Cálculo de conductos de aire por velocidad y caudal + formas de medir el caudal de aire en habitaciones

Tasas de intercambio de aire recomendadas

Como ya se mencionó, el caudal de aire a través de los conductos de ventilación no está estandarizado. Pero el SNiP prescribe los valores recomendados de la velocidad de movimiento de las masas de aire, que deben guiarse al diseñar la ventilación.

La velocidad del aire admisible en los conductos se indica en la tabla:

Tipo de conducto de aire y rejilla de ventilación.	Tipo de esquema de ventilación.
	Natural	Forzado
	milisegundo
Rejillas de suministro (persianas)	0.5-1.0	2.0-4.0
Canales de suministro de minas	1.0-2.0	2.0-2.6
Canales compuestos horizontales (prefabricados)	0.5-1.0	2.0-2.5
Canales verticales	0.5-1.0	2.0-2.5
Celosías cerca del suelo	0.2-0.5	2.0-2.5
Celosias en el techo	0.5-1.0	1.0-3.0
Rejillas de escape	0.5-1.0	1.5-3.0
Canales del eje de escape	1.0-1.5	3.0-6.0

Caudal de aire máximo recomendado en locales residenciales no debe superar los 0,3 m/s. Se permite su exceso a corto plazo hasta el 30%, por ejemplo, durante trabajos de reparación.

Elementos de red y resistencias locales

También son importantes las pérdidas en los elementos de la red (celosías, difusores, tes, giros, cambios de sección, etc.). Para celosías y algunos elementos, estos valores se especifican en la documentación. También se pueden calcular multiplicando el coeficiente de resistencia local (c.m.s.) por la presión dinámica en él:

habitación s.=ζ Rd.

Donde Rd=V2 ρ/2 (ρ es la densidad del aire).

K. m. s. determinado a partir de libros de referencia y características de fábrica de los productos. Resumimos todo tipo de pérdidas de carga para cada tramo y para toda la red. Por conveniencia, lo haremos de forma tabular.

Tabla de calculo.

La suma de todas las presiones será aceptable para esta red de ductos y las pérdidas en los ramales deben estar dentro del 10% de la presión total disponible. Si la diferencia es mayor, es necesario montar amortiguadores o diafragmas en las salidas. Para ello, calculamos los c.m.s. requeridos. según la fórmula:

ζ= 2Rizb/V2,

donde Pizb es la diferencia entre la presión disponible y las pérdidas del ramal. De acuerdo con la tabla, seleccione el diámetro del diafragma.

El diámetro requerido del diafragma para conductos de aire.

El cálculo correcto de los conductos de ventilación le permitirá elegir el ventilador adecuado eligiendo entre los fabricantes según su criterio. Usando la presión disponible encontrada y el flujo de aire total en la red, esto será fácil de hacer.

fórmulas para los cálculos

Para realizar cálculos, necesita tener alguna información.Para calcular el caudal de aire en un conducto se requiere la fórmula ϑ = L / 3600 × F, donde:

• ϑ es la velocidad de las masas de aire en el conducto;
• L - flujo de aire en un área determinada para la cual se realizan cálculos (medido en m³ \ h);
• F es el área del canal de paso de aire (medida en m²).

Para calcular el flujo de aire, la fórmula anterior se puede modificar para obtener L = 3600 × F × ϑ.

Pero hay circunstancias en las que es difícil o simplemente no hay tiempo para hacer tales cálculos. En tales situaciones, una calculadora especial para calcular la velocidad del aire en el conducto viene al rescate.

Las oficinas de ingeniería suelen utilizar calculadoras, que son las más precisas. Por ejemplo, agregan más dígitos al número pi, calculan el flujo de aire con mayor precisión, calculan el grosor de las paredes del pasaje, etc.

Gracias al cálculo de la velocidad en el conducto de aire, podremos calcular con precisión no solo la cantidad de aire suministrado, sino también conocer la presión dinámica en las paredes de los canales, los costos por fricción, resistencia dinámica, etc.

