Difusión de aire

Concepto de difusión de aire

El sistema de difusión es la parte terminal y visible de un sistema de climatización, y determina el éxito o el fracaso de la instalación. De hecho, influye en la percepción del ocupante en su comodidad y sensación de calor o frío.
 
Pero la comodidad del ocupante se refleja también en la calidad del aire interior y la difusión del aire está estrechamente relacionada con esta calidad. Permite eliminar los contaminantes y contribuir al desarrollo de un ambiente saludable para el ocupante, cuando se diseñan adecuadamente.
 
Además, la difusión también contribuye al desarrollo sostenible, influye en el consumo de energía del edificio y el ahorro de energía es uno de los criterios necesarios para obtener HQE edificio (Alta Calidad Medioambiental).
 
Por último, la distribución del aire y confort térmico también se definen por la norma ISO 7730. Esta norma determina los criterios cualitativos que miden y evalúan los ambientes térmicos moderados. Por tanto, es necesario preocuparse por el sistema utilizado para distribuir el aire preparado de unidad de aire acondicionado central o terminal.
 

 

 

Caracterización del comfort

La comodidad en la zona ocupada se caracteriza mediante los siguientes criterios:
  • La falta de estratificación de la temperatura en la zona ocupada.
  • Una buena calidad del aire interior.
  • Ausencia de corrientes de aire en la zona ocupada.
 
Así pues hay que tener muy en cuenta que al impulsar aire  en un local, con velocidades elevadas para que el chorro alcance distancias convenientes, las personas o animales que ocupan el mismo toleren la corriente de aire. La impulsión debe arrastrar aire del ambiente y mezclarse con el mismo fuera de la zona de ocupación para llegar a una velocidad terminal que luego no moleste a los habitantes.
Hay que tener en cuenta también que los movimientos de aire en un local en el cual se impulsa aire depende, no solamente de la velocidad de proyección del aire soplado, sino también de las diferencias de la temperatura más elevada del aire introducido como del enfriammiento del aire a lo largo de las paredes. Si hay algo de ventilación natural, en invierno el aire exterior penetra por la parte baja del local y empuja hacia arriba el aire interior.
 
Se pueden coger  como referencia los siguientes valores en cuanto velocidades residuales de aire en función del tipo de local.
 
Local Velocidad Residual
Dormitorios y Hospitales 0,15 m/s
Aulas y Salas de reuniones 0,15 m/s
Oficinas 0,15 m/s
Teatros y Auditorios 0,15 m/s
Tiendas y Locales comerciales 0,17 m/s
Talleres 0,17 m/s
Instalaciones deportivas y Grandes almacenes 0,25 m/s
Estaciones de transporte 0,25 m/s
Locales industriales 0,25 m/s
 
Se pueden coger como referencia los siguientes valores de presión sonora en función del tipo de recinto y el momento horario.
 
TIPO DE RECINTO RUIDO POR EL DÍA [DB(A)] RUIDO POR LA TARDE [DB(A)] RUIDO POR LA NOCHE [DB(A)]
Zonas de estancias 40 40 40
Dormitorios 35 35 25
Despachos profesionales 35 35 35
Oficinas 40 40 40
Zonas de estancia 40 40 30
Dormitorios 35 35 25
Aulas 35 35 35
Salas de lectura 30 30 30
 

 

Inducción de aire

Consiste en mezclar el aire fresco de impulsión con aire de la habitación y mejorar el confort. En la difusión convencional esta mezcla se realiza en el mismo local pero antes de que el aire llegue a la zona de ocupación propiamente dicha. Pero también existe la posibilidad, mediante los difusores de inducción, de hacer este proceso de inducción dentro del pròpio difusor, consiguiendo una mayor tasa de inducción.
 
La tasa de inducción de una rejilla o un difusor es la relación entre el flujo de aire mezclado y la tasa de flujo de aire de impulsión. Este coeficiente da una idea de la capacidad del difusor o rejilla para renovar el aire de la habitación. Una tasa significativa de inducción permite una mejor mezcla de aire fresco con aire de la habitación y mejorar el confort.
 

Efecto Coanda

Cuando el flujo de aire es impulsado con cierta velocidad cerca de una pared paralela a la dirección del flujo de aire, por efecto de la viscosidad arrastra con el el aire estacionario situado entre el flujo de aire y la pared. Esto crea una depresión que absorbe el flujo de aire, haciendo que este se pegue a la superfície. Esta tendencia a pegarse a las superfícies paralelas es conocida como "efecto Coanda". Este efecto permite que la vena de aire fresco impulsada por el difusor tenga un mayor alcance y desde ahí vaya cayendo poco a poco por efecto de la gravedad, climatizando uniformemente toda la habitación y dando una mayor sensación de confort.
 
