Cálculo del extractor para cocina: cómo calcular la potencia del dispositivo extractor

La atmósfera de la casa está más o menos protegida de la calle polvorienta y contaminada, pero es indefensa frente a los contaminantes del aire generados por la cocina. Estará de acuerdo en que una ventana abierta mientras se cocina es extremadamente insuficiente.

Se necesita una campana extractora sobre la placa y un conducto de ventilación con salida al exterior, pero antes, un cálculo de la campana para la cocina para seleccionar el equipo con la potencia adecuada. Pero, ¿cómo hacerlo sin recurrir a especialistas?

Trataremos de orientarle – en este material se analiza en detalle el procedimiento de cálculo, se proporcionan fórmulas y ejemplos concretos de cálculos. También se han seleccionado fotos ilustrativas y útiles consejos en video sobre la selección e instalación de campanas.

Siguiendo las recomendaciones, puede calcular por sí mismo la potencia necesaria del dispositivo de extracción, que eliminará el aire viciado de manera oportuna y completa.

¿En qué se diferencia la campana extractora de la ventilación?

En los apartamentos modernos, sobre la placa de cocina se coloca un campana extractora, más conocida como extractor. Muchos propietarios están convencidos de que este colector de aire es responsable de la ventilación de la cocina.

Por lo tanto, con la conciencia tranquila, introducen el conducto de ventilación de la campana en la abertura de ventilación diseñada y construida por los constructores del edificio de apartamentos.

¿Qué ocurre si se bloquea la ventilación estándar de la cocina con el conducto de la campana extractora? La intensidad del intercambio de aire en el apartamento disminuirá drásticamente.

Los instaladores de campanas de cocina y los vendedores de campanas suelen afirmar lo contrario. Dirán: este equipo mejorará significativamente la calidad del suministro de aire de la casa, ya que tiene una potente unidad de ventilación.

Sin embargo, la potencia del extractor de la placa no tiene ninguna relación con la ventilación. La razón es que el intercambio de aire en los apartamentos de la mayoría de edificios residenciales de varias plantas, especialmente los construidos antes del año 2000, fue diseñado pensando en un sistema de ventilación de suministro y extracción.

El principio del intercambio de aire en un edificio de varios pisos se basa en fuentes de aire de suministro (ventanas, rejillas, etc.) y conductos de extracción (fig. izquierda). Estos últimos se extienden verticalmente a través de todos los pisos del edificio. La campana de cocina puede estar conectada al conducto (fig. derecha) o no.

El aire exterior entraba a través de las rendijas de los marcos de las ventanas y de la puerta de entrada. Y los conductos de ventilación de la cocina, del baño y del aseo se utilizaban para extraer el aire «viciado». Parece nada, ¿verdad?

La campana extractora en la cocina – para extraer el aire. Entonces, ¿por qué no se puede «conectar» el conducto de aire del extractor de campana? La cuestión está en el rendimiento del aire.

Una campana extractora de cocina no conectada al sistema de ventilación general del edificio descarga el aire contaminado a través de un orificio de ventilación independiente o funciona como un recuperador sin función de extracción de masas de aire.

Los conductos de aire en edificios residenciales de apartamentos están diseñados para una carga determinada. En general, las capacidades de cualquier comunicación se calculan cuidadosamente en la etapa de diseño.

Y en condiciones ideales (paredes limpias del conducto de ventilación, ausencia de obstrucciones en la entrada y salida, etc.) el rendimiento de la ventilación natural en un apartamento de un edificio de varias plantas será de 160-180 m³/h.

También puede interesarle la información sobre la velocidad normativa del aire en los conductos, que se trata en este artículo.

Característica de la campana extractora de cocina

En los modelos de campanas extractoras, la potencia es significativamente mayor – 200-1100 m³/h. Esta potencia es necesaria para aspirar hacia el conducto los contaminantes volátiles que se generan al cocinar.

Sin embargo, los vendedores de campanas extractoras alegan otra razón para elegir la potencia del dispositivo de extracción – la necesidad de un frecuente intercambio de aire en la cocina.