Cálculo aerodinámico de conductos de aire.

El cálculo aerodinámico de los conductos de aire es una de las principales etapas en el diseño de un sistema de ventilación, ya que le permite calcular la sección transversal del conducto (diámetro - para redondo, y altura con ancho para rectangular).

El área de la sección transversal del conducto se selecciona de acuerdo con la velocidad recomendada para este caso (depende del flujo de aire y de la ubicación de la sección calculada).

F = G/(ρv), m²

donde G es el caudal de aire en la sección calculada del conducto, kg/сρ es la densidad del aire, kg/m³v es la velocidad del aire recomendada, m/s (ver Tabla 1)

Tabla 1. Determinación de la velocidad del aire recomendada en un sistema de ventilación mecánica.

Con un sistema de ventilación con inducción natural, se supone que la velocidad del aire es de 0,2-1 m/s. En algunos casos, la velocidad puede alcanzar los 2 m/s.

La fórmula para calcular la pérdida de presión cuando el aire se mueve a través del conducto:

ΔP = ΔPtr + ΔPm.s. = λ (l/d) (v²/2) ρ + Σξ (v²/2) ρ,

De forma simplificada, la fórmula para la pérdida de presión de aire en el conducto se ve así:

∆P = Rl + Z,

La pérdida de presión por fricción específica se puede calcular mediante la fórmula: R = λ (l/d) (v²/2) ρ, [Pa/M]

l - longitud del conducto de aire, m
Z es la pérdida de presión en las resistencias locales, PaZ = Σξ (v²/2) ρ,

La pérdida de presión por fricción específica R también se puede determinar usando la tabla. Basta con conocer el caudal de aire en la zona y el diámetro del conducto.

Tabla de pérdidas de carga específicas por rozamiento en el conducto.

El número superior de la tabla es el caudal de aire y el número inferior es la pérdida de presión por fricción específica (R).
Si el conducto es rectangular, entonces los valores en la tabla se buscan en función del diámetro equivalente. El diámetro equivalente se puede determinar utilizando la siguiente fórmula:

deq = 2ab/(a+b)

donde a y b son el ancho y la altura del conducto.

Esta tabla muestra los valores de pérdidas de carga específicas a un coeficiente de rugosidad equivalente de 0,1 mm (coeficiente para conductos de aire de acero). Si el conducto de aire está hecho de otro material, entonces los valores tabulares deben ajustarse de acuerdo con la fórmula:

∆P = Rlβ + Z,

donde R es la pérdida de carga específica por fricción, l es la longitud del conducto, mZ es la pérdida de carga por resistencias locales, Paβ es un factor de corrección que tiene en cuenta la rugosidad del conducto. Su valor se puede tomar de la siguiente tabla.

También es necesario tener en cuenta las pérdidas de carga debidas a las resistencias locales.Los coeficientes de las resistencias locales, así como el método para calcular las pérdidas de presión, se pueden tomar de la tabla en el artículo "Cálculo de las pérdidas de presión en las resistencias locales del sistema de ventilación". Coeficientes de resistencias locales.» Y la presión dinámica se determina a partir de la tabla de pérdidas de presión por fricción específicas (tabla 1).

Para determinar el tamaño de los conductos de aire con tiro natural, use la cantidad de presión disponible. La presión disponible es la presión que se crea debido a la diferencia de temperatura entre el aire de entrada y el de salida, es decir, la presión gravitacional.

Las dimensiones de los conductos de aire en un sistema de ventilación natural se determinan mediante la ecuación:

donde ∆P_raspar — presión disponible, Pa
0,9 - factor creciente para la reserva de marcha
n es el número de secciones de conductos de aire en la rama calculada

Con un sistema de ventilación con inducción mecánica de aire, los conductos de aire se seleccionan según la velocidad recomendada. A continuación, las pérdidas de presión se calculan de acuerdo con la rama calculada y, de acuerdo con los datos preparados (flujo de aire y pérdidas de presión), se selecciona un ventilador.

