DISEÑO DE DUCTOS PARA UN CENTRO COMERCIAL

Trabajo presentado al INGENIERO Antonio Bula en la asignatura de

Refrigeración y Aire Acondicionado

UNIVERSIDAD DEL NORTE

DEPARTAMENTO DE ING. MECÁNICA

BARRANQUILLA

2003

TABLA DE CONTENIDO

INTRODUCCIÓN 3

1.CALCULO DE CFM PARA CADA RECINTO. 4

2.1 CALCULO DE PERDIDAS LINEALES EN LOS TRAMOS RECTOS DELOS DUCTOS Y DE SU GEOMETRÍA 5

2.2 CALCULO DE PERDIDAS EN CODOS 6

2.3 CALCULO DE PERDIDAS EN TES 7

2.4 DIFUSORES 8

2.5 CALCULO DE PERDIDAS POR TRANSICIONES 10

2.6 CALCULO DE PERDIDAS POR DAMPER11

2.7 CÁLCULO DE CAÍDAS DE PRESIONES TOTALES 11

2.8 POTENCIA DEL VENTILADOR 14

3. RETORNO 15

3.1 CALCULO DE PERDIDAS LINEALES EN LOS TRAMOS RECTOS 15

3.2 CALCULO DE PERDIDAS EN CODOS 16

3.3 CALCULO DE PERDIDAS EN TES 17

3.4 CALCULO DE PERDIDAS POR TRANSICIONES 18

3.5 CALCULO DE PERDIDAS POR LAS REJILLAS DE RETORNO 18

3.6 RAMALES PRINCIPALES DE RETORNO 20

ANEXO 23

2

INTRODUCCIÓN

En el siguiente trabajo se harán los cálculos de las geometrías y caídas de

presión para los ductos. Entre las condiciones que se quieren obtener es la de

que las perdidas sean lo menor posible, y esto se logra mediante el uso de

pocos accesorios, haciendo tramos cortos, entre otros. Luego se pondrá el

arreglo de ducto de forma tal que el sistema quede balanceado. Esto se hace

poniendo puntos extremos equidistantes de el ventilador, aumentando las

perdidas en los trayectos donde hay menos caídas de presión, ya sea

poniendo una Te sin curvas, difusores de menor diámetro, disminuyendo el

diámetro de los ducto y en ultimas si es mucha la diferencia, se le coloca un

damper que obstruya el flujo.

3

CALCULO DE DUCTOS

1.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:

TQ

CFM s

1.1

Por ejemplo para el recinto 1:

3162

)20(1.1

69573

CFM

CFM

CFMPrecámara Corredor Almacén 1 Almacén 2 Restaurante Almacén 4 Almacén 5 Total

591 4845 3162 5751 8369 5878 6291 34887

2. DIFUSIÓN DEL AIRE

4

2.1 CALCULO DE PERDIDAS LINEALES EN LOS TRAMOS RECTOS DE

LOS DUCTOS Y DE SU GEOMETRIA

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 es el indicado por la franja sombreada en la figura 9-2

de Principles of HVAC. Este factor, que se localiza con los CFM de cada

recinto, se multiplica por la longitud del tramos en pies.

LhhL 100

Por ejemplo para el tramo VB se procede así:

ftftOinH

hL 10100

3.0 2

OinHhL 203.0

Luego, de la misma figura 9.2 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 aspect ratios.

Los resultados de las pérdidas y de las dimensiones de los ductos se muestran

en la siguiente tabla:

Tramo CFM h L D V Aspect Ratio W H Área Delta pft3/min in H2O/100 ft ft in fpm in in in 2 in H2O

Lineal V - A 34887 0,3 10 42,5 3541 2,5 63 25 1575 0,030Lineal A - B 34887 0,3 10 42,5 3541 2,5 63 25 1575 0,030Lineal B - C 591 0,3 10 9 1337 2 12 6 72 0,030Lineal B - D 34296 0,3 15 42,5 3481 2,5 63 25 1575 0,045Lineal D - E 19974 0,3 15 33 3363 1,5 38 25 950 0,045Lineal E - F 8369 0,3 25 24 2664 2,5 35 14 490 0,075Lineal F - AK 6695 0,3 10 21 2784 2,5 30 12 360 0,030Lineal AK - G 5021 0,3 10 21 2088 2,5 30 12 360 0,030Lineal G - AL 3348 0,3 10 16 2398 3,5 28 8 224 0,030

