcción de figuras de una manera más rápida, sobretodo en el caso de los codos. Esta ventaja desaparece a medida que la pieza a construir se va complicando. Se suele pensar que este método aporta ventajas en el aprovechamiento del panel, ya que al cortar tapas suelen aparecer retales y de esta manera no. Pero en este caso estaríamos ignorando los trozos de paneles sobrantes de realizar conductos rectos, que en este caso no se pueden aprovechar para realizar tabicas.
- Este método se reconoce con facilidad en obra, ya que la cinta que se observa en los conductos es la que cierra el cierre longitudinal del conducto recto (se puede observar en el codo de la figura); la cinta transversal que cierra cada una de las uniones rectas entre las diversas piezas de la figura; y la que cierra las uniones transversales entre diferentes figuras. Se tiene que tener en cuenta que con este método se están realizando uniones entre paneles del tipo: Cierre longitudinal, formado por un escalonado de fibra que apoya en el borde de la otra, y un solape de papel que se plega, grapa y encinta. Cierre transversal macho – hembra, con encaje mecánico de macho – hembra, grapado del solape de papel y encintado. Cierre recto realizado con cola y cinta de aluminio
- La EN 13.403 describe las exigencias y características básicas de los sistemas de conductos realizados con paneles de lana de vidrio. Describe los ensayos a realizar a estos sistemas. Todos los productos URSA AIR han superado con éxito estos ensayos. Uno de los más relevantes es el ensayo de erosión y emisión de partículas. En este ensayo se hace circular aire a una velocidad de 18,6 m/s por un conducto de sección 30x30 cm que presenta tramo recto – codo 90º - codo recto. El codo que se utilizó fue construido por el método de tapas y tabicas. La velocidad es entre 2 y 3 veces la velocidad habitual del aire en los conductos. En la salida se coloca un contador laser de partículas que mide el número de partículas emitidas para diferentes rangos de tamaño, así como su masa. El resultado debe ser inferior a unas exigencias determinadas por la norma de 60 μ g/m 3 para partículas mayores de 0,5 μ m y de 4 μ g/m 3 para partículas mayores de 5 μ m. Como se puede observar los resultados obtenidos son muy inferiores. Esto contradice el mito que la fibra de los paneles se desprende y es arrastrada por el aire.
- Otro ensayo muy importante es el de resistencia a la presión. Se trata de unir 2 tramos rectos de conducto de sección 30x30 cm, que están cerrados por tapones en cada uno de los extremos, formando un cajón estanco. Por un extremo se inyecta aire a presión en el interior y por el otro se mide la posible existencia de fugas a través de un manómetro. Para los productos URSA AIR se logró incrementar la presión hasta el valor de 2.000 Pa. En el caso de algunos ensayos, a esta presión se agrieto la cinta de unión transversal entre conductos. Por lo tanto, si se considera un coeficiente de seguridad de 2,5, se puede concluir que se pueden alcanzar presiones de hasta 800 Pa en los sistemas de conductos URSA AIR. En el montaje del ensayo se aprecian uniones del tipo macho-hembra y del tipo cierre longitudinal, pero no del tipo borde recto encolado, por lo que se puede decir que los resultados no son extrapolables a los sistemas de conductos realizados mediante el método de construcción de figuras a partir de conductos rectos. En estos casos se conoce que estas uniones son puntos débiles que pueden abrirse en caso de sobrepresiones, como por ejemplo el golpe de ariete al arrancar – parar el equipo.