Fórmulas para el cálculo

Para llevar a cabo todos los cálculos necesarios, necesita tener algunos datos. Para calcular la velocidad del aire, necesita la siguiente fórmula:

ϑ= L / 3600*F, donde

ϑ - velocidad del flujo de aire en la tubería del dispositivo de ventilación, medida en m/s;

L es el caudal de masas de aire (este valor se mide en m3/h) en la sección del conducto de escape para la que se realiza el cálculo;

F es el área de la sección transversal de la tubería, medida en m2.

Según esta fórmula, se calcula la velocidad del aire en el conducto y su valor real.

Todos los demás datos que faltan se pueden deducir de la misma fórmula.Por ejemplo, para calcular el flujo de aire, la fórmula debe convertirse de la siguiente manera:

L = 3600 x F x ϑ.

En algunos casos, tales cálculos son difíciles de realizar o no hay suficiente tiempo. En este caso, puede usar una calculadora especial. Hay muchos programas similares en Internet. Para las oficinas de ingeniería, es mejor instalar calculadoras especiales que sean más precisas (restan el grosor de la pared de la tubería al calcular su área de sección transversal, colocan más caracteres en pi, calculan el flujo de aire con mayor precisión, etc.).

Flujo de aire

4 Determinación de la velocidad del aire

Conociendo la multiplicidad de masas de aire, es fácil calcular la velocidad del aire en el conducto durante la ventilación natural. Primero debe averiguar el área de la sección transversal de los conductos. Para ello, se debe multiplicar el cuadrado del radio de la sección del conducto por el número "pi".

Los conductos de aire deben tener un cierto tamaño y forma. Habiendo determinado la sección transversal del conducto de aire, es posible calcular el diámetro del conducto de aire requerido para una habitación en particular. La expresión D = 1000*√(4*S/π) ayudará con esto. En él:

• D es el diámetro de la sección del conducto.
• S es el área de la sección transversal de los canales de aire.
• π es una constante matemática igual a 3,14.

De acuerdo con las normas, el tamaño mínimo de un conducto rectangular es de 100 mm x 150 mm, el máximo es de 2000 mm x 2000 mm. Dichos diseños tienen una forma más ergonómica, es más fácil instalarlos firmemente contra la pared y enmascarar las tuberías en el techo o sobre los entrepisos de la cocina.

Los productos redondos se diferencian de los rectangulares en que crean menos resistencia al aire. Por lo tanto, tienen un nivel de ruido mínimo.

Usando la fórmula V = L / 3600 * S y parámetros como el flujo de aire (L) y el área del conducto, puede calcular la ventilación natural. Un ejemplo de cálculo sería:

• D = 400 mm.
• W = 20 m³.
• N = 6 m3/h.
• L = 120 m³.

Se establece que este indicador no debe superar los 0,3 m/s. Se hace una excepción solo para el período de trabajo de reparación temporal o instalación de equipos de construcción. En este momento, los estándares se pueden aumentar en un máximo del 30%.

Si hay dos sistemas de ventilación en la habitación, entonces la velocidad de cada uno de ellos se calcula de tal manera que sea suficiente para proporcionar aire limpio a la mitad del área.

En caso de situaciones imprevistas (por ejemplo, por requisitos de seguridad contra incendios), es necesario cambiar la velocidad del aire bruscamente o detener el funcionamiento del sistema de ventilación. Para esto, se instalan válvulas especiales y válvulas de corte en los canales y en las secciones de transición.

Algunos consejos útiles para el uso correcto de los dispositivos

Si el flujo de aire en el conducto se caracteriza por un mayor nivel de contenido de polvo, es mejor no utilizar un anemómetro de hilo caliente y un tubo de Pitot en este caso. Dado que el orificio en el tubo que recibe la presión total del flujo tiene un diámetro pequeño, puede obstruirse rápidamente cuando se expone al aire contaminado.

