Tabla de dimensionamiento de conductos rectangulares

El método de igual fricción en un párrafo

Elija una pérdida por fricción objetivo por cada 100 pies de conducto (0.10 in. w.g. es el valor habitual de la industria). En cada tramo, dimensione el conducto de modo que la fricción con el caudal de ese tramo sea igual a ese objetivo. El resultado es un sistema de conductos donde todos los tramos aportan la misma fricción por unidad de longitud, la presión estática del ventilador es la suma de todas las pérdidas por fricción más las pérdidas en accesorios, y no hacen falta grandes compuertas de balanceo para ajustarse a la curva del ventilador. Por eso el 90% de los conductos HVAC comerciales se dimensiona con igual fricción.

Procedimiento paso a paso

1. Lea la planilla mecánica para obtener el CFM de cada tramo de ramal y de troncal.
2. Empiece en la descarga del ventilador con el CFM total del sistema. Elija una velocidad inicial en la troncal: 1,200 FPM es lo habitual. Use la tabla de abajo para encontrar el diámetro de conducto que entrega el CFM total a 1,200 FPM.
3. Lea la tasa de fricción para ese diámetro y CFM en la tabla de fricción. Esa es ahora su tasa de fricción de diseño, normalmente 0.08–0.12 in. w.g. por cada 100 pies. Use esa misma tasa en todos los demás tramos.
4. En cada tramo aguas abajo, busque el diámetro redondo que entrega el CFM del tramo con la misma tasa de fricción. La velocidad bajará de forma natural a medida que disminuye el CFM.
5. Convierta cada medida redonda a rectangular con la ecuación del diámetro equivalente: De = 1.30 × (ab)^0.625 / (a+b)^0.25. Procure relaciones de aspecto de 2:1 o menos; considere 4:1 como el límite superior práctico.
6. Sume las pérdidas por fricción del recorrido más largo para obtener la presión estática total del sistema. Añada las pérdidas en accesorios (codos, tes, transiciones). Verifique contra la curva del ventilador con un margen de seguridad de 25%.

Diámetro de conducto redondo frente a CFM a 0.10 in. w.g. por cada 100 pies

Use esta tabla para encontrar el diámetro redondo de un CFM dado con la fricción de diseño estándar. Convierta a medidas rectangulares con la tabla de diámetro equivalente de abajo.

Valores calculados con la ecuación de Darcy-Weisbach a 0.10 in. w.g./100 pies y con la rugosidad del acero galvanizado (ε = 0.0003 pies). La fricción real varía con el estado del conducto y la densidad de accesorios.

Diámetro equivalente de redondo a rectangular: referencia rápida

Una vez que tenga un diámetro redondo, use esta tabla para encontrar las medidas rectangulares con una relación de aspecto de 2:1 (la relación que la mayoría de los proyectistas prefiere para una instalación equilibrada).

Las medidas rectangulares producen la misma pérdida por fricción por unidad de longitud que el redondo equivalente. Medidas redondeadas a incrementos estándar de 1" o 25 mm. Las relaciones de aspecto superiores a 2:1 aumentan la cantidad de chapa por CFM y elevan la caída de presión por la turbulencia en las esquinas interiores.

Por qué la relación de aspecto importa más de lo que parece

Un conducto redondo tiene el menor perímetro por área de sección. Al aplanar un conducto rectangular se añade perímetro (más costo de chapa) y aumenta la contribución de las paredes a la fricción en relación con el flujo central. Con una relación de aspecto de 4:1, la cantidad de chapa por CFM es aproximadamente 35% mayor que con 1:1. Con 8:1 es casi el doble, con los problemas añadidos de efecto de tambor, menor eficacia del refuerzo y una instalación difícil en los espacios de falso techo.

Regla práctica: use 1:1 donde el espacio lo permita, 2:1 donde deba caber sobre el techo de un pasillo, 3:1 donde vaya plano entre vigas y 4:1 solo cuando una restricción de espacio no deje otra alternativa.

Velocidades objetivo por tramo

• Troncal principal de suministro: 1,000–1,500 FPM (5–7.5 m/s). Por encima sube el ruido; por debajo se desperdicia chapa.
• Ramal de suministro: 600–900 FPM (3–4.5 m/s). Equilibra ruido y tamaño del conducto.
• Troncal principal de retorno: 800–1,200 FPM (4–6 m/s). Algo menor que en suministro para compensar las pérdidas del plénum de retorno.
• Ramal de retorno: 400–600 FPM (2–3 m/s). Suficientemente baja para ser silenciosa en los difusores.
• Toma de aire exterior: 500–700 FPM (2.5–3.5 m/s). Limita el arrastre de lluvia y residuos.
• Descarga de extracción: 2,000–3,000 FPM (10–15 m/s). Lo bastante alta para expulsar la pluma limpiamente por encima de la cubierta.

