¿Se ha preguntado alguna vez por qué el aire del interior de su casa está viciado o incluso es insalubre? Este artículo analiza el papel crucial de los sistemas de ventilación en el mantenimiento de la calidad del aire interior. Conocerás los distintos tipos de sistemas de ventilación, sus ventajas y cómo pueden ayudar a mantener tu espacio vital fresco y saludable.
Hacer que la concentración interior de contaminantes cumpla las normas pertinentes.
En el ambiente interior dominado por el hombre, los principales contaminantes son.
Base: La fuente de energía del aire.
(1) Sistema de ventilación natural
La ventilación natural utiliza la diferencia de presión causada por la temperatura (de hecho, la diferencia de densidad del aire) o el viento, para permitir el intercambio de aire entre los ambientes interior y exterior, mejorando así la calidad del aire interior. Es un método de ventilación económico y eficaz para talleres con un elevado calor residual. Al no requerir equipos eléctricos adicionales, es una solución sostenible.
Sin embargo, la ventilación natural tiene algunas limitaciones. No puede regular la calidad del aire exterior que entra en el espacio interior ni purificar el aire contaminado que se expulsa del interior al exterior. Además, su eficacia depende de las condiciones meteorológicas exteriores, lo que puede dar lugar a resultados de ventilación desiguales.
(2) Sistema de ventilación mecánica
El método de utilizar un ventilador mecánico para crear un flujo de aire que mejore la calidad del aire interior se denomina ventilación mecánica. Con este método, el volumen y la presión de aire pueden ajustarse según sea necesario, lo que garantiza una ventilación adecuada y permite controlar la dirección y la velocidad del flujo de aire en la habitación.
Además, el aire entrante y saliente puede tratarse para garantizar que el aire de la sala cumple los parámetros necesarios. Por ello, la ventilación mecánica es un método muy utilizado.
El principio de funcionamiento de la ventilación natural
En un edificio o una habitación, si tiene dos aberturas (puertas o ventanas, etc.) y la presión del aire a ambos lados de cada abertura no es la misma, el aire fluye por cada abertura bajo el efecto de la diferencia de presión.
Ventilación natural bajo la presión del viento exterior:
1) Principio: La ventilación general consiste en ventilar toda la habitación.
El principio básico es diluir la concentración de sustancias nocivas en el aire interior con aire limpio, y descargar continuamente el aire contaminado al exterior garantizando al mismo tiempo que el ambiente del aire interior cumple las normas higiénicas.
La ventilación global también se conoce como ventilación por dilución.
Ubicación de los conductos de suministro y extracción de aire para la ventilación general:
A la hora de diseñar un sistema de ventilación integral, debe observarse un principio básico: el aire limpio debe enviarse directamente al lugar donde se encuentra el personal o a un lugar con un bajo nivel de contaminantes.
Los tipos más comunes para enviar y expulsar aire incluyen salida superior con escape superior, salida inferior con escape superior, salida media y escape doble, etc.
Para aplicaciones específicas, deben seguirse los siguientes principios:
(1) Principio: La ventilación local se divide en la entrada de aire local y el escape local, su principio básico es controlar el flujo de aire local, para que el área de trabajo local no esté contaminada por sustancias nocivas y crear un ambiente de aire que cumpla con los requisitos.
La distribución de la presión en la superficie exterior del edificio es la fuerza motriz, mientras que las características de las aberturas individuales determinan la resistencia al flujo.
En términos de ventilación natural, hay dos razones principales para el movimiento del aire en los edificios: la presión del viento y la flotabilidad inducida por la temperatura (que crea una diferencia de densidad entre el aire interior y el exterior).
Estos dos factores pueden actuar solos o juntos.
La formación del viento se debe a la diferencia de presión en la atmósfera. Cuando el viento encuentra obstáculos en su camino, como árboles y edificios, convierte su presión dinámica en presión estática, creando una presión positiva (entre 0,5 y 0,8 veces la presión dinámica de la velocidad del viento) en el lado de barlovento, y una presión negativa (entre 0,3 y 0,4 veces la presión dinámica de la velocidad del viento) en el lado de sotavento.
