Cómo determinar la presión del ventilador: formas de medir y calcular la presión en el sistema de ventilación

Si usted presta suficiente atención a la comodidad en el hogar, probablemente estará de acuerdo en que la calidad del aire debe ocupar uno de los primeros lugares. El aire fresco es beneficioso para la salud y el pensamiento. En una habitación con buen olor, no es una vergüenza invitar a los invitados. Ventilar cada habitación diez veces al día no es una tarea fácil, ¿verdad?

Mucho depende de la elección del ventilador y, en primer lugar, de su presión. Pero antes de determinar la presión del ventilador, es necesario familiarizarse con algunos parámetros físicos. Lea sobre ellos en nuestro artículo.

Gracias a nuestro material, usted estudiará las fórmulas, conocerá los tipos de presión en el sistema de ventilación. Le proporcionamos información sobre la presión total del ventilador y dos formas de medirla. Al final, podrá medir todos los parámetros por sí mismo.

Presión en el sistema de ventilación

Para que la ventilación sea efectiva, es necesario seleccionar correctamente la presión del ventilador. Hay dos opciones para medir la presión de forma independiente. El primer método es directo, en el que se mide la presión en diferentes lugares. La segunda opción es calcular 2 tipos de presión de 3 y obtener el valor desconocido a partir de ellos.

La presión (también llamada carga) puede ser estática, dinámica (de velocidad) y total. Según este último indicador, se distinguen tres categorías de ventiladores.

A la primera categoría pertenecen los aparatos con presión < 1 kPa, a la segunda de 1 a 3 kPa y más, a la tercera más de 3 a 12 kPa y superior. En edificios residenciales se utilizan dispositivos de la primera y segunda categoría.

Característica aerodinámica de los ventiladores axiales en el gráfico: Pv — presión total, N — potencia, Q — caudal de aire, ƞ — rendimiento, u — velocidad, n — frecuencia de rotación

En la documentación técnica del ventilador se suelen indicar los indicadores aerodinámicos, incluida la presión total y estática a un determinado caudal. En la práctica, los parámetros «de fábrica» y los reales a menudo no coinciden, y esto se debe a las características constructivas de los sistemas de ventilación.

Existen normas internacionales y nacionales destinadas a aumentar la precisión de las mediciones en condiciones de laboratorio.

En Rusia generalmente se aplican los métodos A y C, en los cuales la presión del aire después del ventilador se determina indirectamente, basándose en el rendimiento establecido. En diferentes metodologías, en el área de salida se incluye o no el cubo del rotor.

Fórmulas para calcular la presión del ventilador

La presión representa la relación entre las fuerzas actuantes y el área sobre la que se aplican. En el caso de un conducto de ventilación, se trata del aire y la sección transversal.

El flujo en el conducto se distribuye de manera desigual y no pasa perpendicularmente a la sección transversal. No será posible conocer la presión exacta con una sola medición, habrá que buscar el valor promedio en varios puntos. Esto debe hacerse tanto para la entrada como para la salida del dispositivo de ventilación.

Los ventiladores axiales se utilizan por separado y en conductos de aire, funcionan eficazmente donde se necesita transportar grandes masas de aire a una presión relativamente baja.

La presión total del ventilador se determina mediante la fórmula Pp = Pp (sal.) – Pp (ent.), donde:

• Pp (sal.) — presión total a la salida del dispositivo;
• Pp (ent.) — presión total a la entrada del dispositivo.

Para la presión estática del ventilador, la fórmula difiere ligeramente.

Se escribe como Rst = Rst (sal.) – Pp (ent.), donde:

• Rst (sal.) — presión estática a la salida del dispositivo;
• Pp (ent.) — presión total a la entrada del dispositivo.

La presión estática no refleja la cantidad de energía necesaria para transmitirla al sistema, sino que sirve como un parámetro adicional con el que se puede conocer la presión total. Este último indicador es el principal criterio para seleccionar un ventilador, tanto doméstico como industrial. La reducción de la presión total refleja la pérdida de energía en el sistema.