La caja de la campana instalada sobre la placa no se encarga del intercambio de aire en el ambiente de la cocina. Este aparato solo extrae los productos volátiles de la cocción. Leyendas: A – salida de productos de combustión de la placa, B y C – dirección del movimiento del aire en el proceso de intercambio de aire.

Las normativas de ventilación mecánica efectivamente establecen un recambio de aire de 10 a 12 veces el volumen del local servido (SNiP 41-01-2003).

Pero la campana extractora ubicada sobre la placa de cocina no cumple la función de «ventilación del ambiente», ya que no es capaz.

El aire que necesita renovación (reemplazo) se acumula cerca del techo. La campana extractora no es capaz de aspirarlo hacia el conducto de ventilación – su embudo no está colocado lo suficientemente alto. Y el flujo de aire en la expulsión y la aspiración se comporta de manera desigual.

La instalación electromecánica aspira aire desde una distancia que no excede el diámetro del embudo de aspiración. Es decir, con un ancho de campana extractora de 400 mm, se aspirará el aire que se encuentre a no más de 400 mm del embudo.

Mientras tanto, la expulsión del flujo de aire ocurre a una distancia que supera los 15 diámetros de la abertura de extracción.

Un simple ejemplo 'doméstico': un ventilador doméstico encendido. Por su parte trasera, el movimiento del aire es apenas perceptible, pero por el frente, un flujo de aire potente. Por cierto, la aspiradora succiona el polvo solo a una distancia mínima de la alfombra.

La única forma eficaz de eliminar los productos volátiles de la cocina es un conducto de ventilación independiente. De lo contrario, los olores permanecerán en la casa.

La campana extractora sobre la placa de cocina tiene una única tarea: eliminar el aire que llega a ella desde la superficie de la placa.

Por supuesto, en lugar del aire extraído, otra porción entrará a la placa desde la ventana, la puerta abierta a la habitación contigua, etc. Pero no se producirá un cambio completo del volumen de aire en la cocina.

Si los olores de la comida que se cocina suben al techo, no participarán en la mezcla y será difícil eliminarlos.

Por esta razón, las instrucciones para las campanas extractoras contienen las siguientes condiciones de colocación del extractor y funcionamiento: 600 mm desde la placa eléctrica; 750 mm desde la placa de gas; no permitir corrientes de aire mientras el extractor esté funcionando, de lo contrario los olores se extenderán por la habitación.

La campana de placa no garantiza el cambio de aire en la cocina. Al elegir su modelo, el volumen de aire de la habitación no es relevante. La relación entre el tamaño de la cocina y la potencia de la campana fue inventada por los vendedores de tiendas de electrodomésticos de cocina.

Entonces, ¿cómo calcular la potencia necesaria de la campana? Por supuesto, en función del rendimiento de la placa de cocina.

Al realizar los cálculos para seleccionar una campana de cocina, se deben tener en cuenta los siguientes factores:

Procedimiento de cálculo de la campana extractora

Para calcular el rendimiento necesario de la campana, se requieren conocer los parámetros de la placa de cocina.

En el cálculo que se muestra a continuación como ejemplo, se han utilizado las características de una placa de gas del fabricante esloveno Gorenje (modelo GI633E35WKB). Cabe señalar que la marca y el modelo de la placa se han seleccionado arbitrariamente.

También puede serle útil la información sobre cómo colgar el extractor sobre la placa de gas, que se trata en nuestro otro artículo.

Ningún cambio de aire 10 veces por hora en la cocina puede realizar la campana. Para calcular su potencia, se necesita conocer la capacidad térmica y las dimensiones de la placa de cocina.

Los cálculos realizados a continuación se han efectuado según la metodología R NP «ABOK» 7.3-2007. A pesar del propósito «industrial» de este método (ventilación de cocinas calientes de establecimientos de restauración), sus fórmulas son aplicables para calcular los parámetros de una campana doméstica para cocina.

Al cocinar, la placa desprende calor que necesita ser eliminado (extraído). La emisión térmica de la placa forma corrientes de convección de aire sobre ella, lo que simplifica el trabajo de la campana extractora. Pero no es posible eliminar por completo los contaminantes del aire que se generan sobre la placa de cocina confiando solo en la convección.