5

Lineal AL - H 1674 0,3 10 16 2398 3,5 28 8 224 0,030Lineal E - I 11605 0,3 10 27 2919 2,25 38 17 646 0,030Lineal I - J 11067 0,3 10 27 2783 2,25 38 17 646 0,030Lineal J - K 10528 0,3 10 27 2648 2,25 38 17 646 0,030Lineal K - L 5751 0,3 25 21 2391 2,5 30 12 360 0,075Lineal L - AI 4601 0,3 10 18 2604 3,5 30 10 300 0,030Lineal AI - M 3451 0,3 10 18 1953 3,5 30 10 300 0,030Lineal M - AJ 2300 0,3 10 14 2152 5 30 6 180 0,030Lineal AJ - N 1150 0,3 10 14 1076 5 30 6 180 0,030Lineal K - O 4777 0,3 10 20 2190 3,5 35 10 350 0,030Lineal O - P 4239 0,3 20 20 1943 3,5 35 10 350 0,060Lineal P - Q 3700 0,3 20 20 1696 3,5 35 10 350 0,060Lineal Q - R 3162 0,3 25 17 2006 2,25 25 11 275 0,075Lineal R -S 2108 0,3 20 15 1718 2,75 25 9 225 0,060Lineal S - T 1054 0,3 20 11 1597 1,25 11 9 99 0,060Lineal Q -U 538 0,3 10 8 1543 1 7 7 49 0,030Lineal D - W 14322 0,3 20 28 3349 2,25 38 17 646 0,060Lineal W - X 13784 0,3 10 28 3224 2,25 38 17 646 0,030Lineal X - Y 5878 0,3 25 22 2227 2 28 14 392 0,075Lineal Y - AM 4702 0,3 10 18 2661 2,5 28 11 308 0,030Lineal AM - Z 3527 0,3 10 18 1996 2,5 28 11 308 0,030Lineal Z - AN 2351 0,3 10 14 2199 4 28 7 196 0,030Lineal AN - AA 1176 0,3 10 14 1100 4 28 7 196 0,030Lineal X - AB 7906 0,3 10 24 2517 2,75 38 14 532 0,030Lineal AB - AC 7368 0,3 20 23 2554 2,75 38 14 532 0,060Lineal AC - AD 6829 0,3 20 23 2367 2,75 38 14 532 0,060Lineal AD - AE 6291 0,3 25 23 2180 2,75 38 14 532 0,075Lineal AE - A0 5033 0,3 10 19 2556 3,5 35 10 350 0,030Lineal AO - AF 3775 0,3 10 19 1917 3,5 35 10 350 0,030Lineal AF - AP 2516 0,3 10 14 2354 5 35 6 210 0,030Lineal AP - AG 1258 0,3 10 14 1177 5 35 6 210 0,030Linear AD - AH 538 0,3 10 8 1542 1 7 7 49 0,030

Tabla 2. Perdidas de presión y dimensiones de los tramos rectos de el ducto.

2.2 CALCULO 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.

'* 0Re0 CKC

Como el Re = 3492247 = 349 E4, entonces el valor de KRe es igual a 1.

6

Por lo tanto

Co = 0.39

Luego con este valor se halla la caída de presión en in de H2O de la siguiente

forma:

OinHfpmVCp f

2

22

0 305.04005

354139.0

4005

Este ultimo valor corresponde a la caída de presión del Codo A, que es el

unico que se utilizó en el arreglo de ductos

2.3 CALCULO DE PERDIDAS EN TES

Las pérdidas en las tes se calculan utilizando el ítem 5-32 divergente para el

punto D y el ítem 5-29 para las demás intercepciones.

Por ejemplo, la Te en E:

4.0199748369

DE

EF

QQ

Por lo tanto el C es 0.53. para cuando se analiza la perdida en el ramal, y para

el principal C es de 0.12

Luego con este valor se halla la caída de presión en in de H2O de la siguiente

forma:

