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REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DE EDUCACIÓN SUPERIOR
UNIVERSIDAD FERMIN TORO
FACULTAD DE INGENIERIA
Integrantes:
LUIS SCHWARZENBERG
CI. 18.502.554
Enero de 2015
DUCTOS PARA TRANSPORTAR AIRE
ACONDICIONADO
Actualmente en el mercado venezolano existen muchas empresas
destinadas a solucionar o minimizar los problemas de mantenimiento integral
de las fábricas, empresas, universidades; entre otras; Entre ellas tenemos la
construcción de ductos de aire acondicionado de buena calidad. Para ello, se
necesita un buen diseño donde se tienen consideración la 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.
Cuando un fluido circula por un tubo o ducto se tiene siempre una
película delgada del fluido adherida a un lado del tubo y no se mueve
apreciablemente. El flujo viscoso o flujo laminar cada partícula del fluido se
mueve paralelamente al movimiento de las otras partículas. No se tienen
corrientes cruzadas y la velocidad de las partículas del fluido se aumenta al
crecer sus distancias a las paredes del conducto. La velocidad máxima
ocurre en el centro del conducto y la velocidad promedio sobre la sección
completa es igual a la mitad de la velocidad máxima. En este fluido viscoso la
caída de presión después de que se ha logrado equilibrio en el flujo es
empleada para equilibrio de las fuerzas de corte o deslizamiento que se
tienen entre una capa y la siguiente.
En cualquier sistema de calefacción, enfriamiento o ventilación con
circulación mecánica, el ventilador o los ventiladores deben tener la
capacidad adecuada en cuanto a cantidad adecuada de aire y una presión
estática igual o ligeramente mayor que la resistencia total que se tiene en el
sistema de ductos. 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. Tiene que hacerse un balance económico al hacer el
diseño de las instalaciones. En general debe hacerse un trazado de ductos
tan directo como sea posible, evitar vueltas muy agudas y no hay que tener
ductos muy desproporcionados. Para un ducto rectangular es buena práctica
que la relación del lado mayor al menor sea hasta de 6 a 1 y ésta relación
nunca debe exceder de 10 a 1.
Estos Ductos se emplean en los sistemas de conducción del aire
generado en sistemas de enfriamiento, calefacción o sistemas de doble
temperatura, los cuales entregan el aire necesario con diferentes
requerimientos de presión, temperatura y humedad
Entre los tipos de ductos tenemos: a) Uctoglass 800: Que es una
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 perdidas 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 si mismos con una barrera de vapor aplicada en fabrica, la cual
también sirve como elemento de terminado.
b) 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 laminas
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.
c) Duct Wrap 11/2": Aislamiento térmico con barrera de vapor, empleado
como aislamiento térmico externo en sistemas para transporte de aire
acondicionado y de ventilación. Usos: Duct Wrap controla la transferencia de
calor de aire interior al ducto y el medio ambiente, y la condensación de la
humedad relativa del medio, evitando así la corrosión del ducto metálico.
Dimensiones: 600" ( largo ) x 48" ( ancho ) x 1 1/2 de espesor.
d) Erocor Reforzado: Aislamiento térmico utilizado como recubrimiento
interno de ductos metálicos en sistemas de aire acondicionado y de
ventilación. Usos: Al colocarse en el interior de los ductos metálicos, se
desempeña eficientemente como aislamiento térmico y acústico. Por ser un
material reforzado, puede soportar velocidades de viento de hasta 7000
pies/min, sin que se presente erosión. Dimensiones: 120" ( largo ) x 4" (
ancho ) en espesor de 1/2" y 1".
e) SK Sealant Tape Fasson 0821: Cinta diseñada especialmente para selles
sometidos a esfuerzos extremos. Compuesta por un foil de fibra de vidrio
laminada con papel Kraft, recubierta con un sistema agresivo de adhesión a
base de caucho. Ventajas: Exelente adhesión y rápido pegue Beneficios:
Adherencia a diferentes superficies. Se adecua a superficies
tridimensionales. Aplicaciones: Especialmente diseñado para juntas en
aislamientos sometidos a humedad y vapor.
