Impulsores Tipos Caracteristicas Eleccion

DIFUSORES Y REJILLAS, TIPOS, CARACTERÍSTICAS Y ELECCIÓN

El aire que entra en el local a climatizar, lo hace a través de unos dispositivos denominados impulsores, encargados de facilitar la mezcla del aire que entra con la del propio local. Existen diferentes tipos en función de su forma constructiva y proyección del aire, estos son: Difusores de techo: Son unos elementos de forma circular ubicados en el techo, que llevan dispuestos unos conos concéntricos para facilitar la salida del aire y su mezcla con el aire del local. También se pueden construir con formas cuadrada, rectangular o elíptica. Difusores lineales: Se trata de aperturas o fisuras largas y estrechas, situadas en la pared, techo o suelo, por las cuales sale el aire. Generalmente sus longitudes coinciden con la del lugar donde están ubicadas. Paneles perforados: Son paneles decorativos que a la vez que hacen de falso techo, permiten pasar el aire acondicionado a través de ellos, por los orificios previstos. Pueden estar construidos de diversos materiales, aislantes o no. El espacio situado por encima de ellos, sirve para alojar la red de conductos, que distribuyen el aire por los distintos paneles. Rejillas: Están formadas por varias filas de láminas horizontales o verticales, de tipo fijo u orientables, de modo que canalizan y dirigen el aire impulsado. A veces van provistas de compuertas de regulación. Toberas. Son dispositivos que permiten lanzar el aire a distancias mucho mayores que las rejillas o difusores.

Fig. 1: Difusores y rejillas de impulsión.

Fig. 2: Rejillas de retorno. 1

Hay varios parámetros que se utilizan para definir los difusores, estos son: Flecha: Es la distancia horizontal medida desde el difusor hasta el punto más alejado, en el cual la velocidad se ha reducido por debajo de 25 cm/s (ver figura 3). Área de distribución: Es la zona en la cual la velocidad del aire es igual o superior a 25 cm/s. Esta área es indicativa del espacio de influencia del difusor. Puede delimitarse una segunda área, dentro de la anterior, con velocidades iguales o superiores a 1 m/s. Ésta nos daría idea del espacio que produciría molestias. Caída del difusor: es la distancia vertical desde la posición del difusor hasta el punto más bajo en el que la velocidad sea de 25 cm/s (figura 3). Amplitud del difusor: es la longitud máxima de la zona influenciada por el movimiento del aire, medida sobre un plano horizontal a la altura del difusor (figura 3).

Fig. 3: Áreas de distribución de un difusor situado en pared.

Cuando las rejillas de salida son orientables, tanto la caída como la amplitud se pueden modificar. La determinación de la caída y la flecha es muy importante a la hora de elegir un tipo u otro de rejilla o difusor. Estos parámetros dependen del caudal y la velocidad de salida. Los fabricantes proporcionan para cada difusor o rejilla un diagrama tipo al de la figura 4, mediante el cual para un difusor dado, es posible calcular la caída y la flecha y ver es adecuado o no.

Fig. 4: Gráfico para rejillas montadas en pared.

La elección entre rejillas o difusores obedece a criterios estructurales y estéticos, pero una vez elegido deberá cumplir: La caída debe ser tal que no penetre en la zona ocupada. Para ello si el caudal es muy elevado, se aumentará el nº de salidas, aunque también es posible en ciertos modelos, orientar la salida para dirigir adecuadamente el aire. Normalmente no es necesario que el alcance (flecha) o distancia de propulsión, cubra la longitud o la anchura total de la habitación. Una buena regla práctica es que el alcance sea del orden de ¾ de la distancia hasta la pared opuesta. Si el local es más corto que la flecha, se producen rebotes que pueden entrar en la zona ocupada y resultar molestos.