OinHfpmVCpTe f

FE 2

22

0 374.04005

336339.0

4005

OinHfpmVCpTe f

IE 2

22

0 12.04005

336312.0

4005

A continuación se muestran las perdidas de todas las Te

7

8.033632664

DE

EF

VV

Tramo Vb/Vc Qb/Qc C Delta p in H2O

Te B - C 0,38 0,10 0,46 0,360Te B - D 0,40 0,10 0,04 0,031

Te D 0,3 0,227Te E - F 0,79 0,42 0,53 0,374Te E - I 0,80 0,40 0,12 0,085Te K - L 0,90 0,55 0,53 0,232Te K - O 0,90 0,50 0,12 0,052Te Q - R 1,18 0,85 0,83 0,149Te Q - U 1,20 0,90 0,14 0,025Te X - Y 0,69 0,43 0,53 0,343

Te X - AB 0,70 0,40 0,09 0,058Te AD - AE 0,92 0,65 0,68 0,238Te AD - AH 0,92 0,65 0,13 0,045

Tabla 3. Perdidas de presión en tes.

2.4 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.

8

Para el almacén se colocaran cinco difusores debido a la cantidad de cfm

requerido y para garantizar comodidad con velocidades finales del aire que no

excedan los 50 cfm y porque si se ponían menos difusores tendrían que ser de

diámetros que sobrepasaban el ancho de los ductos.

De igual forma se aplica el mismo procedimiento para los demás recintos, los

cuales son mostrados en la siguiente tabla.

Tramo CFM D Lcaracterística Tv Delta p

ft3/min in ft ft in H2ODifursor C 591 10 10 8 0,425Difursor F 1674 18 10 8 0,295Difusor AK 1674 18 10 8 0,295Difusor G 1674 10 8 0,295Difusor AL 1674 18 10 8 0,295Difusor H 1674 18 10 8 0,295Difusor I 538 12 15 12 0,144Difusor J 538 12 15 12 0,144Difusor L 1150 18 10 8 0,106Difusor AI 1150 24 10 8 0,106Difusor M 1150 24 10 8 0,106Difusor AJ 1150 24 10 8 0,106Difusor N 1150 24 10 8 0,106Difusor O 538 12 15 12 0,144Difusor P 538 12 15 12 0,144Difusor R 1054 18 10 8 0,074Difusor S 1054 18 20 16 0,074Difusor T 1054 18 10 8 0,074Difusor U 538 12 15 12 0,144Difusor W 538 12 15 12 0,144Difusor Y 1176 20 10 8 0,106Difusor AM 1176 20 10 8 0,106Difusor Z 1176 20 10 8 0,106Difusor AN 1176 20 10 8 0,106Difusor AA 1176 20 10 8 0,106Difusor AB 538 12 15 12 0,144Difusor AC 538 12 15 12 0,144Difusor AE 1258 20 10 8 0,106Difusor AO 1258 20 10 8 0,106Difusor AF 1258 20 10 8 0,106Difusor AP 1258 20 10 8 0,106Difusor AG 1258 20 10 8 0,106Difusor AH 538 12 15 12 0,144

Tabla 4. Perdidas de presión y geometría de los difusores.

2.5 CALCULO DE PERDIDAS POR TRANSICIONES

9

Para este cálculo se utilizará el ítem 4-3 manteniendo una inclinación de 30o.

Por ejemplo, la transición F - AK:

1.036.1360490

CAA

KF

FE

OinHp

VCp f

2

2

2

044.04005

26641.0

4005

Tramo Angulo Ao/A1 C Delta pin 2 in H2O

Transición F - AK 30 1,36 0,1 0,044Transición G - AL 30 1,61 0,1 0,027Transicion L - AI 30 1,20 0,1 0,036Transicion S - T 30 2,27 0,1 0,018

Transicion Y - AM 30 1,27 0,1 0,031Transicjon Z - AN 30 1,57 0,1 0,025

Transicion AE - AO 30 1,52 0,1 0,030Transicion AF - AP 30 1,67 0,1 0,023

Transicion AD -AW 30 7,00 1,4 0,320

Transicion Q - U 30 7,00 1,4 0,350

Tabla 6. Perdidas de presión en transiciones

2.6 CALCULO DE PERDIDAS POR 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.

10

2.7 CÁLCULO DE CAÍDAS DE PRESIONES TOTALES

Existen ocho puntos extremos en donde se requiere que la cabeza del

ventilador sea los suficientemente grande para que asegurar que llegue aire

con la misma presión para todos los puntos. A continuación se muestra la

sumatoria de presiones para cada trayecto.

