jueves, 17 de noviembre de 2011

CALEFACCION SOLAR: Elección del diámetro del conducto para el aire

Vamos a calcular el dimensionamiento de los conductos del aire, para un intervalo de caudal comprendido entre 200 y 500 metros cúbicos por hora. Para ellos utilizaremos la siguiente gráfica proporcionada por el catálogo de la página web del suministrador de equipos y sistemas de aire acondicionado Salvador Escoda.

¿Por que ese intervalo ? Porque en principio, vamos a ver si interesa comprar un ventilador "ajustado" a los valores que hemos obtenido teóricamente o si merece la pena comprar (por un poco más) un ventilador más potente que pueda servir para una posible ampliación del sistema en un futuro... y 500 m3/hora es un valor bastante usual para este tipo de ventiladores/extractores. Además se piensa en que "si sobra" aire, se regule la velocidad del ventilador electrónicamente, mediante la modificación del voltaje de entrada (que en principio es de 230 v AC), con lo que seguramente obtengamos además compensaciones en cuanto a ruido generado, por ejemplo (al ir más lento, menos ruido).


Como el propio catálogo, que se puede encontrar en: http://www.salvadorescoda.com/tarifas/Catalogo_Tarifa_Ventiladores_Mundofan_Mayo2011.pdf nos indica, seleccionamos una velocidad del aire de 10 m/seg, que supongo debe ser la considerada como límite máximo confortable.

En la gráfica la hemos pintado de amarillo, la llamaremos "línea de confort". Todas las líneas paralelas que hay a la izquierda son de velocidades menores de 10 m/seg y a la derecha de dicha línea mayores de 10 m/seg y por tanto, desechables.

Seguidamente, pintamos de azul claro la zona comprendida entre los caudales de aire de 200 y 500 metros cúbicos/hora y que están en la "zona confortable, esto es, a la izquierda de la linea amrilla".

En la intersección entre la zona azul y la franja amarilla veremos que se cruzan unas líneas perpendiculares a la línea de confort (la línea amarilla), y que son las líneas que nos definen el diámetro de los conductos. Vemos, resaltados en verde, que se corresponden a diametros aproximados de entre 80 y 140 mm aproximadamente. Esos son los diámetros entre los que debemos trabajar.

Imaginemos que elegimos el de 80 mm. Vemos que para un flujo de 200 m3/h nos da efectivamente una velocidad de 10 m/seg, pero si aumentamos el caudal a 500, se nos corta fuera de la gráfica, y extrapolando (línea discontinua roja), resulta que nos lleva a la recta de velocidad de 24 m/seg. Lógico, por otra parte, ya que si aumentamos el caudal sobre la misma sección (mismo volumen) debe de aumentar la velocidad.

Ahora vayamos al otro extremo. Con un diámetro de 140 mmy flujo de 500 m3/h, obtenemos aproximadamente los 10m/seg (realmente, 9 m/seg). Que ocurre si disminuimos el caudal hasta los 200 m3/hora con un aparato que reduzca la corriente en el ventilador, por ejemplo ? Pues que para ese diámetro, siguiendo la línea de diametro hasta la de caudal a 200 (parte superior de la zona azul), se nos corta en la línea de velocidad de 3,2 m/seg, aproximadamente, lo cual resulta razonable. Hemos bajado el caudal de un conducto grande, es lógico que la velocidad del aire nos baje también. Por tanto elegiremos este tamaño.

Nótese como en el caso de elegir un tubo estandar de 100 mm también obtenemos unas velocidades muy altas de aire -24 m/seg- en el caso de caudales cercanos a los 500 m3/hora (línea morada).

Ahora bien, esto es la teoría, siempre que no haya pérdidas. En la parte inferior de la gráfica vemos que para una densidad del aire "d", de 1,2 Kg/m3 tenemos que la pérdida de carga es, para 500 m3/h, de 0,8 mm.cda por metro de longitud (línea azul, que nace en el punto de corte de la línea de diametro =140 con caudal 500).


Si suponemos 3 m de conducto (6m contando ida y vuelta si tomamos el aire de la propia habitación), pues 6*0,8=4,8 mm.cda de caida de presión que deberemos añadir a las debidas por posibles curvas del conducto y a la propia caída de presión que provocan nuestros colectores. Esto es importante porque nuestro ventilador debe estar preparado para estas caídas de presión, lo cual podemos saber consultando sus curvas características.

Es de destacar que esta R decae a 0,1 con este conducto si bajamos el caudal a 200 m3/h.

Por tanto, creo que podemos poner un ventilador de 500 m3/hora sin problemas de que aquello parezca un vendaval, siempre que utilicemos el conducto de al menos 140 mm.

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