MEMORIA DE CALCULO VENTILACION (INYECCION Y EXTRACCION DE AIRE)
GALPONES PARA DEPOSITOS INVERSIONES 55555 C.A ZONA INDUSTRIAL SAN VICENTE – EDO. ARAGUA MAYO - 2010
INTRODUCCIÓN El objetivo de la presente memoria es calcular, en cantidad, calidad y emplazamiento, los dispositivos de ventilación necesarios de implementar para la correcta renovación de aire de los Galpones de Almacenamiento de Productos Terminados de Kimberly Clark. Lo anterior tomando como base la normativas sanitarias vigentes y sus condiciones de ventilación. DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE VENTILACIÓN PROPUESTO Este es un sistema de ventilación mecánico que opera a través de extractores los cuales funcionan con la energía del viento en el exterior del techo aprovechando el diferencial de temperaturas externa e interna al edificio. Al colocar un determinado número de extractores eólicos sobre el techo de las naves industriales, se genera un proceso continuo de circulación de aire. El aire más caliente, que en condiciones normales se acumula en la parte superior del interior de la edificación, es succionado por los extractores (los cuales son impulsados por el viento exterior) y desplazándolo hacia afuera. Este vacío es compensado naturalmente por la entrada de aire fresco en la parte inferior del edificio a través de ventanas, puertas, portones y ventiladores inyectores de aire. Este proceso permanente de circulación de aire permite mejorar las condiciones de habitabilidad del edificio eliminando no solo el calor excesivo sino también la humedad, los olores, vapores, humos y demás elementos perjudiciales que puedan estar contenidos en el ambiente del edificio dependiendo de su uso. La velocidad de este proceso de circulación está dada por el caudal de aire viciado que es desplazado de la edificación y reemplazado por aire fresco en un cierto período de tiempo (Naves Industriales 10 cambios x hora). Así se da lugar al término “cantidad de renovaciones por hora” que no es otra cosa que el número de veces que el volumen de aire contenido en el interior de la edificación es reemplazado en una hora. La cantidad de renovaciones por hora necesarias para cualquier edificación marcan un índice de confort en la habitabilidad del mismo y dependen del uso que se le dé a este. Este número deseado de renovaciones por hora depende de la cantidad y dimensión de los extractores eólicos y de la velocidad del viento. Todo esto suponiendo que la edificación cuenta con entradas de aire suficientes o inyección mecánica de aire (ya que la cantidad de aire saliente debe ser compensada de igual forma por aire entrante) y que los extractores estén colocados correctamente en la parte más alta posible de la cubierta. Un problema común en la industria es la acumulación de calor en recintos cerrados. Ello provoca que el ambiente de trabajo sea un factor negativo para el correcto desarrollo de la actividad y en algunos de los casos se necesita una
temperatura adecuada para el almacenaje de ciertos productos que así lo ameritan. Las elevadas temperaturas exteriores o el mismo proceso de producción pueden crear ambientes insoportables con elevado gradiente térmico. En estos casos es necesaria la eliminación de este calor. Para ello, es importante utilizar el sistema de ventilación más adecuado a las necesidades de la empresa y así lograr el máximo confort con el mínimo costo de mantenimiento. Por lo antes mencionado se propone un sistema de renovación mediante equipos de ventilación estáticos (Turbo-extractores). Un correcto estudio de la nave industrial permite localizar el foco de calor y las zonas de mayor acumulación. Con estos datos, se diseñará un circuito de ventilación que permita extraer el aire caliente del interior para sustituirlo por aire fresco y limpio del exterior combinando la inyección de aire con ventiladores axiales de cuatro aspas bien distribuidos para generar el efecto de barrido que hará que el aire caliente se desplace hacia la parte superior de la nave para ser extraído. El aire que nos rodea es una mezcla de gases, de cuyos componentes sólo el oxígeno y el nitrógeno son necesarios para la vida. Además contiene olores, humos, anhídrido carbónico producido por la respiración, variedad de bacterias y microorganismos. Vale destacar que la capacidad de trabajo y la salud de una persona se ven disminuidas si su actividad laboral se desenvuelve dentro de ambientes contaminados. Este proyecto de ventilación solucionará estos inconvenientes, renovando el aire del ambiente donde nos movemos en forma cotidiana; desarrollando un buen proyecto de ventilación de larga durabilidad y una inversión rentable.
Dispocision de Equipos según tipo de techo
COMO REBAJA GRADUALMENTE LA TEMPERATURA Aquí vemos un ambiente en donde la temperatura del aire interno sin extractor va desde los 30ºC en la parte inferior a los 65ºC en la parte superior, no produciéndose ningún tipo de cambio de aire, quedando por lo tanto el aire viciado.