Tramo V - C Delta p in H2O

Tramo V - T Delta pin H2O

Lineal V - A 0,030 Lineal V - A 0,030Codo A 0,305 Codo A 0,305Lineal A - B 0,030 Lineal A - B 0,030Te B - C 0,360 Te B - D 0,031Lineal B - C 0,030 Lineal B - D 0,045Difursor C 0,425 Te D 0,227Damper 1,5 Lineal D - E 0,045Total 2,680 Te E - I 0,085

Lineal E - I 0,030Difusor I 0,144Lineal I - J 0,030Difusor J 0,144Lineal J - K 0,030Te K - O 0,052Lineal K - O 0,030Difusor O 0,144Lineal O - P 0,060Difusor P 0,144Lineal P - Q 0,060Te Q - R 0,149Lineal Q - R 0,075Difusor R 0,074Transicion R - S 0,025Lineal R -S 0,060Difusor S 0,074Transicion S - T 0,018Lineal S - T 0,060Difusor T 0,074Total 2,577

Tramo V - U Delta p in H2O

Tramo V - N Delta pin H2O

Lineal V - A 0,030 Lineal V - A 0,030Codo A 0,305 Codo A 0,305

11

Lineal A - B 0,030 Lineal A - B 0,030Te B - D 0,031 Te B - D 0,031Lineal B - D 0,045 Lineal B - D 0,045Te D 0,227 Te D 0,227Lineal D - E 0,045 Lineal D - E 0,045Te E - I 0,085 Te E - I 0,085Lineal E - I 0,030 Lineal E - I 0,030Difusor I 0,144 Difusor I 0,144Lineal I - J 0,030 Lineal I - J 0,030Difusor J 0,144 Difusor J 0,144Lineal J - K 0,030 Lineal J - K 0,030Te K 0,052 Te K - L 0,232Lineal K - O 0,030 Lineal K - L 0,075Difusor O 0,144 Difusor L 0,106Lineal O - P 0,060 Transicion L - AI 0,036Difusor P 0,144 Lineal L - AI 0,030Lineal P - Q 0,060 Difusor AI 0,106Te Q - U 0,025 Lineal AI - M 0,030Lineal Q -U 0,030 Difusor M 0,106Difusor U 0,144 Lineal M - AJ 0,030Damper 0,9 Difusor AJ 0,106Total 2,765 Lineal AJ - N 0,030

Difusor N 0,106Total 2,610

Tramo V - H Delta p in H2O

Tramo V – AA Delta pin H2O

Lineal V - A 0,030 Lineal V - A 0,030Codo A 0,305 Codo A 0,305Lineal A - B 0,030 Lineal A - B 0,030Te B - D 0,031 Te B - D 0,031Lineal B - D 0,045 Lineal B - D 0,045Te D 0,227 Te D 0,227Lineal D - E 0,045 Lineal D - W 0,060Te E - F 0,374 Difusor W 0,144Lineal E - F 0,075 Lineal W - X 0,030Difursor F 0,295 Te X - Y 0,343Transición F - AK 0,044 Lineal X - Y 0,075Lineal F - AK 0,030 Difusor Y 0,106Difusor AK 0,295 Transicion Y – AM 0,031Lineal AK - G 0,030 Lineal Y - AM 0,030Difusor G 0,295 Difusor AM 0,106Transición G - AL 0,027 Lineal AM - Z 0,030Lineal G - AL 0,030 Difusor Z 0,106Difusor AL 0,295 Transicjon Z - AN 0,025Lineal AL - H 0,030 Lineal Z - AN 0,030Difusor H 0,295 Difusor AN 0,106Total 2,690 Lineal AN - AA 0,030

Difusor AA 0,106Total 2,520

12

Tramo V – AA Delta pin H2O

Tramo V – AH Delta pin H2O

Lineal V - A 0,030 Lineal V - A 0,030Codo A 0,305 Codo A 0,305Lineal A - B 0,030 Lineal A - B 0,030Te B - D 0,031 Te B - D 0,031Lineal B - D 0,045 Lineal B - D 0,045Te D 0,227 Te D 0,227Lineal D - W 0,060 Lineal D - W 0,060Difusor W 0,144 Difusor W 0,144Lineal W - X 0,030 Lineal W - X 0,030Te X - AB 0,058 Te X - AB 0,058Lineal X - AB 0,030 Lineal X - AB 0,030Difusor AB 0,144 Difusor AB 0,144Lineal AB - AC 0,060 Lineal AB - AC 0,060Difusor AC 0,144 Difusor AC 0,144Lineal AC - AD 0,060 Lineal AC - AD 0,060Te AD - AE 0,238 Te AD - AH 0,045Lineal AD - AE 0,075 Linear AD - AH 0,030Difusor AE 0,106 Difusor AH 0,144Transicion AE - AO 0,030 Damper 1,000Lineal AE - A0 0,030 Total 2,618Difusor AO 0,106Lineal AO - AF 0,030Difusor AF 0,106Transicion AF - AP 0,023Lineal AF - AP 0,030Difusor AP 0,106Lineal AP - AG 0,030Difusor AG 0,106Total 2,650

