Uno de los errores más habituales consiste en seleccionar un ventilador únicamente por el volumen del recinto. En una instalación industrial, el cálculo debe tener en cuenta qué ocurre realmente dentro del espacio: número de trabajadores, maquinaria instalada, calor generado, contaminantes, distribución de la nave, entradas de aire y pérdidas de carga de la instalación.
Por ello, el cálculo del caudal es el punto de partida, pero no el único dato necesario para el diseño e instalación de una ventilación industrial eficiente.
Claves para calcular un sistema de ventilación industrial
- El volumen de la nave es el punto de partida, pero debe completarse con el análisis de la actividad, los contaminantes y la carga térmica.
- El caudal se calcula con varios criterios (renovaciones, ocupación, calor y contaminantes) y manda el más exigente.
- El caudal no basta para seleccionar un ventilador: hay que calcular las pérdidas de carga y la presión necesaria en conductos, filtros, rejillas y otros elementos.
- La distribución del aire y el tipo de ventilación son determinantes: algunos procesos requieren ventilación general y otros, extracción localizada sobre el foco contaminante.
Qué datos se necesitan para calcular la ventilación industrial
Antes de seleccionar los ventiladores es necesario conocer las características físicas de la nave. Longitud, anchura y altura permiten obtener su volumen interior:
Volumen de la nave (m³) = largo × ancho × alto
Una nave de 40 metros de longitud, 20 metros de anchura y 6 metros de altura tendría, por ejemplo, un volumen de 4.800 m³.
Pero este dato por sí solo no indica cuánto aire es necesario mover.
El siguiente paso consiste en analizar la actividad desarrollada. Una nave utilizada como almacén presenta necesidades diferentes a un espacio con hornos, motores, procesos químicos, polvo, vapores o una elevada carga térmica.
También deben conocerse el número de ocupantes, los horarios de producción, la temperatura exterior e interior, los focos de generación de contaminantes y la configuración de las entradas y salidas de aire.
Cómo calcular el caudal de ventilación de una nave industrial
No existe un único cálculo. El caudal se estima con varios criterios y, en general, el diseño se ajusta al que resulta más exigente para la actividad de la nave.
Por renovaciones de aire
Uno de los métodos habituales consiste en partir del volumen del recinto y establecer el número de renovaciones de aire necesarias durante una hora. La expresión básica es:
Q = V × n
- Q es el caudal de ventilación en m³/h.
- V es el volumen del recinto en m³.
- n es el número de renovaciones de aire por hora.
Si una nave tiene un volumen de 4.800 m³ y el proyecto determina que necesita 6 renovaciones por hora, el caudal teórico sería de 4.800 × 6 = 28.800 m³/h.
Este cálculo permite una primera aproximación, pero el número de renovaciones no debe elegirse arbitrariamente: se justifica en función de la actividad, los contaminantes, la carga térmica y el objetivo de la ventilación. Explicamos cómo se fijan en el artículo sobre renovación de aire en naves industriales.
Por número de trabajadores
En España, el anexo III del Real Decreto 486/1997, sobre disposiciones mínimas de seguridad y salud en los lugares de trabajo, establece una renovación mínima de 30 m³ de aire limpio por hora y trabajador en trabajos sedentarios en ambientes no calurosos ni contaminados por humo de tabaco, y de 50 m³/h por trabajador en los demás casos.
Estos valores son mínimos de renovación y no sustituyen el cálculo específico cuando existen contaminantes industriales.
Por carga térmica
Cuando el objetivo principal es evacuar el calor que generan hornos, motores o equipos eléctricos, el caudal depende de la potencia térmica que hay que disipar y del aumento de temperatura que se admite entre el aire que entra y el que sale. Con la densidad y el calor específico habituales del aire, puede estimarse así:
Q (m³/h) ≈ 3.000 × P (kW) / ΔT (°C)
Disipar 50 kW con un salto térmico de 5 °C exigiría, por tanto, unos 30.000 m³/h. Cuanto menor es el salto térmico admisible, mayor es el caudal necesario. Es el tipo de cálculo que aplicamos en proyectos como la ventilación de convertidores de placas solares.
