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La unidad de presión más utilizada en la tecnología de ventilación es el pascal (Pa). Esta unidad describe la fuerza, expresada en newtons (N), que actúa perpendicularmente sobre una superficie de m². Por tanto, una presión de 1 Pa se produce cuando una fuerza de 1 newton actúa sobre una superficie de 1 m²: [p] = N/m² = Pa.
Una representación de la presión también utilizada internacionalmente en programas de diseño de sistemas de ventilación es la presión estática expresada en libras por pie cuadrado (PSF).
En otros ámbitos, además del pascal, se utilizan otras unidades de presión, como por ejemplo:
Existen diferentes fórmulas de presión que pueden utilizarse para calcular la presión (ejemplos):
La presión estática pₛ se calcula como el cociente entre una fuerza F que actúa perpendicularmente y una superficie A:
pₛ = F / A
La presión dinámica p_d se calcula a partir de la densidad del gas ρ (rho) y de la velocidad c:
p_d = ρ / 2c²
La suma de todas las presiones estáticas y dinámicas de un sistema constituye la presión total pₜ (= presión total, presión del sistema):
pₜ = pₛ + p_d
Si el medio que se va a transportar es un gas o una mezcla de gases distinta del aire, el producto de la cantidad de sustancia n, la constante de los gases R y la temperatura T se divide entre el volumen V:
p = n · R · T / V
Como alternativa, la presión puede calcularse a partir de la densidad del gas ρ, la constante de los gases R y la temperatura T:
p = ρ / R · T
La dependencia de la densidad respecto a la presión en caso de diferencias de presión es muy baja en la tecnología de ventilación en comparación con la presión atmosférica y, por tanto, puede despreciarse. En este contexto, para el diseño de sistemas de ventilación se considera que el aire es un medio incompresible.
En cambio, la dependencia de la densidad respecto a la temperatura sí debe tenerse en cuenta.
Si un sistema de ventilación funciona a una altitud considerable sobre el nivel del mar, es necesario calcular y tener en cuenta la densidad del aire en esa aplicación. Para calcular la presión pH, se utiliza la fórmula internacionalmente reconocida de la altitud (a una temperatura de 0 °C), tomando como referencia la presión atmosférica pa al nivel del mar y la altitud geodésica Ha (representada mediante el número de Euler e como constante):
pH = pa · e^(-Ha/7990)
La fórmula de Bernoulli establece que la presión total de un flujo ideal, es decir, la suma de todas las presiones estáticas y dinámicas dentro de un sistema, permanece constante en todos los puntos a lo largo de la línea de corriente.
De esta consideración se deriva la fórmula de Bernoulli:
ρ / 2c² + pₛ = constante
En una aplicación práctica, como el flujo de aire a través de un conducto, la fórmula de Bernoulli implica que la presión estática disminuye a medida que aumenta la velocidad del flujo. Este denominado efecto Bernoulli es especialmente relevante en la planificación y el diseño de sistemas de ventilación.
Para cumplir de forma óptima su función específica, un ventilador o sistema de ventilación debe poner en movimiento el aire u otros medios gaseosos. Esta aceleración hace que el sistema aumente la presión.
Para conseguir el aumento de presión necesario para la aplicación, el sistema debe considerarse en su conjunto, incluidos todos sus componentes —por ejemplo, el rodete, el accionamiento, los conductos de aire, los filtros, etc.—, y diseñarse de acuerdo con los requisitos específicos.
En condiciones reales de flujo se producen pérdidas de presión que deben ser compensadas por el ventilador. Estas pérdidas pueden deberse, por ejemplo, a la fricción con las superficies, a la resistencia de la forma del conducto de aire —redondo o cuadrado—, a obstáculos en el conducto —como filtros—, a desviaciones o ramificaciones, a cambios en la sección transversal, a contaminantes adheridos u otros factores.