2.8 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:

13

HpPot

ftlbfPot

inft

OinHftft

lbfPot

QHPot

ventilador

ventilador

ventilador

ventilador

16min

106.0

12

18.2min3488735.65

6

2

3

3

3. RETORNO

14

3.1 CALCULO DE PERDIDAS LINEALES EN LOS TRAMOS RECTOS

Para el cálculo de las pérdidas en los tramos rectos de los ductos de retorno,

se siguen básicamente los mismos pasos que para los de alimentación.

Primero se debe escoger un factor de fricción que evite ruido y caída de

presión exagerada. Este es el indicado por la franja sombreada en la figura 9-2

de Principles of HVAC. Este factor, que se localiza con los CFM de cada

recinto, se multiplica por la longitud del tramo en pies.

LfhL

Por ejemplo para el tramo lineal PR1 - PR2 se procede así:

ftftOinH

hL 5100

3.0 2

OinHhL 2015.0

TramoCFM f L D V

ft3/min in H2O/100 ft ft in fpm AR W H pin in in H2O

Lineal PR1 - PR2 295 0,3 5 9 668 1 6 6 0,015Lineal PR2 - PC1 591 0,3 5 9 1337 1 8 8 0,015Lineal PC1 - HR1 591 0,3 20 9 1337 1 8 8 0,060Lineal HR1 - HR2 927 0,3 10 12 1180 1 11 11 0,030Lineal HR2 - HR3 1264 0,3 10 12 1609 1 11 11 0,030Lineal HR3 - HR4 1600 0,3 10 14 1497 1 13 13 0,030Lineal HR4 - HR5 1937 0,3 10 14 1812 1 13 13 0,030Lineal HR5 - HR6 2273 0,3 10 14 2126 1 13 13 0,030Lineal HR6 - HC2 2610 0,3 10 15 2126 1 14 14 0,030

15

Lineal HC2 - HR7 2610 0,3 10 15 2126 1 14 14 0,030Lineal HR7 - HR8 2946 0,3 10 15 2401 1 14 14 0,030Lineal HR8 - 1R1 3283 0,3 10 16 2351 1 15 15 0,030Lineal 1R1 - 1R2 4337 0,3 20 19 2203 1 17 17 0,060Lineal 1R2 - 1C1 5391 0,3 20 20 2471 1 18 18 0,060Lineal 1C1 - 1R3 5391 0,3 20 20 2471 1 18 18 0,060Lineal 1R3 - 2R1 6445 0,3 33 22 2441 1 20 20 0,099Lineal 2R1 - 2R2 7883 0,3 14 24 2509 1 22 22 0,042Lineal 2R2 - 2T1 9320 0,3 13 25 2734 1 23 23 0,039Lineal 2T1 - 2R3 5665 0,3 20 21 2355 1 19 19 0,060Lineal 2R3 - 2R4 2833 0,3 20 16 2029 1 15 15 0,060Lineal 2T1 - 3R3 14985 0,3 13 30 3053 1 27 27 0,039Lineal 3R3 - 3R4 16380 0,3 14 32 2933 1 29 29 0,042Lineal 3R4 - 3T1 17775 0,3 13 32 3183 1 29 29 0,039Lineal 3T1 - 3R5 5729 0,3 20 22 2170 1 20 20 0,060Lineal 3R5 - 3R6 2864 0,3 20 16 2051 1 15 15 0,060Lineal 3T1 - 4R3 23504 0,3 13 36 3325 1 33 33 0,039Lineal 4R3 - 4R4 24973 0,3 14 36 3533 1 33 33 0,042Lineal 4R4 - 5R1 26443 0,3 26 36 3741 1 33 33 0,078Lineal 5R1 - 5R2 27701 0,3 14 38 3517 1 35 35 0,042Lineal 5R2 - 5C1 27701 0,3 13 38 3517 1 35 35 0,039Lineal 5C1 - 5R3 27701 0,3 15 38 3517 1 35 35 0,045Lineal 5R3 - 5R4 28959 0,3 30 40 3318 1 37 37 0,090Lineal 5R4 - 5R5 30217 0,3 45 40 3463 1 37 37 0,135Lineal 5R5 - HR9 31476 0,3 22,5 40 3607 1 37 37 0,068Lineal HR9 - HC2 32014 0,3 7,5 40 3669 1 37 37 0,023Lineal HC2 - HR10 32014 0,3 20 40 3669 1 37 37 0,060Lineal HR10 - HR11 32552 0,3 20 40 3730 1 37 37 0,060Lineal HR11 - HR12 33091 0,3 20 42 3439 1 38 38 0,060Lineal HR12 - HC3 33629 0,3 10 42 3495 1 38 38 0,030Lineal HC3 - Unidad 33629 0,3 10 42 3495 1 38 38 0,030

