Ensayos de fugas en Ductos de Aire.

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1 Ensayos de fugas en Ductos de Aire.
Punto de vista y experiencia de un Ingeniero Consultor Carlos Lisboa Office Cell

2 Objectivos de aprendizaje:
Importancia de la estanquidad de ductos de aire; Tasas de fugas medidas en systemas de ductos de aire existentes; Ensayos de estanquidad de ductos de aire, referencias normativas; Ensayos de estanquidad de ductos de aire, requisitos legales; Ensayos de estanquidad en ductos de aire, práctica; Conclusiones y recommendaciones.

3 Los ventiladores y bombas utilizan la misma cantidad de energía anual que los chillers
USA Department of Energy (DOE). Annual Energy Outlook 1998.

4 Los ventiladores y bombas utilizan la misma cantidad de energía anual que los chillers.
USA Department of Energy (DOE). Annual Energy Outlook 2018.

5 ASHRAE Handbook – System&Equipment
La relación entre la potencia del ventilador y el flujo de aire está en algún lugar entre una función cuadrática y cúbica; Un aumento en el flujo de aire para compensar las fugas del sistema significa que el consumo de energía del ventilador aumenta significativamente; Mediciones de campo mostrán que un sistema VAV con fugas (10%) utiliza de 25 a 35% más de energía del ventilador que un sistema ajustado ASHRAE Handbook – System&Equipment, Chapter 19 – Duct Construction.

6 Para enfriar 1.000W de calor sensible, con aire, sin fugas en lo sistema de ductos de aire, los ventiladores utilizan cerca de 215W de energía, que se adiciona a la carga térmica sensible a enfriar.

7 Los sistemas de conductos existentes pueden tener enormes tasas de fugas.

8 “En la práctica se aplica una teoría completamente diferente  ”
Cuando, en la práctica, los sistemas del mundo real se alejan de las condiciones ideales, se producen resultados inesperados, comprometiendo los objetivos establecidos, con respecto a la eficiencia y la eficacia. Para termos edificios eficientes, o mesmo de necesidades nulas de energía (NZEB), é indispensable tener sistemas de conductos con elevado grado de estanquidad.

9 EN 12237: 2003 - Ductwork strength and leakage of circular sheet metal ducts

10 ASHRAE Handbook – System&Equipment
ASHRAE Handbook – System&Equipment, Chapter 19 – Duct Construction (excluding color formating)

11 Situación en Europa En Suecia, los ensayos de estanquidad de conductos de aire son practica corriente hace más de tres décadas; En Suecia, en este momento, los sistemas nuevos, aunque no sea obligatorio por ley, cumplen habitualment con la Clase C; En la mayoría de los países europeos se están aplicando medidas para mejorar la estanqueidad de los sistemas de conductos, a la imagen del ejemplo sueco; En Portugal las pruebas de estanquidad en sistemas de conductos de aire son obligatorias por ley desde 2006; Los requisitos de la ley portuguesa, 1,5 l/s/m2, cuando se prueban a una presión de 400Pa, están por de bajo de Clase A;

12 Especificación de ensayo
Depois de concluída a instalação da rede de condutas deverão ser feitas as verificações preliminares recomendadas pelo fabricante e ainda as seguintes: Correta suspensão e alinhamento de condutas; Correta execução da rede em conformidade com os desenhos de preparação de obra; Aplicação de todos os componentes especificados no projeto (registos de equilibragem, portas de acesso, registos corta-fogo, atenuadores acústicos, etc.). Antes da ligação final da rede, por manga flexível, a todos os terminais (difusores e grelhas) deverá ser realizado o teste de estanquidade em conformidade com a norma EN

13 Especificación de ensayo
O teste deverá ser feito a uma parte da rede de condutas de cada sistema aeráulico, considerando-se um sistema uma unidade de tratamento de ar e a rede de condutas respetiva. A parte do sistema a selecionar para o teste deve obedecer aos seguintes requisitos: Área de superfície de condutas de, pelo menos, 10% da área total do sistema; Área de superfície de condutas de, pelo menos, 10m2; Área de superfície de condutas tal que conduza a um caudal de fugas admissível, fmax, inferior a 35 l/s quando usada a fórmula aplicável da tabela 2, da norma EN12237, (este requisito deve-se à limitação de caudal dos equipamentos de teste disponíveis no mercado);

14 Especificación de ensayo
A razão, L/A, entre o comprimento total de uniões, L(m), e a área total a ensaiar, A(m2), deverá situar-se no intervalo entre 1 m-1 e 1,5 m-1; Inclusão na parte a testar dos diferentes tipos de componentes representativos do sistema, nomeadamente; ramais terminais, de menor diâmetro; ramais principais de maior dimensão; tês e derivações; curvas; registos de balanceamento; registos corta fogo; etc.