La presión estática en el propio conducto de ventilación se obtiene de la diferencia entre la presión estática a la entrada y a la salida de la ventilación: Rst = Pst 0 – Rst 1. Es un parámetro secundario.

Los diseñadores presentan los parámetros teniendo en cuenta una pequeña obstrucción o sin ella: en la imagen se muestra la discrepancia de la presión estática del mismo ventilador en diferentes redes de ventilación.

La selección correcta del dispositivo de ventilación incluye los siguientes detalles:

• cálculo del caudal de aire en el sistema (m³/s);
• selección del dispositivo basado en dicho cálculo;
• determinación de la velocidad a la salida según el ventilador seleccionado (m/s);
• cálculo de Pp del dispositivo;
• medición de la presión estática y dinámica para comparar con la presión total.

Para calcular el lugar de medición de la presión, se orientan por el diámetro hidráulico del conducto. Se determina mediante la fórmula: D = 4F / P. F es el área de la sección transversal del tubo y P es su perímetro. La distancia para determinar el lugar de medición en la entrada y salida se mide en cantidad de D.

¿Cómo calcular la presión en la ventilación?

La presión total en la entrada se mide en la sección transversal del conducto de ventilación, situada a una distancia de dos diámetros hidráulicos del conducto (2D). Antes del punto de medición, idealmente debe haber un tramo recto del conducto con una longitud de al menos 4D y un flujo no perturbado.

En la práctica, las condiciones descritas anteriormente son raras, y entonces se instala un honeycomb (enderezador de flujo) delante del lugar necesario, el cual endereza el flujo de aire.

Luego se introduce un receptor de presión total en el sistema de ventilación: en varios puntos de la sección, uno por uno – al menos en 3. Con los valores obtenidos se calcula el resultado promedio. En ventiladores con entrada libre, la presión total de entrada corresponde a la presión ambiente, y la presión manométrica en ese caso es igual a cero.

Diagrama del receptor de presión total: 1 — tubo de recepción, 2 — transductor de presión, 3 — cámara de estancamiento, 4 — soporte, 5 — canal anular, 6 — borde de ataque, 7 — rejilla de entrada, 8 — normalizador, 9 — registrador de señal de salida, α — ángulo en los vértices, h — profundidad de las depresiones

Si se mide un flujo de aire fuerte, a partir de la presión se debe determinar la velocidad, y luego compararla con el tamaño de la sección. Cuanto mayor sea la velocidad por unidad de área y cuanto mayor sea el área en sí, más productivo será el ventilador.

La presión total en la salida es un concepto complejo. El flujo de salida tiene una estructura no homogénea, que también depende del modo de funcionamiento y del tipo de dispositivo. El aire a la salida tiene zonas de movimiento de retorno, lo que complica el cálculo de la presión y la velocidad.

No se podrá establecer una regularidad para el momento de aparición de dicho movimiento. La falta de homogeneidad del flujo alcanza 7—10 D, pero el indicador se puede reducir con rejillas enderezadoras.

El tubo de Prandtl es una versión mejorada del tubo de Pitot: los receptores se fabrican en 2 versiones — para velocidades menores y mayores de 5 m/s

A veces, a la salida del dispositivo de ventilación hay un codo de giro o un difusor de desprendimiento. En tal caso, el flujo será aún más no homogéneo.

La presión se mide entonces según el siguiente método:

1. Detrás del ventilador se selecciona la primera sección y se escanea con una sonda. En varios puntos se miden la presión total promedio y el caudal. Luego, este último se compara con el caudal en la entrada.
2. Luego se selecciona una sección adicional — en el tramo recto más cercano después de la salida del dispositivo de ventilación. Desde el inicio de dicho fragmento se miden 4—6 D, y si la longitud del tramo es menor, se selecciona la sección en el punto más alejado. Luego se toma una sonda y se determinan el caudal y la presión total promedio.

A la presión total promedio en la sección adicional se le restan las pérdidas calculadas en el tramo después del ventilador. Se obtiene la presión total en la salida.

Luego se comparan el caudal en la entrada, así como en la primera sección y en la sección adicional en la salida. Se deben considerar correctos el indicador de entrada y uno de los de salida — el más cercano en valor.