Los anemómetros de hilo caliente no son adecuados para el funcionamiento a altas velocidades del aire (más de 20 m/s). El hecho es que el sensor de temperatura principal, que se caracteriza por una mayor sensibilidad, simplemente puede colapsar bajo una fuerte presión de aire.

El uso de dispositivos de control y medición para determinar el flujo de aire debe realizarse estrictamente en los rangos de temperatura nominal especificados en los pasaportes de los dispositivos.

En los conductos de gas (conductos de aire en los que fluye principalmente aire caliente), se recomienda utilizar tubos neumométricos, cuyo cuerpo está hecho de acero inoxidable. El uso de equipos con componentes plásticos en estas tuberías no es deseable debido a la posible deformación del cuerpo bajo la influencia de altas temperaturas.

Al medir la velocidad y el flujo de aire, es necesario asegurarse de que el sensor sensible de la sonda esté siempre orientado exactamente hacia el flujo de aire. El incumplimiento de este requisito conduce a la distorsión de los resultados de la medición. Además, las distorsiones e imprecisiones serán mayores cuanto mayor sea el grado de desviación del sensor de la posición ideal.

Por lo tanto, la elección correcta de la instrumentación para determinar el flujo de masas de aire en el conducto de aire y su uso adecuado durante el trabajo permitirán a los especialistas formarse una imagen objetiva de la ventilación de las instalaciones

Este aspecto es de particular importancia cuando se trata de locales residenciales.

Cálculo de conductos de aire para sistemas de suministro y escape de ventilación mecánica y natural.

Aerodinámico
el cálculo de los conductos de aire suele reducirse
para determinar las dimensiones de sus transversales
sección,
así como pérdidas de presión en
parcelas
y en el sistema como un todo. Puede ser determinado
gastos
aire para dimensiones dadas de conductos de aire
y presión diferencial conocida en el sistema.

A
cálculo aerodinámico de conductos de aire
los sistemas de ventilación generalmente se descuidan
compresibilidad
mover el aire y disfrutar
valores de sobrepresión, suponiendo
para un condicional
presión atmosférica cero.

A
movimiento de aire a través del conducto en cualquier
transverso
sección transversal de flujo hay tres tipos
presión:estático,
dinámica
y completo.

estático
presión
determina el potencial
energía 1 m3
aire en la sección bajo consideración (p_{S t}
igual a la presión sobre las paredes del conducto).

dinámica
presión
es la energía cinética del flujo,
relacionado con 1 m3
aire, determinado
según la fórmula:

(1)

dónde
- densidad
aire, kg/m3;
- velocidad
movimiento de aire en la sección, m/s.

Completo
presión
igual a la suma de estática y dinámica
presión.

(2)

Tradicionalmente
al calcular la red de conductos, se utiliza
el término "pérdida
presión"
("pérdidas
energía de flujo”).

Pérdidas
presión (llena) en el sistema de ventilación
están formados por pérdidas por fricción y
pérdidas en locales
resistencias (ver: Calentamiento y
ventilación, parte 2.1 “Ventilación”
edición VN Bogoslovsky, M., 1976).

Pérdidas
Las presiones de fricción están determinadas por
fórmula
Darcy:

(3)

dónde
- coeficiente
resistencia al rozamiento, que
calculado por la fórmula universal
INFIERNO. Altshulya:

(4)

dónde
– criterio de Reynolds; K - altura
proyecciones de rugosidad (absoluta
aspereza).
cálculos de pérdida de presión de ingeniería
fricción
,
Pa (kg/m2),
en un conducto de aire con una longitud /, m, se determinan
por expresión

(5)

dónde
– pérdidas
presión por 1 mm de longitud del conducto,
Pa/m [kg/(m2
*m)].

Para
definiciones RElaborado
tablas y nomogramas. Nomogramas (Fig.
1 y 2) se construyen para las condiciones: forma secciones
diámetro del círculo del conducto,
presión de aire 98 kPa (1 atm), temperatura
20°C, rugosidad = 0,1 mm.

