Clases de fuga de aire en conductos HVAC y ensayos de estanqueidad explicados

Lo que cuesta la fuga de aire en los conductos

La fuga de aire es el aire que se escapa por las juntas, costuras y penetraciones de un conducto en lugar de llegar al terminal para el que se dimensionó. Nunca es cero. Un sistema de impulsión con fugas obliga al ventilador a mover más aire del que preveía el diseño, lo que se traduce en más energía del ventilador cada hora de funcionamiento, en locales que nunca alcanzan la consigna al final de recorridos largos y en informes de equilibrado que no cierran. En un retorno en depresión o en un sistema de extracción de humos, la fuga hace entrar aire sin acondicionar o contaminado en lugar de expulsarlo, y eso es un asunto de seguridad, no de energía.

La fuga se decide en el taller, no en obra. Una vez colgado el conducto, sellar una junta que ya no se alcanza es lento y poco fiable. Por eso una especificación fija la fuga admisible antes de fabricar, y por eso conviene entender el número que usa, la clase de fuga, antes de cortar la chapa.

La clase de fuga SMACNA

SMACNA, la Sheet Metal and Air Conditioning Contractors' National Association, expresa la fuga admisible como una clase de fuga, escrita CL. La clase es el caudal de fuga en pies cúbicos por minuto por cada 100 pies cuadrados de superficie de conducto, medido a una presión estática de referencia de 1 in. w.g. Un número CL menor significa un conducto más estanco.

Como el conducto rara vez trabaja exactamente a 1 in. w.g., la clase se escala a la presión real mediante una ley de potencia:

F = CL × P^0.65

Aquí F es la fuga en cfm por cada 100 sq ft de superficie de conducto, CL es la clase de fuga y P es la presión estática en pulgadas de columna de agua. El exponente 0.65 es el valor que SMACNA usa para clasificar el conducto. El exponente real de una vía de fuga concreta puede situarse entre 0.5 y 0.9 aproximadamente, pero 0.65 es el número sobre el que se construye el sistema de clases. Las clases que verá citadas son un conjunto discreto:

Clase de fuga (CL)	Estanqueidad relativa	Dónde se aplica normalmente
CL 3	La más estanca de las publicadas habitualmente	Conducto redondo y oval plano sellado a alta presión, clase de sellado A
CL 6	Estanco	Conducto rectangular sellado a alta presión, clase de sellado A
CL 12	Moderada	Conducto redondo sellado a baja presión, o rectangular con clase de sellado B
CL 24	Holgada	Conducto rectangular sellado a baja presión, clase de sellado C
CL 48	La menos estanca	Conducto metálico rectangular sin sellar

El error más común es citar una clase de fuga para un tipo de conducto sin indicar la presión ni la clase de sellado a la que pertenece. El conducto rectangular sellado no es un solo número. Es CL 24, 12 o 6 según lo estanco que sea el sellado, que es el tema de la sección siguiente.

La clase de sellado determina la clase de fuga

La clase de fuga es un resultado. Lo que el taller controla realmente es la clase de sellado, que indica qué partes del conducto se sellan: la clase de sellado C sella las juntas transversales, la clase de sellado B añade las costuras longitudinales y la clase de sellado A añade además todas las penetraciones de la pared del conducto. Un sellado más estanco da una clase de fuga esperada más baja. SMACNA correlaciona ambas así:

Construcción	Clase de sellado C	Clase de sellado B	Clase de sellado A
Conducto metálico rectangular	CL 24	CL 12	CL 6
Conducto metálico redondo y oval plano	CL 12	CL 6	CL 3

De esa tabla se desprenden dos cosas. Primero, el conducto redondo y oval plano queda aproximadamente una clase de fuga por debajo del rectangular con la misma clase de sellado, porque una costura helicoidal conformada por rodillos tiene mucha menos longitud de junta por la que fugar que una sección rectangular de cuatro esquinas. Segundo, la clase de sellado está ligada a su vez a la clase de presión. Las SMACNA HVAC Duct Construction Standards de 2005 asignan la clase de sellado C a 1/2, 1 y 2 in. w.g., la clase de sellado B a 3 in. w.g. y la clase de sellado A a 4, 6 y 10 in. w.g., aunque en algunas presentaciones el límite de 2 in. w.g. queda en clase de sellado B, y ASHRAE 90.1 pide ahora la clase de sellado A sea cual sea la clase de presión. En cualquier caso, una especificación de alta presión lleva a la clase de fuga más estanca a través de la clase de sellado, sin que se escriba nunca de forma explícita.