Puede que no haya un tramo recto de la longitud necesaria. Entonces se elige una sección que divida el tramo de medición en partes con una relación de 3 a 1. La mayor de estas partes debe estar más cerca del ventilador. No se pueden realizar mediciones en diafragmas, compuertas, codos y otras conexiones con perturbación del aire.

Las diferencias de presión se pueden registrar con manómetros de presión, tiragómetros según GOST 2405-88 y manómetros diferenciales según GOST 18140-84 con clase de precisión 0,5-1,0.

En el caso de ventiladores de cubierta, la presión total (Pp) se mide solo en la entrada, y en la salida se determina la presión estática. El flujo de velocidad después del dispositivo de ventilación se pierde casi por completo.

También le recomendamos leer nuestro artículo sobre la selección de tubos para ventilación.

Particularidades del cálculo de la presión

La medición de la presión en el aire se complica debido a sus parámetros que cambian rápidamente. Se deben comprar manómetros electrónicos con función de promediar los resultados obtenidos por unidad de tiempo. Si la presión salta bruscamente (pulsa), serán útiles los amortiguadores que suavizan las fluctuaciones.

Se deben recordar las siguientes regularidades:

• la presión total es la suma de la presión estática y dinámica;
• la presión total del ventilador debe igualar las pérdidas de presión en la red de ventilación.

Medir la presión estática a la salida no será difícil. Para ello se utiliza un tubo de presión estática: un extremo se inserta en el manómetro diferencial y el otro se dirige a la sección de salida del ventilador. A partir de la presión estática se calcula la velocidad del flujo a la salida del dispositivo de ventilación.

La presión dinámica también se mide con un manómetro diferencial. A sus conexiones se conectan tubos de Pitot-Prandtl. A un contacto se conecta el tubo de presión total, y al otro, el de presión estática. El resultado obtenido será igual a la presión dinámica.

Para conocer las pérdidas de presión en el conducto de aire, se puede controlar la dinámica del flujo: tan pronto como aumenta la velocidad del aire, aumenta la resistencia de la red de ventilación. La presión se pierde debido a esta resistencia.

Los anemómetros y termoanemómetros miden la velocidad del flujo en el conducto de aire en valores de hasta 5 m/s o más; el anemómetro debe seleccionarse según GOST 6376-74.

Al aumentar la velocidad del ventilador, la presión estática disminuye, y la presión dinámica aumenta proporcionalmente al cuadrado del aumento del caudal de aire. La presión total no cambiará.

Con un dispositivo correctamente seleccionado, la presión dinámica cambia en proporción directa al cuadrado del caudal, mientras que la presión estática cambia en proporción inversa. En tal caso, la cantidad de aire utilizado y la carga del motor eléctrico, si aumentan, lo hacen de forma insignificante.

Algunos requisitos para el motor eléctrico:

• par de arranque bajo, debido a que el consumo de energía cambia de acuerdo con la variación del número de revoluciones aplicado al cubo;
• gran margen;
• Trabajo a máxima potencia para un mayor ahorro.

La potencia del ventilador depende de la presión total, así como del rendimiento y del caudal de aire. Estos dos últimos indicadores se correlacionan con la capacidad del sistema de ventilación.

En la etapa de diseño, habrá que establecer prioridades. Considerar los costos, las pérdidas de volumen útil de los espacios, el nivel de ruido.

Conclusiones y video útil sobre el tema

Resumen de los parámetros físicos necesarios para las mediciones:

Función de la presión en la red de ventilación:

El ventilador es una estructura simple en forma de rueda con aspas. Al mismo tiempo, es la parte principal del sistema de ventilación. Este dispositivo mecánico afecta la presión en el conducto de aire y determina la eficiencia de la ventilación.

Si desea calcular la presión del ventilador, familiarícese con magnitudes como la velocidad, el caudal de aire y la potencia. Así comprenderá mejor la esencia de las mediciones. El indicador principal, la presión total, mídalo según los esquemas que hemos descrito.

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