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G1
GUÍA DE INGENIERÍA E ÍNDICE
GUÍA DE INGENIERÍA
Contenido
Página No.
Selección del sistema
G3
Uso del edificio • Tamaño del edificio • Limitantes acústicas • Factores ambientales
Consideraciones de contaminación • Mantenimiento y accesibilidad • Factores de costo
Tipos de unidades de terminal
G5
Ducto sencillo • Ducto sencillo con recalentador • Ducto doble (sin mezcla)
Ducto doble (con mezcla) • Con ventilador y flujo en serie (volumen constante)
Alto rendimiento "STEALTH" equipado con ventilador
Ventilador de bajo perfil y flujo en serie (volumen constante) • Entrada de aire exterior
operadas con ventilador y flujo en serie (volumen constante)
Baja temperatura con ventilador y flujo en serie (volumen constante)
Ventilador debajo del piso y flujo en serie (volumen constante) • Equipado con ventilador
y flujo en paralelo • Terminales para derivación
Introducción a los controles de termina tipo VAV
G9
Dependiente de la presión • Independiente de la presión
G
Tipos de controles
G11
GUÍA DE INGENIERÍA
Eléctricos • Neumáticos • Electrónicos análogos • Contacto digital directo
(DDC por sus iniciales en ingles)
Terminología de controles
G12
Características de las unidades terminales de flujo en serie y
flujo en paralelo equipadas con ventilador
G14
Selección de ventilador
G17
Control de flujo de aire en terminales equipadas con ventilador (introducción) • Cambio de
ventilador en unidades de terminal en serie equipadas con ventilador • Regulación mecánica
(motores PSC) • Control electrónico de velocidad del ventilador (motores PSC)
Potencias nominales en placas de identificación • Precaución en los medidores
Dimensionamiento de terminales equipadas con ventilador
Selección de válvula primaria de aire • Selección de tamaño de ventilador
Selección de serpentín de calefacción • Acústica
Ejemplos: Terminal en paralelo con calor mediante agua caliente
Terminal en serie con calor eléctrico
Instalación de terminal y precauciones sobre la aplicación –
Cómo evitar errores y problemas comunes
G19
G21
G22
G23
Dimensionamiento de terminales • Observar restricciones de espacio
Optimizar condiciones de entrada • Observar necesidades de zonificación
Optimizar condiciones de la descarga • No cumplimiento con los Códigos Eléctricos Locales
Compatibilidad con la fuente de energía • Evitar la elevación excesiva de temperatura del aire
Soporte correcto de la terminal • Reducción de las fugas en el ducto
Estimación de los niveles de sonido
G26
Criterios de ruido - NC • Factor de ajuste ambiental • Trayectorias del sonido
Sonido radiado • Sonido de descarga • Sonido generado por una salida
G2
Diseño acústico y consideraciones de instalación
G34
Fórmulas y definiciones útiles
G35
Factores de conversión de sistema Inglés/Métrico
G36
Medición de presión
G37
Gráfica de conversión de la Presión de Velocidad
G38
Índice
G39
GUÍA DE INGENIERÍA
Selección del sistema
Factores ambientales
Los diseñadores tienen varios sistemas de entre los cuales
escoger al diseñar un edificio. El escoger uno no siempre es fácil.
Se deben satisfacer las necesidades del propietario respecto a la
instalación, aplicación y costo de operación. El diseñador debe
considerar el funcionamiento, capacidad, confiabilidad y
necesidades y restricciones de espacio. Las siguientes directrices
describen los diferentes tipos de equipo y sus usos, restricciones
y limitaciones generales.
Los factores ambientales incluyen las condiciones de clima y aire
tanto dentro como afuera del edificio. Ellos también incluyen
requisitos legales y reglamentos como las capacidades de
ventilación de aire exterior y los códigos locales de construcción.
Si en las zonas interiores se requiere de altos volúmenes de
ventilación, se requerirá de recalentar el aire. En laboratorios en
donde existen altos volúmenes de ventilación cuando se abren
varias salidas, se requiere recalentar el aire. En zonas donde la
carga cambia significativamente durante el día, tales como en
zonas exteriores en edificios elevados de oficinas que son
afectados por las estaciones, las cargas solares y la ocupación,
las unidades terminales equipadas con ventilador son ideales.
Las unidades terminales con ducto sencillo se emplean
usualmente en donde la carga es usualmente estable.
Uso del edificio
El diseñador debe evaluar el uso del edificio desde que comienza
a evaular el tipo de equipo que utilizará. Los edificios para oficinas
con programas diarios de operación utilizan con frecuencia
unidades de terminal equipadas con ventilador. Usualmente las
terminales equipadas con ventilador con calefactores auxiliares
(calor complementario) se usan en las zonas del perímetro. Estas
unidades de terminal permiten la mayor flexibilidad para zonas
individuales mientras permiten que el sistema central se apague
durante los periodos que no hay ocupantes. Durante los periodos
que no hay ocupantes, las unidades de terminal equipadas con
ventilador mantienen los niveles mínimos o de reserve sin la
ayuda del equipo central de aire acondicionado.
Tamaño del edificio
Limitaciones acústicas
Los estudios de transmisión de televisión y radio, los teatros,
cines y bibliotecas requieren de niveles de ruido muy bajos. En
estos casos la selección y ubicación del equipo es muy
importante. Si se van a utilizar unidades terminales equipadas
con ventilador, es imperativo efectuar un examen cuidadoso del
sonido del equipo. Las características de RFI y EMI deben
también considerarse al diseñar estudios para estaciones de
televisión.
Los hospitales, habitaciones estériles y los laboratorios representan
problemas especiales. Los quirófanos, las áreas de trasplante de
médula ósea, las áreas para pacientes con SIDA y las habitaciones
estériles requieren de ambientes de presión positiva. Además de las
necesidades de presión, usualmente se evitan los serpentines para
recalentar y la fibra de vidrio expuesta para eliminar la posibilidad de
crecimiento microbiano en los hospitales. Las habitaciones de
hospital y las habitaciones estériles requieren frecuentemente de
volúmenes constantes y elevados de ventilación que tienden a
favorecer el uso de unidades terminales de ducto doble.
Las habitaciones para pacientes con enfermedades altamente
contagiosas, tales como tuberculosis, requieren de presión negativa
para evitar que los gérmenes escapen. Los laboratorios que
manejan materiales peligrosos también requieren de áreas con
presión negativa. Las unidades terminales con ducto sencillo
y doble de volumen constante usualmente se han seleccionado
para este tipo de edificio. La nueva tecnología de motor ECM de
presión independiente ha llevado al desarrollo de unidades de
presurización equipadas con ventilador para estas aplicaciones.
G
GUÍA DE INGENIERÍA
En edificios grandes, los equipos de manejo de aire central surten
grandes cantidades de aire a muchas zonas con diferentes
necesidades. Ésta es una aplicación perfecta para unidades de
terminal equipadas con ventilador. Las zonas interiores pudieran
no requerir calor en lo absoluto; por lo tanto, éstas pueden recibir
servicio mediante unidades de ducto sencillo o por unidades
equipadas con ventilador sin calor complementario. A menos de
que el edificio se encuentre en clima tropical, las zonas del
perímetro requerieren de algún tipo de calefacción, ya sea
mediante electricidad o agua caliente. Estos se incluyen
usualmente con las unidades térmicas, pero algunas veces se
utilice el calor de zócalo. Los edificios en donde el propietario
desea bajos costos de operación se emplean usualmente
unidades terminales equipadas con ventilador de tipo serie, y la
presión estática en los ductos de baja a 0.5 pulg de columna de
agua. (125 Pa) o menos, en los puntos más elevados. Las zonas
interiores en estos edificios requieren de unidades terminales
equipadas con ventilador. Los edificios con unidades terminales
equipadas con ventilador, del tipo paralelo emplean unidades de
ducto sencillo en las zonas interiores. En los centros comerciales y
en otros edificios de baja elevación, en donde las áreas de cada
arrendatario son pequeñas y en edificios muy pequeños, es común
utilizar paquetes pequeños de aire acondicionado. Si se emplean
unidades terminales en estos sistemas, usualmente se
seleccionan unidades de derivación. Una variación de este sistema
utilice unidades de ducto sencillo con un amortiguador principal de
derivación en el ducto de suministro. El amortiguador para
derivación es regulado por la presión estática en el ducto de
suministro. Se puede mantener una presión casi constante
permitiendo que las unidades de paquete operen a un volumen
constante y las zonas individuales dependan de la presión VAV.
Consideraciones respecto a contaminación
Mantenimiento y accesibilidad
Ciertos tipos de edificio tales como habitaciones estériles,
requieren de altos niveles de confiabilidad por parte de las
unidades terminales debido a la dificultad y costos asociados
con el servicio y mantenimiento al equipo. En un cuarto estéril,
por ejemplo, si se tiene que abrir el techo, tal vez tenga que ser
desinfectado antes de poderse utilizar nuevamente. Los costos
asociados incluirían tiempo perdido de producción al igual que
el costo por desinfectar el cuarto. En casos como estos, el
equipo debe ubicarse fuera del espacio de la habitación estéril
o bien debe utilizarse equipo altamente confiable y con poco
mantenimiento.
Factores de costo
Antes de efectuar la selección final del sistema se deben
considerar los costos. La instalación, operación y mantenimiento
contribuyen todos al costo total. En ocasiones alguno de estos
costos es más importante que los demás. Por ejemplo, si el
propietario/constructor vende el edificio antes de que inicie la
construcción, su mayor preocupación serán los costos de
construcción, y los costos de operación no tendrán importancia. Si
los arrendatarios pagan sus propios servicios, los costos de
operación no son una prioridad para el propietario/constructor. Los
calefactores eléctricos usualmente tienen un costo instalado
menor que los serpentines de agua caliente, pero pueden tener un
costo de operación más elevado. Se tienen que investigar y
considerar las tarifas locales de los servicios para llegar a la
decisión correcta antes de tomar la decisión final.
G3
GUÍA DE INGENIERÍA
Selección del sistema (continuación)
La tabla siguiente muestra un resumen de los diferentes tipos de unidades terminales que se tienen actualmente
disponibles y su idoneidad para aplicaciones en edificios comerciales en particular.
Tipo de instalaciones
= Se recomienda usar forro sellado para reducir la entrada de fibras en el aire a los espacios ocupados.
*
= En ocasiones utilizado para esta aplicación.
= No recomendado para esta aplicación.
# = Se debe dar consideracion especial cuando se seleccione equipo de operación muy silenciosa y el uso de atenauadores.
G4
Hoteles, Multi-Residencial
Tabla 1.
= Preferido para esta aplicación.
Centros comerciales
Uso público
Bibliostecas
Salas de cine
Espacios de transmisión
Espacio de laboratorio
Areas de operación
Areas de pacientes
Zona exterior
Zona interior
Zona interior
Zona exterior
Derivación
En serie con calor
Baja tmperatura
En serie sin calor
GUÍA DE INGENIERÍA
Paralelo con calor
Volumen constante
Equipado con ventilador
VAV con mezcla
VAV sin mezcla
Otras instalaciones
Ducto doble
VAV con recalentador
VAV sin recalentador
Ducto sencillo
Tipo de terminal
Aplicaciones
sensibles
al calor
G
Edificio
pequeño
Edificio
grande
Hospitales,
cuartos estériles
y laboratorios*
Espacios de oficinas,
edificios educativos
e institucionales
GUÍA DE INGENIERÍA
Tipos de unidades de terminal
Todas las unidades de terminal descritas a continuación comparten varios componentes comunes; cajas de acero recubierto con
una capa de zinc resistente a la corrosión, aislamiento interno con absorción de ruido con bordes recubiertos y un revestimiento
resistente a la erosión y un amortiguador regulable para controlar el aire acondicionado. Los controles asociados pueden ser
neumáticos, electrónicos analógicos o digitales.
Ducto sencillo
Descripción
La unidad básica consiste de amortiguador, actuador, sensor de flujo y controles seleccionados.
Los accesorios atenuadores de descarga y los atenuadores de salida múltiple también se utilizan
con frecuencia.
Operación
ENTRADA
La terminal restablece el volumen (volumen variable de aire) de la entrega de aire
acondicionado al espacio en respuesta al termostato para el cuarto. La terminal puede
manejar aire caliente o frío. Ocasionalmente, la terminal se utilice para controlar tanto aire
caliente como frío, donde se utilizan termostatos de función doble y sensor de temperatura a
la entrada con controles de cambio.
Aplicaciones comunes
Las zonas interiores de un edificio que tengan carga de enfriamiento permanente
y por lo tanto no requieran calefacción.
A LAS
SALIDAS
Figura 1. Ducto Sencillo
(Planta)
G
Ducto sencillo con recalentador
La unidad básica consiste de un amortiguador, un actuador, un sensor de flujo y controles
seleccionados como en el caso anterior con la adición de un serpentín calefactor (de agua
caliente o eléctrico). También se utilizan con frecuencia accesorio de atenuador de descarga
y atenuadores de salida controlada.
Operación
La terminal restablece el volumen de la entrega de aire acondicionado frío al espacio, en
respuesta al termostato para el cuarto. Al recibir una llamada para enviar calor al espacio, la
bobina de calefacción se energiza y recalienta al aire acondicionado. Los serpentines
eléctricos se activan en etapas de acuerdo a la demanda del termostato y los serpentines de
agua se modulan utilizando una válvula proporcional o una válvula de dos posiciones,
abrir/cerrar.
Aplicaciones comunes
1. Zonas exteriores (adyacentes a las paredes exteriores o al piso superior en el caso de
edificios de varios pisos) en donde las pérdidas por convección y por calor radiado crean una
necesidad intermitente de calefacción moderada ya que la terminal usualmente recalienta al
ajuste mínimo. Se tiene disponible un ajuste mínimo auxiliar más elevado como una opción
con controles adicionales.
A LAS
SALIDAS
ENTRADA
Figura 2. Ducto simple
con bobina calfactora
(Planta)
2. Las zonas interiores en las que los requisitos de ventilación excluyen el cierre de la unidad
o el flujo de aire mínimo requiere que se agregue algo de calor.
Ducto doble (sin mezcla)
Descripción
Esencialmente cajas con dos ductos sencillos adyacentes. La unidad básica incorpora
entradas separadas de aire frío y aire caliente así como conjuntos de control de volumen que
consisten de un amortiguador, actuador, sensor de flujo y controles seleccionados.
CALIENTE
A LAS
SALIDAS
Operación
La unidad terminal restablece el flujo del volumen ya sea de aire caliente o frío (sin mezclar)
al espacio en respuesta al termostato del cuarto. El aire se suministra desde una unidad
central de manejo de aire con ducto doble. No hay provisión para la mezcla y por lo tanto el
aire caliente y el aire frío no se deben suministra simultáneamente ya que ocurriría
estratificación en el ducto de descarga, causando una descarga con temperatura instable en
las salidas.
Aplicaciones comunes
Zonas exteriores en edificios (tales como hospitales) en donde la carga general de
calentamiento y enfriamiento es deseable pero el uso de serpentines auxiliares con agua
caliente no es factible y un flujo de cero a bajo mínimo es aceptable durante el cambio.
FRIO
A LAS
SALIDAS
Figura 3. Ducto doble,
sin mezcla
(Vista de planta)
G5
GUÍA DE INGENIERÍA
Descripción
GUÍA DE INGENIERÍA
Ducto doble (con mezcla)
Descripción
La unidad básica incorpora entradas separadas de aire frío y aire caliente y conjuntos
de control de volumen que consisten de un amortiguador, actuador, sensor de flujo y
controles seleccionados, y una sección común de mezcla/atenuador que reduce la
estratificación del caudal de aire en la descarga.
CALIENTE
A LAS
SALIDAS
Operación
La unidad terminal restablece el flujo del volumen de los ductos de suministro de aire
caliente y frío (sin mezclar) en respuesta al termostato del cuarto. La entrega de flujo de
aire al espacio puede ser de volumen variable (con un flujo mínimo establecido mediante
la mezcla de los dos caudales de aire) o a volumen constante.
Aplicaciones comunes
Zonas interiores y exteriores en edificios (como en hospitales) en donde la carga general
de calefacción y enfriamiento es deseable pero el uso de un serpentín de calefacción no
es factible.
FRIO
AMOR TIGUADOR
MEZCLADOR
Figura 4. Ducto doble,
mezclador
(Vista de planta)
Con ventilador y flujo en serie (volumen constante)
G
Descripción
AIRE
INDUCIDO
La unidad básica consiste de un amortiguador primario de aire, actuador, sensor de flujo,
soplador/motor (con ajuste de flujo) y los controles seleccionados. Generalmente también
se requieren accesorios de serpentines de calefacción mediante agua caliente o eléctricos.
Operación
GUÍA DE INGENIERÍA
Los reguladores del amortiguador de aire primario acondicionan el aire frío en respuesta al
termostato del cuarto y entrega este caudal de aire a la cámara de mezcla corriente arriba del
soplador/motor ubicado en serie con el flujo de aire primario. Enseguida, el soplador/motor
entrega un volumen constante de aire al espacio. Al ser demandado el máximo enfriamiento,
el flujo de aire se deriva completamente desde el suministro de aire acondicionado. Conforme
disminuye la demanda de enfriamiento, el amortiguador primario reduce el suministro de aire
acondicionado y el soplador/motor compensa esta reducción induciendo cantidades de
compensación del aire de la cámara plena desde la cámara plena en el techo con lo que se
recupera el calor que de otra manera se desperdiciaría y lo mezcla con el aire acondicionado
para mantener un suministro de aire a volumen constante y temperatura variable al espacio.
Al reducirse aún más la temperatura en el espacio, se energiza el serpentín de calefacción
complementaria. El resultado es un volumen constante de difusión de aire al espacio mientras
que el sistema central encuentra un sistema de distribución de volumen variable.
A LAS
VENTILADOR
ENTRADA
PRIMARIA
SALIDAS
Figura 5a. Equipado
con ventilador, en serie
(volumen constante)
(Vista de planta)
Aplicaciones comunes
1. Zonas exteriores donde las cargas de calefacción y enfriamiento pueden variar
considerablemente y las variaciones en ocupación permiten que el sistema central se
apague o se ponga en reserva durante las horas que no hay ocupación.
2. Las situaciones en las cuales se desea economía del sistema como en ventiladores
centrales se pueden reducir en tamaño debido a que estas solamente necesitan
proporcionar una estática suficiente para entregar el aire a la terminal.
3. Donde la comodidad de los ocupantes es muy importante ya que el suministro de un
volumen constante de aire a temperatura variable produce una distribución óptima de
aire y una ventilación óptima.
Alto rendimiento "STEALTH" equipado con ventilador
Flujo extra silencioso en serie (volumen constante)
PUERTO DE INDUCCION
AIRE
INDUCIDO
Descripción
Una terminal similar a la anterior, pero incorporando un diseño especial y características
de construcción que proporcionan una operación inusualmente silenciosa.
Operación
Tal como se describe en la página anterior.
Aplicaciones comunes
Tal como se describe anteriormente, pero con funcionamiento de primera y
construcción de alta calidad, son ideales para proyectos de diseño de alto perfil y
aplicaciones que requieren de un mínimo de ruido. Especialmente idóneo para
zonas de mayor tamaño que las unidades terminales con ventilador y flujo en serie,
ya que los menores niveles de ruido pueden bajar el primer costo.
G6
VENTILADOR
ENTRADA
PRIMARIA
SALIDA
Figura 5b. Equipado con
ventilador, serie "STEALTH"
(volumen constante)
(Vista de planta)
GUÍA DE INGENIERÍA
Ventilador de bajo perfil y flujo en serie (volumen constante)
AIRE
INDUCIDO
Descripción
Similar en construcción a la terminal estándar con flujo en serie descrita anteriormente,
pero con una altura de solamente 11 pulg (279) para todos los tamaños, para reducir el
espacio requerido en el techo. A diferencia de las terminales equipadas con ventilador, el
conjunto ventilador/motor se instala plano en su costado tal como se muestra en el
diagrama. Los niveles del sonido de operación son algo más elevados que para las
unidades estándar. También hay disponible un modelo “Stealth” de Nailor.
ENTRADA
PRIMARIA
VENTILADOR
SALIDA
Operación
Tal como se describe en la página G6.
Aplicaciones comunes
Tal como se describe en la página G6. En donde las necesidades de zonificación limitan la
altura del edificio y el arquitecto desea maximizar el número de pisos, estas unidades pueden
instalarse en la cámara plena del techo reducido hasta con solo 12 pulg (305 mm) de alto.
Figura 6. Perfil bajo, equipado
con ventilador, flujo en serie
(Vista de planta)
Entrada de aire del exterior, con ventilador y flujo en serie
(volumen constante)
Descripción
Similar en construcción a la terminal de flujo en serie estándar descrita anteriormente, pero
con la adición de una entrada secundaria de aire que proporciona una conexión directa para
aire exterior. También hay disponible un modelo “Stealth” de Nailor.
Operación
Aplicaciones comunes
Aplicaciones generales en edificios descritos en la página G6 en donde el mantenimiento
y aseguramiento de estándares altos de calidad de aire interior (IAQ por sus iniciales en
inglés) sean de un interés primordial, p. ej. escuelas.