Una nota sobre las ediciones. Los valores anteriores son las cifras SMACNA de larga data recogidas en las HVAC Duct Construction Standards. Una revisión posterior del manual de ensayos de fuga de SMACNA endureció las clases esperadas, así que si su especificación cita una edición concreta del manual, lea la tabla de clases de esa edición en lugar de dar por buenos estos números.

Cómo se ensaya la fuga de un conducto

Un ensayo de fuga es sencillo en principio. Se aísla un tramo del sistema terminado y se obtura en ambos extremos. Un soplador lo presuriza hasta la presión de ensayo, y el caudal de aire que el soplador debe seguir aportando para mantener esa presión se mide con un orificio calibrado. Ese caudal de reposición es la fuga del tramo. Si lo divide por la superficie ensayada obtiene la fuga en las mismas unidades de cfm por 100 sq ft que la clase.

Las especificaciones rara vez piden ensayar todo el sistema. Fijan una fracción representativa, una presión de ensayo igual a la presión de diseño del tramo y un criterio de aprobación. Ese criterio suele escribirse de dos formas a la vez: una clase de fuga que el tramo debe mejorar y un límite a la fuga total como porcentaje del caudal del sistema. El ASHRAE Handbook sitúa la fuga aceptable de todo el sistema en torno al 1 al 5 por ciento del caudal de diseño a la presión de operación, y las especificaciones de proyecto suelen caer dentro de esa banda. La cifra exacta la fija el proyectista responsable.

Lo que determina en el taller

Una clase de fuga estanca se gana o se pierde en tres puntos de la fabricación. La junta transversal es la mayor vía de fuga individual, así que una brida TDF conformada a escuadra en el extremo del conducto, cerrada con una junta aplicada de fábrica y fijada con clips firmes hace la mayor parte del trabajo en una obra rectangular con clase de sellado A. La costura longitudinal es la segunda: una costura Pittsburgh debe estar completamente cerrada y, por encima de las clases de sellado inferiores, sellada a todo lo largo. La tercera es simplemente la escuadra. Un extremo de conducto fuera de escuadra no permite que una brida con junta asiente de forma pareja por mucho sellante que se aplique, de modo que una línea que mantiene largo y ancho dentro de tolerancias ajustadas está comprando, sin que se note, rendimiento de estanqueidad.

Aquí también es donde la forma del conducto se gana su lugar en la decisión. Como el conducto redondo y espiral fuga aproximadamente la mitad que el rectangular con la misma clase de sellado, pasar a espiral un tramo muy sensible a la fuga puede alcanzar una clase estanca con menos mano de obra de sellado que forzar al conducto rectangular a llegar al mismo número. Ajustar la maquinaria a las clases que se fabrican, trabajo rectangular de brida y costura, costura helicoidal espiral, o ambos, es una decisión de especificación que conviene tomar con intención y no descubrir el día del ensayo.

Pregunte a Taokron qué línea se adapta a sus clases de fuga →

Equivalentes EN, DW/144 y AS 4254.2

Fuera de Norteamérica la misma física aparece bajo otras denominaciones.

• EN 1507 (rectangular) y EN 12237 (circular) definen las clases de estanqueidad A, B, C y D, siendo la clase A la menos estanca y la clase D la más estanca. El factor de fuga máximo es f_max = C × p^0.65, y la constante se escalona en 0.027, 0.009, 0.003 y 0.001 para A, B, C y D. Cada clase es exactamente tres veces más estanca que la anterior.
• DW/144, la especificación británica de conductos de chapa de la BESA, usa los mismos cuatro límites de fuga que EN, ligados a las clases de presión baja, media y alta, y hace obligatorio el ensayo de fuga solo para las clases de alta presión C y D.
• AS 4254.2 en Australia no usa ninguna clase por superficie. Limita la fuga al 5 por ciento del caudal de aire de diseño, exige ensayar los sistemas de 3000 L/s o más a no menos de 1.25 veces la presión de operación, pide ensayar al menos el 10 por ciento del sistema y remite al método de ensayo del Reino Unido para el procedimiento.
• Las especificaciones mecánicas del Golfo (GCC) y Oriente Medio suelen citar directamente las clases de fuga SMACNA o la DW/144 en lugar de las letras de clase EN.