Difusor instalado en mural
Para conseguir el efecto Coanda, se necesita que la distancia entre el flujo de aire y el techo sea reducida, del orden de 0,3m.
 
 
Difusor instalado en techo 
Para conseguir este efecto, se necesita que el ángulo entre el flujo de aire y el techo sea igual o inferior a 45º.
 
 

Alcance

Se define como la distancia entre el difusor y el punto donde la velocidad del flujo desciende a una velocidad terminal Vt (del orden de 0,25 ó 0,15 m/s).
El valor de esta Vt depende de la velocidad máxima dentro del local y del tipo de impulsión (radial, cónica, plana), de la coniguración del local, de la ubicación del difusor y de las condiciones de temperatura.
  • Cuando la vena de aire llega a una pared: el alcance XL corresponde a la distancia entre el difusor y la pared. 

  • Cuando la vena de aire se impulsa en un local de gran profundidad: provoca que la vena no llegue hasta la pared opuesta a la impulsión. La vena de aire vuelve hacia al difusor y se alimenta del aire impulsado. El alcance corresponde entonces a la distancia de penetración, distancia en la cual Vz es más alta.

 

 

 

Difusión por inducción

  • La difusión de aire por la inducción es el tipo de difusión más utilizado.
  • El aire se impulsa a una velocidad suficientemente elevada a través del difusor para mezclarse con el aire y llegar a la zona de ocupación, con una velocidad residual y un nivel de ruido comfortable.
Con este método, la temperatura y la concentración de contaminantes es uniforme en todo el espacio. También se consigue un efecto de desplazamiento cuando las unidades de impulsión y extracción se sitúan una en frente de la otra.
Las cargas térmicas (principalmente cargas externas en las paredes) tienen una gran influencia en el flujo de aire por lo que se debe elegir la ubicación y el tipo de difusor en consecuencia.
 

Difusión mediante rejillas en mural

  • Es muy importante colocar la rejilla correctamente para obtener el efecto Coanda.
  • Cuando se impulsa aire frio, se debe evitar que la corriente de aire caiga prematuramente en la zona ocupada, ya que generaría malestar por la velocidad excesiva del aire y por la diferencia de temperatura entre el aire impulsado y el aire de la zona ocupada.
 

 
  • Cuando una pared exterior genera corrientes de convección, provocados por ejemplo por la radiación solar, existe un cierto riesgo de que la vena de impulsión descienda hacia la zona de ocupación cuando entra en contacto con la corriente de convección. Esto genera una corriente de aire en la zona de ocupación con temperaturas no uniformes, que acaba resultando molesta. Para evitar este efecto, se debe seleccionar una rejilla con un alcance equivalente al 70% de la longitud del local.
 

 

Difusión mediante difusores de techo

  • Los difusores de techo generan una vena de aire radial que se pega fácilmente al techo (efecto Coanda) y son especialmente adecuados para alta necesidad de refrigeración.
  • Los difusores de techo tienen una alta tasa de inducción, por lo que la mezcla entre el aire de impulsión y aire de la habitación es muy bueno y dan un buen comfort en la zona ocupada.
  • En invierno, el aire caliente que se impulsa a través de los difusores de techo de forma radial, produce un efecto de estratificación de la temperatura y el aire caliente se estanca en la parte superior de la habitación, mientras que el aire frío se estanca cerca del suelo. Por este motivo es recomendable instalar difusores de techo con vena de aire ajustable para una impulsión vertical del aire en invierno y una impulsión radial con el efecto Coanda en verano (difusores ajustables manualmente o termorregulables).
 

 

Difusión mediante difusores lineales

  • Los difusores lineales tienen una mayor tasa de inducción que las rejillas de pared y permiten así a tener una mayor capacidad de enfriamiento. Es importante conseguir un efecto Coanda para mejorar la comodidad en la zona ocupada y el difusor debe estar diseñado para tener un flujo de aire horizontal. Se debe seleccionar un alcance igual a la longitud de la sala de 1 a 2 m.
  • Cuando el difusor lineal está situado cerca de una pared exterior de vidrio, hay la posibilidad de dirigir una ranura del difusor hacia la ventana para controlar la corriente de convección creada por la carga de calor externa.
 
 

 

 

Difusión por conducto textil

Conducto poroso

Fabricados en tela porosa. La permeabilidad de la tela se define por la velocidad y longitud. Los conductos porosos difunden el aire a muy baja velocidad. Se utilizan para la refrigeración y permiten obtener una distribución homogénea del aire en toda la habitación.