Baja temperatura con ventilador y flujo en serie
(volumen constante)
Descripción
Igual que la descripción anterior para unidades equipadas con ventilador y flujo en serie
(volumen constante). El volumen máximo de aire frío se establece menor al volumen
entregado por el ventilador con el fin de mantener la mezcla mínima requerida para elevar
y templar la temperatura del aire de descarga de la unidad a un nivel aceptable para ser
introducido al espacio ocupado, usualmente 55 °F (13 °C) con salidas estándar de aire y
para mantener el efecto coanda en el techo.
Aplicaciones comunes
Esta unidad se utiliza con sistemas de almacenamiento mediante agua enfriada/hielo que
están diseñados para proporcionar una distribución de aire del sistema central a baja
temperatura [40 - 48°F (4 - 9°C)] a las zonas terminales.
G
VENTILADOR
SALIDA
ENTRADA
PRIMARIA
Figura 7. Entrada de aire
exterior, equipado con
ventilador, en serie
(Vista de planta)
COLLARIN DE
ENTRADA AISLADO
TERMICAMENTE
Igual que las unidades equipadas con ventilador y flujo en serie (volumen constante) con
la adición de un forro de barrera de vapor especial y un collarín aislado térmicamente en
la entrada para evitar la condensación por usarse con sistemas de “aire frío”.
Operación
AIRE
INDUCIDO
GUÍA DE INGENIERÍA
Tal como se describe en la página G6. La segunda entrada de aire, que es usualmente
menor que la primaria, proporciona un volumen constante de aire del exterior a la zona,
garantizando que se satisfagan los requisitos de mínimo de aire de ventilación.
SALIDA
DE AIRE
EXTERIOR
AIRE
INDUCIDO
VENTILADOR
SALIDA
ENTRADA
PRIMARIA
AISLAMIENTO
STERI-LINER
Figura 8. Equipado con
ventilador, baja temperatura
(Vista de planta)
Ventilador debajo del piso y flujo en serie (volumen constante)
AIRE
INDUCIDO
Esta terminal de bajo perfil está diseñada para instalarse entre la parrilla de soporte del
pedestal o en los diseños de piso de acceso a sistemas alto volumen de aire acondicionado
y calefacción (HVAC por sus iniciales en inglés), sin ninguna modificación al piso.
Disponibles solamente en dos tamaños de unidad, 8 pulg (203) ó 11 pulg (279) de fondo y
20 pulg (508) de ancho.
ENTRADA
PRIMARIA
SALIDA
VENTILADOR
Figura 9. Bajo el piso, equipado
con ventilador, en serie
(Vista de planta)
G7
GUÍA DE INGENIERÍA
Equipado con ventilador y flujo en paralelo (volumen variable)
AIRE INDUCIDO
Descripción
La unidad básica consiste de un amortiguador primario de aire, actuador, sensor de
flujo, conjunto de soplador/motor (con ajuste de flujo) y los controles seleccionados.
Usualmente se requiere de un serpentín de calefacción de agua caliente o una bobina
eléctrica para satisfacer las condiciones de carga del espacio.
VENTILADOR
Operación
El amortiguador primario de aire controla el flujo de aire frío acondicionado en respuesta
al termostato del cuarto. Conforme disminuye la temperatura del cuarto, el amortiguador
primario controla hacia el ajuste de flujo mínimo y el soplador de la unidad, situada en
paralelo fuera del caudal de aire primario, se energiza para proporcionar aire tibio de la
cámara plena del techo al espacio. Una caída adicional en la temperatura en el espacio
energiza a la bobina de calefacción complementaria. El control resultante proporciona
una difusión de aire a volumen variable al espacio así como también un sistema de
distribución de aire a volumen variable al equipo central.
ENTRADA
PRIMARIA
SALIDA
Figura 10. Con ventilador,
en paralelo (volumen variable)
(Vista de planta)
Aplicaciones comunes
Esta terminal se utiliza principalmente en zonas exteriores de edificios en donde la
ocupación variable permite al sistema central apagarse durante los periodos que no hay
ocupación. El soplador de la unidad y el calefactor proporcionan el calor requerido para
mantener las temperaturas mínimas en el espacio durante los periodos de paro. Como
el ventilador maneja solamente un volumen reducido de aire calentado, el ventilador
puede ser menor al de la terminal de flujo en serie. Un amortiguador de flujo invertido
evita el flujo inverso a través del ventilador durante el ciclo de enfriamiento.
GUÍA DE INGENIERÍA
G
Terminales para derivación
AMORIGUADOR
DE BALANCEO
PARA DERIVACION
Descripción
La unidad básica consiste de un amortiguador tipo desviador, actuador, puerto de
derivación y los controles dependientes de la presión seleccionados. Se requiere de un
amortiguador de balance adelante de la entrada. Los serpentines accesorios de
recalentamiento son un requisito común.
Operación
La terminal entrega aire acondicionado al espacio durante periodos que requieren de
máximo enfriamiento (tal como lo determina y señala el termostato del cuarto).
Conforme disminuye la demanda de enfriamiento, la unidad amortiguadora se modula
para derivar, incrementando las cantidades de aire acondicionado enviadas a la cámara
plena del techo. El resultado es un suministro de aire a volumen variable al espacio,
mientras se mantiene un volumen de aire relativamente constante a lo largo de la unidad
de manejo de aire en el sistema central.
Aplicaciones comunes
Las terminales de derivación se usan principalmente con paquetes de equipo de aire
acondicionado para instalarse sobre el techo con un serpentín de expansión directa en
donde es deseable la zonificación, pero se requiere de flujos de aire relativamente
constantes entre los componentes del sistema (p. ej., serpentines, ventiladores). Esto
permite que el serpentín opere a un 100% del flujo de aire en todo momento con el fin
de evitar congelarse. El sistema ofrece un diseño económico de suministro de VAV con
un bajo costo inicial. No proporciona las ventajas de ahorro en energía del ventilador con
volumen variable, pero evita el gasto de un sistema más sofisticado.
G8
AMOR TIGUADOR
DE BALANCE
DE ENTRADA
A LAS
SALIDAS
FLUJO DE
AIRE
EJE DEL
AMORTIGUADOR
CONEXION DE DESLIZAMIENTO Y MANDO
Figura 11. Derivación
(Vista)
GUÍA DE INGENIERÍA
Introducción a los controles
de terminal tipo VAV
El control de la temperatura del aire en un espacio requiere que las
cargas variables de calefacción y/o enfriamiento en el espacio sean
compensadas por algún medio. Las cargas en el espacio varían
dentro de un edificio y son influenciadas por muchos factores. Estas
pueden incluir clima, estación del año, hora del día y posición de la
zona dentro del edificio, p. ej. zona interior o exterior y orientación
geográfica. Otras cargas variables incluyen personas, equipo
mecánico, iluminación, computadoras, etc.
UNIDAD TERMINAL DE AIRE VARIABLE
AIRE DE
SUMINISTRO
GABINETE
DE CONTROLES
En un sistema de aire acondicionado la compensación por las
cargas se logra mediante la introducción de aire dentro del espacio
a una temperatura y cantidad determinadas. Debido a que las
cargas en el espacio están fluctuando siempre, la compensación
para dichas cargas debe también cambiar de manera
correspondiente. El variar la temperatura del aire o el volumen del
aire o una combinación de ambos de manera controlada en
respuesta a condiciones de carga cambiante compensará la carga
del espacio según se requiera.
La unidad terminal de volumen variable de aire o caja VAV (por sus
iniciales en inglés) nos permite variar el volumen de aire que ingresa
a un cuarto y dependiendo del tipo seleccionado, también nos
permite variar la temperatura dentro de un cuarto.
DIFUSOR
ESPACIO OCUPADO
TERMOSTATO
DE RECINTO
G
Figura 12. Controles de unidad e instalación
de terminal independiente de presión, típica.
GUÍA DE INGENIERÍA
La unidad terminal tipo VAV puede ser dependiente o independiente
de la presión. Ésta es una función del paquete de control.
Las terminales tipo VAC son los medios más eficientes en energía
para proporcionar control ya que el suministro del sistema central
puede dimensionarse basándose en la demanda pico simultánea del
total de las zonas. Este factor de diversidad permite una reducción
en la capacidad ya que la unidad central no tiene que dimensionarse
para la suma de las demandas pico de todo el edificio.
Dependiente de la presión
Se dice que un dispositivo es dependiente de la presión cuando el
caudal que pasa a través de el varía conforme fluctúa la presión a la
entrada del sistema. El caudal es dependiente tanto de la presión a
la entrada como de la posición del amortiguador de la unidad
terminal.
La gráfica logarítmica mostrada en la figura 13a ilustra una reacción
de una terminal dependiente de presión a los cambios en la presión
en el ducto para varias posiciones determinadas del amortiguador
en el ducto. La línea 1a - 1b representa un ajuste o posición de
amortiguador. Conforme la presión del ducto se incrementa, también
lo hace el flujo de aire sobre el amortiguador, con el caudal variando
en proporción a la raíz cuadrada de la caída de presión estática a
través de la terminal. Esta característica es típica de cualquier orificio
fijo o en este caso, un amortiguador regulable. Las líneas 2a - 2b y
3a - 3b representan las posiciones aleatorias adicionales conforme
el amortiguador se desplaza hacia la posición completamente
abierto, línea 4a - 4b. Las terminales dependientes de la presión son
por lo tanto más susceptibles a una búsqueda constante cuando la
presión estática fluctúa en la entrada de la terminal, ya que el
termostato está respondiendo a las variaciones en el flujo que el no
1b
4.00
2b
2.00
CAIDA DE PRESION (PULG. AGUA)
La unidad Terminal dependiente de presión consiste de un
amortiguador y un actuador del amortiguador controlado
directamente por un termostato en el cuarto. El actuador es
modulado en respuesta a la temperatura del cuarto solamente y
actúa como un posicionador del amortiguador. (No hay sensor de
flujo o controlador de restablecimiento). Como el volumen de aire
varía con la presión a la entrada, el cuarto puede experimentar
oscilaciones de temperatura hasta que el termostato reposiciona al
amortiguador. Un exceso de flujo de aire puede también dar lugar a
niveles inaceptables de ruido en el espacio.
6.00
AJUSTE DEL
AMORTIGUADOR
1.00
0.80
0.60
#1
3b
0.40
AJUSTE DEL
AMORTIGUADOR
#2
0.20
0.10
0.08
0.06
4b
AJUSTE DEL
AMORTIGUADOR
1a
#3
0.04
AMOR TIGUADOR
TO TALMENTE
ABIERTO
2a
0.02
3a
0.01
100
4a
200
300
400
500 600 700 800 1000
FLUJO DE AIRE (CFM)
Figura 13a. Características de amortiguador de
terminal dependiente de presión.
G9
GUÍA DE INGENIERÍA
solicitó. La precisión del control es por lo tanto menor, cuando se
compara con una terminal independiente de la presión.
La terminal dependiente de la presión es para aplicaciones en
donde ni la independencia de la presión ni la regulación del
límite del caudal de aire se requieren en la terminal. Un ejemplo
es un suministro central de aire a volumen constante donde la
presión estática corriente abajo se mantiene constante
mediante otros controles. Otro ejemplo utiliza un ventilador
central a volumen constante y amortiguadores de derivación de
zonas que responden a las variaciones en la presión estática y
pone el exceso de aire en un circuito corto que va directamente
de regreso al manejador de aire.
UNIDAD TERMINAL DE AIRE A VOLUMEN V ARIABLE
SUMINISTRO
DE AIRE
A LAS SALIDAS
AMORTIGUADOR
ACTUADOR
TERMOSTATO
Figura 13b. Controles de terminal dependiente
de presión.
G
6.00
Se dice que un dispositivo es independiente a la presión
cuando el caudal que pasa a través de el se mantiene constante
independientemente de las variaciones en la presión a la
entrada del sistema.
El control de la presión independiente se logra con la adición de
un sensor de flujo y un controlador de flujo a la caja VAV. El
controlador mantiene un volumen preestablecido mediante la
medición del flujo a través de la entrada y modulando el
amortiguador en respuesta a la señal de flujo. El volumen
preestablecido se puede variar entre los límites mínimo o
máximo calibrados mediante la salida del termostato.
La gráfica logarítmica mostrada en la figura 14a ilustra unos
ajustes y características de flujo de aire típicos de las
terminales independientes a la presión. Las líneas verticales 1a
- 1b y 3a - 3b representan los ajustes de caudal de aire mínimo
y máximo calibrados respectivamente, que se ajustan en el
controlador de flujo. La línea 2a - 2b representa cualquier ajuste
intermedio de caudal de aire mantenido por el controlador de
flujo en respuesta a la demanda del termostato. El amortiguador
modulará (abrir y cerrar) según se requiera para mantener el
ajuste de caudal de aire constante hacia arriba y hacia abajo en
esta línea vertical independientemente de las variaciones de
presión estática corriente arriba. El caudal o flujo de aire cambia
solamente cuando cambia la señal del termostato (demanda).
Las líneas verticales son cortadas por la línea diagonal 1a - 3a,
la cual representa el requisito de presión estática mínima de la
unidad Terminal para el flujo de aire dado - la caída de presión
a través de la terminal con el amortiguador en la posición
totalmente abierta.
La independencia de la presión garantiza la distribución
correcta de aire al espacio acondicionado según se requiere y
permite al ingeniero saber que los límites del diseño
especificados se mantendrán. Los límites máximo y mínimo de
flujo de aire son importantes para mantener una distribución
correcta del aire.
• Los límites máximos del flujo de aire evitan el sobreenfriamiento y el exceso de ruido en el espacio ocupado.
• Los límites mínimos de flujo de aire garantizan que se
mantenga la ventilación correcta.
1b
3b
2b
4.00
AJUSTE DE
FLUJO DE
AIRE MINIMO
2.00
CAIDA DE PRESION (PULG. AGUA)
GUÍA DE INGENIERÍA
Independiente a la presión
AJUSTE DE
FLUJO DE
AIRE VARIABLE
AJUSTE DE
FLUJO DE
AIRE MAXIMO
1.00
0.80
0.60
0.40
0.20
3a
0.10
0.08
0.06
TO
IER
O
OD
RT
2a
0.04
1a
0.02
MO
R
MO
s, A
∆P
AB
DO
UA
TIG
NI
MI
0.01
100
200
300
400
500 600 700 800 1000
FLUJO DE AIRE (CFM)
Figura 14a. Características de amortiguador
de terminal independiente de presión.
UNIDAD TERMINAL DE AIRE A VOLUMEN VARIABLE
AIRE DE
SUMINISTRO
AMORTIGUADOR
A LAS SALIDAS
SENSOR
DE FLUJO
ACTUADOR
CONTROLADOR
TERMOSTATO
Figura 14b. Controles de terminal independiente
de presión.
G10
GUÍA DE INGENIERÍA
Tipos de controles
Los controles VAV diversos que hay disponibles pueden incluir algunos o todos de los siguientes componentes comunes:
a) Sensor/captador de flujo
Este dispositivo monitorea la entrada principal de aire, mide la velocidad del aire y proporciona una señal de retroalimentación al controlador
la cual dirige la operación del actuador del amortiguador. Este circuito de control es la esencia de la operación independiente de la presión.
b) Termostato del cuarto o sensor de temperatura
Un termostato de cuarto capta la temperatura del cuarto, permite el ajuste a un punto determinado y señala al controlador que activa
el actuador del amortiguador de acuerdo a las variaciones. Los controles digitales utilizan un sensor de temperatura. Los cambios
en los puntos de ajuste son manejados por el controlador digital.
c) Controlador de flujo
Este dispositivo es el “cerebro” y recibe las señales del sensor de flujo y del termostato del cuarto o sensor de temperatura y procesa
la información para regular el actuador del amortiguador.
d) Actuador del amortiguador
Este dispositivo recibe las instrucciones del controlador y abre o cierra el amortiguador para cambiar o mantener el ajuste requerido
de flujo de aire.
Sistemas eléctricos (dependientes de la presión)
Sistemas neumáticos (independientes de la presión)
Los componentes del sistema neumático de control son activados por aire comprimido a
20 - 25 psi desde un sistema central.
El termostato del cuarto recibe aire principal a plena presión directamente del suministro de
aire. En respuesta a los cambios en la temperatura del cuarto, la presión del aire es
modulada al controlador, el cual regula al actuador del amortiguador y proporciona control
proporcional. Una elevación en la temperatura hace que el actuador abra en el modo enfriar
y una caída en la temperatura invierte al actuador al modo calefacción.
El sensor y el controlador compensan los cambios en la presión del ducto, por lo que la
operación se hace independiente de la presión.
El controlador permite que el termostato module el flujo de aire como lo pida la temperatura
en el cuarto desde un mínimos preestablecido a un máximo preestablecido.
VELOCIDAD
TERMINAL
CONTROLADOR
NEUMATICO
TERMOSTATO
DE RECINTO
T
M
AMORTIGUADOR
ACTUADOR
NEUMATICO DE
AMORTIGUADOR
AIRE PRINCIPAL
Figura 16. Diagrama
de control neumático (PI).
SENSOR DE
VELOCIDAD
TERMINAL
AMORTIGUADOR
Sistemas electrónicos analógicos (independientes de la presión)
Los controles electrónicos analógicos operan a 24 VCA recibidos de un transformador que
usualmente se encuentra dentro de la caja de control de la terminal.
Los controles electrónicos incluyen un sensor de velocidad (ya sea el termistor del alambre
caliente o un tipo neumático de puntos múltiples con un transductor electrónico) y un
controlador electrónico de velocidad. Estos proporcionan una función de control proporcional.
El termostato electrónico se selecciona de uno en cuatro tipos; enfriamiento, calefacción,
enfriamiento con recalentamiento o enfriamiento/calefacción. Un relé de cambio de
calentamiento de tres fases (dos fase para terminales equipadas con ventilador) o uno
automático de calefacción/enfriamiento se pueden proporcionar en la caja de control.
TERMOSTATO
DE RECINTO
T
TRANSFORMADOR
CONTROLADOR
ELECTRONICO
CON ACTUADOR
ELECTRICO DE
AMOR TIGUADOR
LINEA
Figura 17. Diagrama
de control electrónico analógico.
Los controles electrónicos analógicos compensan los cambios en la presión del ducto.
Sistemas de control digital directo (DDC por sus iniciales en inglés)
(independientes de la presión)
Los controles electrónicos basados en micro procesadores operan también a 24 VCA recibidos
desde un transformador que usualmente se encuentra dentro de la caja de control de la terminal.
La señal de flujo desde un sensor de velocidad, neumático o electrónico y las señales del
sensor del temperatura del cuarto se convierten a impulsos digitales en la microcomputadora
especializada del controlador. El programa incluye usualmente un algoritmo de control integral
y derivado (PID, por sus iniciales en inglés) para una operación excelente y de alta precisión.
El controlador no solamente efectúa las funciones de restablecer y controlar el volumen,
también puede programarse y ajustarse ya sea local o remotamente. Puede enlazarse a otros
controladores y tener interfase con ventiladores, iluminación y otros equipos. El control se
puede centralizar en una computadora.
Los controles tipo DDC compensan los cambios en la presión en el ducto.
SENSOR
NEUMATICO DE
VELOCIDAD
TERMOSTATO
DE RECINTO
TERMINAL
AMORTIGUADOR
CONTROLADOR DIGITAL CON
TRANSDUCTOR DE VELOCIDAD
T
LINEA
ACTUADOR
ELECTRICO DE
AMORTIGUADOR
TRANSFORMADOR
Figura 18. Diagrama de control digital.
G11
G
GUÍA DE INGENIERÍA
Los controles eléctricos operan a 24 VCA recibidos de un transformador que usualmente se
encuentra dentro de la caja de control de la terminal. Estos sistemas no tienen sensor de
AMORTIGUADOR
TERMINAL
velocidad ni controlador. No existe compensación por fluctuaciones en la presión del ducto.
TERMOSTATO
Tradicional:
DE RECINTO
ACTUADOR
El termostato de cuarto tiene contactos de un polo- disparo doble (SPDT por sus iniciales en
T
ELECTRICO DE
inglés). Una elevación en la temperatura hace que un actuador de amortiguador de ciclo lento
AMOR TIGUADOR
se abra en el modo de enfriamiento y una caída en la temperatura invierte al actuador al modo
LINEA
TRANSFORMADOR
calefacción. El tiempo de respuesta del termostato al cambio de temperatura en el cuarto es
típicamente menor al tiempo de respuesta del actuador. El control es lento y ello puede resultar
en grandes oscilaciones en la temperatura.
Figura 15. Diagrama de control eléctrico.
Tecnología de punta: Termostato basado en micro-procesadores P + I que proporciona
un control superior.
SENSOR DE
GUÍA DE INGENIERÍA
Tipos de controles (continuación)
Sinopsis de control digital
Un controlador digital directo utiliza una computadora digital para implementar algoritmos de control en uno o varios circuitos de
control. Equipo de interfase permite a la computadora digital procesar las señales desde varios dispositivos de entrada. El programa
de control calcula el estado requerido de los dispositivos de salida, tales como actuadores de válvula y amortiguador y arrancadores
de ventilador. Los dispositivos de salida se posicionan luego según el estado calculado mediante el equipo de interfase
Los principios básicos de control de temperatura para sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado están bien
establecidos. Estas estrategias de control se han implementado utilizando dispositivos de control neumáticos, eléctricos y
electrónicos analógicos. En esta edad de las computadoras, la tecnología de los microprocesadores está ahora disponible en
aplicaciones diseñadas específicamente para control de sistemas de aire acondicionado y calefacción a alto volumen (HVAC por
sus iniciales en inglés). Los controladores basados en microprocesadores traen capacidad de cómputo efectiva en costo y de
tecnología de punta al control de las unidades terminales tipo VAV, a las unidades de manejo de aire, a los paquetes de calefacción
y a las unidades de enfriamiento y a sistemas completos de aire acondicionado para edificios enteros.