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EJEMPLO 1: A un local de 18 x 5 m deben llegar 1700 m3/h de aire frío a través de rejillas de pared cercanas al techo. La altura del local es de 3,50 m y la altura de la zona ocupada es de 1,80 m. Determinar la altura donde debes colocar las rejillas si has determinado colocar 5 rejillas sabiendo que la velocidad de salida del aire es de 2,5 m/s. NOTA: Utiliza el gráfico de la figura 4. SOLUCCION: El caudal de aire por cada una de las 5 rejillas será:

V=

1700 = 340 m 3 / h 5

Utilizando el grafico de la figura 2, determinamos la caída y la flecha, introduciendo en el mismo la velocidad del aire de 2,5 m/s y el caudal de aire de 340 m3/h.

Por lo tanto, para garantizar que la caída no llegue a la zona ocupada, la rejilla deberá colocarse en la parte superior a una altura de 2,3 m sobre el suelo. Por otro lado se observa que la flecha (2,5 m) no tiene una longitud superior al ancho o al largo del local.

Se puede realizar una clasificación de los difusores teniendo en cuenta sus prestaciones, en cuatro grupos, estos son: GRUPO A: Difusores de techo o de pared, cerca del techo, con difusión horizontal. Debes tener cuidado con la caída que no penetre en la zona ocupada. A1: Rejillas colocadas en la pared, cerca del techo. A2: Difusores de techo de difusión horizontal. GRUPO B: Difusores de suelo o de pared, cerca del suelo, con impulsión vertical directa, esto es, desprovistos de láminas de difusión. Suelen emplearse en instalaciones de “fan-coils”. GRUPO C: Difusores de suelo o de pared, cerca del suelo, con impulsión vertical con difusión. Este tipo de elementos son más apropiados para calefacción (aire caliente). GRUPO D: Difusores de suelo o de pared, cerca del suelo, con impulsión horizontal. Este grupo de difusores son más aptos para impulsar aire caliente, porque en aire frío tienden a acumularlo en la parte baja. 3

Cuando se trate de elegir entre los distintos tipos de impulsores, en el caso de locales con zonas de ocupación normales y techos no superiores a 3,6 m, puedes emplear esta tabla orientativa:

m3/h de aire impulsado por m2 de suelo

Tipo de difusor

Velocidad ambiente media (m/s)

de 18 a 27 de 27 a 55

Rejillas

0,12 a 0,18 0,18 a 0,35

de 27 a 46 de 46 a 73

Difusores lineales

0,10 a 0,18 0,18 a 0,28

de 46 a 74 de 64 a 91 de 91 a 120

0,12 a 0,18 0,18 a 0,25 0,25 a 0,3

Difusores de techo

Tabla 1: Datos orientativos para elegir el tipo de difusor Una vez hayas seleccionado el tipo de difusor, buscarás el modelo tomando como criterio el caudal, alcance y nivel de ruido (menor de 30dBA). Los fabricantes, como ya sabes, proporcionan gráficas donde determinas la caída, flecha y amplitud. El número de elementos a instalar, lo determinas una vez hayas obtenido el caudal unitario por difusor, para tener las condiciones óptimas de caída y flecha. El aire entra al local impulsado a través de los difusores, y sale a través de rejillas de recirculación (retorno), las cuales debes situar en los lugares opuestos y alejados de los impulsores, para evitar que el aire entrante se dirija directamente hacia la salida y no cumpla su función de intercambio térmico con el resto del aire del local. Por esta razón, van situadas generalmente cerca del suelo y la velocidad frontal del aire que entra por esta rejilla debe ser cuidadosamente elegida, ya que de lo contrario una velocidad inapropiada produciría ruido. En la tabla adjunta se indican las velocidades aconsejadas en función de la ubicación de éstas.

Ubicación de la rejilla de recirculación

Velocidad (m/s)

Por encima de la zona ocupada

>4

En la parte alta de la zona ocupada

3÷4

En la parte baja de la zona ocupada

2÷3

Aperturas por debajo de las puertas

1÷1,5

Tabla 2: Velocidades aconsejadas del aire en rejillas de recirculación.