Para
cálculo de conductos y canales de aire
Se utilizan secciones rectangulares.
tablas y nomogramas
para conductos redondos, introduciendo en
este
diámetro equivalente de un rectángulo
conducto, en el que la pérdida de presión
por fricción en
redondo
y rectangulares
~
Los conductos de aire son iguales.

A
práctica de diseño recibida
Untado
tres tipos de diámetros equivalentes:

■ por velocidad

a
paridad de velocidades

■ por
consumo

a
equidad de costo

■ por
área transversal

si es igual
áreas transversales

A
cálculo de conductos de aire con rugosidad
paredes,
distinta a la prevista en
tablas o nomogramas (K = OD mm),
hacer una corrección a
valor tabular de pérdidas específicas
presión sobre
fricción:

(6)

dónde
- tabular
valor específico de pérdida de presión
por fricción;
- coeficiente
teniendo en cuenta la rugosidad de las paredes (Tabla 8.6).

Pérdidas
presión en las resistencias locales. A
lugares de rotación del conducto, al dividir
y fusión
fluye en tes, al cambiar
tamaños
conducto de aire (expansión - en el difusor,
constricción - en el confusor), en la entrada a
conducto de aire o
canal y salida de él, así como en lugares
instalaciones
dispositivos de control (aceleradores,
compuertas, diafragmas) hay una gota
presión de flujo
Moviendo aire. En lo indicado
lugares que suceden
reestructuración de los campos de velocidad del aire en
conducto de aire y la formación de zonas de vórtice
en las paredes, que se acompaña
pérdida de energía de flujo. alineación
el flujo se produce a cierta distancia
después de pasar
estos lugares. Condicionalmente, por conveniencia.
cálculo aerodinámico, pérdida
presión en locales
Las resistencias se consideran concentradas.

Pérdidas
presión en la resistencia local
determinado
según la fórmula

(7)

dónde
–
coeficiente de resistencia local
(normalmente,
en algunos casos hay
valor negativo, al calcular
debería
tener en cuenta el signo).

La proporción se refiere a
a la máxima velocidad
en la sección estrecha de la sección o velocidad
en la sección
sección con un caudal más bajo (en una T).
en tablas
coeficientes de resistencia locales
indica a qué velocidad se refiere.

Pérdidas
presión en resistencias locales
parcela, z,
calculado por la fórmula

(8)

dónde

- suma
coeficientes de resistencia locales
Ubicación en.

General
pérdida de presión en la sección del conducto
longitud,
m, en presencia de resistencias locales:

(9)

dónde
– pérdidas
presión por 1 m de longitud de conducto;

– pérdidas
presión en resistencias locales
sitio.

Velocidad en el conducto

Velocidad del aire en el conducto

Estas son las fórmulas para calcular la velocidad y la presión del aire en el conducto (sección redonda o rectangular) según el flujo de aire y el área de la sección transversal. Para un cálculo rápido, puede utilizar la calculadora en línea.

Fórmula para calcular la velocidad del aire:

donde W es el caudal, m/h Q es el caudal de aire, m3/h S es el área de la sección transversal del conducto, m2* Nota: para convertir la velocidad de m/h a m/s, el resultado hay que dividirlo por 3600

La fórmula para calcular la presión en el conducto:

donde P es la presión total en el conducto, Pa P_{S t} — presión estática en el conducto de aire, igual a la presión atmosférica, Pa p — densidad del aire, kg/m3W — velocidad del flujo, m/s * Nota: para convertir la presión de Pa a atm.multiplicar el resultado por 10,197*10-6 (atmósfera técnica) o 9,8692*10-6 (atmósfera física)

velocidad del flujo de aire 88,4194 m/s

presión del conducto de aire 102 855.0204 Pa (1.0488 atm)

Otras calculadoras

Calculadora de volumen de cubo y área de superficieCalculadora de volumen de cilindro y área de superficieCalculadora de volumen de tubería

Fuente

Reglas para el uso de dispositivos de medición.