Los controladores a base de microprocesadores utilizan control digital para reemplazar a los controles neumáticos o electrónicos
analógicos convencionales. Un controlador digital directo toma las señales de entrada desde los sensores para generar números,
procesa esta información digitalmente tal como lo indica la secuencia de operación programada y genera la acción de control
mediante señales binarias o mediante voltajes de salida analógicos.
Acción inversa significa que un incremento en la temperatura del cuarto
causa una disminución correspondiente en la salida del termostato.
SEÑAL DE SALIDA DE TERM.
Acción directa significa que un incremento en la temperatura del
cuarto causa un incremento correspondiente en la salida del
termostato (presión o voltaje).
100 %
TERMOSTATO
DE ACCION
DIRECTA
0
INCREMENTO DE TEMP. DEL CUARTO
TERMOSTATO
DE ACCION
INVERSA
0
INCREMENTO DE TEMP. DEL CUARTO
Figura 19. Acción del termostato
Estado de falla del amortiguador
Normalmente abierto indica la posición a prueba de falla del
amortiguador en un sistema neumático típico. Cuando la presión de
aire de control se retira o falla, el amortiguador es abierto por el
resorte del actuador. La presión de aire de control se requiere para
oponerse al resorte y cerrar el amortiguador o válvula. (Figura 20).
Normalmente cerrado indica la posición a prueba de falla del
amortiguador en un sistema neumático típico. Cuando la presión de
control de aire se retira o falla, el amortiguador es cerrado por el
resorte del actuador. La presión de aire de control se requiere para
oponerse al resorte y abrir el amortiguador o válvula. (Figura 21).
UNIDAD TERMINAL DE AIRE A VOLUMEN VARIABLE
AIRE DE
SUMINSTRO
AMORTIGUADOR
PRESION AIRE DE CONTROL = 0
ACTUADOR
Figura 20. Amortiguador normalmente abierto
Los actuadores eléctricos tal como se usan con los controles
electrónicos analógicos y digitales son típicamente del tipo de retorno
sin resorte y por lo tanto lo anterior usualmente no se aplica.
UNIDAD TERMINAL DE AIRE A VOLUMEN VARIABLE
AIRE DE
SUMINSTRO
AMORTIGUADOR
Velocidad neumática de restablecimiento
directo/restablecimiento inverso
Acción del controlador (Figura 22).
En el controlador de restablecimiento directo, un incremento en la
presión de salida del termostato causa un incremento correspondiente
en el ajuste del flujo de aire del controlador.
En el controlador de restablecimiento inverso, un incremento en la
presión de salida del termostato causa una disminución
correspondiente en el ajuste del flujo de aire del controlador.
El amortiguador abrirá y cerrará para mantener el ajuste cuando
cambia la presión en el ducto.
Figura 21. Amortiguador normalmente cerrado
100 %
100 %
AJUSTE MAXIMO
TERMOSTATO
DE ACCION
DIRECTA
AJUSTE MAXIMO
AJUSTE MINIMO
0
G12
PRESION AIRE DE CONTROL = 0
ACTUADOR
FLUJO DE AIRE
GUÍA DE INGENIERÍA
Acción del termostato (Figura 19).
100 %
SEÑAL DE SALIDA DE TERM.
Terminología de controles
FLUJO DE AIRE
G
INCREMENTO TEMP. EN RECINTO
INCREM. SALIDA DE TERMOSTATO
TERMOSTATO
DE ACCION
INVERSA
AJUSTE MINIMO
0
INCREMENTO TEMP. EN RECINTO
INCREM. SALIDA DE TERMOSTATO
Figura 22. Acción controlador de velocidad
GUÍA DE INGENIERÍA
Combinaciones de termostato/controlador neumático (Figura 23).
100 %
100 %
CONTROLADOR DE
TERMOSTATO
(AIRE FRIO)
AJUSTE MAXIMO
O
RA T CONTROLADOR DE
DA TERMOSTATO
(AIRE CALIENTE)
DA
DA
FLUJ DE AIRE
DA
DA
FLUJ DE AIRE
Para sistemas que suministran aire frío cuando un termostato
neumático de acción directa lo indica a un controlador de acción
directa, un incremento en la temperatura del cuarto produce un
incremento en el ajuste del flujo de aire. Un termostato de acción
inversa con un controlador de restablecimiento inverso produce el
mismo resultado. Un termostato de acción directa con un controlador
de restablecimiento inverso o un termostato de acción inversa con un
controlador de restablecimiento directo producirá una disminución en
el flujo de aire conforme aumenta la temperatura en el cuarto. Con
suministro de aire caliente, la lógica se invierte.
AJUSTE MAXIMO O
RA
RA
AJUSTE MINIMO
0
Combinaciones de controlador/actuador neumático
CONTROLADOR DE
TERMOSTATO
(AIRE CALIENTE)
AJUSTE MINIMO
0
INCREMENTO TEMP. EN RECINTO
CONTROLADOR DE
TERMOSTATO
(AIRE FRIO)
INCREMENTO TEMP. EN RECINTO
Figura 23. Interacción
termostato/controlador
Los controladores y los actuadores trabajan coordinadamente para controlar
las temperaturas del espacio. Para los controles neumáticos las combinaciones
más comunes son DANO (Acción directa, normalmente abierto, por sus
iniciales en inglés) y RANC (Acción inversa normalmente cerrado, por sus
iniciales en inglés) Con la mayoría de los controles neumáticos se utilizan
controladores dedicados para acción directa e inversa y otras combinaciones
diferentes a DANO o RANC requieren de componentes extra e incrementan el
consumo de aire. El controlador Universal Nailor 3000 no requiere
componentes extra ya que la unidad es cambiable.
G
Cuando se utilizan calefactores eléctricos, el más común es RANO. La
configuración más popular para climas cálidos es la normalmente abierta
debido a que el amortiguador falla a la posición enfriar. RA falla el
calentador apagado.
El punto de control del controlador es el ajuste del flujo de aire que
el termostato esté indicando en cualquier momento determinado y
representa el valor del equilibrio actual de la variable controlada.
Desplazamiento es la diferencia entre el punto de ajuste y el punto
actual de control en cualquier momento. La abertura del amortiguador
puede variar ampliamente para compensar por los cambios en la
presión en el ducto reportada por el sensor de entrada y para
mantener constante el flujo de aire.
PUNTO DE AJUSTE
DE TEMPERATURA
BANDA PROPORCIONAL
TRAMO DE REST.
DE CONTROLADOR
(RANGO DE CONTROL) CFM MAXIMOS
100 %
CFM
El punto de ajuste del termostato es el valor deseado (temperatura
del cuarto) de la variable controlada. Cuando la salida del termostato
iguala este valor, el sistema de control se encuentra en equilibrio. La
mayoría de los termostatos neumáticos se calibran en la fábrica a una
salida de termostato de 9 psi. Esta calibración puede ajustarse en el
campo. (Figura 24).
GPM MAX.
MODULACION
DE VALVULA
AGUA CALIENTE
PUNTO DE
INICIO DE
RESTABLECER
0%
3
0
8
Sensibilidad del termostato
El cambio en la presión de salida causada por un cambio en la
temperatura del cambio (Figura 25). Usualmente esta es 1°F = 2.5 psi para
sistemas neumáticos. En este caso por lo tanto, la banda proporcional 3
- 13 psi representa una amplitud de temperatura de 4 °F.
13
9
15
TERMOSTAT O, PSI
Figura 24.
14
13
SALIDA DEL TERMOSTATO, PSI
El termostato podría también controlar una unidad auxiliar, tal como la
válvula proporcionadora en un serpentín de agua caliente, modulando
sobre una amplitud de 3 a 9 psi en secuencia con el tramo de
restablecimiento del controlador. La amplitud total sobre el cual el
termostato controla estos dispositivos es su banda proporcional (3 a 13 psi
en el ejemplo).
PUNTO
DE PARO
CFM
MINIMOS
El límite de los valores de la variable controlada sobre la cual la salida
del controlador pasa del ajuste de flujo de aire máximo al mínimo en
el dispositivo controlado se llama tramo de restablecimiento o límite
de control.
Esta banda es ajustable en el controlador. El punto de ajuste (9 psi en
el ejemplo) es igualada por la acción del termostato en cualquier
punto entre el ajuste de flujo de aire máximo y mínimo del
controlador conforme cambia la carga en el cuarto. Las
correspondientes presiones de salida del termostato se llaman
puntos de inicio y paro. El punto de inicio es ajustable en el
controlador Nailor 3000.
GUÍA DE INGENIERÍA
Operación típica de un controlador neumático de velocidad
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
PUNTO AJUSTABLE
DE CALIBRACION
BANDA
PROPORCIONAL
PUNTO
DE AJUSTE
2
1
0
69
70
71
72
73
74
TEMPERATURA DEL RECINTO , °F
Figura 25.
G13
GUÍA DE INGENIERÍA
Características de las unidades terminales de flujo en serie y flujo en paralelo
equipadas con ventilador
General
Las unidades terminales de volumen de aire variable equipadas con ventilador son la forma más económica, y consecuentemente
la más popular de calentar y enfriar muchos tipos de edificios actualmente. Se usa típicamente para zonas exteriores, tienen ventajas
también para zonas interiores.
Aplicaciones
En serie
En paralelo
Las unidades en serie, algunas veces son llamadas Unidades de
Volumen Constante porque el ventilador funciona constantemente
y son instalados típicamente en la cámara plena del techo. El aire
de inducción es de la cámara plena del techo u ocasionalmente
de un ducto desde el espacio acondicionado.
Unidades en paralelo, a veces llamadas unidades de volumen
variable debido a que el ventilador es intermitente y el
enfriamiento es mediante volumen variable, se instalan
típicamente en la cámara plena del techo. El aire de inducción
es de la cámara plena del techo u ocasionalmente de un ducto
desde el espacio acondicionado.
Configuración
GUÍA DE INGENIERÍA
G
En serie
En paralelo
El ventilador y el amortiguador VAV están alineados de tal forma
que el aire acondicionado que ingresa a la sección de mezcla
así como también el aire inducido que entra a la sección de
mezcla deben pasar a través del ventilador para salir de la
unidad e ingresar al espacio ocupado. La sección de mezcla se
encuentra entre el amortiguador VAV y el ventilador. Ver la figura
26 a continuación.
El ventilador y el amortiguador VAV están alineados de tal forma
que el aire inducido ingresa al ventilador pero el aire
acondicionado es derivado hacia fuera del ventilador y se mezcla
con el aire inducido de la cámara plena del lado de descarga del
ventilador. Ver la figura 27 a continuación.
AIRE RECIRCULADO
DEL PLENO
AIRE RECIRCULADO
DEL PLENO
VENTILADOR
VENTILADOR
AIRE
PRIMARIO
AIRE DE
DESCARGA
AIRE DE
DESCARGA
CALEFACTOR
AIRE
PRIMARIO
CALEFACTOR
Figura 26. Configuración terminal de flujo en serie
Figura 27. Configuración terminal
de flujo en paralelo
Diseño del ventilador
En serie
En paralelo
Típicamente el ventilador opera continuamente suministrando un
volumen constante de aire al espacio. Algunos fabricantes de
controles tipo DDC proporcionan una salida analógica opcional en
su controlador, la cual se puede utilizar para controlar la velocidad
del ventilador mediante el sistema de control del edificio. Esto
permite un control dinámico de la velocidad del ventilador
mediante la modulación o la operación a velocidades múltiples
desde un motor de una velocidad. Usualmente esto requiere de
tecnología de control de volumen de ventilador tipo EPICTM/ECM
de Nailor. El ventilador debe dimensionarse para estar de acuerdo
con el flujo de aire máximo a ser suministrado a la zona. Estas
unidades usualmente tienen ventiladores más grandes que zonas
similares con unidades en paralelo. El consumo de energía del
ventilador es constante durante los periodos de ocupación.
Los ventiladores típicamente operan intermitentemente
suministrando un volumen constante al espacio mientras opera
durante una llamada para calefacción. El ventilador debe
dimensionarse para estar de acuerdo con el flujo de aire de
calefacción a ser suministrado a la zona. Estas unidades
usualmente tienen ventiladores más pequeños que zonas
similares con unidades en serie. El consumo de energía del
ventilador es intermitente durante los periodos de ocupación
cuando se requiere calefacción.
G14
GUÍA DE INGENIERÍA
Enfriamiento tipo VAV y necesidades de presión estática de entrada
En serie
En paralelo
Todos los ahorros derivados de la operación de un sistema VAV en
el manejador de aire y en el enfriador se mantienen al usar la
unidad en serie. Los ahorros adicionales comparados con el ducto
VAV sencillo o doble se realizan debido al bajo requisito de presión
estática de entrada del sistema Nailor 35S. Como el manejador de
aire se requiere solamente para forzar el aire acondicionado a
través de los ductos a la unidad y a través del amortiguador VAV
dentro de la sección de mezcla, la presión en el acondicionador de
aire puede reducirse en gran medida. Las unidades Nailor 35S
requieren solamente una presión estática de 0.05 pulg de columna
de agua (12 Pa) en la entrada para operar correctamente. Esto es
mucho menor a lo de la competencia. El utilizar el 35S le permite
al diseñador del ducto reducir la presión estática mínima corriente
arriba en el ducto a (típicamente) 0.1 a 0.2 pulg de columna de
agua (25 - 50 Pa) o lo que se requiera, para permitir 0.05 pulg de
columna de agua (12 Pa) en la terminal mientras que permite una
reducción adicional en los requisitos de potencia y presión estática
desde el manejador de aire.
Todos los ahorros derivados de la operación de un sistema VAV
en el manejador de aire y en el enfriador se incorporan en la
unidad en paralelo. Al igual que el ducto VAV sencillo o doble, el
acondicionador de aire debe forzar el aire acondicionado a
través de los ductos a la unidad, a través del amortiguador VAV,
dentro de la sección de mezcla, a través del ducto de descarga
desde la unidad y a través del difusor(es) hacia el cuarto.
Comparado con las de otros fabricantes, las unidades Nailor
35N requieren una presión estática muy baja en la entrada para
operar correctamente. Esto significa que el sistema de ductos
debe diseñarse para una presión estática mínima, típicamente
de 0.5 a 1.25 pulg de columna de agua (125 - 310 Pa).
Posteriormente, el acondicionador de aire debe ajustarse tan
bajo como sea posible para mantener el requisito mínimo a la
unidad terminal VAV más lejana.
Secuencia de control
G
En paralelo
El ventilador opera constantemente durante los periodos de
ocupación. Durante el enfriamiento máximo, los controles abren
el amortiguador VAV a su punto de ajuste máximo, entregando
aire primario a la cámara de mezcla. Si el ventilador está ajustado
al mismo caudal de aire que el amortiguador VAV de aire primario,
entonces no se induce aire desde la cámara plena. Si el ventilador
está ajustado a un caudal de aire más elevado que el
amortiguador VAV, como lo sería en una aplicación a baja
temperatura, entonces el aire es inducido desde la cámara plena
para satisfacer el punto de ajuste del ventilador. El aire primario y
el aire inducido se mezclan antes de entrar al ventilador. El aire a
volumen y a temperatura constante se descarga dentro del ducto
corriente abajo y dentro del espacio acondicionado. Conforme la
demanda disminuye, el amortiguador VAV modula los puntos de
ajuste más bajos hasta que llega a su punto de ajuste mínimo. Al
reducir el aire primario dentro de la cámara plena, se incrementa
el volumen de aire inducido más tibio hacia dentro de la cámara
de mezcla. La unidad entrega a la zona aire mezclado, a volumen
constante y temperatura variable. El incremento de aire en la
cámara plena causa que la temperatura de descarga se eleve
hasta casi llegar a la temperatura de la cámara plena, tomando
ventaja del calentador recapturado de las luces, personas y
maquinaria o equipos. A un mayor descenso en la temperatura de
la zona, los controles energizarán automáticamente el calor
complementario (equipo opcional), ya sea bobina eléctrica o
serpentín de agua caliente. La temperatura en la descarga se
incrementará conforme se aplica el calor. Conforme se incrementa
la temperatura en la zona, la secuencia se invertirá.
Durante el enfriamiento máximo, los controles abren el
amortiguador VAV a su punto de ajuste máximo, mientras que el
ventilador no opera. El aire a volumen y a temperatura constante
se descarga dentro de los ductos corriente abajo y dentro del
espacio acondicionado.
Conforme disminuye la demanda, el amortiguador VAV modula a
los puntos de ajuste inferiores. La unidad entrega a la zona aire a
volumen variable y temperatura constante.
A una reducción adicional en la temperatura de la zona, los
controles energizarán de manera automática al ventilador. El aire
del ventilador y el aire primario se mezclan en la cámara de
mezcla en el lado de descarga del ventilador. El incremento de
aire en la cámara plena causa que la temperatura de descarga se
eleve hasta casi llegar a la temperatura de la cámara plena
conforme la temperatura de la zona continúa cayendo. Esto
aprovecha el calor recapturado de las luces, personas y
maquinaria y equipos. El aire mezclado, a volumen y temperatura
variable se entrega a la zona.
En este mismo punto, el amortiguador VAV alcanzará su punto de
ajuste mínimo. En alguna temperatura de zona preestablecida, se
energizará el calor complementario (equipo opcional), ya sea en
serpentines eléctricos o serpentines de agua. La temperatura de
descarga se incrementará conforme se aplica calor pero el
volumen será constante después de este punto.
Conforme se incrementa la temperatura en la zona, la secuencia
se invertirá.
En serie
Interconexiones del ventilador
Algunas veces las unidades en serie están diseñadas para operar
continuamente. Usualmente, estas están energizadas solamente
durante los periodos de ocupación o cuando se necesitan para
calefacción de emergencia durante los periodos sin ocupación. El
importante interconectar el ventilador de la unidad con los
acondicionadores de aire en el edificio para garantizar que
arranquen durante los periodos de ocupación. Los ventiladores en
serie deberían arrancar antes de que el acondicionador de aire
para evitar el contra flujo hacia la cámara plena y la rotación
inversa del ventilador. Las unidades Nailor serie 35S tienen un
dispositivo integrado, para evitar la rotación en sentido inverso, sin
embargo, si al ventilador se le permite girar en sentido inverso, a
revoluciones inusualmente elevadas antes de que se energice el
motor, el dispositivo puede ser rebasado por el momento en
sentido inverso causando que el motor opere en sentido inverso.
Al interconectar el ventilador de la unidad con el acondicionador
de aire se elimina este problema. Las interconexiones pueden ser
interruptores o relés de flujo de aire de acuerdo con el sistema de
acondicionamiento de aire del edificio.
En paralelo
Los ventiladores e las unidades 35N están diseñados para ser
energizados según se necesite en el transcurso del día. El aire
primario ingresa a la cámara de mezcla en la descarga del
ventilador. Cuando el ventilador no está energizado, existe una
presión positiva en la descarga del mismo. Típicamente, esto
causaría que el soplador y el motor giraran en sentido inverso. Sin
embargo, todas las unidades Nailor 35N están equipadas con un
amortiguador de corriente inversa en la descarga del ventilador
dentro de la unidad. Este amortiguador evita que el caudal o flujo
de aire retorne al ventilador y hacia la cámara plena. Los
amortiguadores Nailor para contraflujo están sellados con juntas
para reducir las fugas y operar silenciosamente.
G15
GUÍA DE INGENIERÍA
En serie
GUÍA DE INGENIERÍA
Acústica
GUÍA DE INGENIERÍA
G
En serie
En paralelo
Los ventiladores en serie están dimensionados para equiparar
el flujo máximo de aire requerido en la zona. El ventilador opera
constantemente durante los periodos de ocupación. Hay dos
fuentes de ruido en la unidad, el ventilador y el amortiguador
VAV. Aunque ambos contribuyen al sonido de la descarga y
radiado emitido desde la unidad, el ventilador es el principal
responsable del ruido de la descarga mientras que tanto el
amortiguador como el ventilador son responsables por el ruido
radiado. Usualmente el ruido radiado dentro del cuarto es el
mayor y por lo tanto el más crítico de los dos.
Los ventiladores en paralelo están dimensionados para
entregar la calefacción en pies cúbicos por minuto que se
requiere en la zona. El ventilador opera de manera intermitente
cuando se requiere calefacción. Hay dos fuentes de ruido en la
unidad, el ventilador y el amortiguador VAV. Tanto el
amortiguador como el ventilador son responsables por el ruido
radiado y el de descarga. Usualmente el ruido radiado dentro
del cuarto es el mayor y por lo tanto el más crítico de los dos.