La diferencia de presión que se produce al atravesar el edificio hace que el aire fluya hacia el interior de la habitación desde las ventanas y otros huecos situados a barlovento, mientras que el aire interior se expulsa por el hueco situado a sotavento, formando una ventilación natural que proporciona una ventilación completa.
La presión del viento alrededor de un edificio se ve afectada por la forma geométrica del edificio, su posición con respecto a la dirección del viento, la velocidad del viento y la topografía natural alrededor del edificio.
El prensado en caliente se debe a la diferencia de temperatura entre el aire interior y el exterior, lo que se conoce como "efecto chimenea".
Como resultado de la diferencia de temperatura, se crea una diferencia de densidad entre el interior y el exterior y se crea un gradiente de presión a lo largo de la dirección vertical de la pared del edificio.
Si la temperatura interior es superior a la exterior, habrá mayor presión en la parte superior del edificio y menor en la inferior.
Cuando existen orificios en estos lugares, el aire entra por la abertura inferior y sale por la parte superior.
Si la temperatura interior es inferior a la exterior, el caudal de aire circula en sentido contrario.
La cantidad de prensado en caliente depende de la diferencia de altura entre las dos aberturas y de la diferencia de densidad del aire entre el interior y el exterior.
En la práctica, los arquitectos suelen utilizar chimeneas, torres de ventilación, atrios de patio y otras formas para proporcionar condiciones favorables al uso de la ventilación natural, de modo que el edificio pueda tener una buena ventilación.
La ventilación natural en los edificios reales es el resultado de la acción conjunta de la presión del viento y las presiones calientes, pero cada una tiene sus puntos fuertes y débiles.
La presión del viento está influida por las condiciones meteorológicas, la dirección del viento exterior, la forma del edificio, el entorno circundante y otros factores. Por lo tanto, la acción conjunta de la presión del viento y las presiones calientes no es una simple superposición lineal.
Los arquitectos deben tener en cuenta todos los factores para que la presión del viento y las presiones calientes se complementen y colaboren estrechamente para lograr una ventilación natural eficaz en el edificio.
En algunos edificios grandes, la ventilación natural puede no ser suficiente para conseguir un flujo de aire adecuado debido a los largos recorridos de ventilación y a la elevada resistencia al flujo. Además, en ciudades con una grave contaminación atmosférica y acústica, depender únicamente de la ventilación natural puede provocar la introducción de aire contaminado y ruido en los espacios interiores, lo que puede perjudicar la salud humana.
Para resolver estos problemas, se suelen utilizar sistemas de ventilación natural asistida mecánicamente. Estos sistemas incluyen un conjunto completo de canales de circulación de aire, junto con métodos de tratamiento del aire acordes con los principios ecológicos, como el preenfriamiento del suelo, el precalentamiento y el intercambio de calor con aguas profundas. Estos métodos ayudan a acelerar la ventilación interior con la ayuda de ciertas técnicas mecánicas.
Los sistemas de ventilación natural no suelen requerir ningún equipo. Por el contrario, los sistemas de ventilación mecánica se basan en una serie de equipos, como ventiladores, conductos de aire, válvulas de aire, toberas y sistemas de aire acondicionado. equipos de eliminación de polvoentre otros.
Ventilador centrífugo: utilizados para sistemas de suministro de aire de baja o alta presión, especialmente sistemas de bajo ruido y alta presión.
Existen cuatro tipos de álabes de impulsor: álabes aerodinámicos, álabes curvados hacia atrás, álabes curvados hacia delante y álabes radiales.
Los ventiladores de los aires acondicionados de confort suelen utilizar ventiladores centrífugos.
Cuatro diseños de impulsor componen el cuatro formas básicas de una turbina eólica:
(1) Ventilador de aspas curvadas hacia atrás: Aspa recta curvada hacia atrás, aspa curva o aspa alada.