- Otro de los ensayos es el de estanquidad. Todos los sistemas de conductos presentan fugas de aire a través de sus uniones transversales entre tramos. Estas pequeñas fugas son proporcionales a la presión elevada a 0,65. Según la constante de proporcionalidad sea mayor o menor, se puede decir que los sistemas son mas o menos estancos. A partir de esto se definen 4 clases de estanquidad A, B, C y D; siendo la A la de menor estanquidad, y la D la de mayor estanquidad. En el caso de los productos URSA AIR los resultados son clase B. Para el caso del URSA AIR P8058 se alcanzó una clase C, posiblemente debido a un mayor cuidado del encintado de las uniones transversales entre conductos. En el ensayo se unieron 7 conductos rectos entre sí. No hay uniones del tipo canto recto encolado, por lo que puede pensarse que las figuras realizadas mediante el método de construcción de figuras a partir de conductos rectos sean menos estancas.
- Para dimensionar una instalación el primer paso es el cálculo de la carga frigorífica del local. Se tiene que realizar un balance energético del local teniendo en cuenta la radiación solar que entra a través de los huecos, la transferencia de calor por conducción a través de la envolvente, la generación de calor de personas o equipos, la transferencia de calor por ventilación y el almacenamiento de energía debido a la inercia térmica del edificio. Para realizar estos cálculos existen multitud de modelos y de programas informáticos. Para el dimensionado de los equipos de refrigeración nos interesa conocer, no la demanda de refrigeración media, si no la demanda máxima. En caso de refrigeración es previsible que esta se produzca un día puntual del periodo estival, pero el equipo debe estar preparado para proporcionar el confort deseado en las peores exigencias. Para el caso de instalaciones sencillas (como puede ser una vivienda) puede utilizarse la macro de excel que proporciona URSA, que aplica los cálculos recogidos en la NTE ICI 1984. Otra estimación sencilla, para el caso de locales de 2,5 m entre forjados, es considerar una carga de 100 a 150 frigorias / m 2 .Este cálculo es una aproximación muy simple para tener una referencia, pero se debería de realizar un cálculo más detallado.
- El ejercicio de calcular la carga frigorífica debe repetirse para cada uno de los locales / estancias a climatizar. Si nos conformáramos con la estimación de 100 a 150 frigorias / m 2 el reparto de carga se haría por superficie de cada habitación, de manera que las estancias más grandes son las que mas se refrigerarían. Pero puede ser que por orientación del edificio y presencia de huecos estas estancias no correspondieran con las de mayor necesidad de climatización. Es por ello que se recomienda hacer un cálculo de carga teniendo en cuenta al menos orientación, huecos y generación de calor por sencillo sea, y no basarse en estas aproximaciones. La suma de las cargas frigoríficas de todos los locales es la carga frigorífica total. La potencia frigorífica del equipo de climatización debe ser igual o superior a la carga frigorífica total. En el caso del ejemplo se tiene que buscar una máquina de más de 7.649 W de potencia frigorífica (no confundir con consumo eléctrico).
- Debe continuarse calculando el reparto de caudales de aire por cada estancia. Para ello se describe previamente los conceptos de caudal y velocidad del aire. Caudal es la cantidad o volumen de aire que se desplaza por unidad de tiempo. Generalmente se expresa en m 3 /h. En cambio la velocidad de cada partícula de aire es su celeridad expresada en m/s. Sea cual sea la forma de la sección del conducto, la velocidad del aire no se distribuye por igual en su sección. Las partículas de aire que entran en contacto con las paredes del conducto se frenan por rozamiento tendiendo a 0 m/s. En cambio las partículas que se encuentran más alejadas de las paredes del conducto presentan la velocidad máxima. Es por ello que la distribución de velocidades de las partículas del aire en la sección del conducto presenta una forma parabólica. Por convención se considerará una velocidad media del aire. Si la distribución de velocidades en la sección fuera homogénea a esta velocidad media, el caudal transportado sería igual que en el caso real. Si se aplica la conservación de la masa, se puede deducir que el caudal de aire transportado es el producto de la sección del conducto por la velocidad media del aire.