Con los extractores eólicos, se lograría reducir la temperatura a 20ºC en la parte inferior y a 50ºC en la parte superior, al mismo tiempo que renovamos con aire fresco.
En ciertos casos, la concentración de calor generado tanto por efectos de la irradiación solar como por la carga térmica emitida por el proceso industrial, se acumula debajo de la cubierta registrándose temperaturas hasta de 70 ºC en los estratos más elevados. La falta de vías de escape del aire caliente produce un impacto directo en la temperatura promedio y grado de humedad del inmueble, incrementándolos hasta niveles que pueden colocar en riesgo la salud de las personas que allí laboren. El sistema de ventilación eólico generará un proceso ininterrumpido de circulación de aire, solicitando ingreso de aire fresco al recinto como consecuencia de la extracción permanente de aire caliente, y produciendo con ello un equilibrio de las temperaturas interna y externa a la sombra, disminuyendo el grado de humedad interno y generando un ambiente de trabajo confortable. Estos elementos redundarán en un incremento importante de la productividad de la fuerza de trabajo y mantendran frescos los productos almacenados si es el caso.
CALCULO DEL SISTEMA DE VENTILACIÓN La ventilación eólica se da por el número de veces que cambiamos el aire de la edificación por cada hora, a mayor numero de equipos más renovaciones. NUMERO MINIMO DE CAMBIOS DE AIRE POR HORA REQUERIDOS SEGÚN EL USO DEL LOCAL Local destinado a: Apartamentos en general Archivos Aulas de clases en general Bancos (oficinas y publico) Barberias Bares Billares Boleras (Bowling) Boites Cafeterias Capillas y Funenrarias Cervecerias Cocinas de restaurantes Cocinas de viviendas Comedores Comerciales Cuartos y Pasillos Cuartos de hoteles Despachos (oficinas) Depositos (en general) Discotecas y similares Dormitorios en general Fabricas (Ambiente laboral en general) Farmacias (preparacion de farmacos) Garajes Gimnasios Laboratorios Oficinas Publicas OficinaS Privadas Peluquerias Restaurantes Salas de conferencias Salas y Recibos Salas de baile Salas sanitarias Salones de belleza Teatros y otros sitios de reunion publica Tiendas por departamento Vivendas en general
Numero minimo de cambios de aire por hora 5 5 12 8 15 25 25 25 25 10 15 25 30 30 10 10 5 10 8 10 25 5 10 12 12 20 10 8 10 20 10 10 5 25 8 15 10 12 8
NORMAS SANITARIAS S/GACETA OFICIAL N°4.044 EXTRAORDINARIO
Una perfecta evaluación del ambiente a ventilar es fundamental para la instalación de los extractores. La ventilación industrial se calcula en metros cúbicos (M3). Donde: a= Largo b= Ancho h= Alto
Volumen del Galpon
=
axbxh
Formula típica aplicada para calcular el número de equipos eólicos: Nº de equipos eólicos
=
(Volumen del Galpon x Nº de cambios de aire x hora) Caudal Equipo
Temperatura La temperatura es un factor climático importante que se debe tener en cuenta a la hora de un estudio de recurso eólico, ya que al igual que la presión modifican el contenido energético del aire. Es por ello que a continuación se presenta los resultados obtenidos en la ciudad de Maracay (Latitud 10.247º N, Longitud 67.596º W)
Viento Para la evaluación de la energía contenida en el viento es necesario ponderar dos variables: magnitud y dirección del viento. Velocidad del Viento Para ponderar la velocidad del ciento, se toma el promedio mensual de la velocidad del viento para un mes dado, promediado ese mes por un periodo de 10 anos (Julio 1983-Junio 1993). Los valores de localidad del viento son inicialmente ponderados para el caso de una altura de 50m sobre la superficie del terreno. Cada valor promediado mensual es evaluado como el promedio numérico de valore de cada 3 horas para un mes dado.
Para la ubicación de la ciudad de Maracay, la velocidad promedio anual se ubica entre los 4,8 m/s. Seis meses (enero, febrero, marzo, abril, junio y diciembre) se ubican con velocidades de viento por encima del promedio. Los meses de mayor velocidad son van desde enero a Marzo, siendo Agosto, Septiembre, Octubre y Noviembre, los de menores velocidad de viento llegando a 3.44m/s. La diferencia entre los meses con mayor y menor velocidad de viento, se ubica en 2.59 m/s, lo que representa más de 59% del promedio de velocidades. Si bien es cierto que los tres primeros medes del ano promedian velocidades altas (>5.9 m/s) el periodo de agosto a noviembre las velocidades caen en forma apreciable (<4.75m/s). Dirección del Viento Es de gran importancia, para el estudio del recurso eólico, conocer también la dirección en que proviene el viento, para ello se utiliza lo que se denomina la rosa de los vientos, el cual es un diagrama que especifica la dirección así como el contenido energético del aire. Se observa que los vientos en la ciudad de Maracay, son predominantemente este, noreste. Siendo mayormente dominantes de enero a mayo en la dirección noreste, y en los restantes meses apunta más a la dirección este.