Se utiliza principalmente para ahorrar en inversiones de explotación, que pueden ser superiores a la inversión inicial.
(2) El cuarto tipo es la hoja curvada hacia delante, que tiene una hoja metálica curvada de una sola capa.
Cuatro tipos de impulsor
Rodetes curvados hacia delante vs rodetes curvados hacia atrás
(1) Rodete curvado hacia delante
La turbina está formada por un gran número de pequeños álabes ligeros y otros materiales livianos. Estos materiales son incluso más ligeros que los rodetes alados. Una ventaja de los ventiladores orientados hacia delante es que pueden mover más aire a menor velocidad que los orientados hacia atrás del mismo diámetro, dependiendo del diseño.
Además, cualquier ventilador orientado hacia atrás puede funcionar a la mitad de velocidad que un ventilador orientado hacia delante para suministrar el mismo volumen de aire. En consecuencia, el ventilador curvado hacia delante es una buena opción para operaciones de presión baja a media debido a sus menores niveles de ruido y a su asequibilidad.
(2) Rodete curvado hacia atrás
El ventilador curvado hacia atrás es más eficiente que el ventilador curvado hacia delante en condiciones de gran capacidad y alta presión diferencial, por lo que es una opción popular para operaciones de presión media.
Dos rodetes de ventilador típicos
Ventilador axial:
La estructura de un ventilador axial se ilustra en la figura. El rodete consta de una rueda con álabes remachados a ella, en la que los álabes están montados en ángulo con respecto al plano de la rueda. El tipo de álabe puede ser un álabe en espiral aerodinámico o un álabe recto, así como un álabe en espiral de igual espesor o un álabe recto.
Los ventiladores axiales se caracterizan por su reducido tamaño, facilidad de mantenimiento, baja presión de aire y gran volumen de aire. Suelen utilizarse en sistemas de gran volumen de aire con baja resistencia.
Esquema de la estructura del ventilador axial
Pequeña área de emplazamiento, fácil mantenimiento, menor presión de aire, mayor volumen de aire, que se utiliza sobre todo en sistemas de gran volumen de aire con baja resistencia.
(3) Ventilador de flujo mixto
Concentra las características del ventilador centrífugo de alta presión y flujo axial.
(4) Ventiladores comunes para edificio
Un ventilador de extracción y control de humos a alta temperatura puede utilizarse para la ventilación diaria en condiciones normales. En caso de incendio, extrae los gases de combustión interiores a alta temperatura para mejorar la circulación del aire interior.
Este ventilador está diseñado con resistencia a altas temperaturas y es adecuado para ventilación y extracción de humos en edificios altos, hornos, garajes, túneles, metros, centros comerciales subterráneos y otros entornos similares.
Dventilador iagonal
Esta serie de ventiladores puede clasificarse en ventiladores de una velocidad y ventiladores de doble velocidad. Se caracterizan por su estructura compacta, tamaño reducido y facilidad de mantenimiento, entre otras ventajas.
En función de las necesidades específicas, el ángulo de instalación, el número de palas, la velocidad de rotación y otros factores pueden modificarse para satisfacer diversos requisitos.
Los ventiladores de techo y de pared lateral pueden clasificarse en ventiladores de techo centrífugos comunes y ventiladores de techo centrífugos de bajo nivel sonoro. Se utilizan para el intercambio de aire en diversos lugares, como talleres, almacenes, edificios altos, laboratorios, teatros, hoteles y hospitales, entre otros.
Ventilador de aire acondicionado: El ventilador centrífugo de aire acondicionado tiene las ventajas de un gran rendimiento y rango de aplicación, bajo nivel de ruido, peso ligero, instalación cómoda y funcionamiento fiable.
Se puede combinar con las unidades de aire acondicionado combinadas de varias plantas de aire acondicionado.
