Preguntas cuál debería ser la velocidad del aire en el conducto, te responderé: de 0,3 a 30,0 m/sEl valor depende del tipo de ventilación, los componentes y los factores operativos.
En este artículo, analizaré el impacto de la sección transversal de los conductos en el caudal de aire. Exploraré los sistemas de ventilación natural y mecánica para edificios residenciales, públicos e industriales. También responderé a las preguntas más frecuentes.
- La influencia de la sección transversal del conducto en la velocidad del aire
- Conductos de aire rectangulares
- Conductos de aire circulares
- Conductos de aire con inducción natural y mecánica
- Conductos de ventilación natural
- Conductos de ventilación mecánica
- Conductos de aire para edificios de diversos tipos
- Edificios residenciales y públicos
- Almacenes y producción
- Sistemas y aspiraciones locales
- Ventilación de humo
- ¿Qué relación tiene la velocidad con el rendimiento de la ventilación?
- Respuestas a preguntas frecuentes
- Materiales de vídeo
La influencia de la sección transversal del conducto en la velocidad del aire
El tamaño y la forma del conducto afectan la velocidad del flujo de aire en los sistemas de ventilación. Estos parámetros del conducto de ventilación se conocen comúnmente como su sección transversal.
Los ingenieros que desarrollan un proyecto de ventilación primero analizan la distribución del cableado interno dentro del edificio y calculan la longitud de cada sección.
La longitud de los conductos y el número de codos con diferencias de diámetro afectan al flujo de aire en la red de conductos. Con un diagrama y los caudales especificados para cada sección, los ingenieros determinan la sección transversal del conducto.
Los conductos de ventilación son accesorios de forma redonda o rectangular. La chapa galvanizada es un material común. Los fabricantes también producen conductos de acero inoxidable y plástico.
En los edificios altos más antiguos, los conductos de servicios públicos suelen estar hechos de ladrillo, bloques de hormigón, yeso y mampostería sin revestimiento. Los conductos de goma se utilizan en aplicaciones específicas.
El uso de diferentes materiales permite adaptar los conductos de ventilación a las condiciones de funcionamiento. Un tubo de plástico que sale de la campana extractora de la cocina resulta estéticamente agradable.
Los perfiles metálicos son adecuados para zonas con altas cargas mecánicas operativas y externas.
El plástico, el acero galvanizado, el acero inoxidable y otros materiales tienen cada uno su propio índice de rugosidad superficial. Este índice afecta la velocidad del flujo de aire.
Los ingenieros tienen en cuenta la rugosidad de las paredes internas del conducto de ventilación. Los datos tabulares para los cálculos están disponibles gratuitamente.
| Material para conductos de aire | Coeficiente de rugosidad (K, mm) |
| Metal | 0.1 |
| Plástico, vinilo | 0.1 |
| yeso de escoria | 1 |
| hormigón de ceniza | 1.5 |
| Mampostería sin enlucir | 5-10 |
| Mampostería con yeso | 3-6 |
| Yeso aplicado sobre la malla | 10 |
| Goma | 0,006-0,01 |
Conductos de aire rectangulares
Los conductos rectangulares están diseñados para aplicaciones específicas. Su uso limitado se debe a dos factores:
- El canal rectangular presenta bajas características aerodinámicas.
- En comparación con una tubería redonda, un conducto rectangular es más difícil y costoso de fabricar.
Una caja rectangular soporta menos presión que una tubería redonda. La ventaja es que sus paredes planas permiten que los conductos se instalen bajo el revestimiento del techo o dentro de conductos de ventilación estrechos.
El tamaño estándar de las piezas conformadas está regulado. GOST R 70349-2022Al diseñar sistemas de ventilación que utilizan conductos rectangulares con secciones transversales no estándar, la relación de aspecto de los conductos de aire no debe exceder 1:4. Para sistemas de ventilación natural, la relación de aspecto de los conductos rectangulares está limitada a 1:2.
Al diseñar sistemas de ventilación, los ingenieros determinan la velocidad del aire permitida en función de los siguientes factores:
- nivel permisible de ruido aerodinámico según SP 51.13330.2011;
- Indicador admisible de pérdida de presión de funcionamiento en la red de ventilación.
La velocidad del aire en un conducto rectangular se calcula mediante la siguiente fórmula: V = L x 1.000.000 / (3600 x Ancho x Alto).