- En el caso del ejemplo se ha escogido un equipo que proporciona 7,84 kw de potencia frigorífica que es mas de los 7,65 kw de carga frigorífica total que se han calculado para todo el apartamento. Para ello el fabricante del equipo nos indica que este sopla un caudal máximo de aire de 1.532 m 3 /h. Para el dimensionado de conductos se considerará siempre el caudal máximo (no el nominal). Este caudal de aire impulsado a temperatura inferior a la del ambiente es el encargado de transportar la potencia frigorífica. Es por ello que debe repartirse de forma proporcional al reparto de cargas frigoríficas en el local. Por ejemplo, en el dormitorio de matrimonio se requieren 1.655 w de los 7.649 w totales para toda la vivienda. Por lo tanto se requiere el 22 % de la potencia frigorífica. Por ello se debe impulsar el 22 % del caudal de aire de 1.532 m 3 /h. Esto es 337 m 3 /h de caudal de aire a impulsar al dormitorio de matrimonio. De esta manera deben distribuirse los caudales de aire que se desean en cada estancia. La distribución de conductos más deseable por ser la estructura más sencilla es aquella que está formada por un conducto principal del cual van derivándose los ramales secundarios que alimentan a cada estancia. Es el caso del ejemplo.
- El primer tramo de la red de conductos se dimensiona a partir de la expresión de la conservación de la masa. Hay que considerar que en este tramo es donde circulará el aire a velocidad máxima. Se conoce el caudal máximo que impulsa la máquina y se escoge la velocidad máxima que se desea en la instalación. De esta manera se determina la sección del conducto necesaria en m 2 y a partir de esta las medidas ancho x alto requeridas. Este paso es común en todos los métodos de cálculo de conductos. Para escoger la velocidad debe considerarse que mayor velocidad implica un mayor ruido generado en la instalación, hasta el punto que se recomiendan intervalos de velocidad dependiendo del tipo de instalación. En el trasdos de la regla de cálculo puede encontrarse una tabla donde se recogen estas recomendaciones. Si la velocidad se reduce demasiado para no sufrir problemas de ruido, el tamaño de los conductos va incrementándose implicando mayor espacio y mayores costes de instalación y de explotación (mayor perímetro implica también mayores pérdidas energéticas). Un buen criterio es ajustarse a los valores recomendados por la tabla. Obsérvese que se trabaja considerando el caudal máximo (caso de impulsión al aire libre) porque cuando se haya dimensionado una instalación de conductos, el caudal real será inferior (intersección curvas ventilador – perdidas carga) y por lo tanto el sistema se encontrará del lado de la seguridad al ser la velocidad máxima también inferior y por lo tanto el ruido generado.
- Para continuar con el dimensionado del resto de tramos de la instalación deben comprenderse previamente el concepto de pérdida de carga. Esta es la presión que pierde el aire al circular por la instalación. Existen 2 tipos de pérdidas de carga. El primer tipo son las perdidas de carga por fricción que son aquellas debidas al rozamiento de las partículas del aire con las paredes del conducto. Por lo tanto estas pérdidas dependen de la velocidad de circulación del aire, de la rugosidad de la superficie del conducto y de las medidas de la sección. Un modelo utilizado habitualmente para determinar estas pérdidas es la ecuación de Darcy . Este modelo es útil para determinar pérdidas de carga en conductos de sección circular. En esta ecuación el factor de fricción f es adimensional y depende del tipo de conducto. En la tabla aparecen valores generales que se pueden encontrar en el Handbook ASHRAE así como resultados de ensayos para los productos URSA AIR. Cuidado con no estar utilizando la expresión de Fanning donde el coeficiente f’ es igual a f/4. En el caso de conductos de secciones de forma distinta a la circular se debe determinar el diámetro equivalente de la sección, que es aquel del conducto de sección circular que presenta iguales pérdidas de carga a las del conducto de sección no circular estudiado. En la transparencia aparecen las expresiones para determinarlo.