Comparando el nivel de ruido entre una unidad en serie con una
unidad en paralelo en zonas similares, la unidad en serie podría
generar ligeramente más ruido. El ventilador y el amortiguador
estarán en su máximo cuando la unidad opera a su capacidad
plena de enfriamiento, la peor posición en la secuencia de
operación para la generación de ruido. Conforme el aire
primario disminuye, el ruido generado sería eventualmente
solamente el del ventilador.
Sin embargo, el ruido del amortiguador debe considerarse, ya
que el ruido disminuye con la disminución de la presión estática
en la entrada. Sería posible seleccionar una unidad en serie
muy silenciosa si se utilizara presión estática muy baja junto
con un ventilador silenciosos dado que ambos componentes
reducirían de manera importante el ruido radiado.
El ruido del ventilador es emitido constantemente hacia dentro
de la zona. Si el edificio está bien diseñado y si las unidades
terminales se seleccionan correctamente, el ventilador será el
principal componente emisor de ruido.
Comparando el nivel de ruido entre una unidad en paralelo con
una unidad en serie en zonas similares, la unidad en paralelo
podría genera ligeramente menos ruido. El ventilador y el
amortiguador nunca alcanzarían simultáneamente sus
máximos. Cuando la unidad opera a plena capacidad de
enfriamiento, el amortiguador estará en su máxima generación
de ruido. Durante las necesidades de calefacción, el ventilador
tendrá sus máximos mientras que el amortiguador estará en la
mínima generación de ruido.
Sin embargo, el ruido del amortiguador debe considerarse, ya
que el ruido incrementa con el incremento de la presión estática
en la entrada. Las unidades en paralelo requieren de presiones
estáticas de entrada mucho más altas en la unidad
El ruido es constante dentro de la zona cuando el ventilador
está operando, sin embargo es intermitente durante gran parte
del día. Este ciclaje del ventilador puede ser molesto en el
espacio ocupado. Incluso si el nivel general de ruido es más
bajo que el de una unidad en serie similar, la variación en los
niveles de ruido en el espacio durante el día pueden ser mucho
más notorias que para un nivel de ruido constante mas elevado.
Consumo de energía
Las terminales equipadas con VAV fueron originalmente diseñadas e introducidas a nuestra industria por su capacidad de ahorro de
energía. Ello es lo que las hace tan necesarias y populares. Ellas ofrecen la ventaja de los ahorros típicos de los equipos VAV en el
acondicionador de aire y el enfriador durante los periodos de enfriamiento, pero los ahorros reales se disparan cuando se requiere
de calefacción. Las terminales equipadas con ventilador inducen aire tibio de la cámara plena desde el techo y lo mezclan con el
aire primario a los requisitos de ventilación mínimos durante la secuencia de calefacción. Esto recapture todo el calor generado en
la zona y la cámara plena por las luces, los ocupantes, la carga solar, y la maquinaria o equipos tales como computadoras, cafeteras,
copiadoras, etc. Luego, la unidad regresa este calor como calefacción gratis en lugar de desperdiciarlo en el acondicionador de aire.
Si se requiere de calefacción adicional, el calor complementario se agrega a la secuencia, pero la unidad todavía ahorra energía
entibiando el aire mezclado a 75°F (24°C) en lugar de recalentar aire primario enfriado a (55°F (13°C), ahorrando el costo de 20°F
(11°C) en el flujo de aire de calefacción. Los costos de operación de las unidades son mínimos en comparación con los ahorros
sobre otros sistemas.
En serie
En paralelo
Los ventiladores en serie operan constantemente durante los
periodos de ocupación, y el ventilador está dimensionado para
el flujo pleno de aire a la zona. Esto da lugar a que el consume
de energía del ventilador sea más elevada que la de un
ventilador en paralelo en una zona similar.
Los ventiladores en paralelo operan solamente cuando se
requiere durante la secuencia de calefacción y en la banda
inactiva. El ventilador está dimensionado para el flujo de aire de
calefacción, el cual puede ser mucho menor que el requisito
total de flujo de aire para la zona.
Por otra parte, las unidades en serie están diseñadas para
tener presiones estáticas en la entrada muy bajas. Esto ahorra
energía en el acondicionador de aire al compararlo con una
unidad en paralelo para una zona similar.
Al tener lugar la mezcla de aire primario mínimo y aire inducido
corriente abajo del ventilador de la terminal, el requisito de
presión estática de la entrada de la terminal es mayor al de una
terminal en serie. Esto usualmente agrega costo en el
acondicionador de aire. Algunos estudios han mostrado que
este costo adicional puede ser mayor al costo de operación
agregado de operar los motores constantemente en la
configuración de terminal en serie.
G16
GUÍA DE INGENIERÍA
Selección de ventilador
Muchas veces las especificaciones piden que se seleccionen
utilizando la velocidad media en el motor del soplador. Esto
puede causar alguna preocupación con las unidades terminales
Nailor equipadas con ventilador porque utilizamos solamente
motores de una sola velocidad y en consecuencia no hay una
velocidad media para seleccionar las capacidades del equipo.
Existe una solución.
Examine una curva de ventilador de Nailor como la que se
muestra a continuación (figura 28). Luego examine la curva
comparativa del ventilador (también ilustrada) para una unidad
de la competencia que utiliza un motor de 3 velocidades.
ALTA
ALTA
NAILOR
MINIMA
PRESION ESTATICA EN DESCARGA
FLUJO DE AIRE
FLUJO DE AIRE
MEDIA
BAJA
OTRAS
PRESION ESTATICA EN DESCARGA
Es importante hacer notar que la unidad de Nailor tiene un
mayor coeficiente de reducción que la unidad con el motor de 3
velocidades.
La velocidad media no se encuentra la mitad entre las curvas
de alta y baja en la unidad Nailor, sino más bien cerca de 80%
encima de la curva de velocidad mínima y paralela a la curva de
alta velocidad. Esto es típico de unidades que emplean motores
de 3 velocidades.
Cuando seleccione una unidad para un conjunto particular de
condiciones, se debe tener cuidado de seleccionar la unidad de tal
forma que la entrega de aire se diseñe para satisfacer los requisitos
de ruido y estática del cuarto. La información específica acerca del
ruido se puede encontrar en las hojas de información sobre ruido
para varios volúmenes de aire para cada unidad. Este debe ser el
factor guía al seleccionar las capacidades de la unidad.
Una regla simple es que cuando se considere la selección de una
unidad para un espacio de oficina típica, el ventilador deberá
seleccionarse para un funcionamiento abajo del funcionamiento
del extremo alto en un 20% a 25% de la distancia al extremo
inferior de la curva al requisito estático externo especificado. Esto
permite niveles de ruido muy bajos en el cuarto mientras que
mantiene algo de flexibilidad para cambios futuros en la zona. Si
está seleccionando equipo para grandes áreas abiertas en las que
el ruido no es crítico, haga su selección más cerca a la curva de
pie3/min máxima. Si está seleccionando equipo para una sala de
juntas o para una oficina ejecutiva, quizá deba seleccionar equipo
ligeramente debajo del centro. Si está seleccionando equipo para
un auditorio o alguna área similarmente sensible, seleccione la
operación muy cerca de la curva mínima.
Evite seleccionar equipo justo en las curvas máximas o mínimas.
Esto no permite flexibilidad en el equipo para cambios futuros.
Introducción
Cuando se diseñan sistemas de aire y se utilizan unidades VAV
equipadas con ventilador, es tan importante hacer coincidir el aire
del ventilador a los requisitos del espacio como lo es coincidir con
el aire primario. Esto es aún más cierto para unidades en serie
que para unidades en paralelo. Para facilitar este proceso, Nailor
Industries diseñó sus unidades para funcionar sobre un amplitud
variada de ajustes. Algunos productos de la competencia no son
tan sencillos para ajustarse. Los dos métodos comúnmente
utilizados son el control electrónico de velocidad del ventilador y la
regulación mecánica.
Variación de ventilador en unidades terminales
en serie equipadas con ventilador
Antes de ajustar el ventilador, debe considerarse la posibilidad de
considerar regular el ventilador. Algunas unidades terminales VAV
sufren de una condición conocida como variación de ventilador.
Esto ocurre cuando el soplador está sujeto a variaciones en presión
en el lado de entrada del ventilador. Conforme el amortiguador
primario cambia de enfriamiento pleno a enfriamiento mínimo, la
caída de presión causada por la cámara de mezcla de inducción y
los atenuadores en la entrada asociados pueden hacer que el
ventilador cambie su funcionamiento conforme se mueve sobre la
curva del ventilador. Las consecuencia del fenómeno pueden variar
de un edificio a otro y de una zona a otra, pero si los difusores
agregan ruido de fondo enmascarado en el flujo del diseño,
entonces los niveles de ruido cambiarán conforme cambie el
volumen y esto puede ser muy molesto. También pueden variar los
coeficientes de ventilación del diseño. Estos son problemas serios y
son la razón por la cual las unidades terminales en serie equipadas
con ventilador de Nailor están diseñadas para eliminar las
variaciones del ventilador.
Regulación mecánica (motores PSC)
La regulación mecánica involucra el uso de un amortiguador,
usualmente ajustable de manera manual, y usualmente emplea un
motor de 3 velocidades. El amortiguador puede ubicarse ya sea en
la apertura del puerto de inducción o en la descarga del ventilador.
Usualmente, está en el ventilador. La regulación mecánica se utiliza
para balancear el flujo de aire. Después de “estimar” el ventilador
seleccionando la velocidad del motor, alta, media o baja, el
amortiguador se ajusta con precisión al flujo deseado. Aunque esta
es una primera opción para el costo más bajo que el controlador de
velocidad mediante ajuste de voltaje, causa costos de operación
más elevados y mayores niveles de ruido. Cuando se ajusta, el
amortiguador regulará el flujo de aire elevando la presión estática en
el ventilador. El ventilador debe entonces vencer a los niveles de
estática más elevados. Esto incrementa las rpm, con lo que se
incrementa la velocidad de punta, la velocidad de aire y la vibración.
El ruido aumenta. El ventilador se desplazará sobre la curva similar
a la que se muestra en la figura 29. El flujo de aire cae y el consumo
de potencia cae también. Sin embargo, el consumo de potencia no
cae tan rápido como cae la capacidad en pie3/min. La eficiencia
general disminuye conforme el amortiguador regula al ventilador.
Control electrónico de velocidad del ventilador
(motores PSC)
Las terminales Nailor equipadas con ventilador que tienen
motores PSC (estándar) incluyen controladores de velocidad de
estado sólido tipo SCR.
Los controles electrónicos de velocidad de motor utilizan un tiristor
bidireccional o triac para ajustar el voltaje de corriente alterna del
ventilador. Esto se conoce como proporcionamiento de fase o
recorte de onda. Cuando la onda sinusoidal cruza el punto cero
G17
G
GUÍA DE INGENIERÍA
Figura 28. Curva ventilador Nailor vs.
Curva ventilador de 3 velocidades
Control de flujo de aire en terminales
equipadas con ventilador
GUÍA DE INGENIERÍA
G
SP
WG
1.0
PRESION ESTATICA EN PULGADAS DE AGUA
tal como se muestra en la figura 30, el triac actúa como un dispositivo
de sincronización sosteniendo el voltaje del motor durante un
periodo de tiempo predeterminado. Cuando el triac enciende, el
voltaje buscará la onda sinusoidal, luego seguirá la curva al siguiente
cruce en cero en donde el proceso iniciará de nuevo en el lado
opuesto de la onda sinusoidal. Básicamente, esto reduce el valor
RMS del voltaje suministrado al motor. Esto a su vez reduce el par
motriz disponible para hacer girar el rotor y reduce las rpm. La
demanda de corriente se afecta muy ligeramente durante este
proceso si los motores y los sopladores se dimensionan
correctamente, como es el caso en las unidades Nailor. Algunos
fabricantes padecen de grandes cambios en el consumo de
corriente lo cual afecta de manera importante la eficiencia y las
características de operación del motor. Esto debe evitarse. Al reducir
el voltaje mientras se mantiene el consumo de corriente en amperios
de manera casi constante, se reduce el consumo de potencia del
motor. Las unidades Nailor mantienen un consumo de potencia en
vatios casi constante por cada pie cúbico por minuto (pie3/min)
entregado durante la amplitud de operación del motor. La gráfica
mostrada en la figura 31 ilustra la información típica sobre vatios,
amperios, rpm y pie3/min conforme disminuyen las rpm del motor.
PAR MOTRIZ (OZ. - PULG)
60
120
0.8
180
240
PUNTO DE
OPERACION
0.6
1200 RPM
0.4
1100 RPM
5
0.2
SISTEMA
10
PAR MOTRIZ (OZ. - PULG)
1000 RPM
15
800 RPM
0
0
200
400
600
800
FLUJO DE AIRE, CFM
1000
20
900 RPM
1200
Figura 29. Curva de desempeño de ventilador
Las potencias nominales en las placas de identificación en el motor
pueden o no coincidir con las potencias nominales en las placas de
identificación de la unidad terminal de ventilador motorizado. Por lo
general no coinciden. El consumo de corriente puede estar por
encima o por debajo de la placa de identificación del motor. Hasta
el voltaje puede variar. Cuando el fabricante del motor genera sus
datos de potencia, hay una norma específica usada por el
fabricante del motor para ese propósito. No es a la que el motor está
sujeto cuando se aplica a la unidad terminal de ventilador
motorizado. Hay otra norma para clasificar la unidad,
específicamente UL 1995. Ésta es la norma para clasificar las
unidades terminales de ventilador motorizado. Aunque podrían ser
significativas en algunos casos, las diferencias en estas
clasificaciones no afectan el rendimiento o la vida útil del motor o la
unidad. Tenga cuidado al referirse a las potencias nominales en las
placas de identificación en la unidad cuando calcule la capacidad de
los fusibles u otros dispositivos de protección de sobrecorriente y de
los arrancadores. Las clasificaciones de Nailor están fijadas en la
peor condición posible. Ya que la estática y los valores de ajuste
varían en cada unidad, el rendimiento puede no ser lo que indica la
placa de identificación, pero los consumos de corriente nunca
deben exceder lo que indica la placa de identificación.
SEÑAL DE CORTE
DE FASE AL MOTOR
Figura 30. Onda sinusoidal típica de voltaje
al motor desde el controlador de velocidad.
1200
1100
1000
Precaución en los medidores
Muchos multímetros digitales no están diseñados para lecturas
RMS verdaderas. El uso de estos medidores, cuando se miden los
amperios o el voltaje en el motor y en la unidad terminal de
ventilador motorizado, puede dar por resultado lecturas erróneas.
Para medir la corriente y el voltaje correctos, se requiere un
multímetro digital (DMM) para el valor verdadero de RMS
(Corriente y voltaje efectivos) diseñado para este tipo de onda
senoidal. Estos medidores pueden ser relativamente caros.
900
CFM
800
AIRFLOW, CFM
GUÍA DE INGENIERÍA
Potencias nominales en las placas de identificación
700
600
RPM
500
400
VATIOS
300
Tecnología de motor
EPICTM/ECM Nailor
La reciente introducción y disponibilidad de los motores de CC
sin escobillas, como una opción para la serie de unidades
terminales de ventilador motorizado, están reemplazando
rápidamente al motor de inducción PSC (Capacitor Permanente
Dividido). Estos motores proporcionan ahorros importantes de
energía y una facilidad de control superior. Ver la página D9 en
el catálogo, para obtener una explicación completa.
G18
AMPS X 100
200
100
VATIOS POR CFM X 100
0
140
160
180
200
220
RMS AL MOTOR
240
260
Figura 31. Información típica de motor
280
GUÍA DE INGENIERÍA
Dimensionamiento de las terminales
equipadas con ventilador
La selección de las unidades terminales de ventilador motorizado
involucra cuatro elementos. Cómo son seleccionados estos
elementos y su efecto interactivo determina la eficiencia total final
de las unidades.
1. Selección de la válvula de aire primaria
Identifique el tipo de controlador que sea deseado y seleccione
un tamaño de entrada que cumpla con el flujo de aire mínimo y
máximo deseado de la tabla de amplitud de pie3/min de aire
primario recomendado que se proporciona en la sección de
Datos de Eficiencia del catálogo. La selección de terminales
cerca de la parte superior de la amplitud puede reducir el costo,
pero incrementará la velocidad y el ruido. Para las aplicaciones
típicas de baja presión - seleccionar hacia la parte inferior de la
amplitud del flujo de aire reducirá los niveles de sonido, ya que
las entradas más grandes reducen la velocidad de superficie y
son más silenciosas. Seleccionar el ajuste de flujo de aire
máximo, entre 70 - 85% de la capacidad total (aprox. 2000 ppm
de velocidad de entrada) es un buen equilibrio para evitar los
posibles problemas de control de velocidad baja y los
problemas de sonido a velocidades altas.
2. Selección del tamaño de ventilador
El dimensionamiento del ventilador paralelo (intermitente) es
determinado al calcular la diferencia entre el flujo de aire de
calefacción de diseño de la unidad y el flujo de aire primario
mínimo. Si el flujo de aire mínimo es cero, los pie3/min del
ventilador es el flujo de aire de calefacción. En la mayoría de los
casos el ventilador puede ser reducido de tamaño, comparado a
una terminal en serie, lo cual reduce tanto el costo inicial como
el costo de operación, porque el ventilador solamente requiere la
capacidad para manejar el flujo de aire secundario a presión
estática reducida corriente abajo, comparada con el flujo de aire
de diseño máximo. En muchas aplicaciones de una terminal
paralela, una capacidad primaria mínima de pie3/min se
requiere para satisfacer las necesidades de ventilación. Este
flujo de aire primario contribuye a la resistencia total
experimentada por el ventilador y debe ser tomada en cuenta en
todos los componentes corriente abajo del ventilador (ductos y
difusores). Los serpentines de agua caliente son colocados
fuera del flujo de aire primario y no son afectados por el flujo de
aire primario adicional. La resistencia de la presión estática
experimentada por el ventilador debido al serpentín de agua
caliente está basada en el flujo de aire del ventilador solamente,
no necesariamente en el flujo de aire de calefacción total.
Las terminales de ventiladores en serie (constantes) requieren que
el ventilador sea dimensionado para manejar la capacidad máxima
de pie3/min de diseño. La capacidad en pie3/min del ventilador
secundario debe ser al menos igual al aire primario para asegurar
que la terminal no se vuelve presurizada lo que resultaría en aire
primario fugado en el techo de la cámara plena, a través de los
puertos de inducción. Los requisitos de presión estática externa son
la suma del ducto y los difusores corriente abajo en el diseño del
flujo de aire, más un serpentín de agua caliente o calentador
eléctrico aplicable, si se requiere.
Cuando haya sido determinado el flujo de aire del ventilador y la
presión estática corriente abajo, seleccione el tamaño del ventilador
de las curvas de ventilador en la sección de Datos de Eficiencia del
catálogo. La selección del límite superior de la amplitud mantendrá
abajo el costo inicial y optimizará la eficiencia de operación del
ventilador. Aumentar el tamaño del ventilador y operarlo a una
3. Selección de serpentín de calefacción
Primero determine la temperatura del aire de alimentación de
calefacción para el espacio por medio del cálculo, usando la
ecuación de transferencia de calor.
Q = 1.085 x pie3/min x ∆t
Donde:
Q = Pérdida de calor por diseño (Btu)
∆t = Temperatura del aire alimentado
(SAT) – Temperatura de diseño de la habitación.
La temperatura del aire de suministro (SAT) al espacio iguala la
temperatura del aire que sale (LAT) para la unidad terminal.
Una vez que la LAT de la terminal es determinada, pueden ser
calculadas las necesidades de calefacción para el serpentín. La
temperatura del aire que sale para el serpentín varía en base al
tipo de modelo.
Generalmente es una buena idea mantener las temperaturas
del aire de 85 - 95 °F (29 - 35 °C), para el aire que entra al
cuarto. Ésta es la LAT fuera del serpentín de calefacción. El aire
de esta temperatura puede ser usado efectivamente para
calentar la habitación ya que no es tan flotante que no pueda
ser llevado al piso, y es lo suficientemente caliente para no
producir corriente fría.
Una vez que sean calculadas las EAT (temperatura de aire a la
entrada) y LAT (temperatura de aire a la salida), la transferencia
de calor (Q) para el serpentín debe ser calculada usando la
ecuación de transferencia de calor. Para calor eléctrico, la
capacidad debe ser convertida de Btu/h a kWh para selección. El
kW requerido y el número de pasos deseado deben ser revisados
con la disponibilidad de las gráficas en la sección de los Datos de
funcionamiento del catálogo. Para los serpentines de agua
caliente, refiérase a las gráficas de capacidad en los Datos de
Funcionamiento, para seleccionar el serpentín apropiado.
AIRE RECIRCULADO
AL PLENO
AIRE PRIMARIO
VENTILADOR
VALVULA
DE AIRE
PRIMARIO
∆Ps
INTERNO
CALEFACTOR
DUCTERIA AGUAS
ABAJO Y
DIFUSORES
∆Ps EXTERNO (AIRE DE VENTILADOR O PRIMARIO)
∆Ps TOTAL (PARA AIRE PRIMARIO)
(A SER SUPERADO POR EL SISTEMA CENTRAL)
DIAGRAMA ESQUEMATICO DE PERDIDAS DE PRESION Y FLUJO DE AIRE PARA
UNA UNIDAD TERMINAL DE VOLUMEN DE AIRE VARIABLE TIPO PARALELO
CON SERPIENTIN DE AGUA CALIENTE.