Así pues, las bocas de impulsión y las rejillas de recuperación, elementos terminales de la red de conducción, deben implantarse con mucho cuidado, eligiendo el sistema de distribución del aire en el local. Para ello debes tener en cuenta la forma del local, altura del techo y las posibilidades que tenga de realizar las conducciones. Así pues, podemos distribuir el aire de varias formas: Difusor de techo con recuperación de zócalo: Permite introducir grandes caudales con buena distribución. Los difusores deben estar aproximadamente a más de 3 m de altura, o bien hacer que la temperatura del aire introducido sea más próxima a la temperatura del aire del local. Difusor en pared y recuperación de zócalo: Es más económica que la anterior y permite altura de techos menores (aproximadamente 2,20 m). Difusor y recuperación de suelo: Permite muy buena distribución del aire, pero absorbe polvo del suelo y hay que extremar las precauciones de que no entre agua durante la limpieza del suelo. Difusión mural y recuperación por lo alto: Concentra los conductos de impulsión y retorno. No sirve para invierno, excepto en climatización industrial, por favorecer la estratificación del aire y produce corrientes desagradables. 4

Fig. 5: Sistemas de distribución de aire en el local.

En las tablas de selección de los difusores y rejillas, aparece como dato la presión necesaria para vencer las pérdidas de carga que introducen en la red. Esta pérdida de presión en unos casos se indica como presión estática y en otros como presión total. Cuando se da la presión estática Pe, el valor se añade directamente a las pérdidas de carga de la red. Pero cuando se da la presión total Pt, debes determinar cuál es la presión estática correspondiente. Para ello harás lo siguiente: 1.- Calculas la velocidad del aire en el elemento:

v=

V S

V= Velocidad del aire en el elemento (m/s) V= Caudal de aire que lo atraviesa (m3/s) S= Sección de paso (m2)

2.- Determinas el valor de la presión dinámica correspondiente:

Pd =

v2 16,3

Pd = Presión dinámica (mm c.a.) v = Velocidad del aire (m/s).

3.- Por último hallas la presión estática: Pe=Pt -P d

EJEMPLOS DE SELECCIÓN

Difusor circular tradicional EJEMPLO 2: Seleccionar el difusor circular (de conos) tradicional, sabiendo que: Caudal de aire = 300 m3/h Alcance = 1,3 – 1,6 m (para que en la zona ocupada velocidad < 25 cm/s) Nivel sonoro requerido < 20 NR Aplicación = Oficinas Pérdida de carga requerida < 10 Pa SOLUCCION: Siguiendo el criterio general, para instalaciones de confort, la velocidad recomendada es de 2 a 3 m/s. Luego acudes a la tabla de selección del difusor que puedes ver en la figura 6. De la cual obtienes: Q = 300 m3/h Vk = 2,7 m/s (dentro del rango) X = 1,5 m. (Alcance o flecha OK) Pérdida de carga Pt = 2.8 Pa NR = 6 5

Fig. 7. Tabla de selección del difusor.

Difusor rotacional: La difusión del aire por rotación constituye una innovación importante en comparación con los difusores circulares tradicionales, especialmente en lo concerniente a su alta capacidad de inducción. La turbulencia rotacional producida, provoca una rápida mezcla del aire impulsado con el aire del local, consiguiendo una rápida mezcla de temperaturas y acortando el alcance de las venas de aire. Este tipo de difusores puede utilizarse indistintamente para caudal constante o variable (VAV), permitiendo variaciones de caudal de aire que van del 100% al 25% y consiguiendo con ellos un gran numero de movimientos de aire en el local con ∆t de + 12 K hasta - 12 K. El difusor rotacional puede utilizarse prácticamente para todas las necesidades de difusión de aire acondicionado, tanto de confort como industriales. Su geometría resulta muy decorativa y su integración a los falsos techos armoniza perfectamente con cualquier decoración.