Entre los materiales y equipos que se necesarios para la construcción
de ductos de aire acondicionado tenemos:
a) Ductwrap Uso: empleado como aislamiento térmico externo en
sistemas para transporte de aire acondicionado. Su principal uso es
controlar la transferencia de calor del aire interior al ducto y el medio
ambiente, y la condensación de la humedad relativa del medio;
evitando así la corrosión del ducto metálico.
b) Manguera Aluminio: Gracias a su innovadora fabricación, se obtienen
instalaciones más rápidas, más fáciles y económicas. Fabricadas con
un resorte helicoidal de acero embutido en polipropileno o foil de
aluminio y unidos con pegamento procesado térmicamente
c) Manguera Plástica Transparente: MPT-S/A: Manguera Plástica
Transparente (polipropileno) sin aislante. MA-S/A: Manguera
Aluminizada sin aislante . MA-C/A: Manguera Aluminizada con 2" de
espesor de aislante Air Pack, que cubre eficientemente la barrera de
vapor (evita condensaciones).
d) Rejillas de Suministro: Estas rejillas poseen una hilera de aletas
móviles que permiten deflexión, en forma manual, tanto vertical como
en forma horizontal
e) Flanges: El borde cónico mejora la adaptación de la manguera
facilitando la instalación.
f) Extractor con Rejilla
g) Fast Tape: Compuesta por un refuerzo tridimensional de fibra de
vidrio, laminada con papel kraft y recubierta con un sistema adhesivo
fuerte a base de caucho. Su uso principal es en la fabricación de
Ductos proporcionando selles herméticos y resistentes. También se
utiliza para la unión y selle de Duct Wrap
h) Cemento de contacto. Uso: Utilizado para pegar el rollo de fibra de
vidrio (ductwrap), al ducto de aire galvanizado.
i) Difusor Lineal. Funciona tanto como difusor (suministro) como rejilla
de retorno.
j) Rejilla de Retorno. Funciona para suministro y retorno
k) Difusor 4 vías (sin control) Los difusores de 4 vías constituyen una
nueva alternativa por su moderno y aerodinámico diseño, alta
resistencia y durabilidad, así como por su bella y tradicional apariencia
a bajo costo.
l) Adaptadores: Por su innovador diseño y fabricación termoplástica,
cuenta con ventajas tales como: es más liviano, una sola pieza, más
seguro y más eficiente
m) Trabillas y Enargolados.
Los métodos que se usan para el calculo de costos es el siguiente:
a) Calculo de CFM para cada recinto. Se recopilan las cargas térmicas
en cada uno de los recintos. Estos datos ya fueron obtenidos en el
trabajo de calculo de cargas.Luego se hayan los CFM para cada
recinto con la fórmula:
𝐶𝐹𝑀 =
𝑄𝑠
1.1𝜆𝑇
b) Difusión del Aire
Ejemplo:
c) Calculo de pérdidas lineales en los tramos rectos de los ductos y de su
geometría. Antes de calcular las pérdidas en los tramos rectos de
tubería, se debe escoger de la grafica un factor de perdidas lineales
que evite ruido y caída de presión exagerada. Este factor, que se
localiza con los CFM de cada recinto, se multiplica por la longitud del
tramos en pies.
ℎ𝑙 =
ℎ
100
∗ 𝐿
Luego, se obtiene el diámetro correspondiente para cada tramo de
ducto, y debido a que estos valores de diámetros dan muy grandes y no se
seria apropiado su instalación en recintos de 12 ft de altura, se procede a
hallar las dimensiones de secciones rectangulares equivalentes a la sección
circular por medio de la tabla 9 – 1 de Principles of HVAC. En las
dimensiones que se escogieron se trato de que solo variara una de las
dimensiones de la sección rectangular variando los aspectos ratios.
d) Cálculo de perdidas en codos: Para el cálculo de codos se utilizó el
ítem 3-5 para el cual se toma una relación de r/W de 0.75 para que el
codo tenga una curva suave y se disminuyan las pérdidas. Y con la
relación W/H de 2.5 la cual corresponde a la sección V – A del ducto
se obtiene el valor de Co‘= 0.39. Luego este valor se reemplaza en la
siguiente fórmula.
