El Gimnasio
La ventilación cuenta con una amplia variedad de aplicaciones para la industria, ventilación de edificios, ventilación de gimnasios o instalaciones deportivas, ventilación de plantas industriales, presurización de escaleras, extracción de en restaurantes y cocinas industriales, etc. Aplicaciones de diversa índole en este ramo nos ha motivado a plasmar el siguiente problema y su solución.
Para este problema se muestra el diagrama de un gimnasio (figura 1) con los datos pertinentes respecto a su altura, volumen de aire requerido y disminuciones totales. Los asientos de los espectadores están a 6 pies sobre el nivel del piso. En los vestidores no se pueden instalar rejillas de salida en el piso ni en las paredes.
El siguiente problema muestra el diagrama de un gimnasio con los datos pertinentes respecto a su altura, volumen de aire requerido y dimensiones totales.
Los asientos de los espectadores están a 6 pies sobre el nivel del piso. En los vestidores no se pueden instalar rejillas de salida en el piso ni en las paredes. Seleccione el sistema de difusores de aire para la estructura completa.
Solución al Problema
Sería deseable instalar un sistema perimetral a través de toda la estructura, sin embargo no en todos los espacios está disponible el área del piso para este fin; además, se busca optimizar la circulación del aire en la parte central del gimnasio por medio de un sistema de descargue desde el techo. La entrada a la instalación está sujeta a grandes cargas de infiltración y tiene una gran área de ventanales. Por lo tanto, deben instalarse las rejillas de salida en el piso, a lo largo del perímetro. La longitud perimetral de este lugar es de 50 pies, de los cuales 12 pies correspondan a puertas. Lo anterior significa que se puedan instalar difusores a lo largo de 38 pies, si fuera necesario. El ruido no constituye un factor limitante, y el desplazamiento inercial máximo debe de ser de 12 pies, con base en el ADPI. Recurriendo a las tablas, el difusor de 2 pulgadas de tamaño produce un desplazamiento inercial máximo de 12 pies, tiene una pérdida total de presión de 0.08 in. Wg, un NC de 23 y una capacidad de 66 cfm/ft. La longitud total de los difusores requerida sería entonces de:
1000
Ld = —— = 15
66
Esta longitud total debe ser dividida en cuatro secciones iguales y ubicada como se muestra en la figura 1.
La oficina y las aulas deben estar equipadas con rejillas de salida perimetrales. El desplazamiento inercial debe ser de 12 a 15 pies, y un NC de 30 resultaría aceptable. De acuerdo con las tablas, puede utilizarse un difusor de 3 pulgadas de tamaño, con una capacidad de 115 cfm/ft. El NC es de 22 y el desplazamiento inercial es de 15 pies, con una pérdida total de presión de 0.08 in. Wg. Entonces la longitud total del difusor se calcula así:
600
Ld = —– = 5.2
115
La longitud total puede dividirse en dos secciones, aun cuando una sola longitud de 5 pies también funciona adecuadamente, como se muestra la figura 1. El aula de la esquina debe de tener dos rejillas de salida.
Las gradas a cada lado del gimnasio también deben de estar equipadas con rejillas perimetrales con flujo hacia arriba, debido a la existencia de paredes expuestas al exterior y a los ventanales. Un desplazamiento inercial de 10 pies sería aceptable debido a que los asientos están a 6 pies sobre el nivel del piso.
El ruido no es un factor importante. Hay aproximadamente 145 pies de paredes expuestas a cada lado, y se deben suministrar 750 cfm. Por lo tanto, se requiere una capacidad de al menos 52 cfm/ft. De acuerdo con las tablas, un difusor de 2 pulgadas con una capacidad de al menos 55 cfm/ft producirá un desplazamiento inercial de 10 pies, con una pérdida de presión total de 0.057 in wg. La longitud total del difuso se calcula del siguiente modo:
7 500
Ld = ——– = 136.4
55
ADPI = Índice de desempeño de los difusores de aire
NC = Números de criterio del ruido
CFM = Tasa de flujo volumétrico.
La longitud total debe dividirse en al menos 5 secciones y ubicarse debajo de cada ventana.
La porción central del gimnasio debe estar equipada con difusores redondos para techo. Las tablas contienen los datos para ese tipo de rejilla. El área total del piso está dividida en cuadros imaginarios, y los difusores seleccionados deben tener capacidad para servir a esta área con un desplazamiento inercial justo suficiente para llegar a sus límites.
Si el área total se divide en 12 cuadrados iguales de aproximadamente 25 x 25 pies, un difusor de 12 pulgadas con capacidad de aproximadamente 630 cfm en cada cuadrado imaginario estaría en el rango aceptable, aun cuando su desplazamiento inercial de 15 pies es ligeramente mayor. Puesto que ésta es un área de ejercicios. Podría sacrificarse un poco el confort y utilizarse un sistema con difusores más grandes, el cuál es más económico.
Imagine que el área está dividida en 3 cuadrados iguales 50 x 50 pies. En tal caso, cada difusor proporcionaría unos 2500 cfm y produciría un desplazamiento inercial de 25 pies aproximadamente. Un difusor de 24 pulgadas, el cual tiene una capacidad de 2 510 cfm y un desplazamiento inercial de 30 pies, resultaría una elección aceptable. La pérdida total de presión es de aproximadamente 0.094 in. Wg. El desplazamiento inercial es un poco alto. Estos difusores deben ubicarse como se muestra en la figura 1.
Las áreas de vestidores deben estar equipadas con difusores de techo o con rejillas instaladas en la parte alta de la pared, ya que en este lugar el piso está totalmente cubierto con lockers cerca de las paredes. Puesto que la humedad tiende a condensarse con los difusores de techo, se utilizará un sistema con rejillas instaladas en la parte superior de las paredes. Si de la tabla 2 se seleccionaron cuatro difusores de 16x 4 pulgadas con capacidad para 300 cfm, el desplazamiento inercial de 31 pies (a cero de flexión) producirá una perdida de presión total de 0.085, in wg con un NC de 24. El desplazamiento inercial de este difusor es menor que el requerido por el ADPI de las tablas, por lo que, una situación crítica, tendría que elegirse otro. Los difusores deben estar ubicados a una distancia igual de aproximadamente 6 a 12 pies, debajo de un plafón como se muestra en la figura 1.
Todas las rejillas para el aire de retorno deben instalarse en el plafón, a menos que la estructura tuviera sótano, en cuyo caso sería factible su instalación cerca del piso, si se deseara.
Debido a que el enfriamiento y la ventilación son factores importantes en el gimnasio y en el área de vestidores, se utilizará un sistema de aire de retorno instalado en el techo.
Se parte del supuesto de que la totalidad del aire, excepto en los vestidores, fluirá de regreso a través del sistema de retorno antes de ser expulsado al exterior.
Los sistemas de distribución de aire de volumen variable generalmente implican el uso de difusores lineales o de barra T y un dispositivo de medición controlado por un termostato, al cual se le denomina caja terminal de VAV.
En la figura 2 se muestra cómo se utiliza tal dispositivo en relación con el sistema de suministro de aire y con los difusores.
La figura 3 es un esquema de una caja terminal típica, cuyo diseño varía de un fabricante a otro. Algunas de ellas generan su propia energía (auto-alimentadas) utilizando la energía del aire que fluye, mientras que otras requieren energía de una fuente externa.
Muchas de las cajas auto-alimentadas requieren de una alta presión estática, por lo que sólo se pueden utilizar en sistemas de alta velocidad. No obstante, existen modelos que operan con presiones compatibles con sistemas de baja velocidad.