3.2 CALCULO DE PERDIDAS EN CODOS

Para el cálculo de pérdidas en codos se utilizará el ítem 3-6 manteniendo una

relación de aspecto 1WH y ángulo de 90o para todos.

La fórmula empleada es la siguiente: '

Re oo CKC

Por ejemplo, para el codo PC1:

06.1108Re Re4 K

Entonces

27.1

)2.1()06.1(

o

o

CC

16

La caída de presión se obtiene de la siguiente fórmula:

OinHp

VCp fo

2

2

2

142.040051337

27.1

4005

TramoCFM Re

ft3/min (10-4)C

p in H2O

Codo PC1 591 8 1,27 0.142Codo HC2 2610 20 1,20 0.338Codo 1C1 5391 31 1,20 0.457Codo 5C1 27701 84 1,20 0.925Codo HC2 32014 93 1,20 1.007Codo HC3 33629 93 1,20 0.914

3.3 CALCULO DE PERDIDAS EN TES

Para el cálculo de pérdidas en tes se utilizará el ítem 5-32 convergente.

Por ejemplo, la Te 2T1:

23.05.091.441.2

3312

3212

CAA

RT

RT

La caída de presión se obtiene de la siguiente forma:

OinHp

VCp f

2

2

2

107.040052734

23.0

4005

TramoCFM V

ft3/min fpm C pin H2O

Lineal 2R2 - 2T1 9320 2734 0,039Te 2T1 9320 2734 0,23 0,107Lineal 3R4 - 3T1 17775 3183 0,039Te 3T1 17775 3183 0,23 0,145

3.4 CALCULO DE PERDIDAS POR TRANSICIONES

17

Para este cálculo se utilizará el ítem 4-3 manteniendo una inclinación de 30o.

Por ejemplo, la transición 1:

15.05.079.044.0

21

11

CAA

HRHR

HRPC

OinHp

VCp f

2

2

2

223.040051337

15.0

4005

TramoCFM D V

ft3/min in fpmAo/A1 C p

in H2OLineal PC1 - HR1 591 9 1337 0,060Transición 1 927 1337 0,56 0,15 0,017Lineal HR1 - HR2 927 12 1180 0,030Lineal 2R3 - 2R4 2833 16 2029 0,060Transición 2 14985 2029 0,28 0,22 0,056Lineal 2T1 - 3R3 14985 30 3053 0,039Lineal 3R4 - 3T1 17775 32 3183 0,039Transición 3 5729 3183 2,12 0,20 0,126Lineal 3T1 - 3R5 5729 22 2170 0,060Transición 4 2864 2170 1,89 0,20 0,059Lineal 3R5 - 3R6 2864 16 2051 0,060Transición 5 23504 2051 0,19 0,22 0,058Lineal 3T1 - 4R3 23504 36 3325 0,039

3.5 CALCULO DE PERDIDAS POR LAS REJILLAS DE RETORNO

Para el retorno se escogió el modelo 350 fabricado por Titus. Para seleccionar

la rejilla adecuada se calcula primero el área nominal del ducto. Luego se

busca en el catálogo cuál es el rango de flujo volumétrico y se hace una

comparación entre el número de difusores en el recinto y diferencia de presión

producida por ellos. Entre menos difusores haya estos tendrán que manejar

mayores caudales y por lo tanto mayores .p

Un ejemplo es el Retorno PR1:

TramoCFM L D V

ft3/min ft in fpmAspect Ratio W H Area del ducto p

in in ft2 in H2O

18

Lineal PR1 - PR2 295 5 9 668 1 6 6 0,44 0,015Retorno PR2 295 0,13

El área del ducto se halla de la siguiente forma:

2

2

2

2

44.04129

4

ftA

ftA

DA

El CFM indicado es la mitad del requerido por la precámara pues la otra mitades recogida por el Retorno PR1.