𝐶𝑜 = 𝐾𝑟𝑒 ∗ 𝐶𝑜′
Como el Re = 3492247 = 349 E4, entonces el valor de KRe es igual a
1. Por lo tanto Co = 0.39 Luego con este valor se halla la caída de presión en
in de H2O de la siguiente forma:
e) Calculo de perdidas en Tes: Las perdidas en las tes se calculas
utilizando el ítem 5-32 divergente para el punto D y el ítem 5-29 para
las demás intersecciones
f) Difusores: La disposición que se adoptó para los difusores fue la de
utilizar difusores circulares en el techo. Para hacer la adecuada
selección de estos, se refiere al procedimiento mostrado en el capitulo
13 de Fundamentals Handbook, en donde es necesario el cálculo de
una longitud característica que en este caso es la distancia desde el
difusor hasta la pared más cercana. En el corredor esta distancia es
de 15 ft. En la tabla 2 del capitulo 13 se halla la relación T50/L
sabiendo que la carga térmica del corredor es de aproximadamente 20
BTU/h ft2. De la tabla 2 se obtiene:
T50/L = 0.8
Tv = (T50/L)*(L) = 0.8 * 15 ft = 12 ft
Con esta ultima distancia y los cfm por difusor previamente
calculados (538 cfm) se localiza el tamaño apropiado en el catálogo
del constructor. El tamaño correspondiente para el corredor es de 12
in. Además, del catálogo se obtiene la caída de presión. Siempre se
busca un tamaño de difusor que evite grandes caídas de presión.
g) Calculo de perdidas en transiciones:
h) Calculo de perdidas de Damper: Los dampers fueron colocados con el
objetivo de balancear las presiones en el sistema. Su cálculo se hizo
obteniendo la diferencia entre la mayor caída de presión en un
trayecto con las caída de presiones menores, luego, se refiere al ítem
6-4, el cual es damper de compuerta y se obtiene la altura h a la cual
se debe localizar la compuerta para obtener la caída de presión
requerida.
i) Calculo de caídas de presiones totales: Existen ocho puntos extremos
en donde se requiere que la cabeza del ventilador sea el
suficientemente grande para que asegurar que llegue aire con la
misma presión para todos los puntos.
j) Potencia del Ventilador: El ventilador debe ser capaz de entregar una
potencia tal que cumpla con los requerimientos de presión y flujo
volumétrico. De la ecuación de Bernulli se sabe que
HVentilador = hperdidas
Y utilizando la ecuación:
Estas son algunas de las formulas que necesitan para saber los
costos de cada ducto en un sitio especifico.

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  • 1. REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DE EDUCACIÓN SUPERIOR UNIVERSIDAD FERMIN TORO FACULTAD DE INGENIERIA Integrantes: LUIS SCHWARZENBERG CI. 18.502.554 Enero de 2015
  • 2. DUCTOS PARA TRANSPORTAR AIRE ACONDICIONADO Actualmente en el mercado venezolano existen muchas empresas destinadas a solucionar o minimizar los problemas de mantenimiento integral de las fábricas, empresas, universidades; entre otras; Entre ellas tenemos la construcción de ductos de aire acondicionado de buena calidad. Para ello, se necesita un buen diseño donde se tienen consideración la 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. Cuando un fluido circula por un tubo o ducto se tiene siempre una película delgada del fluido adherida a un lado del tubo y no se mueve apreciablemente. El flujo viscoso o flujo laminar cada partícula del fluido se mueve paralelamente al movimiento de las otras partículas. No se tienen corrientes cruzadas y la velocidad de las partículas del fluido se aumenta al crecer sus distancias a las paredes del conducto. La velocidad máxima ocurre en el centro del conducto y la velocidad promedio sobre la sección completa es igual a la mitad de la velocidad máxima. En este fluido viscoso la caída de presión después de que se ha logrado equilibrio en el flujo es empleada para equilibrio de las fuerzas de corte o deslizamiento que se tienen entre una capa y la siguiente.