- Por otra parte están las pérdidas de carga dinámicas debidas a alteraciones del flujo como son cambios de dirección o de la velocidad. Son cargas que suelen evaluarse como locales originadas por cada una de las piezas de la instalación (curvas, derivaciones, reducciones,..). La expresión para evaluarlas es similar a la ecuación de Darcy, donde las pérdidas son proporcionales a la mitad del producto entre la densidad del aire y el cuadrado de la velocidad. Pero en este caso el coeficiente de proporcionalidad C, no solo depende de un factor de rozamiento y un diámetro equivalente, si no del tipo de figura u obstáculo en sí. Hay que consultar tablas para cada figura en particular. Un registro amplio de los coeficientes C para distintas piezas se puede adquirir de ASHRAE.
- Considerando estos conceptos se puede dimensionar cada uno de los tramos de la instalación para garantizar la correcta distribución de los caudales de aire. El esquema más sencillo de estudio es tal y como se había comentado aquel formado por un tramo principal (flecha roja) del cual salen las derivaciones (flechas azules). El método más sencillo de cálculo es el denominado método de pérdida de carga constante. Habiendo determinado las medidas del primer tramo, se puede calcular las pérdidas de carga en este primer tramo. Las secciones de cada uno de los tramos restantes se tienen que dimensionar de manera que la pérdida de carga por metro lineal sean iguales a la que había en el primer tramo. Para instalaciones sencillas se puede simplificar el método considerando solamente las pérdidas por fricción y no las pérdidas dinámicas. De esta manera se puede realizar el dimensionado de forma sencilla mediante la regla de cálculo. Se considera el método de cálculo más adecuado para el caso de sistemas de conductos de retorno.
- El método de cálculo más adecuado es el método de recuperación estática. Se trata de reducir en cada derivación la velocidad del aire lo suficiente como para que la pérdida de presión dinámica se traduzca en una ganancia de presión estática tal que compense las pérdidas de cargas producidas en el tramo anterior. Por lo tanto se trata de contabilizar primero las pérdidas de cargas por fricción y dinámicas producidas desde la salida de la derivación 1 hasta la salida de la derivación 2. A partir de estas pérdidas de carga y utilizando la expresión de la recuperación estática que se observa en la transparencia, se determina la velocidad del aire que debe haber en la sección de salida de la derivación 2 (sección que se está calculando). Conociendo velocidad y caudal se determina la sección del conducto. Generalmente todos los programas informáticos se apoyan en este método de cálculo. Para instalaciones sencillas se puede simplificar el método considerando únicamente las pérdidas de carga por fricción. En esto se basa la macro de excel que puede descargarse de www.ursa.es. Este es el método más adecuado para el cálculo de instalaciones de conductos de impulsión.
- IT 1.3.4.2.10.1 “ Los conductos deben cumplir en materiales y fabricación, las normas UNE-EN 12.337 para conductos metálicos, UNE-EN 13.403 para conductos no metálicos.” Esta instrucción técnica indica que deberían conocerse las prestaciones de los sistemas de conductos prescritos según las correspondientes normativas. Todos los productos URSA AIR han sido ensayados según la UNE-EN 13.403 tal y como ya se ha explicado anteriormente. Los resultados de ensayo no son extrapolables a métodos de construcción de conductos en los que aparezcan juntas rectas encoladas (aquellas piezas fabricadas a partir de conductos rectos). Es por ello que sería conveniente indicar el método de construcción en memoria o controlar que la construcción de conductos se realiza para alcanzar las prestaciones esperadas.
- Una de las exigencias del RITE es el correcto aislamiento del sistema de conductos de manera que no hayan excesivas pérdidas térmicas para asegurar una correcta eficiencia energética. Para el caso de instalaciones de menos de 70 kw de potencia frigorífica el cálculo a realizar es tan sencillo como colocar un aislamiento de conductividad 0,040 w/mK y espesor obtenido de una tabla en función de que sea local exterior/interior y que se transporte aire caliente/frío. Los paneles URSA AIR son más aislantes ya que su conductividad es de 0,033 w/mk. Es por ello que su espesor de 25 mm es suficiente en todos los casos excepto para el transporte de aire frío por el exterior.