Entonces con estos dos datos se consulta la tabla del fabricante:

Un CFM de 296 lleva a una caída de presión de 0.130 in H2O.

Tramo CFM p ft3/min in H2O

Retorno PR1 295 0,130Retorno PR2 295 0,130Retorno HR1 336 0,164Retorno HR2 336 0,032Retorno HR3 336 0,032Retorno HR4 336 0,032Retorno HR5 336 0,032Retorno HR6 336 0,032Retorno HR7 336 0,018Retorno HR8 336 0,018Retorno 1R1 1054 0,164Retorno 1R2 1054 0,073Retorno 1R3 1054 0,051Retorno 2R1 1438 0,073Retorno 2R2 1438 0,510Retorno 2R3 1438 0,073Retorno 3R2 1395 0,099Retorno 2R4 1438 0,164

19

Retorno 3R1 1395 0,164Retorno 3R3 1395 0,018Retorno 3R4 1395 0,018Retorno 3R5 1395 0,073Retorno 4R2 1469 0,730Retorno 3R6 1395 0,164Retorno 4R1 1469 0,164Retorno 4R3 1469 0,008Retorno 4R4 1469 0,008Retorno 5R1 1258 0,008Retorno 5R2 1258 0,008Retorno 5R3 1258 0,008Retorno 5R4 1258 0,002Retorno 5R5 1258 0,002Retorno HR9 538 0,002Retorno HR10 538 0,002Retorno HR11 538 0,002Retorno HR12 538 0,002

3.6 RAMALES PRINCIPALES DE RETORNO

Existen tres entradas principales de retorno que constituyen los tres ramalesmás significativos. Estos son el ramal Unidad – PR1, Unidad – 2R4 y Unidad –3R6. Ya que la suma de caídas de presión de cada una de las vías es casiigual, no se requieren dampers ni otros dispositivos que balanceen la presióndel sistema.

Ramal PR1 in H2O

Ramal 2R4 in H2O

Ramal 3R6 in H2O

Retorno PR1 0,130 Te 2T1 0,107 Te 3T1 0,145Lineal PR1 - PR2 0,015 Lineal 2T1 – 2R3 0,060 Transición 3 0,126Retorno PR2 0,130 Retorno 2R3 0,073 Lineal 3T1 - 3R5 0,060Lineal PR2 - PC1 0,015 Retorno 3R2 0,099 Retorno 3R5 0,073Codo PC1 0,142 Lineal 2R3 – 2R4 0,060 Retorno 4R2 0,730Lineal PC1 - HR1 0,060 Retorno 2R4 0,164 Transición 4 0,059Retorno HR1 0,164 Retorno 3R1 0,164 Lineal 3R5 - 3R6 0,060Transición 1 0,017 Transición 2 0,056 Retorno 3R6 0,164Lineal HR1 - HR2 0,030 Lineal 2T1 – 3R3 0,039 Retorno 4R1 0,164Retorno HR2 0,032 Retorno 3R3 0,018 Transición 5 0,058Lineal HR2 - HR3 0,030 Lineal 3R3 – 3R4 0,042 Lineal 3T1 - 4R3 0,039Retorno HR3 0,032 Retorno 3R4 0,018 Retorno 4R3 0,008Lineal HR3 - HR4 0,030 Lineal 3R4 – 3T1 0,039 Lineal 4R3 - 4R4 0,042Retorno HR4 0,032 Te 3T1 0,145 Retorno 4R4 0,008Lineal HR4 - HR5 0,030 Transición 3 0,126 Lineal 4R4 - 5R1 0,078Retorno HR5 0,032 Lineal 3T1 – 4R3 0,039 Retorno 5R1 0,008Lineal HR5 - HR6 0,030 Retorno 4R3 0,008 Lineal 5R1 - 5R2 0,042Retorno HR6 0,032 Lineal 4R3 – 4R4 0,042 Retorno 5R2 0,008Lineal HR6 - HC2 0,030 Retorno 4R4 0,008 Lineal 5R2 - 5C1 0,039Codo HC2 0,338 Lineal 4R4 – 5R1 0,078 Codo 5C1 0,925Lineal HC2 - HR7 0,030 Retorno 5R1 0,008 Lineal 5C1 - 5R3 0,045Retorno HR7 0,018 Lineal 5R1 - 5R2 0,042 Retorno 5R3 0,008Lineal HR7 - HR8 0,030 Retorno 5R2 0,008 Lineal 5R3 - 5R4 0,090