  • 3. En cualquier sistema de calefacción, enfriamiento o ventilación con circulación mecánica, el ventilador o los ventiladores deben tener la capacidad adecuada en cuanto a cantidad adecuada de aire y una presión estática igual o ligeramente mayor que la resistencia total que se tiene en el sistema de ductos. 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. Tiene que hacerse un balance económico al hacer el diseño de las instalaciones. En general debe hacerse un trazado de ductos tan directo como sea posible, evitar vueltas muy agudas y no hay que tener ductos muy desproporcionados. Para un ducto rectangular es buena práctica que la relación del lado mayor al menor sea hasta de 6 a 1 y ésta relación nunca debe exceder de 10 a 1. Estos Ductos se emplean en los sistemas de conducción del aire generado en sistemas de enfriamiento, calefacción o sistemas de doble temperatura, los cuales entregan el aire necesario con diferentes requerimientos de presión, temperatura y humedad Entre los tipos de ductos tenemos: a) Uctoglass 800: Que es una 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 perdidas 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,
  • 4. obteniéndose ductos de sección rectangular, los cuales cuentan como parte integral de si mismos con una barrera de vapor aplicada en fabrica, la cual también sirve como elemento de terminado. b) 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 laminas 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. c) Duct Wrap 11/2": Aislamiento térmico con barrera de vapor, empleado como aislamiento térmico externo en sistemas para transporte de aire acondicionado y de ventilación. Usos: Duct Wrap controla la transferencia de calor de aire interior al ducto y el medio ambiente, y la condensación de la humedad relativa del medio, evitando así la corrosión del ducto metálico. Dimensiones: 600" ( largo ) x 48" ( ancho ) x 1 1/2 de espesor. d) Erocor Reforzado: Aislamiento térmico utilizado como recubrimiento interno de ductos metálicos en sistemas de aire acondicionado y de ventilación. Usos: Al colocarse en el interior de los ductos metálicos, se desempeña eficientemente como aislamiento térmico y acústico. Por ser un material reforzado, puede soportar velocidades de viento de hasta 7000 pies/min, sin que se presente erosión. Dimensiones: 120" ( largo ) x 4" ( ancho ) en espesor de 1/2" y 1". e) SK Sealant Tape Fasson 0821: Cinta diseñada especialmente para selles sometidos a esfuerzos extremos. Compuesta por un foil de fibra de vidrio
  • 5. laminada con papel Kraft, recubierta con un sistema agresivo de adhesión a base de caucho. Ventajas: Exelente adhesión y rápido pegue Beneficios: Adherencia a diferentes superficies. Se adecua a superficies tridimensionales. Aplicaciones: Especialmente diseñado para juntas en aislamientos sometidos a humedad y vapor. Entre los materiales y equipos que se necesarios para la construcción de ductos de aire acondicionado tenemos: a) Ductwrap Uso: empleado como aislamiento térmico externo en sistemas para transporte de aire acondicionado. Su principal uso es controlar la transferencia de calor del aire interior al ducto y el medio ambiente, y la condensación de la humedad relativa del medio; evitando así la corrosión del ducto metálico. b) Manguera Aluminio: Gracias a su innovadora fabricación, se obtienen instalaciones más rápidas, más fáciles y económicas. Fabricadas con un resorte helicoidal de acero embutido en polipropileno o foil de aluminio y unidos con pegamento procesado térmicamente c) Manguera Plástica Transparente: MPT-S/A: Manguera Plástica Transparente (polipropileno) sin aislante. MA-S/A: Manguera Aluminizada sin aislante . MA-C/A: Manguera Aluminizada con 2" de espesor de aislante Air Pack, que cubre eficientemente la barrera de vapor (evita condensaciones). d) Rejillas de Suministro: Estas rejillas poseen una hilera de aletas móviles que permiten deflexión, en forma manual, tanto vertical como en forma horizontal e) Flanges: El borde cónico mejora la adaptación de la manguera facilitando la instalación. f) Extractor con Rejilla