- Para instalaciones de potencia frigorífica superior a 70 kw hay que garantizar que las pérdidas térmicas son inferiores al 4% de la potencia frigorífica transportada. Para calcular las perdidas de calor hay que estimar los coeficientes de convección interior y exterior de las paredes del conducto, y con la resistencia térmica del panel obtener la transmitancia térmica de la pared del conducto. Con esta y considerando el salto térmico del aire del interior del conducto respecto a la temperatura ambiente (y las dimensiones del conducto) se obtienen las pérdidas energéticas. Seguir la cadena de ecuaciones de la transparencia.
- El RITE también especifica que el proyectista debe escoger el nivel de estanquidad deseado en su instalación. Queda prohibida la clase de estanquidad A. Los conductos URSA AIR son de clase de estanquidad B (en algunos casos C). Este resultado no es extrapolable a piezas realizadas a partir de conductos rectos.
- En el Handbook de ASHRAE se incluyen valores del coeficiente de estanquidad genéricos. Por supuesto pueden haber ensayos de sistemas de fabricantes particulares que proporcionen mayores niveles de estanquidad. Pero por los resultados se observa que obtener un nivel de estanquidad C o D es complicado y debe recurrirse a juntas selladas con algún sistema. También se indican recomendaciones de donde exigir mayor o menor estanquidad en función del tipo de local por el que discurra el conducto. Por supuesto las fugas de aire son también pérdidas térmicas y por ello deben tenerse en cuenta. En aquellas instalaciones en las que se desee garantizar un intervalo de temperaturas y de humedad relativa de forma precisa debe exigirse un nivel de estanquidad alto al sistema de conductos.
- El RITE exige también que estén determinadas la presión y velocidad máximas admitidas en los sistemas de conductos. Los conductos construidos con paneles URSA AIR han sido ensayados y pueden alcanzar presiones de hasta 800 Pa con un coeficiente de seguridad de 2,5. Según la UNE 100-106 para presiones superiores se pueden utilizar refuerzos. Este resultado no es extrapolable a sistemas con uniones tipo canto recto encolado (piezas realizadas a partir de conductos rectos). El ensayo de arrastre de partículas se realizó a una velocidad de 18,6 m/s.
- Los conductos deben tener una barrera de vapor exterior de al menos 50 MPa•m2•s/g para evitar condensaciones intersticiales en el cuerpo aislante. El revestimiento de aluminio exterior de los paneles URSA AIR aporta una barrera de vapor 100 m2•h•Pa/mg = 360 MPa•m2•s/g, por lo tanto suficiente. El revestimiento interior de los paneles debe resistir la acción agresiva de los productos de desinfección, y su superficie interior debe tener una resistencia mecánica que permita soportar los esfuerzos a los que estará sometida durante las operaciones de limpieza mecánica. Los productos URSA AIR disponen del Informe sobre saneamiento de conductos de aire acondicionado. Los conductos flexibles se utilizaran para conectar los conductos con las unidades terminales. Su longitud no será superior a 1,5 m. Cuando se tengan que doblar o plegar, se hará de manera que el radio de curvatura sea igual o superior al diámetro nominal. (IT 1.3.4.2.10.3)
- La sección de la rejilla o difusor no tiene porque ser la misma sección que la del conducto que llega hasta ella. Es más en general es superior para reducir la velocidad a la que se difunde el aire en el ambiente. La sección del conducto se dimensiona por los métodos de cálculo antes descritos para garantizar el correcto reparto de los caudales de aire. La rejilla o difusor se dimensiona para garantizar una correcta difusión del aire en el local a climatizar. A groso modo se puede decir que se selecciona primero una gama de rejillas o difusores en función del caudal a impulsar, la altura de la instalación, la tasa de inducción deseada y el valor económico que estamos dispuestos a pagar. Para seleccionar las dimensiones del modelo concreto se tiene en cuenta el caudal, alcance del aire y nivel de ruido. Generalmente es un compromiso entre tamaños pequeños proporcionan mayor alcance pero también mas ruido y tamaños grandes son mas silenciosos pero el aire cae rápidamente al espacio habitable.
