El cálculo del caudal a través de conductos, tuberías, campanas y chimeneas (denominados colectivamente "conductos" para nuestros fines) nunca ha sido difícil. Para determinar el volumen por unidad de tiempo, o caudal, el área transversal del conducto se multiplica por la velocidad media del fluido. Así de sencillo.
Recopilar los datos de la medición exacta y precisa de la velocidad del aire a través de los conductos siempre ha sido una tarea difícil. Además, un procedimiento deficiente de recopilación de datos produce errores en el equilibrio de los conductos. Tradicionalmente, los instrumentos de medición del caudal de aire, o anemómetros, han estado limitados por el tiempo.
Los anemómetros más recientes basados en microprocesadores recopilan con precisión los datos de medición del caudal de aire de en el conducto de HVAC, incluso antes de que la paciencia de la tecnología HVAC se agote.
Cómo medir la velocidad del aire
La pregunta correcta es: "¿cómo medir la velocidad media del aire a través de diferentes secciones transversales del conducto?".
La física es relativamente simple: el aire se ralentiza por fricción al entrar en contacto con el borde del conducto; la máxima velocidad se alcanza bajo condiciones de flujo laminar en el centro de la sección transversal, donde no existe fricción; el perfil de velocidad del conducto depende de la forma del conducto (minimizando las paredes perimetrales hasta alcanzar el área transversal) y de la fuerza que empuja el aire.
De este modo, las formas preferentes de los conductos son, por orden de eficiencia, las redondas, las cuadradas y las rectangulares.
Teniendo en cuenta esto, ¿cuántas mediciones hacen falta para conseguir una buena base de datos?
Los gráficos que trazan los puntos de medición del caudal de los conductos son transversales. El método log-lineal proporciona una alta precisión (±3 %) en la totalización del caudal midiendo preferentemente el caudal de aire más cercano a los bordes del conducto.
Conductos redondos
Tres secciones transversales, diámetros, espaciados uniformemente a 60° crean seis porciones en un conducto redondo. Se realizan tres mediciones por cada radio: en el borde, un tercio hacia el centro y dos tercios hacia el centro. Tenga en cuenta que el aire más afectado por la fricción está aparentemente sobrerrepresentado.
Un total de dieciocho lecturas describen con precisión la velocidad del caudal de aire.
En el caso de que solo se puedan medir dos secciones transversales, colóquelas a 90 grados y tome cinco muestras en cada radio. Las cuatro primeras se distribuyen uniformemente en la primera mitad del radio, comenzando en el borde y desplazándose al centro. El quinto punto está dos tercios hacia el centro.
Estos veinte puntos de datos no generan un promedio tan preciso como los dieciocho con tres secciones transversales, pero los resultados son aceptables.
Conductos rectangulares o cuadrados
Para lograr una buena precisión, es necesario un mínimo de veinticinco puntos de datos y un máximo de cuarenta y nueve. Un lado de conducto de menos de treinta pulgadas (76,2 cm) requiere cinco secciones transversales. Un lado de conducto de más de treinta y seis pulgadas (91,44 cm) requiere siete secciones transversales. Seis para longitudes intermedias.
Estos conductos requieren al menos dieciséis lecturas cerca del borde (aproximadamente el 7 % de la distancia total) y los otros nueve se distribuyen uniformemente a lo largo del gráfico. Tenga en cuenta que el sesenta y cuatro por ciento de los puntos de datos de los conductos rectangulares estarán cerca de las paredes del conducto, mientras que solo el treinta y tres por ciento de los puntos de datos de los conductos redondos reflejan la fricción de las paredes. Esta medición demuestra la eficiencia del conducto redondo. Lo que, por otra parte, no significa que la forma redonda sea siempre la mejor solución.
Solo tiene que recopilar los datos de las lecturas y calcular el promedio. O, si lo prefiere, deje que su microprocesador haga el trabajo. Al terminar, habrá calculado la velocidad del caudal de aire.
Cómo medir el área transversal
Parece bastante fácil: longitud multiplicada por anchura o radio al cuadrado por pi.
Tres palabras: recuerde la rejilla.
Sin rejilla, el factor de aplicación es 1,00. Por tanto, el área transversal del conducto no se modifica.
Si la rejilla está perforada a cuadros, el área bruta se multiplica por 0,88. Una rejilla de barras tiene un factor de 0,78 y una rejilla de flejes de acero, de 0,73.
La rejilla sirve para disminuir la velocidad del aire y para dispersarlo. Tenga en cuenta este factor.
Dispositivos para calcular el caudal
Para obtener el caudal, se ha multiplicado el caudal de aire y el área transversal neta obtenidos anteriormente.
Q = F·A·V, donde:
F = factor de aplicación (consulte la tabla)
A = área designada en pies cuadrados
| Tipo de rejilla |
Factor de aplicación, F |
Área designada |
| Ninguno |
1,00 |
Área total del conducto |
| Perforada a cuadros |
0,88 |
Área libre (escape) |
| Barras |
0,78 |
Área central |
| Flejes de acero |
0,73 |
Área central load-cell-design Anemómetro de rotación económico |
Existen instrumentos modernos de medición del caudal de aire, como los anemómetros portátiles, que ofrecen lecturas digitales en pies cúbicos por minuto: una calculadora autónoma que permite ahorrar tiempo (y alguna que otra frustración) a los profesionales de HVAC.
Creemos que es importante que los técnicos conozcan la teoría de la medición del caudal de aire para que sepan reconocer la probabilidad de que un punto de datos sea incorrecto, de que una lectura sea errónea o de que un cálculo sea inexacto con objeto de verificarlos de nuevo. En el mundo actual, que exige resultados rápidos, estas nuevas tecnologías aceleran el proceso. Su experiencia comprueba el proceso, pero esta instrumentación recopila y vuelve a comprobar rápidamente los datos sin procesar.
Los nuevos modelos son sofisticados en cuanto a cálculo de caudal y salida en un formato de fácil uso. Ahora, el equilibrado de los conductos de aire es más rápido y eficiente, y tiende más a la ciencia que al arte.
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