Figura 32.Terminal en paralelo con serpentín de agua
caliente: los serpentines de calefacción están localizados en la
descarga de la unidad, de tal modo que la LAT del serpentín
iguale a la LAT de la unidad terminal. El EAT del serpentín de
calefacción iguala la temperatura de la mezcla de aire primario
y el aire de la cámara plena
G19
G
GUÍA DE INGENIERÍA
La selección del ventilador está dictada por el modelo,
tipo y flujo de aire primario máximo.
velocidad reducida puede dar por resultado una operación más
silenciosa. Cuando se requieren serpentines eléctricos o de agua
caliente las curvas del ventilador muestran el funcionamiento de la
unidad con los serpentines colocados. Asegúrese de usar la curva
de ventilador apropiada.
GUÍA DE INGENIERÍA
En las figuras 32, 33 y 34, los serpentines de calefacción están
localizados en la descarga de la unidad, de tal modo que la LAT
del serpentín iguale a la LAT de la unidad terminal. El EAT del
serpentín de calefacción iguala la temperatura de la mezcla de
aire primario y el aire de la cámara plena.
AIRE RECIRCULADO
DEL PLENO
VENTILADOR
AIRE PRIMARIO
∴ EAT (del serpentín) = T1Q1 + T2Q2
QT
INTERNA
∆Ps
= temperatura del aire de la cámara plena
T2
= Temperatura del aire primario
Q1 = Cantidad de aire en la cámara plena (pie3/min)
∆Ps EXTERNA (AIRE DE VENT. O PRIMARIO)
∆Ps TOTAL (PARA AIRE PRIMARIO)
(A SER SUPERADO POR EL SISTEMA CENTRAL)
Donde:
T1
DUCTOS
AGUAS ABAJO
Y DIFUSORES
CALEFACTOR
VALVULA
DE AIRE
PRIMARIO
DIAGRAMA ESQUEMATICO DE PERDIDAS DE PRESION Y FLUJOS DE AIRE PARA UNA
UNIDAD TERMINAL TIPO PARALELO DE VOLUMAN VARIABLE CON CALEFACTOR ELECTRICO
Figura 33. Terminal en paralelo con calefactor eléctrico.
Q2 = Cantidad de aire primaria (pie3/min)
QT = Total de aire movido por el ventilador terminal (pie3/min)
AIRE RECIRCULADO
DEL PLENO
G
AIRE PRIMARIO
VALVULA
DE AIRE
PRIMARIO
VENTILADOR
GUÍA DE INGENIERÍA
INTERNA
∆Ps
(A SER SUPERADO POR EL SISTEMA CENTRAL)
CALEFACTORES
DUCTOS
AGUAS ABAJO Y
DIFUSORES
∆Ps EXTERNA
DE TERMINAL DE VENTILADOR
DIAGRAMA ESQUEMATICO DE PERDIDAS DE PRESION Y FLUJOS DE AIRE PARA UNA
UNIDAD TERMINAL TIPO SERIE DE VOLUMEN CONSTANTE.
Figura 34. Terminales en serie con calefactor de agua
caliente o eléctrico.
4. Acústica
Los niveles de ruido resultantes son debidos al ruido generado
por la válvula de aire y al ruido generado por el ventilador. El
ruido máximo generado por un tamaño de válvula dado está
determinado por la diferencia entre la presión de diseño
estático de entrada (la condición más presurizada mañana) y la
presión externa estática en el flujo de aire de diseño para
enfriamiento. Esto representa la condición de operación más
extrema.
Para determinar los niveles de ruido del ventilador, se requieren
el flujo de aire del ventilador (ajustado dentro de su amplitud por
el controlador de velocidad) y las condiciones de presión
externa estática.
Se presentan los datos de funcionamiento acústico en dos
formatos para el tipo en serie y en paralelo, ya que difieren en
su secuencia de operación. Con una unidad en paralelo, se
evalúan separadamente la válvula de aire y la operación del
ventilador, ya que sus operaciones no son simultáneas, bajo la
mayoría de las condiciones. Con una unidad en serie, se
evalúan juntas la válvula de aire y la operación del ventilador,
para el enfriamiento ya que sus operaciones son simultáneas, y
el ventilador solamente para la calefacción, en la modalidad de
ocupado (en la modalidad de desocupado, está disponible un
opción de ciclo de ventilador con reajuste nocturno.
G20
De los datos de funcionamiento, determinar los niveles de
potencia de sonido y las predicciones de NC para la trayectoria
de descarga y radiada, de acuerdo con las condiciones de
operación apropiadas. Si la terminal está apropiadamente
localizada a alguna distancia del espacio de alimentación de
aire, el ruido de aire de descarga es generalmente un problema
secundario. El ruido radiado de la caja de la unidad dicta
típicamente el nivel de sonido cuando es instalada la terminal
por encima del espacio ocupado.
Se debe tener cuidado, ya que los niveles NC publicados están
basados en ciertas suposiciones de atenuación de trayectoria,
lo cual puede no ser indicativo de un diseño específico. El
tamaño de las partes apropiadas de la terminal puede ser
incrementado para reducir el ruido, pero también es preferible
graficar las reducciones NC en una gráfica de curva NC para
asegurar las reducciones de atenuación necesarias que son
logradas y que los niveles terminados no excedan la meta de
diseño del NC en el espacio ocupado. Para hacer esto
apropiadamente, el ingeniero debe especificar todas las
reducciones en las especificaciones que se aplicarán al edificio.
GUÍA DE INGENIERÍA
Ejemplo: Terminal paralela con calor
de agua caliente
Seleccionar un Modelo 35NW para un flujo de aire primario
máximo/mínimo a 1000/250 pie3/min con una presión estática
de entrada de 1 pulg de columna de agua. El flujo de aire de
calefacción requerido es de 600 pie3/min. La resistencia
corriente abajo a 1000 pie3/min es de 0.4 pulg de columna de
agua. La pérdida de calor de zona para el diseño es de 20,000
Btu, la temperatura de diseño de la habitación es de 72 °F, la
temperatura del aire de la cámara plena es de 75 °F y la
temperatura de aire primario es de 55 °F.
Nota: Ya que hay datos de caída de presión lateral de aire en el
catálogo, no es necesario calcularlos. La caída de presión del
serpentín está incluida en las curvas del ventilador marcadas
como máximas con serpentín de agua.
AIRE RECIRCULADO
DEL PLENO
Selección de válvula de aire: Seleccione una entrada de
tamaño 10, con un mínimo de caída de presión estática
totalmente abierta de 0.05 pulg de columna de agua.
VENTILADOR
Selección de ventilador:
Flujo de aire de calefacción del ventilador = Flujo de aire de
calefacción (600 pie3/min) - flujo de aire primario (250 pie3/min)
= 350 pie3/min.
De las curvas del ventilador, una unidad tamaño 2 manejará
350 pie3/min a una presión estática de 0.144 pulg con ajuste
correcto del controlador de velocidad y permite la selección de
una o dos filas de serpentines de agua caliente.
Selección del serpentín de calefacción:
Para la calefacción, la diferencia de temperatura ∆ ?t) es la
temperatura del aire de suministro a la zona (SAT) menos la
temperatura de punto de ajuste del diseño.
20,000 Btu = 1.085 x 600 x (SAT - 72)
(utilizando la ecuación de transferencia de calor)
à SAT = °F
Como la bobina de calefacción está en la descarga de la
unidad, la temperatura de suministro de la unidad iguala la
bobina LAT. La temperatura del aire que ingresa a la bobina
(EAT) es una mezcla de aire de la cámara plena y de un mínimo
de aire primario.
Flujo de calefacción de diseño x EAT del serpentín = (Flujo
primario x Temperatura de aire primario) + [(Flujo de aire
de calefacción de diseño - Flujo de aire primario) x
Temperatura de la cámara plena]
AIRE DE
DESCARGA
AIRE
PRIMARO
Figura 35. Terminal en paralelo con ventilador en
modo calefacción. Modelo 35NW.
Acústica: La selección es un 35SE-5-12, con un serpentín de
agua caliente de 2 filas. Con una presión estática de entrada de
diseño de 1 pulg de columna de agua, los datos de sonido
tabulados más cercanos a 100 pie3/min de enfriamiento y 600
pie3/min (400 pie3/min del ventilador) de calefacción, son:
Banda de octava
2
Enfriamiento
Desc. 63
máx.de diseño
Rad. 61
(1100 pcm)
Calefacción Desc. 54
de diseño
Rad. 50
(400 pcm)
3
4
5
6
7
64
56
61
52
53
40
54
40
55
40
44
47
42
38
33
49
49
42
34
30
600 x EAT del serpentín = 250 x 55 + (600 - 250) x 75
à EAT del serpentín = 67 °F
Para la bobina de calefacción, la diferencia de temperatura es
la LAT de la bobina menos la EAT de la bobina.
Sensor de calor de la bobina (Q) = 1.085 x pie3/min de
diseño x (LAT de la bobina - EAT de la bobina)
Serpentín Q = 1.085 x 600 x (103 - 67) = 21,600 Btu =
21.6 Mbh
De los datos del serpentín de agua caliente, unidad tamaño 2,
selección de un serpentín de 2 filas a 600 pie3/min
proporcionará 21.6 Mbh a aproximadamente 0.8 gpm (basado
en 110 °F entre el aire que entra y el agua que entra).
G21
G
GUÍA DE INGENIERÍA
La presión estática (P. E.) corriente abajo que el ventilador debe
vencer es el flujo de aire del ventilador, más el flujo de aire
primario (600 pie3/min), y ya que éste es menor que el flujo de
aire de diseño máximo (1000 pie3/min); la P. E. corriente abajo
del ventilador es = (600/1000)2 x 0.4 = 0.144 pulg de columna
de agua.
GUÍA DE INGENIERÍA
Ejemplo: Terminal en serie
con calefactor eléctrico
Seleccione un Modelo 35SE para suministrar un caudal de
1500 pie3/min con una presión estática de entrada constante
de 0.5 pulg de columna de agua. El flujo mínimo de aire
primario es de 375 pie3/min y la resistencia corriente abajo
debido al ducto y difusores es de 0.4 pulg de columna de agua.
La pérdida de calor por diseño de la zona es de 45,000 Btu, la
temperatura de diseño del cuarto es de 72 °F, la temperatura en
la cámara plena de aire es de 75 °F, la temperatura del aire
primario es de 55 °F.
Sección de válvula de aire: Elija una entrada tamaño 12 con
una caída de presión de apertura mínima a lo ancho de 0.05
pulg de columna de agua El amortiguador regulará para
mantener el flujo de aire deseado.
TEMPERATURA DEL AIRE RECIRCULADO
DEL PLENO = 75°F
VENTILADOR
TEMPERATURA
DE AIRE
PRIMARO
= 55°F
BOBINA LAT
(SAT)
= 100°F
CALEFACTOR
BOBINA CALEFACTORA = 70°F
Selección de ventilador:
GUÍA DE INGENIERÍA
G
El flujo de aire del ventilador iguala al flujo de aire de diseño con
una unidad en serie. La presión estática externa del ventilador
iguala a la presión estática corriente abajo (ducto y difusores).
La resistencia de los serpentines eléctricos o los serpentines de
agua caliente para calefacción y sus caídas de presión
relacionadas se toman en cuenta en las curvas del ventilador.
De las curvas del ventilador, una unidad tamaño 5 manejará
1500 pie3/min a 0.4 pulg y caerá perfectamente en la mitad de
los límites del ventilador en los cuales se puede ajustar con el
controlador de velocidad.
Selección del serpentín de calefacción:
Para la calefacción, la diferencia de temperatura ∆t) es la
temperatura del aire de suministro a la zona (SAT), menos la
temperatura de punto de ajuste del diseño.
45,000 Btu = 1.085 x 1500 x (SAT – 72)
∴ SAT = 100°F
Como la bobina de calefacción está en la descarga de la unidad, la
temperatura de suministro de la unidad iguala la bobina LAT. La
temperatura del aire que ingresa a la bobina (EAT) es una mezcla
de aire de la cámara plena y de un mínimo de aire primario.
Flujo de calefacción de diseño x EAT del serpentín = (Flujo
primario x Temperatura de aire primario) + [(Flujo de aire
de calefacción de diseño - Flujo de aire primario) x
Temperatura de la cámara plena]
1500 x EAT del serpentín = 375 x 55 + (1500 - 375) x 75
à EAT del Serpentín = 70 °F
Para la bobina de calefacción, la diferencia de temperatura es
la LAT de la bobina menos la EAT de la bobina.
Sensor de calor de la bobina (Q) = 1.085 x pie3/min de
diseño x (LAT de la bobina - EAT de la bobina)
Serpentín Q = 1.085 x 1500 x (100 - 70) = 48,825 Btu =
48.8 Mbh
Convertir a kWh: 48.8 ÷ 3.413 = 14.3 kWh
De la información para selección de calor eléctrico en la
Sección de Información de funcionamiento en el catálogo, una
unidad de tamaño 5 requiere de una bobina eléctrica trifásica
de 208, 240 ó 480 voltios y estará disponible con hasta 3 fases
con control neumático o digital o con 2 etapas con control
electrónico analógico.
G22
Figura 36. Terminal con ventilador en series con
calefactor eléctrico en modo calefacción. Modelo 35SE.
Acústica: La selección es un Modelo 35SE-5-12. A una
presión estática de entrada de diseño de 0.5 pulg de columna
de agua, la información de sonido tabulada más cercana es @
1600 pie3/min es:
Banda de octava
2
3
4
5
6
7
Descarga
69
69
69
68
65
65
Radiado
74
67
63
56
58
57
GUÍA DE INGENIERÍA
Instalación de terminal y precauciones sobre la aplicación –
Para evitar errores y problemas comunes
Dimensionamiento de terminales
Seleccione terminales basadas en los límites del volumen de aire
recomendados. La característica principal de las terminales
independientes de presión es su capacidad para aceptar los límites
mínimo y máximo de flujo de aire calibrado en la fábrica que
corresponden a los requisitos de carga y ventilación de diseño,
para una zona dada.
Otro problema asociado con las terminales sobredimensionadas
con calefacción eléctrica es nuevamente la velocidad insuficiente
que causa disparo ocasional del interruptor de seguridad del flujo
de aire.
G
FLUJO
MAXIMO
IDEAL
Figura 38. Regulación ideal: Terminal correctamente
dimensionada utilizará la mayoría de la carrera del
amortiguador para mejor desempeño.
TUBO
Observar restricciones de espacio
Durante la fase de diseño trate y asegure que las terminales están
localizadas para una fácil instalación, funcionamiento óptimo y
accesibilidad de mantenimiento. La Figura 39 muestra todas las
peores condiciones: una entrada complicada, las conexiones de los
controles y serpentín de calefacción están restringidos ya que la
terminal está contra un muro y la condición de salida restringida
reduce el funcionamiento.
UNIDAD
TERMINAL
Figura 39. Instalación restringida, mala ubicación.
Optimizar condiciones de entrada
El tipo de ducto y su entrada puede tener un impacto grande y
adverso tanto en la caída de presión como en la precisión de control.
La Figura 40 muestra varias malas condiciones típicas que generan
turbulencia no deseada. Aunque los sensores multipunto pueden
compensar hasta un grado grande, debe prevalecer siempre la
práctica de un buen diseño. Nailor recomienda, siempre que sea
posible, una conexión de entrada de ducto recto con una longitud
mínima de dos diámetros de ducto, el mismo tamaño de la entrada.
Los collares de la terminal están sobredimensionados para ajustarse
a las dimensiones nominales del ducto. El ducto de entrada se
desliza sobre el collar de entrada de la terminal y es sujetado y
sellado de acuerdo a las especificaciones del trabajo. Nunca inserte
un ducto dentro del collar de entrada, la calibración del control puede
ser afectada adversamente.
UNIDAD
TERMINAL
UNIDAD
TERMINAL
ENTRADA CON CINTA
DIRECTA DESDE
DUCTO PRINCIPAL
CODO DE RADIO
CORTO EN LA ENTRADA
UNIDAD
TERMINAL
UNIDAD
TERMINAL
DUCTO DE SUMINISTRO
MENOR AL DE LA ENTRADA
DUCTO FLEXIBLE
CURVADO
Figura 40. Malas condiciones de la entrada
G23
GUÍA DE INGENIERÍA
La selección recomendada para maximizar el funcionamiento es
dimensionar el límite de flujo de aire máximo de las terminales para
el 70 - 85% de capacidad nominal (aprox. 2000 pie3/min) de
acuerdo con las recomendaciones del catálogo. Para un control
preciso de la guía de ajuste mínimo no es menor del 20% de la
capacidad total nominal de las unidades.
Figure 37. Regulación severa: Terminales muy grandes
que operarán en posición casi cerrada incluso al flujo de
aire máximo. También se afecta la precisión de control.
SERPENTIN
Un error común es que sobredimensionar una terminal hará a la
operación de la unidad más silenciosa. En realidad, la compuerta
de la terminal tendrá que operar en una condición estrecha la
mayor parte del tiempo, lo cual puede realmente incrementar los
niveles de ruido al espacio. La precisión en el control puede verse
afectada, ya que la terminal usa solamente una fracción del viaje o
carrera de la compuerta. Además, las bajas velocidades de entrada
pueden ser insuficientes para producir una señal legible para el
sensor y reajustar el controlador. Estos ajustes mínimos de medios
no pueden contener una pérdida resultante de precisión de control
y perturbación indeseable.
FLUJO
MAXIMO
DEMASIADO
BAJO
GUÍA DE INGENIERÍA
Algunas veces no es posible, debido a las restricciones del
espacio para dar una condición de entrada ideal. En este caso
puede ser requerido un ajuste de campo de los valores del flujo
de aire en el controlador de velocidad, para compensar. Se
recomienda el uso de dispositivos de rectificación de flujo (malla
igualadora) después de los codos de radio corto que están
inmediatamente adelante de la terminal y en donde las
terminales son derivadas inevitablemente directamente fuera
del ducto principal.
LLEGADA CON DUCTO RIGIDO RECTO
FLEXIBLE
UNIDAD
TERMINAL
MINIMO 2
DIAMETROS DEL DUCTO
Figura 41. Condiciones ideales para la entrada.
Observe las necesidades de zonificación
GUÍA DE INGENIERÍA
G
Es vital el correcto dimensionamiento de las terminales, de
acuerdo con las condiciones físicas del espacio ocupado, para
asegurar un funcionamiento aceptable. Una terminal grande
que sirve un espacio con áreas de trabajo divididas puede
resultar en el termostato individual sólo para dar un control de
temperatura aceptable en donde esté localizado. El otro espacio
servido puede estar muy frío o muy caliente si tiene requisitos
de carga de espacio que difieren.
DIFUSOR
UNIDAD
TERMINAL
90°F
MUY CALIENTE
(ZONA
INTERIOR)
DIFUSOR
DIFUSOR
T 72°F
MUY FRIA
(ZONA
EXTERIOR)
Figura 42. Mala aplicación de zona.
Optimice las condiciones de descarga
Las conexiones de ducto con descarga defectuosa pueden
tener un efecto adverso en la caída de presión. Pruebe y evite
la instalación de tes, transiciones y codos cerca de la descarga
de entrada. Evite tramos flexibles largos y mantenga los tramos
cortos flexibles lo más rectos posible. Dibuje curvas tan
superficiales como sea posible y asegure que la condición de
entrada a la salida del difusor esté recta.
T EN LA
DESCARGA
UNIDAD
TERMINAL
UNIDAD
TERMINAL
DUCTO FELXIBLE
MUY LARGO
DUCTO FLEXIBLE
CURVADO
Figura 43. Malas condiciones para la descarga.
Incumplimiento de los códigos eléctricos
locales
Algunas jurisdicciones locales tienen códigos más rigurosos que
los requisitos mínimos de los códigos nacionales, tales como
NEC, UL y CSA. Un ejemplo es la protección principal con los
fusibles requeridos en el circuito eléctrico en algunas áreas.
277 VAC
24 VAC
BLOQUE DE FUSIBLES
277 VAC
TRANSFORMADOR
DE CONTROL
24 VAC
Figura 44. Algunas autoridades locales requieren el uso de
fusibles para los circuitos.
G24
GUÍA DE INGENIERÍA
Compatibilidad de la fuente de energía
Las terminales con una fuente de alimentación eléctrica tal
como las terminales operadas por ventilador y las terminales de
ducto sencillo con calefactor eléctrico, deben ser revisadas en
cuanto a compatibilidad con la fuente de energía. El voltaje, la
fase y la frecuencia deben coincidir. En donde el voltaje del
motor difiere, el requisito de voltaje de fase sencilla debe ser de
una fuente de energía eléctrica de tres fases (Conexión estrella
de 4 hilos)
L1
L1
L2
L2
L3
L3
3 FASES
4 ALAMBRES EN ESTRELLA
NEUTRO
3 FASES
3 ALAMBRES
Figura 45. Los requisitos de la electricidad trifásica deben
especificarse como tres alambres o 4 en estrella.
Evitar la elevación excesiva de temperatura
del aire
Las terminales con serpentines eléctricos o de agua caliente
deben ser diseñadas para satisfacer las condiciones de carga,
pero debe tenerse mucho cuidado al diferencial de temperatura
(t) entre el aire que entra al recinto y la temperatura ambiental.