Al medir el caudal de aire y su caudal en el sistema de ventilación y aire acondicionado, se requiere la selección correcta de dispositivos y el cumplimiento de las siguientes reglas para su funcionamiento.

Esto le permitirá obtener resultados precisos del cálculo del conducto, así como obtener una imagen objetiva del sistema de ventilación.

Siga el régimen de temperatura, que se indica en el pasaporte del dispositivo. También vigile la posición del sensor de la sonda. Siempre debe estar orientado exactamente hacia el flujo de aire.

Si no sigue esta regla, los resultados de la medición se distorsionarán. Cuanto mayor sea la desviación del sensor de la posición ideal, mayor será el error.

Cálculo del flujo de aire

Es importante calcular correctamente el área de la sección transversal de cualquier forma, tanto redonda como rectangular. Si el tamaño no es el adecuado, no será posible lograr el equilibrio de aire deseado.

Demasiado conducto de aire ocupará demasiado espacio. Esto reducirá el área de la habitación y causará molestias a los residentes. Si el cálculo es incorrecto y se elige un tamaño de canal muy pequeño, se observarán fuertes corrientes de aire. Esto se debe a un fuerte aumento en la presión del flujo de aire.

Cálculo de sección

Cuando un conducto redondo cambia a un conducto cuadrado, la velocidad cambiará

Para calcular la velocidad a la que pasará el aire a través de la tubería, debe determinar el área de la sección transversal.La siguiente fórmula se utiliza para el cálculo S=L/3600*V, donde:

• S es el área de la sección transversal;
• L - consumo de aire en metros cúbicos por hora;
• V es la velocidad en metros por segundo.

Para conductos de aire redondos, es necesario determinar el diámetro utilizando la fórmula: D = 1000*√(4*S/π).

Si el conducto va a ser rectangular en lugar de redondo, se debe determinar la longitud y el ancho en lugar del diámetro. Al instalar un conducto de aire de este tipo, se tiene en cuenta una sección transversal aproximada. Se calcula mediante la fórmula: a * b \u003d S, (a - largo, b - ancho).

Existen estándares aprobados según los cuales la relación de ancho y largo no debe exceder de 1: 3. También se recomienda utilizar tablas con las dimensiones típicas que ofrecen los fabricantes de conductos.

Nivel de vibración

La vibración es un fenómeno que, junto con el ruido, siempre está presente en los conductos si se utiliza un esquema de ventilación forzada.

Su valor depende de los siguientes factores:

• dimensiones de la sección transversal de los canales de aire;
• el material que se utilizó para hacer los conductos de ventilación;
• composición y calidad de las juntas entre conductos;
• la velocidad del movimiento del aire en los canales del sistema de ventilación.

La potencia del ventilador está estrechamente relacionada con el valor máximo de vibración.

Los indicadores reglamentarios que deben tenerse en cuenta al calcular los parámetros de los conductos de aire y elegir el tipo de dispositivos de ventilación se muestran en la tabla:

Valores máximos permisibles de vibración local	Valores máximos permisibles de vibración local
	En términos de aceleración de vibración	En términos de velocidad de vibración
milisegundo	dB	m/s x 10-2	dB
8	1.4	73	2.8	115
16	1.4	73	1.4	109
31.5	2.7	79	1.4	109
63	5.4	85	1.4	109
125	10.7	91	1.4	109
250	21.3	97	1.4	109
500	42.5	103	1.4	109
1000	85.0	109	1.4	109
Valores ajustados y equivalentemente ajustados y sus niveles	2.0	76	2.0	112

Si el diseño de ventilación se realiza correctamente, la velocidad del flujo de aire en los conductos de aire no debería afectar el cambio en los niveles de ruido y vibración en el sistema.

Conclusión

Este sencillo cálculo forma parte del cálculo aerodinámico del sistema de ventilación y climatización. Dichos cálculos se realizan en programas especializados o, por ejemplo, en Excel.