Reglas prácticas de presión estática

• Un diseño típico de igual fricción a 0.10 in. w.g./100 pies suma 0.3–0.6 in. w.g. de fricción en el recorrido más largo de una oficina pequeña o mediana. Añada las pérdidas de serpentín, filtro y terminales para obtener la presión estática externa total.
• Cada codo de 90° suma el equivalente a 10–15 diámetros de conducto recto. Unos 10 para un codo de radio liso, unos 15 para un codo de gajos de 5 piezas; un codo a inglete cuadrado sin deflectores es mucho peor. Los codos de radio largo (R/D = 1.5) son el punto óptimo.
• Una derivación con accesorio cónico suma aproximadamente 0.10–0.15 in. w.g.. Una derivación de corte recto puede duplicar esa cifra: especifique la cónica.
• Redondee hacia arriba en 25% la presión estática calculada del ventilador antes de seleccionarlo. Las instalaciones en obra nunca coinciden con los cálculos en papel por las reducciones, los cambios en campo y los filtros sucios.

Cómo ajustar el dimensionamiento de conductos a las máquinas del taller

Una vez definidas las medidas, la pregunta es qué máquina del taller del fabricante conformará cada tramo. La línea automática de conductos SBAL-V de Taokron maneja anchos de chapa de 800 a 1,500 mm, lo que cubre la gran mayoría de los conductos HVAC comerciales (conducto rectangular de hasta unos 1,250 × 1,250 mm). Para secciones industriales mayores, la línea es reconfigurable con herramental más ancho. La línea semiautomática SBAL-III cubre el mismo rango con menor producción, algo típico en fabricantes que hacen menos de 1,000 m por día. Las especificaciones con relaciones de aspecto superiores a 2:1 se resuelven mejor con la línea automática, porque controla automáticamente la longitud de corte y la posición de la costura; el conducto plegado manualmente por encima de 2:1 tiende a torcerse y a quedar con esquinas fuera de escuadra.

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Estimador del peso de chapa del conducto

Estime el peso de la chapa sin accesorios y la superficie de un tramo recto de conducto, útil para costear material y planificar el flete. Pura geometría: superficie × espesor × densidad del material. Añada su propio margen para costuras, solapes y accesorios (comúnmente +10–20%).

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Preguntas frecuentes

¿Qué es el método de igual fricción para dimensionar conductos?

El método de igual fricción dimensiona cada tramo de un sistema de conductos para que la pérdida por fricción por unidad de longitud sea constante, normalmente de 0.08 a 0.12 pulgadas de columna de agua por cada 100 pies de conducto. Es el método por defecto para conductos HVAC de baja y media presión porque es rápido, produce sistemas equilibrados que no requieren grandes ajustes de compuertas en obra y se corresponde con la forma en que se grafican las curvas de los ventiladores.

¿Cuál es la relación de aspecto máxima de un conducto rectangular?

La mayoría de las guías de diseño consideran 4:1 como la relación de aspecto máxima práctica para conductos rectangulares; se prefiere 2:1 o menos por la eficiencia de la instalación y la menor caída de presión. Por encima de 4:1, la cantidad de chapa por CFM aumenta mucho, el conducto es más difícil de reforzar y las vibraciones y el efecto de tambor son más probables en los puntos de operación habituales del ventilador.

¿Qué velocidad debo buscar en un conducto HVAC rectangular?

Para HVAC comercial: troncales principales de suministro 1,000–1,500 FPM, ramales de suministro 600–900 FPM, troncales principales de retorno 800–1,200 FPM, ramales de retorno 400–600 FPM. Superar 1,500 FPM aumenta bruscamente el ruido y la pérdida de presión; quedar muy por debajo de estos rangos genera conductos sobredimensionados y chapa desperdiciada.

¿Cómo convierto el diámetro de un conducto redondo a medidas rectangulares?

Use la ecuación del diámetro equivalente De = 1.30 × (a×b)^0.625 / (a+b)^0.25, donde a y b son las medidas interiores del conducto rectangular. Resuelva para los valores de a y b rectangulares que den el mismo De que su diámetro redondo objetivo. La mayoría de los diseñadores usa una tabla precalculada en lugar de resolver la ecuación directamente.

¿Qué clase de presión debo especificar para un conducto rectangular?

Baja presión (hasta 2 in. w.g.): clase de presión SMACNA 1 o 2. Media presión (2–4 in. w.g.): clase 3 o 4. Alta presión (4–10 in. w.g.): clase 6 y 10. Elija según la presión estática total que debe entregar el ventilador más un margen de seguridad de aproximadamente 25%. Especifique la clase de presión en los planos, porque determina el calibre, el tipo de unión, la separación de los refuerzos y la clase de sellado.