El Manual ASHRAE recomienda una temperatura t de 15 °F (8
°C) para evitar una estratificación posible debida a la flotación
del aire tibio y asegurar buena mezcla en el recinto e igualación
de temperatura. La temperatura máxima absoluta del aire de
entrada es de 120 °F (49 °C) para una calefacción confortable.
Aunque la terminal básica de ducto sencillo es lo
suficientemente ligera que puede ser apoyada por los ductos en
las cuales está instalada, recomendamos que las unidades
sean apoyadas independientemente. Cuando se incluyen los
módulos accesorios, tales como serpentines de calefacción,
atenuadores o cámaras plenas de salida múltiple, el conjunto
debe también ser apoyadas directamente.
Las terminales más grandes, tales como una terminal operada
con un ventilador, deben siempre estar apoyadas
independientemente y aseguradas a la estructura del edificio.
Tenga cuidado de no bloquear los tableros de acceso con
cintas, varillas roscadas o apoyos trapezoidales.
G
Figura 46. Evitar diferenciales excesivos de temperatura.
GUÍA DE INGENIERÍA
Soporte correcto de la terminal
DEFICIENTE DISTRIBUCION DE AIRE EN EL CUARTO
UNA ∆T EXCESIVAMENTE ALTA DURANTE EL CICLO
DE CALENTAMIENTO PUEDE CAUSAR ESTRATIFICACION
Y FALTA DE MEZCLA EN EL ESPACIO OCUPADO.
Uso de colgadores de cinta.
COLGADORES DE CIENTA DE METAL
FIJADOS A ESTRUCTURA DEL EDIFICIO
TOLVA
PROTECTORA
EJE DEL AMORTIGUADOR
DE METAL
CONEXIONES DE PASO Y MANDO
DUCTO
CINTA DE COMPRESION EN EL DUCTO
FLEXIBLE PARA ASEGURAR
UNION HERMETICA
MINIMO 2 DIAMETROS DE DUCTO
TERMINAL DE AIRE BASICA
PLEGAR BAJO 1" (25) Y ATORNILLAR AL FONDO
DE LA CAJA CON TORNILLO 1/2" (13) PARA METAL.
OPCIONAL - SERPENTIN AGUA CALIENTE
Uso de colgadores trapezoidales.
MENTENER CLARO DE 8" (203) DESDE TERMINAL
TOLVA
DE AIRE A VARILLAS DE SOPORTE
PROTEC. VARILLAS DE 5/16" O 3/8" (8 O 10) DE DIAMETRO
PARA ACCESO A CONTROLES.
FIJAS A LAS ESTRUCTURA DEL EDIFICIO.
DE METAL
CINTA DE COMPRESIÓN
EN DUCTOFLEXIBLE PARA
ATENUADOR
EJE DE
ASEGURAR HERMETICIDAD
CONEXION DESDE RUIDO
AMORTIGUADOR
LIZANTE Y MANDO
OPCIONAL
MINIMO 2 DIAMETROS DE DUCTO
DE DUCTO RECTO EN
TERMINAL
ENTRADA TERMINAL DE AIRE DE AIRE
ANGULOS DE
BASICA 3/4" x 3/4" x 1/8" (19 x 19 x 3)
DUCTO
Figura 47. Suspensión recomendada de terminal.
Reducción de las fugas en el ducto
Para evitar la fuga en exceso de aire y reducir el desperdicio
de energía, todas las juntas deben ser selladas con un
sellador de ductos aprobado por UL. La mayoría de las fugas
pueden evitarse al practicar buenas técnicas de fabricación e
instalación, particularmente corriente arriba de la terminal, la
cual puede ser requerida invariablemente para soportar
significativamente las presiones más altas corriente abajo de
la terminal.
ENTRADA Y DESCAR- CONEXION
GA DE TERMINAL DE SERPENTIN
TOMA DE
RAMAL
CONEXION DESLIZANTE Y MANDO
UNIDAD
TERMINAL
CUELLO
DIFUSOR
Figura 48. Posibles puntos de fuga de aire.
G25
GUÍA DE INGENIERÍA
Estimación de los niveles de sonido
Nivel RC (N)
Tipo de cuarto
1. Criterios de ruido - NC
Residencias, departamentos, condominios
Hoteles/Moteles
Cuartos individuales o suites
Salones de juntas/banquetes
Pasillos, recepción
Áreas de servicio/soporte
Edificios de oficinas
Oficinas ejecutivas y privadas
Salas de conferencias
Salas de teleconferencia
Oficinas de espacios abiertos
Pasillos y recepciones
Hospitales y clínicas
Cuartos privados
Guardias
Quirófanos
Pasillos y áreas públicas
Espacios para las artes escénicas
Teatros
c
Salas de conciertos y recitales
Estudios para la enseñanza de la música
Salones para la práctica de la música
Laboratorios (con extractores de emanaciones)
Prueba/investigación, comunicación oral mínima
Investigación, uso intenso de comunicación
verba por teléfono
Enseñanza de grupos
Iglesia, Mezquita, Sinagoga
Asamblea general
c
Con programas de música críticos
d
Escuelas
2
Aulas de hasta 750 pies 2
Aulas de más de 750 pies
Aulas grandes para lectura sin amplificación de voz
Bibliotecas
Salas de corte
Voz no amplificada
Voz amplificada
Estadios, gimnasios interiores
Gimnasios y piscinase
Espacios con gran capacidad de asientos
Con amplificación de voze
El Nivel NC o criterio de ruido es una forma ampliamente aceptada
y popular para muchos ingenieros en sus estimaciones y
predicciones de niveles de ruido en los cuartos. Los niveles NC
también se utilizan como una escala de clasificación para equipo
que se espera opere dentro de ciertos niveles.
Los niveles de potencia de sonido para las unidades terminal tipo
VAV se expresan sobre bandas de seis octavas. 2, 3, 4, 5, 6 y 7.
Cada banda de octava se define por la frecuencia central dentro
de dicha banda particular. La frecuencia se mide en Hz. Cada una
de las frecuencias respectivas y bandas octavas se muestran en
la Tabla 1.
2
Frecuencia al centro 125
Banda de octava
3
250
4
5
6
7
500 1000 2000 4000
Table 1: Designación de Banda de octava
NIVEL DE PRESION DE SONIDO - BANDA OCTAVA, dB re 20 µPa
GUÍA DE INGENIERÍA
G
90
80
70
NC-65
60
NC-60
NC-55
50
NC-50
NC-45
40
NC-40
NC-35
30
NC-30
20
UMBRAL
APROXIMADO
DE ESCUCHA
PRA RUIDO
CONTINUO
NC-25
NC-20
NC-15
10
63
125
250
500
1000
2000
4000
8000
BANDA OCTAVA PARA FRECUENCIAS DE CENTRO, Hz
Figura 1: Curvas NC(Criterio para ruido) para especificar el
nivel de diseño en términos del nivel de presión de sonido
máximo para cada banda de frecuencia.
Cuando se derivan niveles NC para unidades terminales, los
niveles de presión se dibujan sobre una gráfica NC estándar
(Figura 1). El nivel de presión más elevado cuando se mide
contra las curvas NC, independientemente de la Banda de
octava, determina el NC de la unidad. La Tabla 2 muestra los
niveles RC y NC recomendados por ASHRAE para varios tipos
diferentes de espacio. Los niveles RC (Criterio para cuarto) son
un nuevo método de evaluar el comportamiento del sonido de
un sistema de aire acondicionado como un todo, con el
propósito de lograr un espectro de sonido bien balanceado y
delicado. Aunque las clasificaciones RC pueden ser una
excelente herramienta para evaluar todo el sonido en un
espacio, no son prácticas como medio para clasificar terminales
de aire. Para una explicación completa, consulte el Capítulo
sobre Control de Sonido y Vibración del Manual de Aplicaciones
de ASHRAE y la norma ARI 885.
G26
o
NC Levela,b
25 – 35
25
25
35
35
–
–
–
–
35
35
45
45
25 – 35
25 – 35
25 (máx)
30 – 40
30 – 45
25
30
25
30
–
–
–
–
35
40
35
40
25 (máx)
25 (máx)
35 (máx)
45 – 55
40 – 50
35 – 45
25 – 35
25 – 35
40 (máx)
35 (máx)
35 (máx)
30 – 40
25 – 35
30 – 40
40 – 50
45 – 55
Tabla 2: Lineamientos de diseño para sonido de fondo
relacionado con sistemas de aire acondicionado en cuartos
a
Los valores y límites están basados en juicio y experiencia, no en evaluaciones
cuantitativas de reacciones humanas. Estos representan límites generales de
aceptación para espacios ocupados de edificios típicos. Valores más elevados o
menores pudieran ser apropiados y deberán basarse en un análisis cuidados de la
economía, uso del espacio y necesidades del usuario.
b
WCuando la calidad del sonido en el espacio es importante, especificar dicho
criterio en los términos del RC (N). Si la calidad del sonido en el espacio es de
importancia secundaria, el criterio pudiera especificarse en términos de niveles
NC o NCB de magnitud similar.
c
Un consultor acústico experimentado debería ser consultado para orientación
respecto a espacios en los que la acústica es crítica (debajo de RC 30) y para
todos los espacios para las artes escénicas.
d
El criterio relacionado con el sonido del sistema industrial de aire acondicionado
para escuelas, como en los casos listados en esta tabla, pueden ser demasiado
elevados e impedir el aprendizaje en niños a nivel escuela primaria cuyo
vocabulario es limitado. Algunos educadores y otros profesionales creen que el
sonido de fondo relacionado con los sistemas industriales de aire acondicionado
no debe ser mayor a RC 25 (N).
e
Los criterios RC o NC para estos espacios necesitan seleccionarse solamente
para las condiciones deseadas de voz y escucha.
La mayoría de los fabricantes indican niveles de potencia bruta de
sonido para un amplio campo de condiciones de operación de su
equipo. Para predecir los niveles de presión de sonido dentro de un
espacio, el Air Conditioning and Refrigeration Institute (ARI; Instituto
de Aire Acondicionado y Refrigeración, por sus iniciales en inglés),
ha desarrollado la Norma ARI 885-98. “Procedimiento para
estimación de niveles de sonido en espacios ocupados en la
aplicación de terminales de aire y salidas de aire.” Este ha sido
ampliamente aceptado. La norma muestra varias trayectorias que el
sonido puede tomar dentro del espacio. Cada una de estas
trayectorias debe ser evaluada. La atenuación en cada Banda de
octava se calcula y se resta de los niveles de potencia de sonido del
fabricante.
GUÍA DE INGENIERÍA
Los formularios de la norma ARI 885 son la base para los
lineamientos de estimación de sonido y los ejemplos
presentados en las páginas siguientes. Para un análisis más
detallado, consulte la Norma ARI 885-98, el Manual de
Fundamentos ASHRAE de 1997, capítulo 7 y el Manual de
Aplicaciones de HVAC ASHRAE de 1999, capítulo 46
Mientras que un ingeniero exigente debe evaluar cada una de
estas trayectorias al diseñar un edificio, la discusión y los
ejemplos siguientes considerarán solamente el sonido radiado
desde la Terminal y el sonido de la descarga emitido hacia el
cuarto en el difusor. Éstas son una función de funcionamiento
de la terminal y usualmente las más importantes y por lo tanto
trayectorias críticas de sonido que requieren análisis.
2. Factor de ajuste ambiental
Las trayectorias de ruido radiado por las conexiones de ducto
corriente arriba y de descarga no son usualmente un factor
que contribuye al nivel de sonido ocupado si es que se tuvo
cuidado en el diseño e instalación de los ductos. Sin
embargo, en la norma ARI-885 se cubre un análisis detallado
de estas trayectorias.
De acuerdo con la norma ARI 885-1998, se debe aplicar un
factor de ajuste ambiental a la información del proveedor, si la
información de la potencia del sonido se ha obtenido de
acuerdo con la norma ARI 880.
Banda de octava
2
3
4
5
6
7
Reducción en dB
2
1
0
0
0
0
Tabla 3: Factor de ajuste ambiental
G
3A.
3B.
RADIO
RADIADO POR
POR CONEX. CONEXIONES
2. DEL CONDUCTO DEL DUCTO
4.
RADIADO POR
DESCARGA
ENTRADA DE
DE SALIDA
UNIDAD Y CAJA
5.
1.
GENERADO
RADIADO AGUAS
POR LA SALIDA
ARRIBA DE
3C.
CONEXIONES
RADIADO POR
DEL DUCTO
CONEXION
DE TUBO
Figura 2: Trayectorias de ruido típicas para unidad
terminal (se muestra tipo con ventilador)
Ref: Estándar ARI 885-98, Apéndice C, Tabla C1, página 35
3. Trayectorias de sonido
Con el fin de estimar el nivel de potencia de sonido en el espacio
ocupado, se debe identificar primero la fuente del sonido y
posteriormente determinar las trayectorias mediante las cuales el
sonido ingresa al espacio ocupado. El ejemplo en la Figura 2 ilustra una
terminal con ventilador como la fuente del sonido e identifica todas las
trayectorias de sonido. Estas puertas están en:
1. Radiado desde la conexión del ducto corriente arriba
Éste es el sonido generado por la unidad terminal que es
transmitido a través del ducto corriente arriba.
4. Sonido radiado
La Fig. 3 ilustra la trayectoria del sonido para el sonido radiado
por la caja y la entrada. Los factores de atenuación que se
aplican a esta trayectoria de sonido son el Efecto de
Techo/Espacio y el Factor de Ajuste Ambiental (el cual fue
presentado anteriormente).
2. Radiado por la caja y la entrada de inducción
Éste es el sonido transmitido a través de la caja de la unidad
terminal y la entrada de aire por inducción en una terminal
equipada con un ventilador.
3. Radiado por la conexión del ducto de descarga
Éste es el sonido generado por la unidad terminal que es
transmitido a través del ducto corriente abajo. Esto ocurre en
diferentes sitios.
4. Descarga de salida
Éste es el sonido generado por la terminal y que viaja hacia
abajo del ducto y escapa en todas las salidas de aire.
5. Generado por la salida
Éste es el sonido generado por la salida de aire (rejilla,
difusor) en sí misma.
Figura 3: Trayectoria de sonido radiado
G27
GUÍA DE INGENIERÍA
Los niveles de potencia de sonido obtenidos de acuerdo con la
norma 880 se basan en una calibración en campo de la fuente
de sonido de referencia de acuerdo con la norma ANSI S12.3190. "Precision Methods for the Determination of Sound Power
Levels of Broad-Band Noise Sources in Reverberation Rooms
(Métodos de precisión para la determinación de niveles de
potencia de sonido de fuentes de ruido de banda amplia en
cuartos con reverberación)." Los cuartos reales a bajas
frecuencias se comportan acústicamente más como cuartos
reverberantes que como espacios abiertos (campo abierto). Por
lo tanto, es necesario ajustar los niveles de potencia obtenidos
de acuerdo con la norma ARI 880 por el Factor de Ajuste
Ambiental listado en la Tabla 3. Estos factores se restan de la
información de nivel de potencia del fabricante. Nailor prueba
todas las unidades terminales de acuerdo con las normas o
estándares ANSI/ASHRAE 130 y con la norma ARI 880, por lo
tanto estas correcciones deben aplicarse cuando se estime la
potencia del sonido en espacios ocupados.
GUÍA DE INGENIERÍA
Efecto techo/espacio
Pérdida de inserción de ducto recubierto
Para calcular el nivel de sonido en un espacio que resulte de
una fuente de sonido ubicada en la cavidad del techo, se
proporciona una función de transferencia la cual se utiliza para
calcular la presión de sonido en el espacio. Esta función de
transferencia incluye el efecto combinado de la absorción de las
losetas del techo, la absorción en la cámara plena y la
absorción del cuarto. Este procedimiento está basado en
investigación conducida bajo el proyecto de investigación RP755 de la ASHRAE, aprobado en junio de 1997. El
procedimiento supone las siguientes condiciones:
Conforme el sonido viaja hacia abajo en un ducto, parte de su
energía es absorbida por el ducto y su forro. Parte de la energía es
también radiada o transmitida a través de las paredes del ducto. En
consecuencia, el nivel de presión del sonido en el extremo de
descarga del ducto será menor al de la entrada al mismo.
a. La cámara plena tiene al menos 3 pies (0.9 metros) de alto.
b. El espacio de la cámara plena es más ancho de 30 pies (9
metros) o está forrado con aislante.
c. El techo no tiene penetraciones importantes directamente
bajo las unidades.
GUÍA DE INGENIERÍA
G
La Tabla 4 proporciona valores típicos para el efecto de espacio
en el techo de varios tipos de techo. Para condiciones diferentes
a estas, la función de transferencia de sonido pudiera ser
menor. Por ejemplo, en una cámara plena de poca altura, 2 pies
(0.6 m) o menos, las pruebas han demostrado que se puede
esperar que el sonido en el espacio sea de más de 5 - 7 dB por
debajo de 500 Hz (4ª Banda de octava).
Banda de octava
Teja de fibra mineral 5/8", 20lb/pies
Teja de fibra de vidrio 2", 4 lb/pies
3
3
Tablero de yeso sólido 5/8", 43 lb/pies3
2
3
4
5
6
7
16
18
20
26
31
36
17
18
21
25
29
35
23
27
27
29
29
30
Tabla 4: Valores de atenuación del efecto de techo/espacio
Ref: Estándar ARI 885-98, Apéndice D, Tabla 14, Página 48.
5. Sonido de descarga
Figura 4 Potencias nominales en las placas de identificación. Los
factores de atenuación que se aplican a esta trayectoria de sonido
son:
Factor de ajuste ambiental
Pérdida de inserción de ducto recubierto
Pérdida en codo y te
División de potencia auxiliar
Pérdida de inserción de ducto flexible recubierto
Factor de reflexión extrema
Efecto espacio
La pérdida por inserción del ducto es afectada por el tamaño del
ducto en la descarga de la unidad terminal. La Tabla 5 muestra
varios tamaños de ductos de descarga que se utilizan
comúnmente para las unidades terminales VAV de Nailor y sus
factores de atenuación asociados para cada Banda de octava,
en dB/pie lineal cuando está forrado internamente con
aislamiento de 1pulg (25 mm) de espesor y 1 1/2 lb/pie3 de
densidad.
Ducto nominal
Dimensión
Pulgadas
mm
10 x 10
254 x 254
12 x 121/2 305 x 318
14 x 121/2 356 x 318
18 x 121/2 458 x 318
24 x 121/2 610 x 318
28 x 121/2 711 x 318
38 x 121/2 966 x 445
14 x 14
356 x 356
15 x 15
381 x 381
16 x 16
406 x 406
28 x 18
711 x 457
18 x 16
457 x 406
22 x 16
558 x 406
16 x 12
406 x 305
24 x 15
610 x 318
50 x 15
1270 x 381
40 x 12
1016 x 305
12 x 10
305 x 254
14 x 10
356 x 254
28 x 10
711 x 254
40 x 9
1016 x 229
24 x 8
610 x 203
Banda de octava
2
0.4
0.4
0.3
0.3
0.3
0.3
0.2
0.3
0.3
0.3
0.2
0.3
0.3
0.3
0.3
0.2
0.3
0.4
0.4
0.3
0.3
0.4
3
1.0
0.8
0.8
0.7
0.6
0.6
0.4
0.8
0.7
0.7
0.5
0.6
0.6
0.8
0.6
0.5
0.6
0.9
0.8
0.7
0.6
0.8
4
2.1
1.9
1.8
1.7
1.6
1.7
1.3
1.8
1.7
1.7
1.4
1.7
1.6
1.8
1.6
1.4
1.6
2.0
1.9
1.7
1.6
1.9
5
4.4
4.0
3.9
3.7
3.3
3.5
2.7
3.7
3.6
3.5
3.0
3.5
3.3
3.8
3.3
2.9
3.3
4.2
4.1
3.6
3.3
4.0
6
4.7
4.1
3.7
3.5
2.9
3.0
2.0
3.7
3.3
3.3
2.4
3.2
2.9
3.7
2.9
2.4
2.9
4.4
4.2
3.3
2.9
4.1
7
3.1
2.8
2.6
2.5
2.2
2.3
1.7
2.6
2.4
2.4
1.9
2.3
2.2
2.6
2.2
1.9
2.2
2.9
2.8
2.4
2.2
2.8
Tabla 5: Pérdida /atenuación de inserción de
sonido en ductos de metal rectos forrados, dB/pie
Ref: ARI Estándar 885-98, Apéndice D, Tabla 8, página 42. Manual ASHRAE
1999, Aplicaciones de HVAC, Ch. 46, Tabla 8.
G28
GUÍA DE INGENIERÍA
Pérdida en codos y tes rectangulares
Los codos forrados y sin forrar rectangulares proporcionan la
atenuación según se muestra en las Tablas 6a y 6b. Las
conexiones en T se pueden considerar como si fueran dos
codos uno junto al otro, en los cuales el ancho del ducto
promedio para propósitos de estimación de las Tablas 6ª y 6b se
toma como la mitad (1/2) del ancho del ducto. Ver Figura 5.