Cuanto mayores sean las pérdidas de presión totales de un sistema, más energía deberá emplear el ventilador para generar el caudal volumétrico necesario.
Para garantizar que el sistema funcione con la máxima eficiencia posible, durante su configuración o diseño deben tenerse en cuenta todas las pérdidas de presión y reducirse al mínimo.
El punto de diseño debe situarse lo más cerca posible del punto de funcionamiento real del sistema. Esto permite seleccionar con gran precisión la combinación de rodete y accionamiento, así como dimensionar correctamente el sistema desde la fase de planificación.
Los ventiladores y accionamientos de ZIEHL-ABEGG ofrecen la máxima eficiencia y un rendimiento óptimo en cada aplicación.
Al diseñar sistemas de ventilación, la presión (presión del sistema) debe ajustarse a los requisitos específicos de la aplicación en relación con elcaudal volumétrico.
El ajuste preciso de los parámetros de rendimiento, teniendo en cuenta las condiciones de instalación —por ejemplo, la longitud y la sección transversal del conducto de aire, las dimensiones de montaje, etc.—, permite seleccionar la combinación más eficiente de rodete, tecnología de motor y demás componentes del sistema.
La suma de todas las pérdidas de presión del sistema en función del caudal volumétrico se representa gráficamente mediante la curva característica del sistema.
Presión: La presión del sistema de una instalación de tratamiento de aire es fundamental para su capacidad de transportar aire a través del sistema y superar obstáculos como filtros, conductos de aire, válvulas de regulación y salidas de aire. Los sistemas complejos, como los techos de salas blancas o los sistemas de extracción con largos recorridos de conductos y varios filtros, requieren presiones más elevadas que los sistemas más sencillos, como los ventiladores suspendidos libremente para la ventilación de instalaciones ganaderas.
Al diseñar un sistema, se aplica lo siguiente: los ventiladores centrífugos son especialmente adecuados para aplicaciones que requieren presiones elevadas concaudales volumétricosbajos.
Caudal volumétrico: En función de los requisitos específicos de la aplicación —por ejemplo, el tamaño de la estancia, la tasa necesaria de renovación del aire o requisitos especiales del proceso—, un sistema debe transportar una determinada cantidad de aire u otros medios gaseosos para cumplir su función de forma óptima.
Al diseñar un sistema, se aplica lo siguiente: los ventiladores axiales son especialmente adecuados para aplicaciones que requieren caudales volumétricos elevados a presiones comparativamente bajas.
Cuanto mayor sea la pérdida de presión en un sistema —por ejemplo, debido a obstáculos al flujo en el conducto de aire, a la fricción o a la resistencia de forma—, más energía necesitará el ventilador para garantizar el caudal de aire deseado. Desde el punto de vista del usuario, por tanto, es fundamental mantener la pérdida de presión lo más baja posible para lograr un funcionamiento eficiente.
Las optimizaciones estructurales, como el uso de intercambiadores de calor de mayor tamaño, conductos de aire más cortos o una sección transversal de tubería mayor, pueden reducir significativamente la pérdida de presión. Aunque esto aumenta el espacio necesario y, en algunos casos, los costes de construcción del sistema, permite que la instalación funcione con un consumo energético considerablemente menor. Además, también contribuye a reducir el nivel de ruido. Una configuración optimizada del sistema permite así reducir los costes de funcionamiento durante toda la vida útil de la instalación y, por lo general, genera un mayor ahorro global para el usuario.
Conclusión: Para conseguir el funcionamiento más eficiente, una acústica óptima y la máxima rentabilidad de un sistema a lo largo de toda su vida útil, es necesario tener en cuenta numerosos factores. A menudo, desde el punto de vista del usuario, es preciso encontrar el mejor equilibrio entre las condiciones existentes y el diseño ideal del sistema.
ZIEHL-ABEGG estará encantado de ayudarle a diseñar su sistema para obtener un rendimiento óptimo. ¡Póngase en contacto con nosotros!
