Desarrollo de una Herramienta de Cálculo para el Diseño y Valoración de Redes de Ventilación mediante el Método Hardy Cross

Abstract

RESUMEN : El diseño de redes de ventilación complejas plantea un desafío debido a la laboriosidad e imprecisión inherentes a las técnicas analíticas convencionales, así como al uso de gráficos y tablas presentes en manuales de diseño. Bajo la premisa de flujo incompresible, la estimación precisa del flujo de aire incide directamente en la velocidad del sistema, permitiendo la determinación del factor de fricción en los conductos mediante la ecuación de Colebrook White en flujo completamente desarrollado, las pérdidas de presión a través de la ecuación de Darcy Weisbach, y la resistencia en los conductos mediante la Ley del Cuadrado. Se desarrolló una herramienta de cálculo en Excel que permite la estimación del caudal para el análisis de redes con múltiples ductos. Esta herramienta incorpora los parámetros de 53 configuraciones de accesorios, lo que agiliza el proceso de diseño. La metodología adoptada implica la definición de circuitos con base en las Leyes de Kirchoff, implementadas mediante el método iterativo de Hardy Cross. Esta aproximación iterativa optimiza los resultados y mejora la precisión en la estimación del flujo en sistemas complejos de ventilación. Como complemento a esta herramienta de cálculo, se ha llevado a cabo un análisis mediante Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) del flujo en dos configuraciones de campanas y dos configuraciones de dámper tipo mariposa, cada una con distintos grados de apertura.

ABSTRACT : The design of complex ventilation systems involves significant challenges due to the laboriousness and inherent imprecision of conventional analytical techniques, as well as the use of graphics and tables found in design manuals. Operating under the premise of incompressible flow, the accurate estimation of airflow directly influences system velocity, enabling the determination of friction factors in ducts using the Colebrook White equation in fully developed flow, pressure losses through the Darcy-Weisbach equation, and duct resistance through the Square Law. An Excel calculation tool was developed to facilitate airflow estimation for the analysis of networks with multiple ducts. This tool incorporates parameters for 53 accessory configurations, streamlining the design process. The adopted methodology involves defining circuits based on Kirchhoff's Laws, implemented through the iterative Hardy Cross method. This iterative approach optimizes results and enhances accuracy in estimating flow in complex ventilation systems. As a complement to this calculation tool, a Computational Fluid Dynamics (CFD) analysis of airflow was conducted for two hood configurations and two butterfly damper configurations, each with varying degrees of openness