Conducto de ranura lateral

Fabricados en tela impermeable. El aire se difunde por el espacio mediante las ranuras laterales en toda su longitud. Se utilizan para la refrigeración y calefacción de aire en locales de altura moderada (< 5m). El ancho de las ranuras y su ángulo de apertura permiten regular el alcance y la velocidad residual de la vena de aire.

Conducto perforado

Fabricado en tela impermeable con perforaciones que crean el efecto de inducción. El aire es impulsado a alta velocidad, induciendo una parte del aire ambiente, lo que resulta en una buena homogeneización de temperatura. Se evita el riesgo de estratificación. Se utiliza para la refrigeración y calefacción en locales de gran altura, con una fuerte diferencia de temperaturas.
 
 

Difusión de largo alcance

La difusión de largo alcance se consigue impulsando una vena de aire lo más turbulenta posible que, gracias a la gran inercia que tienen este tipo de flujos, permite que el aire fresco llegue hasta la zona de ocupación. Se utiliza para las siguientes aplicaciones:
  • Calefacción de grandes locales.
  • Refrigeración de locales terciarios con una gran diferencia de temperaturas o con obstáculos en su vena de aire.
 
La vena de aire turbulenta, combinada con una velocidad de inyección de aire elevada, crea un fenómeno de inducción: el aire impulsado arrastra el aire ambiente y se mezclan. La diferencia de temperatura entre el aire ambiente y el aire de impulsión disminuye rápidamente.
 
Para locales de gran altura, la difusión de largo alcance de flujo turbulento aumenta el alcance (reduce de las fuerzas de sustentación por inducción) en el modo de calefacción. Por otro lado, el efecto de inducción homogeniza las temperaturas en la habitación y evitar el riesgo estratificación del aire en la parte superior de la sala. Los difusor tienen álabes regulables y el ajuste del ángulo se adapta el modo de difusión de la operación (modo de calefacción o de refrigeración). Así pues, este sistema asegura una buena difusión, comfort y un control de las velocidades de aire residual en la zona ocupada para las diferentes configuraciones.
 

      

*Chauffage: calefacción ; Refroidissement: refrigeración
 
Para los edificios de altura media (de 2,5 a 3,5 m), la difusión turbulenta se utiliza cuando la temperatura del aire es baja. El riesgo de creación de corrientes de aire, debida a la gran diferencia de temperatura entre el aire ambiente y el aire de impulsión, se reduce. El efecto de inducción mezcla rápidamente el aire de impulsión con el aire ambiente, mientras que la velocidad del aire disminuye rápidamente. Esto produce una distribución óptima de confort, con velocidades de aire residuales bajas en la zona de ocupación.
 
Además, la distribución de remolinos de flujo ayuda a identificar las restricciones pueden crear los obstáculos en el techo. Este concepto de difusión de aire no utiliza el efecto Coanda, no hay ninguna vena de aire que se pegue al techo así que no hay riesgo de la vena se despegue del techo y caiga dentro de la zona ocupada.
 
 

Difusión por desplazamiento de aire

El sistema de difusión por desplazamiento se basa en un simple principio: "El aire caliente es más ligero que el aire frío (o de ambiente) y tiende a elevarse".
 
El aire fresco (o frío) se impulsa a nivel del suelo en la zona ocupada. A partir de fuentes calientes (personas, máquinas), se calienta y se eleva en la parte superior de la habitación. La difusión del aire se realiza directamente en el área de tratamiento:
       - A baja velocidad (de 0,2 a 0,4 m / s)
       - A una temperatura ligeramente más baja que la temperatura en la zona ocupada.
 
  • Sólo se tienen en cuenta las aportaciones de calor en el área de ocupación (de 0 a 2 m de altura), lo que permite reducir tanto el caudal a impulsar como la potencia de refrigeración para acondicionar el aire, con respecto a una solución tradicional. También hay la posibilidad de utilizar esta difusión para free-cooling.
  • Este sistema ofrece un nivel de comfort muy importante: la baja velocidad de salida del aire proporciona una baja velocidad del aire residual y un bajo nivel de ruido en la zona ocupada.
  • Por otro lado, la difusión por desplazamiento de aire permite obtener una mejor calidad y limpieza del aire de forma más fácil que por un método convencional. Los contaminantes se eliminan en la parte superior de la habitación y sólo pasan una vez a través de la zona ocupada antes de ser descargadosal exterior.
 
         
 
  • Las unidades de desplazamiento de aire tienen un alto grado decorativo y permiten cumplir su función sin romper con la línea decorativa (unidades tipo ADU o FC).

 

 

 

Pdf: 
Icono PDF Difusión de aire-Nuevo Formato.pdf