- Hay que seleccionar el conducto rectangular con la menor relación de forma posible. Contra más cuadrado sea el conducto, para igual sección equivalente menor perímetro. Esto significa menos material necesario (economía instaladora) y menos transmisiones de calor (economía usuario). Se recomienda no sobrepasar las relaciones de forma de 1:3. Aunque esto a veces no es posible (caso de viviendas con plenums de 22 cm donde el primer tramo es de 70x15 o 80x15 cm.
- Esta es una consideración a tener en cuenta en el momento de contratar una obra. Entre la superficie del despiece y los m 2 de panel utilizados por el instalador hay un 15% a un 20% de diferencia. La norma UNE 92.315 considera un 20% de merma.
- Los codos son cambios de dirección del flujo de aire. Pueden distinguirse entre lo que son curvas y lo que son codos rectos. Las pérdidas de carga pueden considerarse bastante similares. Es más, algunos ensayos indican que la pérdida de carga en curvas realizadas con paneles de lana de vidrio es un poco superior a la pérdida de carga en codos rectos. Esto es así por el escalonado que debe realizarse en la tabica exterior para lograr doblarla en forma circular.
- La derivación es aquella figura que reparte el caudal de aire en 2 o más ramales. Generalmente se suele denominar en el argot derivación a aquella figura en la que uno de los ramales sigue recto, reduciéndose por supuesto su sección, ya que el caudal transportado es inferior, y el otro ramal es perpendicular al de entrada. En un pantalón ambos ramales son perpendiculares al de entrada. Si el ramal secundario (perpendicular) se conecta directamente a la figura, la presión dinámica que empuja al aire a pasar de largo del ramal, incide en que el caudal derivado por el ramal secundario sea inferior al estimado. Este efecto es mayor a mayor velocidad del aire (mayor presión dinámica). Una manera de solventarlo es utilizar deflectores, aunque estos no son muy utilizados en la práctica. Este tipo de conexiones solo tienen sentido si el conducto actúa a modo de plenum de presiones porque se ha colocado un tapón en sentido perpendicular a la circulación del aire. En este caso, realmente el estado del aire es semi estático. Es el caso de plenums a los que se les conecta mediante conducto circular flexible a difusores circulares de techo. La mejor práctica es realizar la figura de la derivación tal y como aparece en la figura de la derecha. De esta manera se garantiza el correcto reparto del aire. En algunas zonas es práctica habitual realizar una derivación de donde solo había un conducto recto, utilizando una pieza denominada zapato. Sin embargo se recomienda utilizar este procedimiento solamente en caso de poder aprovechar una instalación ya existente.
- En la fabricación de derivaciones / pantalones puede utilizarse la misma tabica de cierre de uno de los ramales para introducirse más con el fin de rigidizar el conjunto de la pieza y aportar una seguridad en el reparto de caudales por efecto de la deflexión. En ese caso la abertura proyectada sobre el ramal de entrada debe coincidir con el porcentaje de caudal que se desea se derive por dicho ramal de salida (observar la figura de la derecha). Esta práctica permite asegurarnos del correcto reparto de caudales sin aportar un gran esfuerzo extra a la instalación (nada de tiempo extra y solo unos centímetros de más de tabica). Sin embargo no es recomendable utilizar este tipo de figuras de caudal forzado en el caso de instalaciones de rejillas motorizadas, ya que el reparto de caudales en estas instalaciones va variando y de otra manera la tabica deflectora provocaría problemas de turbulencias y ruido en las rejillas cerradas que silbarían por sobrepresión del aire. Tampoco se recomienda en caso que haya poca distancia entre la entrada del pantalón y la salida de un cambio de dirección como puede ser una curva ( L>>3·ancho).