Resumen Climático Maracay – Edo. Aragua
FUNCIONAMIENTO DE LA TURBINA EOLICA Como se observa en la gráfica, el proceso continuo de Ventilación Eólico opera de la siguiente forma: el extractor eólico permanentemente succiona hacia afuera (Salida) el Aire Caliente acumulado debajo de la cubierta, el cual es compensado de manera natural mediante la entrada de Aire Fresco a través de las ventanas ubicadas estratégicamente en los estratos más bajos del recinto o la inyección artificial de aire, Este proceso, técnicamente dirigido, generará un nivel de circulación de aire dentro del recinto que garantizará la correcta ventilación del mismo.
Esta es la forma en que trabaja un sistema de ventilación apropiado, permitiéndole deshacerse del calor, la humedad, vapores, polución y olores acumulados al interior de su edificio. Por ello, y por no generar costos de operación, el Sistema de Ventilación Eólico se constituye en su mejor y más económica opción en ventilación.
Dicho lo anterior, en conclusión, el sistema eólico propuesto es un sistema de ventilación mecánico que opera mediante la utilización de extractores eólicos, los cuales, como su nombre lo indica, funcionan con la energía del viento exterior y por efectos del diferencial de temperaturas externa e interna bajo cubierta del inmueble. Los extractores eólicos de turbina, no requieren de motor para su funcionamiento.
Importante: La capacidad máxima de extracción de todo sistema de ventilación está dada en función del equilibrio entre los caudales de entrada y salida de aire al edificio. Es decir, la capacidad de extracción del sistema deberá poder ser compensada con un suficiente ingreso de aire al inmueble mediante la disposición de accesos naturales al mismo como ventanas, vanos, puertas, bloques y calados.
Este equipo tiene beneficios ambientales directos. Ya que es una inversión directamente relacionada con el control del medio ambiente, por la reducción de emisiones atmosféricas y la utilización de la energía eólica, que disminuye la demanda de dos recursos naturales renovables, la energía hidráulica o hídrica y el agua. Todas estas acciones que ejecuta, son medibles y verificables TIPOS DE FUNCIONAMIENTO DE LA TURBINA EOLICA •
Funcionamiento bajo ausencia total hipotética de viento: El "aire frío" de los estratos más bajos del interior del inmueble, empuja el Aire Caliente interior hacia arriba, contra la cubierta, encontrando como vía de escape el extractor. El empuje del Aire Caliente al chocar con el extractor, mueve sus aspas desde el interior, permitiendo una rápida evacuación.
•
Funcionamiento bajo condiciones de viento: El Viento Fresco mueve las aspas del extractor, las cuales, por su diseño aerodinámico, generan una fuerza de succión en el interior del aparato, que permite la extracción del Aire Caliente acumulado bajo la cubierta del inmueble. En la gráfica a continuación se ilustra el comportamiento de la capacidad de extracción variable del aparato, es decir, Caudal (M3/hora) frente a Velocidad del Viento (Km/hora).
BENEFICIOS DEL USO DE TURBINAS EOLICAS 1. Renueva constantemente el aire interior de su ambiente (24 horas al día). 2. Reduce la carga térmica generada por el proceso productivo. 3. Eleva los índices de confort térmico: equilibra las temperaturas interna/externa (a la sombra). 4. Remueve la polución suspendida en el aire. 5. Reduce la humedad interior de su ambiente. 6. Genera un ambiente agradable que propicia un mayor índice de productividad. 7. Proporciona un ambiente más benigno para la conservación de los elementos estructurales de la edificación, de los insumos y mercancías. 8. Totalmente ecológico, no consume energía eléctrica. 9. Contribuye a la reducción del consumo de energía en Aires Acondicionados ubicados en el área de influencia. 10. No produce ruidos. 11. Ayuda a preservar la buena salud de las personas que laboran en su zona de influencia. 12. Representa una excelente relación costo/beneficio. 13. Totalmente impermeables.
