Equilibrio de aire en sistemas de ventilación

El equilibrio del aire es una habilidad de diseño fundamental para Ingenieros y consultores de HVAC. Dependiendo del propósito previsto de cada área del edificio, puede requerir presurización negativa, positiva o neutra. Esto se logra ajustando los flujos de aire de suministro y escape: un suministro de aire más alto provoca una presión positiva, mientras que un escape de aire más alto provoca una presión negativa.

Aunque el escenario ideal sería ventilar todas las áreas del edificio de forma natural, esto no es posible en la práctica. Por ejemplo, no hay manera de usar ventilación natural en áreas que están completamente rodeadas por otras habitaciones, así como en niveles subterráneos. El propósito de la ventilación puede variar desde la comodidad humana hasta la seguridad de las instalaciones: la ventilación en entornos residenciales y comerciales se enfoca en brindar aire de calidad respirable, mientras que la ventilación industrial a menudo se implementa para mantener los gases peligrosos lejos de ciertas áreas o por debajo de una cierta concentración.

Los espacios interiores están sujetos a muchos flujos de aire y normalmente se miden en pies cúbicos por minuto (CFM). Tendemos a pensar solo en el suministro de aire exterior y el aire de escape, pero consideramos que también hay un escape de aire no deseado (exfiltración) y una ganancia de aire (infiltración). Los flujos de aire no deseados generalmente ocurren alrededor de los bordes de las ventanas o puertas.

Los sistemas de ventilación mal balanceados a menudo conducen a problemas de calidad del aire. Por ejemplo, la presurización negativa puede atraer contaminantes desde arriba del techo o desde el exterior, y el aire puede entrar repentinamente cuando se abre una ventana o una puerta.


Diseñe un sistema de ventilación bien balanceado.


Cálculo del aire de admisión y escape

Antes de los cálculos de equilibrio de aire, es importante conocer el suministro de aire y el escape de aire requeridos. Hay muchos procedimientos válidos, como lo indican los siguientes códigos:

  • Código mecánico de la ciudad de Nueva York, cap. 4 – Ventilación utilizando la Tabla 403.3 Tasas mínimas de ventilación
  • ASHRAE 62.1 – Ventilación para una calidad de aire interior aceptable
  • En el caso de hospitales, ASHRAE 170 – Ventilación de Establecimientos de Salud

Este artículo se centra en el procedimiento de cálculo del Código Mecánico de la Ciudad de Nueva York. Para ilustrar el concepto, suponga que una bodega se divide en las siguientes áreas:


HABITACIÓN ÁREA DIRECCIÓN DEL FLUJO DE AIRE FLUJO DE AIRE MÍNIMO FLUJO DE AIRE DE DISEÑO

Cuarto eléctrico

cuarto de basura

Corredor

Almacenamiento

100 pies2

150 pies2

500 pies2

200 pies2

Suministro

Escape

Suministro

Suministro

0,06 pies cúbicos por minuto/pie2

1 cfm/pie2

0,06 pies cúbicos por minuto/pie2

0,12 pies cúbicos por minuto/pie2

6 pies cúbicos por minuto

150 pies cúbicos por minuto

30 pies cúbicos por minuto

24 pies cúbicos por minuto

El suministro de aire total es de 60 cfm, mientras que el escape de aire es de 150 cfm. Como el escape es 90 cfm más alto, el resultado es una presurización negativa. Es aceptable aumentar el suministro para equilibrar el flujo de aire, ya que los valores proporcionados en el código son solo valores mínimos.

Suponga que todos los flujos de aire de admisión aumentan a los siguientes valores para evitar la presurización negativa:

  • Sala eléctrica: 25 cfm
  • Corredor: 125 cfm
  • Almacenamiento: 25 cfm

Esto da como resultado una entrada de aire total de 175 cfm, que es superior a los 150 cfm del aire de escape. Esto hace que las zonas de sótano se presuricen con respecto al cuarto de basura, evitando la propagación de olores desagradables. Dado que el flujo de aire debe equilibrarse al final, los 25 cfm adicionales se liberan por exfiltración, pero el olor a basura se limita a la ubicación prevista.

Solución de problemas de equilibrio de aire

Si un sistema de ventilación sufre problemas de equilibrio de aire, no asuma de inmediato que la causa se encuentra en los propios ventiladores. Tenga en cuenta que los componentes del sistema, como los amortiguadores, pueden dañarse y también que los conductos de aire pueden desconectarse. En caso de duda, la mejor recomendación es obtener la opinión profesional de un ingeniero de diseño de HVAC.

Cuando los sistemas de ventilación están equipados con unidades de frecuencia variable para el control de la velocidad del ventilador, se simplifica el equilibrio del aire. Los variadores de frecuencia pueden ajustar las rpm de los ventiladores de suministro y extracción para que coincidan con la carga de ventilación y mantengan equilibrados los flujos de aire.