Etapa #1: cálculo de la potencia térmica total

Hasta la campana extractora o panel, las partículas volátiles que se generan al cocinar los platos son transportadas por la corriente de aire por convección. Es precisamente el calor desarrollado por los quemadores el que proporciona los volúmenes de aire a eliminar. Por lo tanto, se requiere calcular su potencia térmica total.

Para determinarla se utiliza la fórmula:

Q_T=q₁+q₂+q₃+q₄,

Aquí q es la potencia térmica nominal de un quemador, en kW.

En el modelo de placa de cocina considerado hay cuatro quemadores de gas en la superficie, cuyas potencias térmicas deben sumarse.

Calculamos: Q_T=1,9+1,9+1,0+3,5=8,3 kW. El valor obtenido de potencia térmica es válido cuando se cocina simultáneamente en todos los quemadores, lo cual ocurre raramente.

La potencia de la campana extractora de cocina depende directamente de los parámetros térmicos de la placa. Son los quemadores los que forman el flujo de convección que requiere la campana. Símbolos: Lo – caudal de aire, A/B – ancho y profundidad de la placa, h – altura de la placa, Z – altura desde la placa hasta la campana, Qk – potencia térmica total del flujo convectivo

En principio, se puede considerar la disipación de calor solo de los tres quemadores con mayor rendimiento térmico. Pero lo dejamos así, por si acaso.

Para calcular la potencia de la campana, es necesario determinar el caudal de aire (L_o) según los parámetros de la placa de cocina. Sin embargo, la fórmula del caudal de aire requiere calcular parámetros intermedios: el diámetro hidráulico de la superficie de la placa (D), el caudal de aire en el flujo convectivo (L_ki) y el caudal volumétrico de los productos de combustión (L_ri).

También en el proceso de cálculo se utilizan coeficientes desarrollados por los especialistas de NP «ABOK». Los valores de los coeficientes se seleccionan según parámetros adecuados para placas domésticas.

Etapa #2: cálculo del diámetro hidráulico y del caudal

Procedamos con los cálculos del diámetro hidráulico y del caudal convectivo de aire. El primer parámetro se determina mediante la fórmula:

D=2*A*B/(A+B),

Donde:

• A – ancho de la placa de cocina, m;
• B – largo de la placa de cocina, m.

Sustituimos los valores del ancho y largo del modelo de placa de gas seleccionado para el cálculo de ejemplo: D=2*0,6*0,6/(0,6+0,6)=0,6 m.

Además de todo lo demás, la elección de la potencia de la campana está relacionada con la futura ubicación del dispositivo. Cuanto más espacio libre haya alrededor de la campana, más potente debe ser. Para un dispositivo ubicado en una esquina se introduce un factor de corrección de 0,8, para un sistema “isla” 1,1

Para determinar los volúmenes del flujo convectivo, primero es necesario averiguar la proporción de disipación de calor convectivo de nuestra placa. Se calcula mediante la fórmula:

Q_k=Q_T*K_Ya*K_K,

Donde:

• Q_T – potencia de la placa definida anteriormente, kW;
• K_Ya – parte fraccional de la disipación de calor sensible de la potencia térmica del equipo de cocina. Para placas de uso doméstico se toma el valor de 250 W/kW;
• K_K – parte fraccional de la disipación de calor convectivo en relación con la disipación de calor sensible del equipo de cocina. Se toma el valor de 0,5.

Sustituimos los datos numéricos en la fórmula, calculamos: Q_k=8,3*250*0,5=1037,5 W. Continuamos y procedemos al cálculo del caudal convectivo de aire.

La fórmula es la siguiente:

L_ki=k*Q_k^1/3*(z+1,7*D)^5/3*r,

Donde:

• k – coeficiente obtenido experimentalmente por los especialistas de NP «ABOK». Se toma igual a 5·10^-3;
• Q_k – la fracción calculada anteriormente de las emisiones de calor convectivas de la placa, en W;
• z – la distancia desde la superficie de la placa hasta la campana extractora, en m. La distancia mínima vertical de la campana a la placa de gas es de 0,75 m;
• D – el diámetro hidráulico de la superficie de la placa, en m. La fórmula para su cálculo y un ejemplo se presentan anteriormente;
• r – el coeficiente de corrección, cuyo valor depende de las condiciones de colocación de la campana (consulte la imagen de la tabla anterior). En nuestro ejemplo, se elegirá la posición de la campana «junto a la pared», con un valor de coeficiente de 0,75 (debido a la «proximidad» condicional de los muebles de cocina vecinos, lo cual es habitual en las cocinas).