EQUIPO SELECCIONADO Extractor Eolico de Turbina 24" o 60 Cms Medidas y peso (Armado): Ancho (D): 100 Cm, Fondo (A): 70 Cm, Alto (C): 115 Cm, Peso 8.5 kilos Este extractor realizará una doble función. Aprovechando la diferencia de presión estática existente entre el local y el exterior, producirá un efecto chimenea, a la vez que movido por la acción del viento exterior (por su construcción grupo rodete) se comporta como un ventilador centrífugo, generando una diferencia de presión dinámica, lo que obliga a la extracción de gases viciados del interior.
CONCLUSIÓN El funcionamiento del Extractor Eolico o Turbina de Extracción es permanente, independientemente de cuáles sean las condiciones del viento exterior. Obviamente, a mayor velocidad de viento exterior, mayor será la capacidad de extracción del extractor. Sin consumo de energía eléctrica, totalmente ecológico, ambientes de trabajo más frescos y limpios y prolonga la conservación de su edificio. Es el sistema de ventilación y extracción propuesto se considera el más eficiente por que proporciona un ambiente renovado permanentemente las 24 horas del día sin consumo eléctrico o combustible. Extraen humos, gases, vapores, humedad, olores, renovando el aire ambiental interior por eso los Turbo extractores eólicos constituyen la solución ideal para sus problemas de ventilación. Al producir extracción por efectos del viento y por diferencia de temperatura interior/exterior ambiental estos extractores son ideales para: Naves industriales, silos, galpones, depósitos, bodegas, graneros, invernaderos, garajes, estadios cubiertos, todo tipo de fábricas, laboratorios,
negocios, clubes, escuelas, almacenajes, cocinas, restaurantes, hospitales, entidades de todo tipo, agroquímicas, supermercados, auditorios, baños públicos, discotecas, salas con hornos, oficinas, cafés, bares, bancos, polideportivos, hoteles, caballerizas, veterinarias, tintorerías, casillas rodantes, panaderías, clubes, hangares, etc.
MEMORIA DE CALCULO VENTILACION
PROYECTO : PROPIETARIO : UBICACIÓN:
GALPÓN DE ALMACÉN KIMBERLY CLARK INVERSIONES 5555, C.A. MARACAY - EDO. ARAGUA
HOJA: 01 PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO PARA EQUIPOS DE VENTILACION INFORMACION TECNICA 1.-
Nombre del Área:
Maracay - Edo. Aragua
2.-
Ubicación Geográfica:
10º15'41" latitud Norte 67º37'09 longitud Oeste
3.-
Altura Sobre el Nivel del Mar:
4.-
Temperatura Promedio de la Región:
28,00 °C
5.-
Velocidad de Aire Promedio de la Región
4,80 Mts/Sg 17,28 Km/Hr
6.-
Diferencial Térmico en el Interior de la Nave:
7.-
Área en Metros:
8.-
Altura Mínima del Techo 1:
12,10 Mts
9.9.
Altura Máxima del Techo 2:
9,10 Mts
445,00 Mts
5,00 °C 4.200,00 Mts²
10.- Inclinación del techo:
10,70 °
11.- Altura Promedio = (Altura Mínima + Altura Máxima) / 2 =
10,60 Mts
12.-
10,90 Mts
13.- Volumen Total = Área (m2) x Altura Diseño (m) = 14.- Volumen Promedio Ocupacion Racks = 15.- Volumen Total Calculo = 16.- No. de Cambios de Aire por Hora sugeridos por el Código: 17.- Volumen Total a Extraer = Cambios de Aire x Volumen Total =