  • 6. g) Fast Tape: Compuesta por un refuerzo tridimensional de fibra de vidrio, laminada con papel kraft y recubierta con un sistema adhesivo fuerte a base de caucho. Su uso principal es en la fabricación de Ductos proporcionando selles herméticos y resistentes. También se utiliza para la unión y selle de Duct Wrap h) Cemento de contacto. Uso: Utilizado para pegar el rollo de fibra de vidrio (ductwrap), al ducto de aire galvanizado. i) Difusor Lineal. Funciona tanto como difusor (suministro) como rejilla de retorno. j) Rejilla de Retorno. Funciona para suministro y retorno k) Difusor 4 vías (sin control) Los difusores de 4 vías constituyen una nueva alternativa por su moderno y aerodinámico diseño, alta resistencia y durabilidad, así como por su bella y tradicional apariencia a bajo costo. l) Adaptadores: Por su innovador diseño y fabricación termoplástica, cuenta con ventajas tales como: es más liviano, una sola pieza, más seguro y más eficiente m) Trabillas y Enargolados. Los métodos que se usan para el calculo de costos es el siguiente: a) Calculo de CFM para cada recinto. Se recopilan las cargas térmicas en cada uno de los recintos. Estos datos ya fueron obtenidos en el trabajo de calculo de cargas.Luego se hayan los CFM para cada recinto con la fórmula: 𝐶𝐹𝑀 = 𝑄𝑠 1.1𝜆𝑇 b) Difusión del Aire
  • 7. Ejemplo: c) Calculo de pérdidas lineales en los tramos rectos de los ductos y de su geometría. Antes de calcular las pérdidas en los tramos rectos de tubería, se debe escoger de la grafica un factor de perdidas lineales que evite ruido y caída de presión exagerada. Este factor, que se localiza con los CFM de cada recinto, se multiplica por la longitud del tramos en pies. ℎ𝑙 = ℎ 100 ∗ 𝐿 Luego, se obtiene el diámetro correspondiente para cada tramo de ducto, y debido a que estos valores de diámetros dan muy grandes y no se seria apropiado su instalación en recintos de 12 ft de altura, se procede a hallar las dimensiones de secciones rectangulares equivalentes a la sección circular por medio de la tabla 9 – 1 de Principles of HVAC. En las dimensiones que se escogieron se trato de que solo variara una de las
  • 8. dimensiones de la sección rectangular variando los aspectos ratios. d) Cálculo de perdidas en codos: Para el cálculo de codos se utilizó el ítem 3-5 para el cual se toma una relación de r/W de 0.75 para que el codo tenga una curva suave y se disminuyan las pérdidas. Y con la relación W/H de 2.5 la cual corresponde a la sección V – A del ducto se obtiene el valor de Co‘= 0.39. Luego este valor se reemplaza en la siguiente fórmula. 𝐶𝑜 = 𝐾𝑟𝑒 ∗ 𝐶𝑜′ Como el Re = 3492247 = 349 E4, entonces el valor de KRe es igual a 1. Por lo tanto Co = 0.39 Luego con este valor se halla la caída de presión en in de H2O de la siguiente forma: e) Calculo de perdidas en Tes: Las perdidas en las tes se calculas utilizando el ítem 5-32 divergente para el punto D y el ítem 5-29 para las demás intersecciones
  • 9. f) Difusores: La disposición que se adoptó para los difusores fue la de utilizar difusores circulares en el techo. Para hacer la adecuada selección de estos, se refiere al procedimiento mostrado en el capitulo 13 de Fundamentals Handbook, en donde es necesario el cálculo de una longitud característica que en este caso es la distancia desde el difusor hasta la pared más cercana. En el corredor esta distancia es de 15 ft. En la tabla 2 del capitulo 13 se halla la relación T50/L sabiendo que la carga térmica del corredor es de aproximadamente 20 BTU/h ft2. De la tabla 2 se obtiene: T50/L = 0.8 Tv = (T50/L)*(L) = 0.8 * 15 ft = 12 ft Con esta ultima distancia y los cfm por difusor previamente calculados (538 cfm) se localiza el tamaño apropiado en el catálogo del constructor. El tamaño correspondiente para el corredor es de 12 in. Además, del catálogo se obtiene la caída de presión. Siempre se busca un tamaño de difusor que evite grandes caídas de presión. g) Calculo de perdidas en transiciones:
  • 10. h) Calculo de perdidas de Damper: Los dampers fueron colocados con el objetivo de balancear las presiones en el sistema. Su cálculo se hizo obteniendo la diferencia entre la mayor caída de presión en un trayecto con las caída de presiones menores, luego, se refiere al ítem 6-4, el cual es damper de compuerta y se obtiene la altura h a la cual se debe localizar la compuerta para obtener la caída de presión requerida. i) Calculo de caídas de presiones totales: Existen ocho puntos extremos en donde se requiere que la cabeza del ventilador sea el suficientemente grande para que asegurar que llegue aire con la misma presión para todos los puntos. j) Potencia del Ventilador: El ventilador debe ser capaz de entregar una potencia tal que cumpla con los requerimientos de presión y flujo volumétrico. De la ecuación de Bernulli se sabe que HVentilador = hperdidas Y utilizando la ecuación: Estas son algunas de las formulas que necesitan para saber los costos de cada ducto en un sitio especifico.