% del flujo total
60
50
40
30
20
15
10
5
Atenuación en dB
1
3
4
5
7
8
10
13
Tabla 7: División de nivel de potencia en tomas de ramal
Ref: Estándar ARI 885-98, Apéndice D, Tabla D2, Página 37
Pérdida de inserción de ducto flexible recubierto
Los valores de pérdida por inserción para el ducto flexible y
forrado se indican en la Tabla 8. El ducto flexible sin forrar
deberá modelarse de manera conservadora como ducto rígido
sin forro, el cual la norma ARI-885 considera despreciable.
ANCHO MEDIO DEL
DUCTO = D/2
D
Figura 5: Pérdida por conector en T
Ancho de ducto
Pulgadas
mm
Banda de octava
3 4 5 6 7
0 1 5 8 4
5 5 8 4 3
5 8 4 3 3
8 4 3 3 3
0 1 6 11 10
6 6 11 10 10
6 11 10 10 10
11 10 10 10 10
Tabla 6a: Pérdida de inserción de codos no
forrados y forrados sin álabes giratorios, en dB
Ancho de ducto
Pulgadas
mm
5-10 100-125
11-20 260-700
Ducto sin forro
21-40 710-1000
41-80 1010-2000
5-10 100-125
11-20 260-700
Ducto con forro
21-40 710-1000
41-80 1010-2000
2
0
1
4
4
0
1
4
4
Banda de octava
3 4 5 6
0 1 4 6
4 6 4 4
6 6 4 4
6 6 4 4
0 1 4 7
4 7 7 7
7 7 7 7
7 7 7 7
7
4
4
4
4
7
7
7
7
Tabla 6b: Pérdida de inserción de codos no
forrados y forrados con álabes giratorios, en dB
Ref: Estándar ARI 885-98, Apéndice D, Tabla D12, Página 46. ASHRAE,
Manual de Aplicaciones 1999, Capítulo 46, Tablas 13 y 15
División de potencia (flujo) de ramificación
El cálculo debe efectuarse para unión, en donde exista una
división de flujo de aire, tal como en conexiones en T y en tomas
de derivación. En tomas de derivación, la energía acústica se
distribuye entre las ramificaciones y/o el ducto principal de
acuerdo con el índice del área transversal de la ramificación y el
área de la sección transversal total de todos los ductos que salen
de la toma o derivación. La energía acústica se divide en
proporción a la división del flujo. La Tabla 7 muestra la atenuación
en varios porcentajes del flujo total arrastrado por los ductos de la
ramificación.
Diámetro del
Longitud
ducto
del ducto
Pulgadas (mm) pies. (m)
3 (3.0)
4 (100)
5 (1.5)
10 (3.0)
3 (0.9)
5 (125)
5 (1.5)
10 (3.0)
3 (0.9)
6 (150)
5 (1.5)
10 (3.0)
3 (0.9)
7 (175)
5 (1.5)
10 (3.0)
3 (0.9)
8 (200)
5 (1.5)
10 (0.9)
3 (0.9)
10 (250)
5 (1.5)
10 (3.0)
3 (0.9)
12 (300)
5 (1.5)
10 (3.0)
3 (0.9)
14 (350)
5 (1.5)
10 (3.0)
3 (0.9)
16 (400)
5 (1.5)
10 (3.0)
Banda de octava
2
5
7
10
5
6
10
5
6
10
5
6
10
4
6
10
4
5
9
3
4
8
2
3
6
1
2
4
3
4
5
9
5
7
12
6
9
15
7
10
16
7
10
18
7
11
19
6
9
17
4
7
13
0
2
7
4
12
16
27
13
17
28
13
18
28
14
18
29
14
18
29
14
18
28
12
16
26
10
14
23
8
11
19
5
20
24
33
19
23
33
17
22
33
16
21
33
15
20
32
12
18
31
10
16
29
9
14
26
8
12
24
6
23
27
38
21
25
37
19
24
35
17
22
34
16
21
32
13
18
29
11
15
26
9
13
23
8
11
20
7
15
18
24
13
16
23
11
15
22
10
13
21
8
12
20
6
9
18
4
7
15
4
6
12
4
5
8
Tabla 8: Pérdida de inserción para ducto flexible con
forro, en dB
Ref: Estándar ARI 885-98, Apéndice D, Tabla D9, página 43
G29
G
GUÍA DE INGENIERÍA
5-10 100-125
11-20 260-700
Ducto sin forro
21-40 710-1000
41-80 1010-2000
5-10 100-125
11-20 260-700
Ducto con forro
21-40 710-1000
41-80 1010-2000
2
0
1
5
5
0
1
6
6
Los ductos no-metálicos flexibles aislados pueden reducir de
manera importante el ruido generado en el aire. Las longitudes
recomendadas van normalmente de 3 a 6 pies. (0.9 a 1.8 m). Se
debe tener cuidado de mantener rectos los ductos flexibles, las
curvaturas deben tener el máximo radio posible. Aunque una
curva pronunciada puede proporcionar pérdida por inserción
adicional, el ruido generado por el flujo de aire asociado con el
flujo en la curvatura puede ser inaceptablemente alto. Ya que los
niveles son potencialmente altos por las conexiones del ducto
asociados con los ductos flexibles, se debe tener cuidado
cuando se utilicen ductos flexibles, por encima de espacios
sensibles al sonido. La información de la Tabla 8 está basada en
núcleo sólido (no perforado ni tejido), aislamiento de 1 pulg (25
mm) de espesor y funda de plástico.
GUÍA DE INGENIERÍA
Factor de reflexión extrema
Cuando las ondas de sonido planas pasan de un espacio
pequeño tal como un ducto, a un espacio grande del tamaño de
un cuarto, una cierta cantidad de sonido es reflejada de regreso
al ducto, reduciendo de manera importante el sonido a baja
frecuencia. Ver Tabla 9. Los valores de la Tabla 9 se aplican a
tramos rectos de ducto que ingresan a un cuarto, por lo tanto se
debe tener precaución cuando la condición difiera drásticamente
de las condiciones de prueba utilizadas para derivar la tabla.
Diám. de ducto
pulgadas (mm)
6 (152)
8 (203)
10 (254)
12 (305)
16 (406)
2
12
9
8
6
5
3
6
5
3
3
2
Banda de octava
4
5
3
1
2
0
1
0
1
0
0
0
6
0
0
0
0
0
7
0
0
0
0
0
Tabla 9: Pérdida de reflexión en el extremo, en dB Std
ISO 5135.
Volumen
del cuarto
2000 pies
(56 m3)
3
2500 pies
(69 m3)
3
3000 pies
(83 m3)
3
5000 pies
(140 m3)
3
Distancia desde
la fuente
5 pies (1.5 m)
10 pies (3.0 m)
15 pies (4.6 m)
5 pies (1.5 m)
10 pies (3.0 m)
15 pies (4.6 m)
5 pies (1.5 m)
10 pies (3.0 m)
15 pies (4.6 m)
5 pies (1.5 m)
10 pies (3.0 m)
15 pies (4.6 m)
2
5
8
10
5
8
10
6
9
10
7
10
12
Banda de octava
3 4 5
6
6
7 7 8
9 10 11 11
10 11 12 13
6
7 8 9
9 10 11 12
11 12 13 14
7
7 8 9
10 10 11 12
11 12 13 14
8
9 9 10
11 12 12 13
12 13 14 15
7
9
12
14
10
13
14
10
13
15
11
14
16
Tabla 10: Efecto en el espacio, fuente del punto, dB
Ref: Estándar ARI 885-98, Apéndice D, Tabla D16, Página 49
Ref: Estándar ARI 885-98. Apéndice D. Tabla D13, página 47
GUÍA DE INGENIERÍA
G
Efecto de espacio
El efecto del espacio es la atenuación de la potencia de sonido
que ingresa a un espacio como resultado de las propiedades de
absorción del espacio y la distancia desde la fuente de sonido a
la ubicación receptora (receptor). Una fuente de sonido que
termine en el espacio ocupado se supone como una fuente
puntual. El cálculo del nivel de presión se sonido LP en cuartos
para la potencia de sonido entrante LW se puede lograr
utilizando la ecuación de Schultz:
LP = LW – 10 log r – 5 log V – 3 log f + 25
Donde:
LP = nivel de presión del sonido en dB, re dB, re 20 µPa
LW = nivel de potencia del sonido en dB, re 10 -12 vatios
r
= distancia más corta en pies desde la fuente del ruido
al receptor.
V = volumen de la habitación en pie.3
f
= frecuencia centro de la Banda de octava en Hz.
Como el Efecto del Espacio = LW – LP, entonces,
Efecto de espacio = 10 log r + 5 log V + 3 log f (Hz) – 25
La Tabla 10 proporciona valores de efecto del espacio para
varias condiciones típicas que se pueden utilizar para una
referencia fácil. Los valores de atenuación para el Efecto del
Espacio se deben utilizar tanto para el sonido de descarga que
viaja desde una Terminal de aire a través del ducto de suministro
e ingresa al cuarto a través del difusor y separadamente para la
salida de aire (difusor).
Con el fin de comparar los niveles de ruido de diferentes
sistemas en la etapa de diseño en donde no se conocen las
dimensiones exactas del cuarto, se sugieren los siguientes
valores por defecto para cuartos.
1. Cuarto pequeño, salida sencilla 1,500 pies3 (42 m3)
2. Cuarto grande, cuatro salidas 8,000 pies3 (220 m3)
También se recomienda que las predicciones de nivel de ruido
se hagan para alturas de 5 pies. [1.5 m] por encima del piso
cuando no se especifica la altura.
G30
6. Sonido generado por una salida
Éste es el sonido generado por la salida de aire (difusor) en sí
misma y se considera como fuente puntual. El factor de
atenuación que se aplica a esta trayectoria de sonido es el
efecto del espacio (de la ecuación de Schultz descrita en la
página G26). Las reducciones de atenuación en la Tabla 10 se
pueden utilizar para una sola fuente de sonido en el cuarto.
Debido al gran número y diversos límites de tamaños de modelo
y puntos de clasificación de flujo de aire que se deben
presentar, con el fin de simplificar la selección y reducir la
cantidad de información de funcionamiento documentada, los
fabricantes de rejillas, registros, difusores y otros dispositivos de
salida de aire publican una clasificación sencilla de sonido NC,
en lugar de presentar los niveles de potencia de sonido
individuales en cada Banda de octava. Las clasificaciones NC
publicadas comúnmente restan 10 dB de los niveles de potencia
de sonido medidos en cada Banda de octava para una
atenuación promedio de cuarto (absorción). Como se discutió
anteriormente, bajo el factor de ajuste ambiental y el efecto del
espacio (Tablas 3 y 10), esta será una suposición válida para un
número de combinaciones de volumen de cuarto y distancia
desde la fuente.
Una estimación conservadora de niveles de potencia de sonido
generadas se pueden obtener suponiendo los niveles de
presión de sonido de la Banda de octava asociada con la
clasificación NC publicada (presentada en la Tabla 11), y luego
sumando estos valores en cada Banda de octava, la absorción
del cuarto (10dB) supuesta del fabricante.
Para una aproximación más cercana de la potencia del sonido
del difusor cuando solamente se conoce el NC, se puede
suponer que la potencia del sonido para el difusor en la 5ª
Banda de octava (1,000 Hz) es igual al NC reportado más 10
dB, la 4ª banda (500 Hz) es 3 veces mayor que esta y la 6ª
banda (2,000 Hz) es 5 menos. La 2ª, 3ª y 7ª bandas octavas no
contribuyen de manera importante al nivel del sonido del
espacio y se pueden ignorar.
GUÍA DE INGENIERÍA
NC
15
20
25
30
35
40
45
50
2
36
40
44
48
52
56
60
64
3
29
33
37
41
45
50
54
58
Banda de octava
4
5
22
17
26
22
31
27
35
31
40
36
45
41
49
46
54
51
6
14
19
24
29
34
39
44
49
7
12
17
22
28
33
38
43
48
Tabla 11: Representación tabular de curvas NC, en dB
Ref: Estándar ARI 885-98, Tabla 13, página 27
Ref: ARI Std. 885-98, figura 4, página 9
Método A. Suma logarítmica de fuentes sencillas de sonido
utilizando la ecuación de Schultz para efectos del espacio.
La información del sonido NC publicada por los fabricantes es
para una sola fuente. Por lo tanto se deben hacer deducciones
para salidas múltiples en un espacio sencillo, dado que el nivel
general de ruido puede ser más elevado. La Tabla 12 muestra el
efecto aditivo de salidas múltiples cuando los niveles de sonido
son iguales.
1
2
3
4
8
10
20
Adición de dB
0
3
5
6
9
10
13
Tabla 12: Sonido permitido para salidas múltiples de
igual nivel de sonido
dB POR AGREGAR AL MAYOR NIVEL
Cuando el sonido en cada salida no es igual, deben sumarse en
pares. Los niveles de presión y potencia de sonido expresados
en decibeles (dB) son funciones logarítmicas y por lo tanto no
se suman directamente. La Figura 6 proporciona un medio
sencillo para estimar el resultado.
EXAMPL0: SUMANDO SONIDO
EN CADA SALIDA EN PARES
2
1.5
Sa (Efecto de arreglo de techo distribuido) = LW – LP
Donde:
Sa = 5 log x + 28 log h – 1.13 log N + 3 log f – 31 dB
x = ríndice de área del piso servida por cada salida al
cuadrado de la altura del techo, en pies.
40
38
36
42
43
1
0.5
0
0 2 4 6 8 10
DIFERENCIA ENTRE DOS NIVIELES
PARA AÑADIR, dB
N = Número de salidas igualmente distribuidas en el cuarto,
con un mínimo de cuatro.
f=
frecuencia centro de la Banda de octava en Hz.
La información basada en el cálculo anterior se presenta en la
Tabla 13 para una referencia fácil, basada en un arreglo de
cuatro salidas para cuatro diferentes alturas de cuarto con tres
diferentes áreas de salida. Esta tabla no se aplica para una
hilera de difusores lineales.
Área/Difusor
200 pies 2 (18.6m2)
2
2
Banda de octava
3 4 5 6 7
3 4 5 6 7
300 pies2 (27.8 m2) 8 pies (2.4 m)
3
4
5
6
7
8
400 pies2 (37.2 m2)
4
5
6
7
8
9
2
Altura
del techo
2
200 pies (18.6 m )
3
4
5
6
7
8
300 pies2 (27.8 m2) 9 pies (2.7 m)
4
5
6
7
8
9
400 pies2 (37.2 m2)
5
6
7
8
8
9
200 pies2 (18.6 m2)
4
5
6
7
8
9
2
2
300 pies (27.8 m ) 10 pies (3.0 m) 5
6
7
8
9
10
400 pies2 (37.2 m2)
6
7
7
8
9
10
200 pies2 (18.6 m2)
6
6
7
8
9
10
10 11
2
2
300 pies (27.8 m ) 12 pies (3.6 m) 6
7
8
9
400 pies2 (37.2 m2)
8
9
10 11 12
7
G
GUÍA DE INGENIERÍA
No. de salida
2.5
Para el caso especial de un arreglo de techo distribuido de
salidas de aire en donde todas las fuentes tienen la misma LW,
el cálculo se puede simplificar utilizando la siguiente ecuación
para el efecto del espacio.
h = altura del techo en pies.
Fuentes múltiples de sonido
3
de sonido para cada salida individual de aire en su ubicación
específica en el cuarto en relación a la ubicación receptora y
luego sumarse logarítmicamente.
Tabla 13: Atenuación de sonido de cuarto para un
arreglo de salida, 4 salidas, dB
Ref: Estándar ARI 885-98. Apéndice D. Tabla D17, página 50
Figura 6: Adición de dB para salidas múltiples
Ref: ARI Std. 885-98, Figura 4, página 9.
Para un espacio abierto grande con un gran número de
difusores de salida, considere un área de 400 a 600 pies2 con
un índice de aspecto no menor a 1 a 2, como la máxima área
en la que el número de difusores presentes contribuye al nivel
de sonido general.
Método B. Efecto de espacio con arreglo distribuido.
El procedimiento de cálculo anterior puede ser tedioso y
consumir tiempo para un gran número de salidas. La ecuación
de Schultz debe utilizarse para calcular los niveles de presión
G31
GUÍA DE INGENIERÍA
Ejemplo 1:
Determinar los niveles de presión de sonido
en la ubicación receptora, desde las
trayectorias radiadas y de descarga.
Se ha seleccionado una unidad terminal con ventilador tamaño
4 - 12 Modelo 35SST 'STEALTH' para entregar 1100 pie3/min a
una presión estática de entrada de 0.5 pulg de columna de agua
con una resistencia corriente abajo de 0.25 pulg de columna de
agua. La unidad da servicio a cuatro cuartos, cada uno con su
propia salida de suministro con los ductos de distribución tal
como se ilustra en la Figura 7. La unidad de terminal se
encuentra ubicada en la cámara plena en el techo por encima
de las losetas para techo de fibra mineral en uno de los cuartos.
Los resultados están tabulados en la Tabla 14 a continuación siendo el sonido radiado aplicable solamente para el cuarto
encima en el cual se ubica la terminal y el sonido de descarga
es aplicable a cada cuarto.
G
GUÍA DE INGENIERÍA
5 ft. (1.5 m)
DUCTO FORRADO
15" x 15"
(381 x 381)
5 ft. (1.5 m) DUCTO
SIN FORRAR
35SST 'STEALTH'.
TAMAÑO 4. 12" (305)
ENTRADA. 1100 CFM @
1/2" (13) WG ∆Ps.
5 ft. (1.5 m) of 8" (203) DIA.
FORRADO FLEXIBLE
Figura 8: Ilustración del ejemplo 1
Tamaño de cuarto individual: 18 pies L x 15 pies A x 9 pies A (2430 pies3)
Trayectoria de sonido radiado
2
Lw, Modelo 35SST 'STEALTH'
(Página D32)
63
Factor de ajuste ambiental/de espacio
(Tabla 3)
–2
Efecto del techo/espacio
(Tabla 4)
–16
45
Lp, sonido radiado en la ubicación receptora
3
57
–1
–18
38
Banda de octava
4
5
51
0
–20
31
43
0
–26
17
6
7
39
0
–31
8
37
0
–36
1
Discharge Sound Path
2
3
4
5
6
7
Lw, Modelo 35SST 'STEALTH'
(Página D31)
Factor de ajuste ambiental
(Tabla 3)
Ducto de 5', 15" x 15"
(Tabla 5)
(Tabla 6a)
Conexión en t rectangular (D/2 = 71/2")
División de potencia en ramal (50%)
(Tabla 7)
Ducto sin forro 5't
Ducto flexible forrado, de 5' y 8” de diámetro (Tabla 8)
División de potencia en ramal (50%)
(Tabla 7)
Reflexión en extremo
(Tabla 9)
Efecto de espacio V = 2500 pies, r = 5 pies (Tabla 10)
Lp, Sonido de descarga en la ubicación receptora
64
–2
–2
0
–3
0
–6
–3
–9
–5
34
64
–1
–4
0
–3
0
–10
–3
–5
–6
32
66
0
–9
–1
–3
0
–18
–3
–2
–7
23
63
0
–18
–5
–3
0
–20
–3
0
–8
6
59
0
–17
–8
–3
0
–21
–3
0
–9
57
0
–12
–4
–3
0
–12
–3
0
–10
13
*
(NC = 26)
(NC = 19)
Tabla 14: Niveles de presión de sonido radiado resultante y de descarga debido a la unidad terminal para el Ejemplo 1.
Nota: *= Menor a cero dB
G32
GUÍA DE INGENIERÍA
Ejemplo 2:
Determinación de los niveles de presión de
sonido en la ubicación receptora desde la
trayectoria de salida de aire.
Supongamos la misma selección de terminal y condiciones de
operación como en el Ejemplo 1 anterior, pero en lugar de
suministrar a cuatro cuartos la terminal está ahora
suministrando dos cuartos más grandes, cada uno tiene
instalado dos difusores. (Figura 8).
4 – 24" x 24" (610 x 610) RNS
8" (203) DIA. @ 275 CFM
5 ft. (1.5 m)
DUCTO CON FORRO
15" x 15" (381 x 381)
5 ft. (1.5 m)
DUCTO SIN FORRO
Los difusores seleccionados son el módulo de techo Nailor
Modelo RNS, 24 pulg x 24 pulg (610 x 610), de 8 pulg (203) de
diámetro en el cuello, cada uno manejando 275 pie3/min (1100
ü 4). De la página D82 en el catálogo 2005 de distribución de
aire; NC = 20.
Banda de octava
2
3
4
5
6
7
Banda de octava
Tabla 15: Trayectoria de sonido en salida de aire y niveles
de presión de sonido resultante para Ejemplo 2.
Ejemplo 3:
Determinación del nivel total general de
presión de sonido en la ubicación receptora.
Utilizando la misma selección de terminal, condiciones de
operación, distribución del cuarto y selección de difusor como
en el Ejemplo 2 anterior, las contribuciones de las trayectorias
críticas de sonido deben combinarse para obtener el Lp total en
la ubicación receptora. Las trayectorias de sonido de descarga
y radiado se modelan de forma similar al Ejemplo1, pero con
ajustes para tamaño de cuarto y número de salidas.