Bajo el significado L Sustituya el caudal de aire especificado por el proyecto para un área específica, medida en m².3/hora. Valor W, H – ancho y alto de las paredes de un canal rectangular (mm).
Conductos de aire circulares
Los conductos de aire redondos son más grandes que los rectangulares, lo que dificulta su instalación. El sistema de conductos ocupa más espacio, pero ofrece un mejor rendimiento aerodinámico.
El nivel de ruido del flujo de aire es menor en comparación con un conducto rectangular. Un conducto redondo puede soportar mayor presión interna y cargas mecánicas externas que un conducto rectangular.
La tecnología de conductos cilíndricos es menos costosa de fabricar. Las tuberías son más fáciles de instalar, ya que se fijan a las estructuras de los edificios. Estas ventajas operativas han hecho que los componentes de forma redonda sean populares en los sistemas de ventilación.
Cuando los cálculos de ventilación se realizan para conductos rectangulares, pero se permite el uso de tuberías redondas, se utiliza el término de diámetro equivalente.
La intercambiabilidad de los conductos de aire de diferentes formas y diámetros está determinada por: D = 2AB/(A + B)Los valores de A y B son los lados de una caja rectangular (ancho y alto).
En el caso de un conducto rectangular, el término equivalente se refiere al diámetro nominal del conducto de aire donde las pérdidas de presión de funcionamiento debidas a la fricción son iguales. Para evitar cálculos de intercambiabilidad complejos, en la práctica se prefieren las tuberías circulares al diseñar sistemas de ventilación.
Los parámetros aerodinámicos de las redes de servicios públicos se calculan mediante software especializado, utilizando datos tabulados de libros de referencia. Los cálculos de presión dinámica se basan en diagramas con un margen de error del 3-5%.
La fórmula matemática para la velocidad del aire en un conducto circular es la siguiente: V = L x 4 x 1.000.000 / (3600 x 3,14 x d2).
El valor L es el caudal de aire especificado por el proyecto para un tramo de la tubería, medido en m³.3/hora. El valor d se refiere al diámetro interno de la tubería.
Conductos de aire con inducción natural y mecánica
Las redes de ventilación presentan velocidades de flujo de aire que oscilan entre 0,3 y 30,0 m/s. El aire se transporta de forma mecánica o natural. Se han desarrollado normas de ventilación en función del espacio, la superficie y el número de ocupantes.
Los documentos normativos no proporcionan cifras precisas para mantener la velocidad recomendada de la red de ventilación.
El parámetro lo determinan los ingenieros durante el desarrollo del proyecto y depende de:
- categorías de estructuras arquitectónicas;
- el propósito previsto del edificio y de las dependencias separadas;
- Sección transversal y material de los conductos de ventilación;
- presencia de aislamiento en los conductos de ventilación;
- número de elementos con forma;
- presencia, cantidad de ajuste y unidades de aceleración.
Se tienen en cuenta factores secundarios específicos del objeto de ventilación.
Conductos de ventilación natural
Los sistemas de ventilación natural mueven corrientes de aire según las leyes de la física, sin necesidad de ventiladores. La circulación se crea por diferencias de temperatura y presión.
El aire caliente del interior de la habitación se dirige hacia arriba y se expulsa al exterior a través del conducto de extracción. El aire frío entra en la habitación a través de una rejilla de ventilación situada en la parte inferior de la pared.
Los conductos de ventilación natural se instalaban anteriormente en edificios de apartamentos antiguos. Ahora se utilizan en viviendas particulares y cuartos de servicio.
La velocidad del movimiento del aire depende más de factores naturales que de la influencia humana. En ausencia de viento, la corriente de aire puede estar ausente o invertirse.
No se han elaborado documentos normativos. Existen libros de referencia que proporcionan recomendaciones sobre los estándares de velocidad del aire en conductos de aspiración natural:
- Las redes eólicas con deflector y una presión de 5-6 Pa tienen un rango de velocidad de 1-1,5 m/s.
- Redes gravitatorias con diferencias de temperatura de 5OA una temperatura C y una presión de 3-4 Pa, el rango de velocidad es de 0,5-1,5 m/s.