Determinamos el flujo convectivo, sustituyendo los datos numéricos en la fórmula:

L_ki=5·10^-3*1037,5^1/3*(0,75+1,7*0,6)^5/3*0,75= 0,061 m³/s

Como lo demuestran los resultados de los cálculos, el flujo de aire como resultado de la convección sobre la placa de cocina es bastante intenso. Teniendo en cuenta estos datos, se podrá elegir una potencia adecuada para la campana extractora.

Etapa #3: cálculo de la potencia de la campana extractora

La placa eléctrica durante el proceso de cocción no emite productos de combustión, ya que el calentamiento de los quemadores se produce sin combustión abierta, gracias a las resistencias. En cambio, los quemadores de gas producen productos de combustión y la campana tendrá que eliminarlos.

Fórmula para calcular el caudal volumétrico de los productos de combustión del metano:

L_ri=3,75*10^-7*Q_T,

Aquí Q_T es la potencia instalada de la placa de cocina, en kW. Este parámetro fue encontrado anteriormente por nosotros.

Ingresamos sus datos en la fórmula y obtenemos: L_ri=3,75*10^-7*8,3= 3,1125*10^-6.

Del ejemplo queda claro que el valor del caudal volumétrico de los productos de combustión de una placa de gas doméstica es pequeño. Por lo tanto, al determinar los parámetros de la campana de cocina, se puede despreciar.

Los bordes de la campana deben sobresalir ligeramente de los límites de la placa. A – ancho de la campana, B – profundidad de la campana. Un voladizo de 100 mm es suficiente para evitar la mezcla del flujo convectivo de la placa con la atmósfera de la casa.

Así que llega el turno de calcular el flujo de aire para nuestra placa. Este es el parámetro determinante para elegir la campana extractora.

La fórmula para su cálculo:

L_o=L_ki+ L_ri,

Donde:

• L_ki – el valor del flujo de aire del flujo convectivo que asciende sobre la placa, en m³/s;
• L_ri – los datos del caudal volumétrico de los productos de combustión del gas natural en los quemadores de la placa, en m³/s.

Queda por ingresar los datos y calcular el flujo de aire requerido, redondeando el resultado a tres decimales: L_o=0,061+3,1125*10^-6=0,061 m³/s. Hemos encontrado el flujo de aire en metros cúbicos por segundo, pero para seleccionar el modelo de campana extractora se necesitan metros cúbicos por hora (L).

Para convertir m³/s a m³/h, se debe multiplicar el caudal de aire obtenido (L_o) por el número de segundos en una hora y por el diámetro hidráulico de la placa (D)/L=0,061*3600*0,6=131,76 m³/h.

Por lo tanto, la potencia máxima suficiente de la campana extractora para el modelo de placa de gas Gorenje del ejemplo, redondeando 'por si acaso', será de 150 m³/h. Una potencia mayor simplemente no es necesaria: es un gasto inútil de electricidad.

¿Por qué una campana potente «no extrae»?

En primer lugar, debe revisar el estado del conducto de ventilación en el propio dispositivo de extracción, extraer y lavar (o reemplazar) los filtros – de grasa y posiblemente de carbón, lo que depende del modelo del extractor. Los mejores métodos de limpieza del extractor de cocina de la grasa se tratan en este artículo.

También es necesario asegurarse del correcto funcionamiento de la instalación de ventilación y de que tenga suministro eléctrico.

La corriente de aire también puede obstaculizar el funcionamiento de la campana, impidiendo el movimiento vertical del flujo de aire por convección desde la placa. Si no se detecta el problema de una campana «débil», su origen se encuentra fuera de la cocina.

El rendimiento de la campana extractora depende de la sección del conducto de ventilación por donde salen los vapores de la placa de cocina. Y los propietarios a menudo instalan una campana excesivamente potente o le asignan un modo de funcionamiento exagerado.