Para una comparación más completa de las normas de construcción en las que se enmarcan estas clases de fuga, consulte Normas internacionales de conductos comparadas.

El lenguaje de especificación que encontrará

Una especificación mecánica suele fijar la fuga con uno de dos estilos. Una especificación basada en SMACNA dice algo así: "Los conductos de impulsión se sellarán a clase de sellado A y no excederán la clase de fuga 6. Se ensayará a fugas como mínimo el 25 por ciento del sistema a 2 in. w.g." Una especificación europea o australiana se expresa en cambio en porcentajes: "Los conductos alcanzarán la clase de estanqueidad C según EN 1507" o "la fuga no excederá el 5 por ciento del caudal de aire de diseño al ensayar según AS 4254.2". Ambas dicen lo mismo en unidades distintas: qué estanqueidad, a qué presión y probada con qué ensayo.

Preguntas frecuentes

¿Qué es una clase de fuga de conducto?

Una clase de fuga de conducto, CL, es la fuga admisible en cfm por cada 100 sq ft de superficie de conducto a una presión de referencia de 1 in. w.g. Un CL menor es más estanco. Las clases habituales son CL 3, 6, 12, 24 y 48, y la fuga a otras presiones sigue F = CL x P elevado a 0.65.

¿Cuál es la fórmula de fuga de un conducto?

F = CL x P^0.65, donde F es la fuga en cfm por cada 100 sq ft de superficie de conducto, CL es la clase de fuga y P es la presión estática en in. w.g. SMACNA usa el exponente 0.65 para la clasificación; las vías de fuga reales pueden variar de 0.5 a 0.9 aproximadamente.

¿Cómo afecta la clase de sellado a la clase de fuga?

Un sellado más estanco da una clase de fuga más baja. Para conducto metálico rectangular, las clases de sellado C, B y A corresponden a CL 24, 12 y 6 aproximadamente. El conducto redondo y oval plano queda más o menos una clase por debajo, cerca de CL 12, 6 y 3. El conducto rectangular sin sellar ronda CL 48.

¿Cómo se ensaya la fuga de un conducto?

Se aísla y obtura un tramo de conducto, un soplador lo presuriza hasta la presión de ensayo y el caudal de aire de reposición necesario para mantener esa presión se mide con un orificio calibrado. Ese caudal es la fuga, que luego se compara con la clase especificada o con el límite porcentual.

¿Cuáles son las clases de estanqueidad EN y DW/144 de los conductos?

EN 1507 y EN 12237 definen las clases de A a D, siendo la A la menos estanca y la D la más estanca, con f_max = C x p^0.65 y la constante escalonada en 0.027, 0.009, 0.003 y 0.001. Cada clase es tres veces más estanca que la anterior. La DW/144 usa los mismos cuatro límites.

¿Qué porcentaje de fuga en un conducto es aceptable?

El ASHRAE Handbook indica una fuga máxima del sistema de aproximadamente el 1 al 5 por ciento del caudal de aire total de diseño a la presión de operación, y los sistemas más estancos quedan en el extremo bajo. Las especificaciones de proyecto suelen limitar la fuga admisible a unos pocos puntos porcentuales del caudal de diseño, ensayada a la presión de diseño del conducto. La cifra exacta la fija el proyectista responsable.

¿Cuáles son las clases de estanqueidad EN y DW/144 de los conductos?

EN 1507 (rectangular) y EN 12237 (circular) definen las clases de estanqueidad A, B, C y D, siendo la clase A la menos estanca y la clase D la más estanca. El factor de fuga máximo es f_max = C x p^0.65, con la constante escalonada en 0.027, 0.009, 0.003 y 0.001 para A, B, C y D, de modo que cada clase es tres veces más estanca que la anterior. La DW/144 del Reino Unido usa los mismos cuatro límites.