En el interior de los conductos de extracción comunes de edificios de entre 4 y 12 plantas, a una presión de 6 Pa, la velocidad natural del aire en el conducto alcanza los 2 m/s. En la tabla se muestran los rangos de velocidad para otras secciones de ventilación.
| Unidad de ventilación | Caudal recomendado (m/s) |
| Rejillas de ventilación | 0,3-0,6 |
| conductos de aire verticales | 0,5-1 |
| Canales de recolección horizontales | 0,6-0,8 |
| Capuchas | 1-1,5 |
Los libros de referencia no contienen recomendaciones sobre caudales de aire para edificios de gran altura con más de 12 plantas y una diferencia de temperatura de 6OC. Los ingenieros calculan el indicador individualmente utilizando un esquema ampliado.
Conductos de ventilación mecánica
Un sistema de ventilación donde el aire se mueve mediante la fuerza de ventiladores se denomina forzado o mecánico. La velocidad del flujo de aire depende de la potencia del motor y de la sección transversal de los conductos. El entorno influye poco en la intensidad del movimiento mecánico del aire.
Las redes de servicios públicos son muy demandadas en los nuevos edificios residenciales multifamiliares y en las viviendas unifamiliares. La ventilación mecánica está diseñada para empresas, edificios públicos y explotaciones agrícolas.
- Los ingenieros utilizan el método de velocidad admisible durante la etapa de diseño de la ventilación. La velocidad óptima se utiliza como base. Para determinar el parámetro de funcionamiento, se calcula la sección transversal del conducto y la caída de presión para cada sección de la red.
- El método de presión dinámica se utiliza en la fase de diseño o durante el estudio de viabilidad de una red de ventilación. Se basa en la pérdida de presión por metro lineal de la sección del sistema. Tras determinar el caudal de aire óptimo, se calcula la sección transversal del conducto.
De los dos métodos para determinar la velocidad del aire, el método simple de presión dinámica se considera aproximado.
Conductos de aire para edificios de diversos tipos
El propósito de una estructura arquitectónica no se define por su nombre genérico. Un edificio residencial se considera un edificio privado o un edificio de apartamentos.
Un edificio público puede incluir una oficina, una tienda o una biblioteca. Los ingenieros diseñan sistemas de ventilación para cada edificio en función de su propósito específico.
Edificios residenciales y públicos
El nivel de ruido aerodinámico es proporcional a la velocidad del aire en los conductos. El nivel de potencia sonora se calcula mediante la fórmula: Lw = 10 + 50 log (v) + 10 log (A). El valor de v es la velocidad del aire (m/s). El valor de A es el área de la sección transversal del conducto de ventilación.
La tarea del ingeniero de diseño consiste en determinar los caudales dentro de los conductos para que el sistema de ventilación proporcione el intercambio de aire necesario sin exceder el nivel de ruido aerodinámico permitido. Se tiene en cuenta la ubicación del sistema de ventilación.
Tomemos como ejemplo un espacio residencial. El caudal de aire recomendado dentro de cajas rectangulares bajo un techo suspendido es 5 m/sSi los canales se distribuyen por toda la habitación, el indicador se reduce a 2 m/sPara conductos de aire redondos, se recomiendan otros valores de velocidad. 3 y 4 m/s respectivamente.
Tomando como ejemplo un edificio público, considere una tienda, un aula escolar o una sala de conferencias. El caudal de aire recomendado dentro de conductos rectangulares bajo un techo suspendido es 8 m/sPara los canales instalados en todas las instalaciones, el valor se reduce a 7 m/sPara conductos de aire redondos, los valores de velocidad recomendados son: 8 y 6 m/s respectivamente.
Almacenes y producción
La ventilación de los almacenes y las instalaciones de producción está diseñada para ser mecánica. No existen restricciones en la velocidad del aire.
El nivel de ruido aerodinámico generado por los flujos, sumado al ruido industrial, no debe exceder las normas establecidas. En la tabla se pueden consultar ejemplos recomendados.
| Nombre del objeto | Caudal recomendado (m/s) |
| Almacén sin presencia humana permanente | 16-20 |
| Un almacén con gente trabajando constantemente | 10-14 |
| Taller con estaciones de trabajo | 14-22 |
| Instalaciones secundarias | 10-12 |
| Vestuario, sala de descanso del personal | 8-10 |
Sistemas y aspiraciones locales
Cuando las concentraciones de polvo en los sistemas locales y de aspiración superan los 0,01 kg/kg, los ingenieros calculan los conductos de aire mediante el método de presión dinámica. En otros casos, se utiliza el método de velocidad de aire admisible, basado en la velocidad de aire óptima.