- Otra figura habitual son las reducciones de sección. Su aplicación es ajustar la sección del conducto a la sección de elementos diversos (emboquillados de máquinas, emboquillados de rejillas,…) o variar la velocidad de circulación del aire. Es siempre más correcto realizar una reducción centrada con pendiente por ambos lados. También se recomienda en la medida de lo posible que las reducciones presenten cuellos de entrada y de salida (salvo si se reduce en alto y ancho en una sola figura). La pendiente de la inclinación no debe superar nunca los 45º.
- En la embocadura al equipo de aire acondicionado, tanto en la impulsión como en la aspiración, se pueden producir pérdidas de carga adicionales, dependiendo del montaje. Si inmediatamente después de la salida del equipo hay un cambio de dirección es recomendable realizarla con curvas suaves y si es posible colocar tabicas que vayan redirigiendo el fluido.
- Sin embargo es recomendable no realizar un cambio de dirección o una derivación a una distancia inferior a la longitud equivalente del ventilador / turbina de impulsión. Esta longitud equivalente puede calcularse a partir de la velocidad y la sección tal y como se muestra en la transparencia. A modo de ejemplo, para una salida de 70x15 a una velocidad de 5 m/s (típico viviendas) la longitud equivalente sería de 90 cm.
- En las figuras se observan distintas conexiones de elementos a los conductos. Son aplicables a premarcos de rejillas o salidas de máquina que dispongan de pestañas de chapa. Lo ideal es que el marco de pestañas de chapa se introduzca en el interior del conducto, y que este presente canto recto. Mediante un perfil de chapa plano o arandelas se coloca un roscante que atraviese el panel y se una a la pestaña de chapa. El perfil de la unión se hace estanco aplicando cinta de aluminio de 50 micras.
- La conexión a difusores circulares de techo se realiza habitualmente mediante conductos flexibles. La longitud máxima permitida por el RITE para estos conductos flexibles es de 1,2m. Deben colocarse totalmente desplegados y con curvas de radio igual o mayor que el diámetro nominal. Por lo tanto el conducto debe pasar por encima de donde se colocará el difusor de techo. La conexión del conducto flexible al conducto de lana de vidrio se realiza mediante un sombrero de chapa. La pieza cilíndrica de mismo diámetro que el conducto flexible presenta unas pestañas que al introducirse por el agujero del conducto rectangular pueden plegarse hacia fuera, fijando la pieza. La misma brida que fija el conducto flexible al sombrero de chapa anula el movimiento del sombrero hacia arriba. Posteriormente se tiene que sellar la unión con cinta de aluminio de 50 micras.
- En la transparencia se indica como colocar una batería de calefacción en el interior del conducto. Generalmente se debe incrementar la sección del conducto tal y como indican las figuras. Las conexiones entre conducto y batería se pueden realizar como se ha visto en la transparencia anterior.
- La suspensión de conductos se realiza habitualmente mediante un perfil angular suspendido por varilla roscada de M4 (M6 si es muy grande) o hilo de 2 mm de diámetro. En la misma norma existen otras alternativas para realizar la suspensión de conductos que no suelen realizarse. La distancia entre suspensiones debe ser inferior a 1,2 m (los tramos rectos tienen una longitud máxima de 1,2 m). En el mercado están apareciendo otros métodos alternativos a la norma como es el sistema AIR SYSTEM de SENOR. Las piezas se clavan en la pared lateral del conducto, y presentan una capa plástica flexible y adhesiva entre la propia chapa de la pieza y la pared de lana de vidrio. Los arpones tienen una longitud inferior a los 25 mm de espesor de panel y una punta que impide el retroceso.