Los propietarios de viviendas siguen una lógica simple: cuanto más fuerte aspira el ventilador, mejor se eliminan los contaminantes volátiles de la placa.

Esto es incorrecto. El rendimiento y la eficacia del sistema de campana de cocina dependen directamente de las características de capacidad del conducto de ventilación.

La salida del conducto de ventilación para la campana de cocina a la fachada del edificio asegurará la conservación del tiro en el conducto. Es obligatoria la instalación de una válvula antirretorno y una tapa de rejilla.

Por ejemplo, el conducto de ventilación de intercambio de aire de suministro y extracción existente en la pared de la casa no es capaz de evacuar más de 150 m³/h de aire.

En primer lugar, la sección de estos conductos de ventilación no supera los 130-140 mm, lo que es insuficiente para la ventilación mecánica. En segundo lugar, la ventilación por conductos estándar en edificios de varias plantas es larga y contiene múltiples irregularidades.

En las instrucciones del equipo de ventilación suele indicarse un diagrama que muestra la relación entre la presión en el conducto y el rendimiento. El aumento de presión provoca una disminución del rendimiento de la campana.

Los conductos de ventilación en las casas están construidos de forma rudimentaria: paredes irregulares; restos de mortero; estrechamientos debido a bloques desplazados; muchas curvas. O incluso – el conducto de ventilación puede estar obstruido. En tal situación, no hay más remedio que limpiarlo.

Los intentos de asignar un rendimiento elevado a la campana extractora conectada al conducto de ventilación de la casa producen el efecto contrario.

Cuanto más fuerte sea el flujo de aire, con más intensidad los defectos en la sección del conducto de ventilación lo obstaculizan. Y si el aire impulsado activamente no puede avanzar, retrocede.

Un ejemplo sencillo: un balón de fútbol. Cuanto más aire se inyecte en el balón, más difícil será trabajar con la bomba. El obstáculo es la presión: hay mucho aire, tiende a salir por el tubo hacia atrás, empujando el mango de la bomba.

Una situación similar ocurre con una campana extractora de alta potencia: cuanto más intensamente se suministra aire, más se bloquea su funcionamiento.

Además de seleccionar adecuadamente el dispositivo de extracción para la cocina según su potencia, es importante elegir el lugar ideal para su instalación.

El conducto de ventilación ideal para una campana de cocina es corto, con un mínimo de curvaturas. Por lo tanto, el aire debe evacuarse de la cocina no a través del conducto de impulsión y extracción, sino a través de un conducto realizado específicamente para el sombrero extractor.

Un orificio en la pared de fachada, un conducto de aire rígido o flexible (idealmente de sección circular), una válvula antirretorno y una rejilla de entrada de aire en la salida del canal. Así debe equiparse el extractor de cocina.

El montaje detallado de una válvula de extracción a través de la pared hacia el exterior lo tratamos en nuestro otro artículo.

Conclusiones y video útil sobre el tema

Potencia, marca, diseño y principio de colocación del sombrero extractor: de todo esto hablan con colores los vendedores de los salones de electrodomésticos de cocina.

En el video que se presenta a continuación conocerá los detalles de la selección que el personal comercial no menciona. Los modelos de campanas no se diferencian por el diseño, sino por la calidad de fabricación y los accesorios:

En el siguiente video, los técnicos realizan la perforación de una pared en un edificio de apartamentos para el conducto del sombrero extractor. El trabajo se realiza con herramientas profesionales de forma rápida y precisa.

En la abertura preparada se instala el conducto de ventilación, que se conectará a la campana después del acabado de la cocina:

La mayoría de los videos sobre sombreros extractores de uso doméstico contienen información publicitaria o simplificada sobre su selección. Además, el método de cálculo de la potencia no se proporciona en ningún lado: solo «volúmenes de cocina» y «renovaciones del aire 10 veces».

Nosotros estamos convencidos de que la única manera de equilibrar la atmósfera del hogar es mediante el cálculo correcto del equipo de purificación de aire.

¿Su campana de cocina elimina perfectamente el aire viciado? Comparta su experiencia de cálculo de potencia. ¿O tal vez utilizó un método más sencillo en lugar de fórmulas y cálculos complejos? Cuéntenoslo – deje sus comentarios en el bloque de abajo.