Extractor de humos
(1) Función: antivibración, soporte de carga;
(2) Forma: conexión de conducto de aire y soporte: fija y no fija.
Métodos de soporte de los soportes: ménsulas, colgadores y escuadras.
Codo en ángulo recto y codo en arco: para cambiar la dirección del flujo de aire.
1) Expansión y contracción bruscas: un cambio en el volumen del viento. (Véase la figura de la izquierda)
2) Tubo de gradiente: cambio del flujo de aire. (Véase la figura de la derecha)
(3) Válvula de retención: para evitar la inversión del flujo de aire tras la parada del ventilador.
Precauciones en el diseño del sistema de conductos de aire:
La disposición de los conductos de aire debe ser recta para evitar componentes complicados como codos y tes. Las conexiones con el conducto de aire deben realizarse de forma que se reduzcan la resistencia y el ruido.
El conducto de aire debe estar equipado con los dispositivos de ajuste y medición necesarios o disponer de interfaces reservadas para tales dispositivos.
Los dispositivos de ajuste y medición deben estar situados en lugares cómodos para su manejo y observación.
En la misma zona, la resistencia del conducto circular es menor que la del conducto rectangular.
Cuando se diseña el conducto rectangular, la relación entre lados largos y cortos es inferior a 3,0.
El tubo de conexión de la entrada y la salida de un ventilador tiene un impacto significativo en el rendimiento del ventilador. Un diseño inadecuado de la tubería de conexión puede causar pérdidas de carga significativas y reducir el volumen de aire.
La presión dinámica del aire en la entrada y la salida es elevada, por lo que el diseño de las tuberías debe tener en cuenta este aspecto.
1) La distancia desde el interior del giro o codo del conducto hasta la entrada del ventilador debe ser mayor que el diámetro de la entrada del ventilador. Esto asegura un flujo de aire uniforme en el impulsor del ventilador.
Cuando el radio de curvatura no es suficiente, deben añadirse aletas deflectoras en las curvas de la tubería, como se muestra en la figura siguiente.
2) Cuando el conducto de aire entra en el ventilador con un diámetro cambiado, el requisito (cierta) se muestra en la siguiente figura y, en general, debe ser ≤45 °, con ≤30 ° es aún mejor.
3) Para ventiladores de doble entrada, necesita asegurar B≥1,25D, como se muestra en la figura siguiente.
4) El giro cerca de la salida del ventilador debe ser coherente con el sentido de giro del impulsor del ventilador para que el flujo de aire sea uniforme y sin obstrucciones y evitar pérdidas innecesarias de energía.
5) Debe haber una sección de tubería recta con un diámetro inferior a 3D (D es el diámetro de la entrada del ventilador) desde la salida del ventilador hasta el giro para evitar pérdidas innecesarias de presión estática.
6) La junta flexible debe añadirse a la entrada y salida del ventilador para reducir la influencia de la vibración; el material de la junta flexible debe ser cuero artificial o lona.
La entrada de aire es la entrada del sistema de ventilación y aire acondicionado para recoger aire fresco del exterior, y su ubicación debe cumplir los siguientes requisitos:
(1) Debe estar situada en una zona con aire exterior limpio.
(2) Para evitar que el aire de escape sea aspirado de nuevo por el sistema, la entrada de aire debe estar situada en el lado contra el viento de la salida de aire de escape y más baja que la salida de aire de escape.
(3) Por lo general, la distancia entre la parte inferior de la entrada de aire y el suelo exterior no debe ser inferior a 2 cm para evitar la inhalación de polvo del suelo.
(4) Para los sistemas de refrigeración, la entrada de aire debe estar situada en la pared exterior con el sol en la parte posterior.
Equipos de eliminación de polvo
Para evitar la contaminación del aire, el sistema de escape debe purificarse antes de expulsar el aire a la atmósfera para separar el polvo del aire.