Por contaminantes
Si la ventilación general debe diluir un contaminante, el caudal se calcula a partir de la cantidad que se emite y de la concentración que no debe superarse en el ambiente. El INSST desarrolla este cálculo en la NTP 741 sobre ventilación general por dilución.
El caudal no es suficiente: hay que calcular la presión
Una vez determinado el volumen de aire que debe mover la instalación, es necesario conocer la presión que debe proporcionar el ventilador.
El aire encuentra resistencia al circular a través de conductos, curvas, rejillas, filtros, silenciadores, compuertas y otros componentes. Cada elemento genera una pérdida de carga, y la suma de todas ellas en el recorrido más desfavorable determina la presión que necesita la red.
Cuanto más extensa y compleja sea la red, mayor será normalmente la presión necesaria para mantener el caudal previsto. Por esta razón, dos instalaciones que requieren 30.000 m³/h pueden necesitar ventiladores muy diferentes.
La selección correcta busca el punto de funcionamiento, es decir, el cruce entre la curva del ventilador y la curva de la instalación, en el que el equipo proporciona simultáneamente el caudal y la presión necesarios.
Ventilación general o extracción localizada
Otro aspecto fundamental es determinar qué se pretende conseguir con la ventilación.
Cuando el objetivo es renovar el aire general de una nave o ayudar a controlar una carga térmica, puede utilizarse un sistema de ventilación general correctamente distribuido.
Pero si existe una fuente localizada de polvo, humo, vapor o contaminantes químicos, aumentar únicamente las renovaciones de toda la nave puede no ser la solución más eficaz.
La extracción localizada capta el contaminante lo más cerca posible del punto donde se genera, antes de que se disperse por el espacio de trabajo. La NTP 741 del INSST la considera la técnica más adecuada como medida específica de control y recuerda que la ventilación general sigue siendo necesaria para reponer el aire que extraen esos sistemas. Por eso, en muchos proyectos los sistemas de aspiración y filtrado y la ventilación general se calculan de forma conjunta.
Cómo elegir los ventiladores industriales
Una vez conocidos caudal y presión puede determinarse qué tecnología de ventilación resulta más apropiada.
Los ventiladores axiales son especialmente adecuados para desplazar grandes volúmenes de aire cuando las necesidades de presión son relativamente bajas.
Los ventiladores centrífugos permiten trabajar con mayores presiones y son habituales cuando existen redes de conductos, sistemas de aspiración u otras resistencias importantes.
Además del punto de funcionamiento, deben analizarse temperatura, composición del aire, presencia de polvo, ruido, ubicación, consumo eléctrico y condiciones particulares del proceso. Puedes consultar la gama de ventiladores industriales axiales y centrífugos con la que trabajamos.
La distribución del aire también forma parte del cálculo
Instalar un ventilador capaz de proporcionar el caudal calculado no garantiza por sí solo una ventilación correcta.
Las entradas y salidas deben disponerse de manera que el aire recorra realmente las zonas que necesitan ventilación. Una mala distribución puede crear zonas muertas mientras otras partes de la nave reciben un caudal excesivo. La elección entre ventilación natural, forzada o mixta también condiciona esa distribución; lo explicamos en el artículo sobre los tipos de ventilación industrial.
Por ello, un sistema de ventilación industrial debe estudiarse como un conjunto formado por ventiladores, conductos, tomas de aire, puntos de extracción, silenciadores, sistemas de control y elementos de regulación.
En UCERSA, nuestro departamento de ingeniería realiza auditorías, cálculos de caudales, diseño, selección de equipos e instalación de sistemas de ventilación industrial llave en mano. Si necesitas calcular la ventilación de una nave nueva u optimizar una instalación existente, contacta con nuestro equipo de ingeniería: estudiar las condiciones reales de funcionamiento permite dimensionar una solución más eficaz y energéticamente eficiente.