Banda de octava
Figura 8: Ilustración de ejemplos 2 y 3
Tamaño de cuarto individual: 30 pies L x 18 pies A x 9
pies A (4860 pies3)
2
3
4
5
6
7
Lw, Modelo 35SST 'STEALTH' (P. D32) 63
Factor de ajuste Factor de ajuste
-2
57
-1
51
0
43
0
39
0
37
0
ambiental (Tabla 3)
Efecto del techo/espacio (Tabla 4) -16 -18 -20 -26 -31 -36
L, sonido radiado en la ubicación
45 38 31 17
8
1
receptora
Ubicación (NC=26)
Tabla 16: Trayectoria de sonido radiado y niveles de
presión de sonido debido resultantes debidos a la unidad
terminal para el Ejemplo 3.
2
3
Lw, Modelo 35SST 'STEALTH' (P. D31) 64 64
Factor de ajuste Factor de ajuste
-2 -1
ambiental (Tabla 3)
Ducto forrado, de 5' y 15" x 15"
-2 -4
(Tabla 5)
Conexión en t rectangular (Tabla 6a) 0
0
División de potencia en ramal (50%)
-3 -3
(Tabla 7)
Ducto sin forro de 5'
0
0
Flexible, forrado, de 5' y 8”
-6 -10
de diámetro (Tabla 8)
División de potencia en ramal (Tabla 7)-3 -3
Reflexión en extremo (Tabla 9)
-9 -5
Efecto del espacio * (Tabla 10)
-7 -8
Dos salidas (Tabla 12)
+3 +3
Lp, sonido radiado en la ubicación receptora 35 33
Ubicación (NC=20)
* Efecto del espacio: V = 5000 pies3, r = 5 pies.
4
5
6
7
66
0
63
0
59
0
57
0
-9 -18 -17 -12
-1
-3
-5
-3
-8
-3
-4
-3
0
0
0
0
-18 -20 -21 -12
-3
-2
-9
+3
24
-3 -3 -3
0
0
0
-9 -10 -11
+3 +3 +3
8
0 15
Tabla 17: Trayectoria de sonido de descarga y niveles de
presión de sonido debido resultantes causados por la
unidad terminal para el Ejemplo 3.
Sonido general total
Sonido total = Radiado + Descarga + Salida de aire
Las trayectorias se totalizan en cada Banda de octava utilizando
suma logarítmica. La Figura 6 se puede utilizar como una
aproximación para ahorrar tiempo y simplificar este cálculo.
Cálculo:
10 Rad.
10Descarga
10Salida
( )
(
)
(
+10
+10
LP Total (Banda de octava) = 10 log10 [10
)
]
Rad.
Banda de octava 2
3
4
5
6
7
=
=
=
=
=
=
45
38
31
17
8
1
Desc.
+
+
+
+
+
+
35
33
24
8
0
15
Salida
+
+
+
+
+
+
–
–
29
26
20
–
=
=
=
=
=
=
G
GUÍA DE INGENIERÍA
NC 20 Potencia del sonido (Tabla 11)
22
10 dB agregar a 5a banda
+10
(absorción del cuarto)
4th banda=5th+3. 6th banda=5th-5
35 32 27
Factor de ajuste Factor de ajuste
0
0
0
ambiental (Tabla 3)
Efecto del espacio * (Tabla 10)
-9 -9 -10
Dos salidas (Tabla 12)
+3 +3 +3
Lp, sonido de salida en el recepto
29 26 20
Ubicación (NC=24)
* Efecto del espacio: V = 5000 pies3, r = 5 pies.
5 ft. (1.5 m) of 8" (203) DIA.
FORRADO FLEXIBLE
45
39
34
27
20
15
Marcar los niveles de presión de sonido sobre la gráfica de la
curva de NC. (Figura 1).
G33
GUÍA DE INGENIERÍA
Diseño acústico y consideraciones
de instalación
Para ayudar a garantizar un nivel NC aceptable en el espacio
ocupado, los ingenieros pueden minimizar la contribución de
sonido de las terminales de aire tomando en cuenta varias
consideraciones de diseño y mediante la utilización de las
siguientes directrices para una buena práctica de diseño.
1. Diseñar sistemas para que operen a baja (mínima) presión
estática de suministro en la entrada de aire primario. Esto
reducirá el nivel de sonido generado, proporcionará una
operación más eficiente en cuestión de energía y permite que
el ventilador central sea menor. La presión estática excesiva
genera ruido.
GUÍA DE INGENIERÍA
G
2. Utilizar ductos de metal antes de la entrada. Los ductos
flexibles causan un ruido significativamente mayor debido a las
tomas y deberán evitarse en la medida de lo posible. El ducto
flexible puede también generar sonido si hay curvaturas o
colgamientos.
3. Seleccione terminales para operar hacia el área intermedia
de su amplitud de operación. Entradas más grandes, se reduce
la velocidad y con ello el ruido. Para terminales operadas por
ventilador, velocidades menores de ventilador producen niveles
más bajos de sonido. Las emisiones de sonido serán más bajas
cuando se utilizan controladores de velocidad de ventilador
para reducir las rpm del mismo, en lugar de utilizar
amortiguadores mecánicos para restringir el flujo de aire.
4. En la medida de lo posible, ubique las terminales encima de
áreas no críticas que sean menos sensibles al ruido tales como
pasillos, cuartos de copiado o espacios para almacenamiento o
archivo. Esto aislará las áreas críticas del ruido radiado
potencial.
5. Ubique las terminales en el espacio de la cámara plena en el
techo más grande disponible con el fin de maximizar la
reducción de ruido radiado. Instale terminales en el punto
práctico más elevado encima del techo con el fin de optimizar la
disipación de sonido radiado.
6. Evite ubicar las terminales cerca de las aperturas de retorno
de aire o luminarias. Esto permite una trayectoria directa para
que el sonido radiado ingrese al espacio sin el beneficio de
atenuación en el techo.
7. Ubique las terminales para permitir la utilización de
ductos de descarga forrados para ayudar a atenuar el
sonido de la descarga.
8. Para evitar el posible ruido aerodinámico, mantenga las
velocidades del flujo de aire a menos de 1000 ppm, (5 m/s) en
ductos de ramal y a menos de 800 ppm (4 m/s) en líneas hacia
los dispositivos de salida de aire.
9. Considerar la utilización de un mayor número de salidas de
aire pequeñas para minimizar el sonido generado por la salida.
El ducto flexible aislado en las líneas de difusor proporciona un
excelente funcionamiento en la atenuación.
10. La utilización de techos con una elevada clasificación de
pérdida de transmisión de sonido ayudará a reducir el
sonido radiado.
> 2D
D
1.
REDUCIR LA
ENTRADA
ESTÁTICA
2.
DUCTO
RECTO METÁLICO
DE INGRESO
UNIDAD
TERMINAL
3.
SELECCIÓN
CUIDADOSA
DE LA TERMINAL
8. VELOCIDAD MÁXIMA
1000 fpm (5 m/s)
4 & 5.
UBICACIÓN
ÓPTIMA DE
INSTALACIÓN
6.
UBICACION DE REJILLA
DE AIRE DE RETORNO
7.
DUCTO DE
DESCARGA
FORRADO
10.
TIPO
TECHO
9.
DUCTO FLEXIBLE
AISALDO Y MENOS
SELECCIÓN DE
DIFUSORES
DIFUSOR DE AIRE
DE SUMINISTRO
Figura 9: Directrices para instalación de unidad terminal tipo VAV y con ventilador, para un desempeño
acústico óptimo.
G34
GUÍA DE INGENIERÍA
Fórmulas y definiciones útiles
Flujo de aire
Q
Q
V
A
=
=
=
=
Circuitos de energía eléctrica de CC
hp
VxA
Velocidad del flujo de aire, pie3/min (l/s)
Velocidad, pie/min (m/s)
Área, pies2 (m2)
W
Ef.
Presión
Unidades imperiales
Unidades métricas
VP
VP (Pa) =
=
(pulg de
columna
de agua)
(
V (fpm)
4005 )
2
V (m/s)
1.3 )
(
2
VP
= Presión de velocidad
TP
TP
SP
= SP + VP
= Presión total, en pulg de columna de agua (Pa)
= Presión estática, pulg de columna de agua (Pa)
Circuitos de energía eléctrica de CA
(Una fase)
=
W
ExI
I
=
746 x hp
E x Eff. x PF
Eff.
= 746 x hp
E x I x PF
kW
= E x I x PF x Ef.
1000
hp
= E x I x PF x Ef.
746
= IxE
1000
Serpentines de agua
kVA
Unidades imperiales
∆t( F)= 927 x Mbh
pie3/min
o
Unidades métricas
∆t ( C) = 829 x kW
l/s
o
∆t
= Aumento de la temperatura del aire
Mbh = Miles de Btu/hr.
o
o
∆t( F) = 2.04 x Mbh
∆t ( C) = 0.244 x kW
gpm
l/s
∆t
= Caída de temperatura de agua
GPM = Flujo de agua, galones por minuto
l/s = litros por segundo
Serpentines eléctricos
G
GUÍA DE INGENIERÍA
PF
Transferencia de calor
Unidades imperiales
Unidades métricas
o
o
H =1.085 x pie3/min x ∆t ( F)
H= 1.23 x l/s x ∆t ( C)
H =Transferencia de calor, Btu's/hr. H= Transferencia de calor vatios
Btu = Unidad Térmica Británica
∆t
= Temp. Diferencial
= E x I x Ef.
746
= ExI
= 746 x bhp
W
Circuitos de energía eléctrica de CA
(tres fases)
PF
=
W
E x I x 1.732
I
=
746 x hp
1.732 x E x PF x Ef.
Ef.
=
746 x hp
E x I x PF x 1.732
∆t( F) = kW x 3160
pie3/min
o
kW
= pie3/min x ∆t
3160
kW
= E x I x PF x 1.732
1000
∆t
kW
= Aumento de la temperatura del aire
= Kilovatios
hp
=
kVA
= 1.732 x I x E
1000
= Factor de potencia
= Vatios
= Voltios
= Amperios
= Caballos de potencia
= Eficiencia
PF
W
E
I
hp
Ef.
E x I x 1.732 x PF x Ef.
746
G35
GUÍA DE INGENIERÍA
Factores de conversión de sistema inglés/métrico
Cantidad
Unidad Inglesa
pie cuadrado
pulgada cuadrada
Densidad libras por pie cúbico
Unidad Térmica Británica (BTU)
kilovatio hora
Energía
vatios por segundo
caballaje hora
onza fuerza
Fuerza
libra fuerza
kilogramo fuerza
BTU por hora
Calor
BTU por libra
pulgada
pie
Longitud
pie
yarda
Masa
onza (avoirdupois)
(peso)
libra (avoirdupois)
caballaje
caballaje (caldera)
Potencia
libra pie - fuerza por minuto
tonelada de refrigeración
pulgada de columna de agua
pie de columna de agua
Presión
pulgada de columna de
onzas por pulgada cuadrada
libras por pulgada cuadrada
Temperatura Fahrenheit
onza - fuerza pulgada
Torsión
libra - fuerza pulgada
libra - fuerza pie
pies por segundo
Velocidad pies por minuto
miles per hour
pie cúbico
pulgada cúbica
Volúmen
yarda
cúbica
(capacidad)
galón (U.S.)
galón (inglés)
pies cúbicos por minuto (cfm)
pies cúbicos por minuto (cfm)
Volúmen
pies cúbicos por hora (cfh)
(caudal)
galones por minuto (EEUU)
galones por minuto (inglés)
Área
GUÍA DE INGENIERÍA
G
G36
Unidad Métrica
metro cuadrado
milímetro cuadrado
kilogramos por metro cúbico
julio
megajulio
julio
megajulio
newton
newton
newton
watt
julios por kilo
milímetro
milímetro
metro
metro
gramo
kilogramo
kilovatio
kilovatio
vatio
kilovatio
kilopascal
kilopascal
kilopascal
kilopascal
kilopascal
Celsius
milinewton-metro
newton-metro
newton-metro
metros por segundo
metros por segundo
metros por segundo
litro
centímetro cúbico
metro cúbico
litro
litro
litros por segundo
metros cúbicos por segundo
mililitros por segundo
litros por segundo
litros por segundo
(m2)
(mm2)
(kg/M3)
(J)
(MJ)
(J)
(MJ)
(N)
(N)
(N)
(W)
(J/kg)
(mm)
(mm)
(m)
(m)
(g)
(kg)
(kW)
(kW)
(W)
(kW)
(kPa)
(kPa)
(kPa)
(kPa)
(kPa)
(°C)
(mN.m)
(N.m)
(N.m)
(m/s)
(m/s)
(m/s)
(l)
2
(cm )
3
(m )
(l)
(l)
(l/s)
3
(m /s)
(ml/s)
(l/s)
(l/s)
De inglesa a
Métrica
Multiplicar por:
0.0929
645.16
16.018
1055.056
3.6
1.0
2.6845
.278
4.4482
9.8067
.2931
2326.0
25.4
304.8
.3048
.9144
28.350
.4536
.7457
9.8095
.0226
3.517
.2486
2.9837
3.3741
.4309
6.8948
5/9(°F-32)
7.0616
.1130
1.3558
.3048
.00508
.44704
28.3168
16.3871
.7646
3.785
4.546
.4719
.0004719
7.8658
.06309
0.7577
De métrica a
inglesa
Multiplicar:
10.764
.00155
.0624
.000948
.2778
1.0
.3725
3.597
.2248
.102
3.412
.00043
.0394
.00328
3.2808
1.0936
.0353
2.2046
1.341
.1019
44.254
.2843
4.0219
.3352
.2964
2.3206
.145
(9/5°C)+32
.1416
8.8495
.7376
3.2808
196.85
2.2369
.03531
.06102
1.308
.2642
.2120
2.119
2119.0
.127133
15.850
13.198
GUÍA DE INGENIERÍA
Medición de presión
Conceptos de presión. La presión es fuerza por unidad de área. Ésta también podría definirse como energía por unidad de volumen
de un fluido. Existen tres categorías de presión - Presión total, presión estática y presión de velocidad. Todas están asociadas con el
manejo del aire. La unidad de presión se expresa en pulgadas de agua, designadas columna de agua.
La presión estática es la fuerza normal por unidad de área en un orificio pequeño en la pared de un ducto u otros límites. Es una función de
la densidad del aire y del grado de compresión. Se puede pensar en ella como la presión del aire en una llanta o en un globo, que se extiende
en todas direcciones.
Presión de velocidad es la fuerza por unidad de área capaz de causar una velocidad equivalente en desplazamiento de aire. La presión
de velocidad es una función de la densidad del aire y de la velocidad. A una densidad estándar del aire, la relación entre presión de
velocidad y velocidad se expresa en la siguiente fórmula:
Pv =
( )
V
2 ó V = 4005
Pv
4005
Donde:
V = Velocidad del aire (ppm)
Pv = Presión de velocidad (en columna de agua)
G
Presión total, como su nombre implica, es la suma de la presión estática y la presión de velocidad.
El tubo estático de Pitot es un instrumento utilizado para medir la presión y las velocidades tal como se ilustra a continuación. Está
construido de dos tubos. El interior o tubo de impacto, siente la presión total como el impacto que encara la apertura corriente arriba. El
tubo exterior siente solamente la presión estática, el cual se comunica con la corriente de aire a través de orificios pequeños en su pared.
PS
A
PT
A
P
P
S
T
P
V
=
P
T
-
P
S
SECCIÓN A-A
P
S
PRESIÓN ESTÁTICA
EL MANÓMETRO DE TUBO EN U
PRESIÓN TOTAL
P
T
G37
GUÍA DE INGENIERÍA
El manómetro de tubo en U conecta ambas partes del tubo estático de Pitot. El manómetro funciona como un dispositivo de resta
para dar una lectura de la presión de velocidad.
GUÍA DE INGENIERÍA
GRÁFICA DE CONVERSIÓN para convertir la PRESIÓN DE VELOCIDAD en
pulgadas de agua a VELOCIDAD en pies por minuto
Nota: Esta gráfica está basada en condiciones de aire normales de 70° F y 29.92 pulgadas de mercurio (presión barométrico) y
supone que el flujo de aire es esencialmente no compresibles (por debajo de 10 pulgadas de presión de agua); tal como se refleja
en la fórmula siguiente:
Velocidad (ppm) = 4005
GUÍA DE INGENIERÍA
G
G38
Presión de velocidad en pulgadas de agua
GUÍA DE INGENIERÍA
ÍNDICE POR NÚMERO DEL MODELO DE NAILOR
DESCRIPCIÓN
PÁGINA NO.
3001
Ducto sencillo, sin calor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B3
30RE
Ducto sencillo con recalentamiento eléctrico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B3
30RW
Ducto sencillo con recalentamiento de agua caliente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B3
3210
Ducto doble, sin mezcla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C3
3230
Ducto doble con atenuador de mezcla compacto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C3
3240
Ducto doble BlendMasterTM con atenuador de mezcla de alta eficiencia. . . . . . . . . . . . . . . C10
3400
Derivación sin calor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . F3
34RE
Derivación con recalentamiento eléctrico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . F3
34RW
Derivación con recalentamiento de agua caliente. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . F3
35N
Equipado con ventilador, flujo paralelo, sin calor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D61
35NE
Equipado con ventilador, flujo paralelo, con calor eléctrico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D61
35NW
Equipado con ventilador, flujo paralelo, con calor de agua caliente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D61
35S
Equipado con ventilador, flujo en serie, sin calor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D12
35SE
Equipado con ventilador, flujo en serie, con calor eléctrico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D12
35SW
Equipado con ventilador, flujo en serie, con calor de agua caliente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D12
35SST
Equipado con ventilador "Stealth TM", flujo en serie, sin calor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D23
35SEST
Equipado con ventilador "Stealth TM", flujo en serie, con calor eléctrico . . . . . . . . . . . . . . . D23
35SWST
Equipado con ventilador "Stealth TM", flujo en serie, con calor de agua caliente . . . . . . . . . . D23
35STL
Entrada de aire del exterior, equipado con ventilador, flujo en serie, sin calor . . . . . . . . . . . . D86
35SETL
Equipado con ventilador de entrada de aire exterior, flujo en serie, con calor eléctrico . . . . . . . D86
35SWTL
Equipado con ventilador de entrada de aire exterior,
flujo en serie, con calor de agua caliente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D86
35STLST
Equipado con ventilador de entrada de aire exterior "Stealth TM",
flujo en serie, sin calor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D86
35SETLST
Equipado con ventilador de entrada de aire exterior "Stealth TM",
flujo en serie, con calor eléctrico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D86
35SWTLST
Equipado con ventilador de entrada de aire exterior "Stealth TM",
flujo en serie, con calor de agua caliente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D86
35SVM
Presurización equipada con ventilador, flujo en serie, sin calor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D93
35SEVM
Presurización equipada con ventilador, flujo en serie, con calor eléctrico . . . . . . . . . . . . . D93
35SWVM
Presurización equipada con ventilador, flujo en serie, con calor de agua caliente . . . . . . . . . . D93
36VRR
Acondicionamiento redondo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E5
36VRS
Acondicionamiento cuadrado y rectangular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E10
36VR
Acondicionamiento interno en serie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E3
37S
Bajo perfil equipadas con ventilador y flujo en serie, sin calor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D38
37SE
Bajo perfil, equipadas con ventilador y flujo en serie, con calor eléctrico . . . . . . . . . . . . . . D38
37SW
Bajo perfil, equipadas con ventilador y flujo en serie, con calor de agua caliente . . . . . . . . . . D38
37SST
Bajo perfil, equipadas con ventilador "Stealth TM", flujo en serie, sin calor . . . . . . . . . . . . . D48
37SEST
Bajo perfil, equipadas con ventilador "Stealth TM", flujo en serie, con calor eléctrico. . . . . . . . . D48
37SWST
Bajo perfil, equipadas con ventilador "Stealth TM",
flujo en serie, con calor de agua caliente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D48
G
GUÍA DE INGENIERÍA
MODELO
G39
"Soluciones completas de control
y distribución de aire"
Ubicaciones de International Group:
Oficinas centrales, Ventas, Fabricación,
Investigación y Desarrollo, y Laboratorio de
Pruebas Internacionales y Estados Unidos:
Nailor Industries of Texas Inc.
4714 Winfield Rd., Houston, Texas 77039
U.S.A.
Tel: (281) 590-1172
Fax: (281) 590-3086
[email protected]
www.nailor.com
Oficinas Centrales, Ventas y Fabricación
en Canadá:
Nailor Industries Inc.
98 Toryork Drive,
Toronto, Ontario M9L 1X6
Canada
Tel: (416) 744-3300
Fax: (416) 744-3360
Ventas y Centro de Mercadotecnia,
Fabricación Europea:
(también responsable de las exportaciones
para el Oriente Medio, Asia y Australia):
Advanced Air (UK) Ltd.
Burrell Way, Thetford, Norfolk
IP24 3WB
Inglaterra
Tel: (0)1842 765657
Fax: (0)1842 753493
[email protected]
www.advancedair.co.uk
G40
Ventas Regionales y Fabricación
Instalaciones:
Nailor Industries Inc. (Western U.S.A.)
3200 E. Gowan, Suite 105
N. Las Vegas, NV 89030
EE.UU.
Tel: (702) 648-5400
Fax: (702) 638-0400
Nailor Industries (Western) Inc. Unit F, 4427 72nd Avenue S.E., Calgary, Alberta T2C
2G5
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Tel: (403) 279-8619
Fax: (403) 279-5035