El equipo utilizado para este proceso de tratamiento se denomina equipo de eliminación de polvo, que viene en varios tipos, incluyendo colectores de polvo de deflectores, colectores de polvo de ciclón, colectores de polvo de tipo bolsa, colectores de polvo de torre de pulverización y colectores de polvo eléctricos.
Fireproofing y evacuación de humos
Para evitar la propagación de incendios y peligros, los edificios altos deben contar con diseños de evacuación de incendios y humos.
El objetivo de la prevención de incendios es evitar la propagación del fuego y extinguirlo.
El objetivo de la evacuación de humos es eliminar el humo del incendio en el momento oportuno, evitando que el humo se propague al exterior y garantizando el éxito de la evacuación de los ocupantes del interior.
En el diseño de la protección contra incendios y la evacuación de humos en un edificio de gran altura, el edificio suele dividirse en varias particiones contra incendios y humos, separadas por cortafuegos y puertas cortafuegos para evitar la propagación del fuego y el humo de una partición a otra.
Mecanismos de difusión del humo
El humo es el estado flotante de partículas sólidas y líquidas en el aire resultante de la combustión incompleta de sustancias. En el flujo y la difusión del humo influyen principalmente factores como la presión del viento y la presión térmica.
La presión del viento se genera cuando el viento sopla sobre la superficie exterior de un edificio, obstaculizando el flujo de aire, reduciendo la velocidad y transformando la energía cinética en presión estática. En el lado de barlovento, la presión exterior es mayor que la interior, y el aire penetra desde el exterior hacia el interior. Durante un incendio, si una ventana se encuentra en el lado de barlovento de un edificio, el efecto de la presión del viento puede propagar rápidamente el humo por toda la planta e incluso a otras plantas.
El efecto chimenea, o presión caliente, se crea por la diferencia de densidad entre el aire interior y el exterior y la altura de la columna de aire. El efecto aumenta con la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior y la altura del hueco.
Cuando se produce un incendio en un edificio alto, la temperatura interior es mucho más alta que la exterior. La altura del hueco del edificio amplifica la presión caliente, haciendo que el humo se propague hacia arriba a lo largo del hueco del edificio. El efecto chimenea es más pronunciado en las plantas de incendio más bajas.
Cuando se produce un incendio en la parte baja de un edificio o en una habitación situada a barlovento, los efectos de la presión del viento y de la presión térmica pueden hacer que el incendio sea más dañino que en la parte alta del edificio o en una habitación situada a sotavento.
Durante un incendio, la potencia proporcionada por los ventiladores del sistema de aire acondicionado y el efecto chimenea creado por los conductos verticales pueden hacer que el humo y el fuego se propaguen a lo largo de los conductos, llegando rápidamente hasta donde éstos puedan alcanzar.
Por lo tanto, los edificios altos deben adoptar diversos métodos de prevención y evacuación de humos, como la evacuación natural y mecánica, para evitar que el humo se propague en los pasillos de evacuación y garantizar la seguridad. Los sistemas de ventilación y aire acondicionado del edificio también deben adoptar medidas de prevención de incendios y humos.
Formas de incendio de edificios y evacuación de humos:
La extracción natural de humos es un método que utiliza el viento y la presión caliente como energía. Tiene las ventajas de una estructura sencilla, ahorro de energía y alta fiabilidad operativa.
En los edificios de gran altura, los huecos de escalera antihumo, las salas frontales contra muros exteriores, las salas frontales de los ascensores de incendios y las salas frontales compartidas deben adoptar métodos de evacuación natural de humos.
La salida de humos debe estar situada a sotavento de la dirección del viento predominante en el edificio durante todo el año.
La prevención mecánica de humos es una tecnología que utiliza un suministro mecánico de aire a presión para controlar la dirección del flujo de gases de combustión mediante el caudal de gas y la diferencia de presión generada por un ventilador.
Cuando se produce un incendio, la diferencia de presión causada por el flujo de aire del ventilador impide que el humo penetre en el pasillo de evacuación segura del edificio, garantizando las necesidades de evacuación y lucha contra incendios.