- Se conoce por el ensayo realizado según la EN 13.403 que se pueden realizar conductos que aguanten hasta 800 Pa. Sin embargo el ensayo se estandariza a un conducto de sección 30x30 cm. Es lógico pensar que a medida que el tamaño de la sección crece la relación espesor / ancho se va reduciendo y por tanto la rigidez del conducto. Este comenzará a abombarse y por deformación la unión sufrirá mas. Es por ello que para anchos superiores a 60 cm se recomienda considerar la posibilidad de utilizar refuerzos en función de la presión del aire del interior del conducto. Para el caso de presiones positivas se recomiendan refuerzos en forma de perfiles en T que rodeen el perímetro del conducto. Si la presión es negativa se recomiendan perfiles en U que se unan con pletinas interiores mediante roscantes. Las medidas pueden apreciarse en la transparencia.
- La siguiente tabla indica el número de refuerzos necesarios y sus dimensiones en función de la presión y las medidas del conducto.
- Otra posibilidad para reforzar los conductos de grandes dimensiones es utilizar varillas roscadas de mas de 2mm de diámetro que atraviesen la sección del conducto. El número de varillas por sección y distancia entre las secciones donde se colocan se describe en la siguiente tabla.
- Hay que evitar en la medida de lo posible que ningún obstáculo atraviese el conducto. Si no hay otra alternativa se recomienda no insertar tuberías de más de 10 cm de diámetro u obstáculos planos de más de 8 cm de ancho. En lo posible deben orientarse los obstáculos planos de forma paralela al flujo del aire y en caso contrario colocar fundas aerodinámicas.
- Si uno de los obstáculos que deben atravesar el conducto obstruyen más del 20% de la sección de paso debe preverse: Dividir el conducto en 2 ramificaciones que permitan evitar el obstáculo. Realizar una transformación del conducto adecuada para evitar el obstáculo.
- Las transformaciones para evitar obstáculos no deben reducir la sección del conducto mas del 20%. Las pendientes de las transformaciones se recomiendan sean del 15% al 30%. Ejemplo: Conducto de 40x30 cm se puede reducir a 40x25 cm para salvar el obstáculo. La reducción puede iniciarse a unos 15 – 20 cm del obstáculo. Si debiera reducirse el área mas del 20 %, entonces hay que recurrir a realizar una transformación a una sección de igual pérdida de carga lineal (regla cálculo). Ejemplo: Conducto 40x30 debe reducirse la altura a 20. Se transformará la sección a 65x20.
- Observar el correcto encintado de todos los elementos con cinta de aluminio puro de 50 μm de espesor y 7,5 cm de ancho. Para poder realizar las tareas de limpieza de los conductos y tal y como marca el RITE el sistema de conductos debe tener registros cada menos de 10 m. IT 1.3.4.2.10.4 Conductos flexibles: Los conductos flexibles se instalarán totalmente desplegados y con curvas de radio igual o mayor que el diámetro nominal. La longitud máxima permitida es de 1,2 m.
- A la hora de estudiar el ruido propagado por las instalaciones de conductos de aire acondicionado se tiene que tener en cuenta: EMISOR o FUENTE DE RUIDO: El principal emisor de ruido es el ventilador de la máquina de aire acondicionado. Sin embargo el propio aire al circular a mucha velocidad puede regenerar ruido. Las fuentes se caracterizan por el nivel de potencia acústica (dB) que emiten. CANAL TRANSMISIÓN: Son todos los caminos por los que puede circular el ruido. En este caso se estudiará el sistema de conductos. Se caracteriza por las pérdidas de energía acústica que se producen debidas a diversas causas expresadas en forma de nivel de potencia acústica. RECEPTOR: La rejilla final actúa a modo de emisor de potencia acústica. Esta llega al oído del usuario en forma de transmisión directa y en forma de ondas reflejadas en las paredes del local. Se caracteriza por el nivel de presión acústica que finalmente percibe el usuario.