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EJEMPLO 3: Calcular el número de difusores necesarios para mantener las condiciones óptimas de confort de un local sabiendo los datos siguientes: Local: 18,6 m x 9,6 m x 3 m Caudal total: 11.000 m3/h (3.055 l/s). Nivel de ruido máximo admitido: NR 35 Velocidad máxima en zona ocupada: 0,25 m/s. Modelo de difusor: DF-RO-24xx. SOLUCCION: Una vez definido el caudal de aire a introducir en el local (11.000 m3/h), la altura de éste (3 m) y los niveles de ruido máximos admitidos (NR 35), determinamos altura diferencial desde la zona ocupada hasta el techo. Como la zona ocupada está a 1,8 m del suelo, se desprende que la distancia entre el techo y la zona ocupada es de hR = 3-1,8 = 1,2 m.

Leyenda B = Distancia entre ejes de difusores, en m. X = Distancia del eje del difusor a la pared, en m. hR= Distancia entre el techo y la zona ocupada, en m. L = X + hR , en m. H = Altura de la sala, en m. Q = Caudal de aire por difusor, en m3/h y en l/s. Vz= Velocidad del flujo de aire en la zona ocupada, en m/s. ∆Pt= Pérdida de carga, en Pa. LWA= Potencia sonora, en dB(A) El paso siguiente consiste en definir el caudal máximo admisible por difusor, sin superar el nivel de ruido especificado (NR35). En la gráfica caudal/presión/nivel de ruido correspondiente a este difusor, podemos definir que el caudal máximo para NR35 es de 600 m3/h con una caída de presión de 20Pa (ver siguiente figura).

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Si dividimos el caudal total por el caudal máximo unitario, obtenemos 11.000/600 = 18,3 difusores. Tratándose de un local diáfano, y repartiendo los difusores simétricamente, podemos instalar 18 unidades, estando separados 6 metros entre si, lo que requiere que el alcance máximo por difusor no supere 3 m (ver siguiente figura). El caudal nominal por difusor será: 11.000 / 18 = 611 m3/h

Habiendo definido que por razones acústicas, el caudal máximo no puede superar 600 m3/h, vemos que para este caudal, con una distancia entre ejes B = 3 m y a 1,2 m del techo (hR) obtenemos 0,23 m/s de Vz (ver figura siguiente). Si miras al gráfico adjunto siguiente (zona de pared) calculamos: L = X + hR = 1,8 + 1,2 = 3,0 m Así pues, podemos observar que en este gráfico con un valor de L = 3 m y un caudal de en la zona de 600 m3/h, en la zona de pared tendremos: Vz = 0,24 m/s

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Rejilla de retorno: La velocidad a través de rejillas de retorno depende de varios factores como son: La pérdida de carga admisible. El efecto sobre los ocupantes. Al determinar la pérdida de carga, deben basarse los cálculos en la velocidad libre a través de la rejilla, y no en la velocidad frontal, ya que el coeficiente u orificio debe ser aproximadamente de 0.7. En general, pueden emplearse las velocidades recogidas en la siguiente tabla.

Colocación de la rejilla

Velocidad sobre sección bruta (m/s)

Locales comerciales: - por encima de zonas ocupadas - dentro de zonas ocupadas (no cerca de asientos) - dentro de zonas ocupadas (cerca de asientos) - Persianas de puerta o de pared - Aberturas o muescas en la parte inferior de las puertas

4 3-4 2-3 2.5-5 3

Locales industriales

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Locales residenciales

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Tabla 3: Velocidades en rejillas de retorno. 9

EJEMPLO 4: Seleccionar una rejilla para extracción de aire, situada en pared, sin compuerta de regulación. Las necesidades requeridas son: Caudal de aire de extracción _____________________600 m 3 /h Aplicación __________________________________ Biblioteca Pérdida de carga requerida ______________________ Inferior a 5 Pa Velocidad efectiva máxima _____________________ 2 m/s SOLUCCION: Mediante la tabla de selección de rejillas de Koolair para retorno se obtiene: Q (Caudal de aire) _________________ 600 m 3 /h (ó 166,7 l/s) V k (Velocidad efectiva) _____________ 1,6 m/s P s (Presión estática) _______________ 3,1 Pa Rejilla modelo 20-45 de 1000 x 200, 800 x 250 ó 600 x 300

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