Para los balcones y pasillos que no se extienden, los huecos de escalera a prueba de humos, los cuartos delanteros con diferentes orientaciones capaces de abrir ventanas exteriores, los cuartos delanteros de ascensores contra incendios y los cuartos delanteros compartidos por ambos, deben preverse instalaciones mecánicas de prevención de humos.
Cuando el piso de refugio sea un piso de refugio completamente cerrado, se deben proporcionar instalaciones de suministro de aire presurizado.
La evacuación mecánica es un método que utiliza el caudal de gas y la diferencia de presión generados por un ventilador para evacuar los gases de combustión o diluir su concentración mediante un tubo de evacuación.
El método de escape mecánico es adecuado para pasillos interiores, habitaciones, atrios y sótanos que no tienen condiciones de escape natural o donde el escape natural es difícil de realizar.
Debe ser diseñado y construido estrictamente de acuerdo con los requisitos de escape mecánico, tales como el ajuste del puerto de escape, la selección del ventilador de escape, y el conducto de aire selección de materiales.
Los procedimientos de control sistema de evacuación de humos pueden dividirse en dos tipos: una sala de control sin fuego y una sala de control con fuego.
Cuando se produce un incendio, es necesario controlar la propagación del fuego a otros sectores de incendio.
Por lo tanto, deben instalarse compuertas cortafuegos en los conductos de ventilación del sistema de ventilación y aire acondicionado, y deben adoptarse determinadas medidas de prevención de incendios.
La compuerta cortafuegos debe ajustarse a:
La temperatura de funcionamiento de la compuerta cortafuegos es de 70°C.
Las tuberías, los materiales de aislamiento térmico, los materiales absorbentes del ruido y los adhesivos utilizados en la ingeniería de tuberías de ventilación y aire acondicionado deberán ser de materiales incombustibles o incombustibles.
Equipos y componentes de prevención de incendios y humos:
Incluye principalmente compuertas cortafuegos, válvulas de evacuación de humos y extractores de humos.
Las compuertas cortafuegos pueden controlarse mediante componentes térmicos, termostatos detectores de humo y controles compuestos.
Cuando se utiliza un anillo fusible, éste se fundirá y caerá en caso de incendio, y la válvula se cerrará por la fuerza del muelle o por autogravedad.
Cuando se utilizan termistores, termopares, bimetales y otros componentes, un micromotor controlado por sensores y componentes electrónicos cerrará la válvula.
El electroimán y la acción del motor del actuador de control o el actuador neumático de control pueden cerrar la válvula bajo la acción de la fuerza del muelle o cerrar la válvula por la rotación del motor.
El modo de accionamiento de cierre de válvula de la compuerta cortafuegos tiene cuatro tipos:
Las compuertas cortafuegos más utilizadas son:
Estructura del fusible de temperatura
Instalada en el sistema de salida de humos, la válvula suele estar cerrada.
Cuando se produce un incendio, una señal del centro de control activará el actuador para abrir la válvula utilizando la fuerza del muelle o el par motor.
La válvula de humo de escape con un dispositivo sensor de temperatura se activará cuando la temperatura del fuego alcance la temperatura de acción. La válvula se cerrará entonces bajo la acción de la fuerza del muelle para evitar que el fuego se propague a lo largo del conducto de escape.
Las válvulas de evacuación de humos pueden ser dividido como sigue:
El extractor antihumo puede utilizar un ventilador de uso general o un ventilador especial diseñado para la evacuación de incendios y humos.
Cuando la temperatura del humo es baja, el ventilador puede funcionar durante mucho tiempo. Cuando la temperatura del humo es alta, el ventilador puede funcionar de forma continua durante un tiempo fijo, y suele tener más de dos grados de velocidad de rotación.
Entre los ventiladores especiales más utilizados para la evacuación de incendios y humos se encuentran la serie HTF, la serie ZW, la serie W-X y otros tipos.
Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.
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