45.780,00 Mts³ 7.267,50 Mts³ 38.512,50 Mts³ 10 Cambios x Hora 385.125,00 Mts³/Hr 226.544,12 P.C.M. Techo Tipo B
18.- Tipo de Techo:
Aluminio y/o Acero
19.- Material del Techo:
CALCULADO POR: ING. EDUARDO BLANCO C.I.V.: 153975
MEMORIA DE CALCULO VENTILACION
PROYECTO : GALPÓN DE ALMACÉN KIMBERLY CLARK PROPIETARIO : INVERSIONES 5555, C.A. UBICACIÓN: MARACAY - EDO. ARAGUA VENTILACIÓN GALPÓN DE ALMACENAMIENTO
HOJA: 02
VENTILACIÓN ÁREA GALPÓN (INYECCION DE AIRE - PCM) 168,00 Mts 25,00 Mts 4.200,00 Mts 2 10,90 Mts 45.780,00 Mts³ 7.267,50 Mts³ 38.512,50 Mts³ 6,00 ° 28,00 °C 10 Cambios x Hora
LARGO PROMEDIO (a): ANCHO PROMEDIO (b): ÁREA TOTAL (a x b): ALTURA PROMEDIO (h): VOLUMEN TOTAL (a x b x h): VOLUMEN RACKS: VOLUMEN PARA CALCULO: INCLINACIÓN DEL TECHO: TEMPERATURA PROMEDIO: FACTOR DE VENTILACIÓN:
CALCULO DE VENTILADORES (VOLUMEN x F. VENTILACION) / CAPACIDAD EQUIPOS
(38.512,50 M³ X 10 C/H) X 1/60 = 6.372,08 X 60 = 385.125,00 M³/Hr CAPACIDAD DE VENTILADORES: CANTIDAD DE VENTILADORES:
6418,75 M³/Min P.C.M = 385.125,00 / 1.7
QT =
Qv = 28.000,00 P.C.M. Qv = 792,87 M³/Min QT / Qv = Vent =
SELECCIÓN DE VENTILADORES (INYECCION) VENTILADORES HELICOIDALES: (4 ASPAS) MODELO AFP4- TF 48" MARCA FREDIVE Q = 28000 PCM 600 RPM Y 0" H2O, 4,8 HP ALTO = 1460mm. (A) ANCHO = 1460mm. (A) MATERIAL = ACERO DE GRUESO CALIBRE APLICACIÓN = INDUSTRIAL CANTIDAD DE VENTILADORES= 8,00 Und
CALCULADO POR: ING. EDUARDO BLANCO C.I.V.: 153975
226.544,12
8,09
MEMORIA DE CALCULO VENTILACION
GALPÓN DE ALMACÉN KIMBERLY CLARK PROYECTO : PROPIETARIO : INVERSIONES 5555, C.A. UBICACIÓN: MARACAY - EDO. ARAGUA HOJA: 03
VENTILACIÓN GALPÓN DE ALMACENAMIENTO VENTILACIÓN ÁREA GALPÓN (OPCION No. 01) 168,00 Mts 25,00 Mts 4.200,00 Mts 2 10,90 Mts 45.780,00 Mts³ 7.267,50 Mts³ 38.512,50 Mts³ 10,70 ° 28,00 °C 6,03 Mts/Sg 3,57 Mts/Sg 4,80 Mts/Sg 17,28 , Km/Hr 10 Cambios x Hora
LARGO PROMEDIO (a): ANCHO PROMEDIO (b): ÁREA TOTAL (a x b): ALTURA PROMEDIO (h): VOLUMEN TOTAL (a x b x h): VOLUMEN RACKS: VOLUMEN PARA CALCULO: INCLINACIÓN DEL TECHO: TEMPERATURA PROMEDIO: VELOCIDAD MAXIMA DEL AIRE: VELOCIDAD MINIMA DEL AIRE: VELOCIDAD PROMEDIO DEL AIRE: FACTOR DE VENTILACIÓN: Ó
CALCULO DE VENTILADORES (VOLUMEN x F. VENTILACION) / CAPACIDAD EQUIPOS
(38.512,50 M³ X 10 C/H) X 1/60 = 6.418,75 X 60 = 47.062,23 M³/Hr CAPACIDAD DE VENTILADORES: CANTIDAD DE VENTILADORES:
6418,75 M³/Min P.C.M = 385.125,00/ 1.7 QT = Qv = 2.942,89 P.C.M. Qv = 5.000,00 M³/Hr QT / Qv = Vent =
17,28 Km/Hr
CALCULADO POR: ING. EDUARDO BLANCO C.I.V.: 153975
226.544,12
76,98
MEMORIA DE CALCULO VENTILACION PROYECTO : GALPÓN DE ALMACÉN KIMBERLY CLARK PROPIETARIO : INVERSIONES 5555, C.A. UBICACIÓN: MARACAY - EDO. ARAGUA HOJA: 04
VENTILACIÓN GALPÓN DE ALMACENAMIENTO SELECCIÓN DE VENTILADORES EÓLICOS EXTRACTORES EÓLICOS: EXTRACTOR DE TURBINA 24" Q MIN= 2.942,89 PCM DIÁMETRO = 60 Cms. (D) ALTO = 100 Cms. (C) ANCHO = 70 Cms. (A) PESO = 8,5 Kg MATERIAL = ALUMNIO O LAMINA GALVANIZADA APLICACIÓN = INDUSTRIAL CANTIDAD DE VENTILADORES= 77,00 Und
ESQUEMAS DE FUNCIONAMIENTO
ESQUEMAS DE DISPOSICION DE VENTILADORES
CALCULADO POR: ING. EDUARDO BLANCO C.I.V.: 153975