Los sistemas locales y los sistemas de aspiración suelen mantener un flujo de aire a alta velocidad. Las redes cortas tienen un número limitado de nodos que generan resistencia.
La velocidad del aire se mantiene por encima de la velocidad de las partículas del material transportado, lo que evita la acumulación de sedimentos en las paredes del canal. El rango de velocidad media del aire es de 15 a 30 m/s.
Para obtener cálculos precisos, los ingenieros utilizan libros y tablas de referencia del departamento.
| Propósito del sistema y aspiración | Velocidad de flujo (m/s) |
| Para sólidos a granel | 12-20 |
| Para la humedad y el aire cálido | 12-16 |
| Para polvo y sustancias gaseosas | 14-16 |
| Para la estación de soldadura | 8-14 |
| Para equipos de carpintería | 16-20 |
| Para equipos de lijado | 18-22 |
| Para baños químicos | 6-8 |
Ventilación de humo
El caudal medio de aire para la ventilación del humo es de 15-20 m/s. Esta cifra se calcula para la mezcla de aire y humo.
Se tiene en cuenta la temperatura de los gases de combustión en cada sección de la red. Los ingenieros utilizan libros de referencia y tablas predefinidas para calcular los caudales másicos.
| Sección de red con temperatura de gases de combustión de 300OCON | Índice de velocidad de masa (kg/(s*m2)) |
| Cuerpo de válvulas | 8-10 |
| Canal vertical | 14-15 |
| Canal horizontal | 10-14 |
| Canal después del fan | 15-16 |
¿Qué relación tiene la velocidad con el rendimiento de la ventilación?
La red de ventilación debe garantizar un intercambio de aire adecuado dentro del edificio sin generar molestias a los ocupantes debido a niveles de ruido excesivos. Se han desarrollado normas sanitarias para garantizar el alto rendimiento de la red de servicios.
La velocidad del aire interior recomendada es de 0,3 m/s. Se permite superar este estándar hasta en un 30 % durante las reformas. Los grandes almacenes, plantas de producción y garajes suelen tener dos sistemas de ventilación que distribuyen la carga de manera uniforme.
Ejemplo de niveles mínimos y máximos de ruido para hospitales: durante el día – 35-50 dB, y por la noche – 25-40 dB. Para locales residenciales, se establecen otros umbrales: durante el día – 40-55 dB, por la noche – 30-45 dB.
Además de las ondas sonoras, las vibraciones de los conductos de ventilación también pueden causar molestias. Esto puede deberse a conexiones sueltas, conductos estrechos y otros factores.
A medida que aumenta la velocidad del movimiento del aire, la vibración del sistema aumenta si la estructura está diseñada o instalada incorrectamente.
Las normas relativas a los valores admisibles de vibración local se recogen en libros de referencia para los especialistas que diseñan y ponen en marcha redes de ventilación terminadas.
El caudal de aire afecta la tasa de intercambio de aire dentro de una habitación por unidad de tiempo. Este parámetro se calcula mediante la siguiente fórmula: N=V/WEl valor V es el volumen de aire limpio que entra en la habitación en 1 hora. El valor W es el volumen de la habitación en sí.
Existen tablas con estándares de multiplicidad predefinidos para diversos tipos de instalaciones. Tomemos como ejemplo un baño combinado: se reemplazan 50 m² por hora.3 El aire y el caudal en los conductos de aire garantizan que se alcance el parámetro estándar.
Respuestas a preguntas frecuentes
El parámetro recomendado para locales residenciales es de 0,3 m/s.
Valor recomendado: redes eólicas con deflector y una presión de 5-6 Pa – 1-1,5 m/s. Redes por gravedad con una diferencia de temperatura de 5 °C y una presión de 3-4 Pa – 0,5-1,5 m/s.
Para tomar mediciones, utilice un anemómetro.
Coloque el sensor del anemómetro cerca de la rejilla de ventilación, a la distancia recomendada por el fabricante. La pantalla mostrará el resultado.
Conociendo el caudal de aire (L) y el área de la sección transversal (S) del conducto de ventilación, calcule la velocidad del flujo (V) mediante la fórmula: V = L / 3600 × S. Para medir sin cálculos matemáticos, utilice un anemómetro.