15 Especificación de ensayo
Caso se meça um caudal de fugas superior ao admitido, deverá ser adotado o seguinte procedimento: identificados os pontos de fuga, utilizando fumo colorido; corrigidos os pontos de fuga; repetido o ensaio; ensaiada uma segunda parte da rede de dimensão idêntica à inicial; se o ensaio da segunda parte da rede revelar novamente fugas excessivas deverá ser ensaiada a totalidade da rede.

16 Equipo de ensayo

17 Ensayos de estanquidad. La práctica en Portugal
La experiencia práctica en nuestra empresa, en trabajos de diseño e inspección de campo, muestra que: Cuando se le obliga hacer las pruebas de fugas en conductos de acuerdo con la norma EN 12237: 2003, logrando un rendimiento mínimo de Clase B, la reacción del instalador siempre es de sorpresa y de falta de experiencia en la realización de la prueba; Necesitamos guiar al instalador en los procedimientos de prueba; Nunca hemos trabajado con un instalador propietario del equipo de prueba de fugas. Lo alquilan o proponen una prueba con un equipo hecho a medida; Nuestro sentimiento general, basado en conversaciones con otros profesionales, en el mercado, es que se realizan muy pocas pruebas de fugas en Portugal.

18 Ensayos de estanquidad. La práctica en Portugal
Clase B se puede lograr fácilmente en conductos de sección circular si se cumplen los procedimientos de instalación adecuados y se aplican los accesorios adecuados para la unión de conductos; La prueba demora alrededor de 10 minutos en realizarse, después de preparar correctamente la muestra del conducto a probar; Evitar la ovalización debida a la manipulación incorrecta de los conductos, a saber, el transporte o el almacenamiento de secciones rectas de conductos en posición horizontal, apiladas o no, sin tampones rígidas terminales. Para evitar la ovalización, los conductos deben transportarse y almacenarse en posición vertical; La primera parte del ducto instalado debe probarse de inmediato para identificar y corregir posibles procedimientos de instalación inadecuados que, de lo contrario, se repetirían en partes posteriores del systema.

19 Ensayos de estanquidad. La práctica en Portugal
Cuando se usan modelos BIM en 3D de los ductos, con un nivel adecuado de detalle, se puede realizar la prefabricación de ductos, aumentando la calidad del trabajo y disminuyendo el tiempo de instalación. Usando este método, en un trabajo reciente, además de una muy rápida ejecución de obra, la mayoría de las muestras analizadas alcanzaron la clase de estanquidad C y, en una de las últimas muestras de ductos, incluso llegaron a la clase D.

20 Ensayos de estanquidad. La práctica en Portugal
Para tener una información más objetiva sobre las pruebas de estanquidad en sistemas de conductos, realizamos una encuesta online a los instaladores más grandes del mercado. La muestra de la encuesta fue: 15 instaladores; Total de casi 180 M€ de ventas (2016) para los 15; Las respuestas son anónimas; Sólo 11 contratistas respondieron las preguntas de la encuesta.

21 Ensayos de estanquidad. La práctica en Portugal.
Encuesta online.

22 Ensayos de estanquidad. La práctica en Portugal.
Encuesta online.

23 Ensayos de estanquidad. La práctica en Portugal. Encuesta online.
Los resultados de la encuesta confirman que las pruebas de estanquidad, en Portugal, rara vez se realizan, ya que: El 64% de los instaladores realizó, anualmente, de 1 a 10 pruebas de fugas; El 82% de los instaladores realizó, en promedio, como máximo, 20 pruebas de fugas por año; Solo cuatro instaladores poseen equipos de prueba de fugas, lo que confirma que el resto de los siete realizan una pequeña cantidad de pruebas por año.

24 Conclusiones y Recomendaciones.
Las fugas de aire en ductos pueden ser relevantes, lo que socava la eficiencia y la efectividad de los sistemas AVAC; La prueba de estanquidad es un procedimiento simple y se debe realizar sistemáticamente para prevenir los sistemas de ductos poco estanques; El uso de procedimientos BIM, y la prefabricación de ductos, aumenta la calidad final de los sistemas de ductos y debe promoverse enérgicamente; Los ductos deben construirse para cumplir, al menos, con la clase de fugas B, de acuerdo con la norma EN-12237;

25 Conclusiones y Recomendaciones.
Los requisitos legales, o contractuales, deben indicar una clase de estanquidad mínima, de acuerdo con la norma EN 12237; Se deben implementar inspecciones u otros procedimientos para garantizar que todas las instalaciones cumplan con los requisitos legales y contractuales; Se deben tomar medidas para aumentar la conciencia de la importancia de los sistemas de conductos de buena estanquidad y de los procedimientos de prueba de fugas.

26 Referencias EN 12237: 2003 – Ductwork strength and leakage of circular sheet metal ducts; EN 1507: 2006 – Sheet metal air ducts with rectangular section - Requirements for strength and leakage; ANSI/ASHRAE – Method of test to determine leakage of operating HVAC air distribution systems; ANSI/ASHRAE – Energy Standard for Buildings Except Low-Rise Residential Building – Ductwork and plenum leakage;

27 Preguntas? carlos.lisboa@blcnavitas.pt