20

Retorno HR8 0,018 Lineal 5R2 - 5C1 0,039 Retorno 5R4 0,002Lineal HR8 - 1R1 0,030 Codo 5C1 0,925 Lineal 5R4 - 5R5 0,135Retorno 1R1 0,164 Lineal 5C1 - 5R3 0,045 Retorno 5R5 0,002Lineal 1R1 - 1R2 0,060 Retorno 5R3 0,008 Lineal 5R5 - HR9 0,068Retorno 1R2 0,073 Lineal 5R3 - 5R4 0,090 Retorno HR9 0,002Lineal 1R2 - 1C1 0,060 Retorno 5R4 0,002 Lineal HR9 - HC2 0,023Codo 1C1 0,457 Lineal 5R4 - 5R5 0,135 Codo HC2 1,007Lineal 1C1 - 1R3 0,060 Retorno 5R5 0,002 Lineal HC2 - HR10 0,060Retorno 1R3 0,051 Lineal 5R5 - HR9 0,068 Retorno HR10 0,002Lineal 1R3 - 2R1 0,099 Retorno HR9 0,002 Lineal HR10 - HR11 0,060Retorno 2R1 0,073 Lineal HR9 - HC2 0,023 Retorno HR11 0,002Lineal 2R1 - 2R2 0,042 Codo HC2 1,007 Lineal HR11 - HR12 0,060Retorno 2R2 0,510 Lineal HC2 - HR10 0,060 Retorno HR12 0,002Lineal 2R2 - 2T1 0,039 Retorno HR10 0,002 Lineal HR12 - HC3 0,030Te 2T1 0,107 Lineal HR10 - HR11 0,060 Codo HC3 0,914Lineal 2T1 - 3R3 0,039 Retorno HR11 0,002 Lineal HC3 - Unidad 0,030Retorno 3R3 0,018 Lineal HR11 - HR12 0,060 Total 5,377Lineal 3R3 - 3R4 0,042 Retorno HR12 0,002Retorno 3R4 0,018 Lineal HR12 - HC3 0,030Lineal 3R4 - 3T1 0,039 Codo HC3 0,914Te 3T1 0,145 Lineal HC3 - Unidad 0,030Lineal 3T1 - 4R3 0,039 Total 5,550Retorno 4R3 0,008Lineal 4R3 - 4R4 0,042Retorno 4R4 0,008Lineal 4R4 - 5R1 0,078Retorno 5R1 0,008Lineal 5R1 - 5R2 0,042Retorno 5R2 0,008Lineal 5R2 - 5C1 0,039Codo 5C1 0,463Lineal 5C1 - 5R3 0,045Retorno 5R3 0,008Lineal 5R3 - 5R4 0,090Retorno 5R4 0,002Lineal 5R4 - 5R5 0,135Retorno 5R5 0,002Lineal 5R5 - HR9 0,068Retorno HR9 0,002Lineal HR9 - HC2 0,023Codo HC2 0,503Lineal HC2 - HR10 0,060Retorno HR10 0,002Lineal HR10 - HR11 0,060Retorno HR11 0,002Lineal HR11 - HR12 0,060Retorno HR12 0,002Lineal HR12 - HC3 0,030Codo HC3 0,914Lineal HC3 - Unidad 0,030Total 5.59

21

El ventilador debe ser capaz de entregar una potencia tal que cumpla con los

requerimientos de presión y flujo volumétrico.

Utilizando la ecuación:

HpPot

ftlbfPot

inft

OinHftft

lbfPot

QHPot

ventilador

ventilador

ventilador

ventilador

25min

1014.1

12

16.5min3488735.65

6

2

3

3

ANEXO

22

TABLA. Especificaciones técnicas dadas por el fabricante de un difusor de

techo redondo

23

24

TABLA. Especificaciones técnicas dadas por el fabricante de un rejilla de

retorno.

25