Caudal de aire: qué es y principales métodos de medición

Caudal de aire: qué es y principales métodos de medición

El caudal de aire es un concepto fundamental en todas las instalaciones de ventilación dado que nos indica la cantidad de aire que estamos renovando en una vivienda, local, oficina, industria, etc. Cuanto mayor sea el caudal, mayor será la renovación del aire en esos espacios cerrados.

Diferencias entre caudal másico y caudal volumétrico

Aunque todos sabemos a qué nos referimos al hablar de caudal de aire, no está de más apoyarse en el diccionario para obtener una breve definición: caudal de aire es la cantidad de aire que discurre por un lugar en una unidad de tiempo.

Como vemos el concepto caudal de aire engloba dos magnitudes: cantidad y tiempo. Según se expresen éstas, tendremos diferentes unidades para el caudal de aire. Así la cantidad puede expresarse en masa de aire (kg), en este caso hablaremos de un “caudal másico” o puede expresarse en m3 con lo que tendremos un “caudal volumétrico”. La medida del tiempo suele ser en segundos o en horas. Lo más común en Europa es expresar el caudal en m3/h o bien en m3/s. También se usa litros/segundo. En EEUU emplean los pies cúbicos por minuto.

La relación entre caudal másico y caudal volumétrico se establece por medio de la densidad del aire:

Q másico = Q volumétrico x densidad del aire

La principal consecuencia de esto es que esta relación cambiará al variar la temperatura. Un ventilador en una determinada instalación, mantiene constante el caudal volumétrico aunque cambie la temperatura, mientras que su caudal másico disminuirá debido a que ese incremento de temperatura supone una disminución de la densidad de aire. Dicho en otras palabras: al aumentar la temperatura ese ventilador moverá  los mismos metros cúbicos de aire por unidad de tiempo, sin embargo moverá menos kg. de aire.

Principales métodos de medición del caudal de aire

El caudal de aire que discurre por un conducto es proporcional a la sección de ese conducto y a la velocidad del aire que fluye a lo largo del mismo. O sea:

Q (caudal) = S (sección del conducto) x V (velocidad del aire)

Así pues, en un conducto de sección conocida, para medir el caudal nos bastará con medir la velocidad del aire.  Para medirla vamos a describir los tres métodos más empleados.

Tubo de Pitot

El tubo de Pitot consiste en un doble tubo concéntrico de reducido diámetro (ver figura inferior) en el que el tubo central está abierto  en su extremo (punto A) incidiendo el aire directamente en él, de manera que en A tendremos la presión total, es decir la estática (la que hay en el interior del conducto de aire) más la presión dinámica (la que es ejercida por la velocidad del aire), mientras que en los orificios laterales del tubo externo del tubo de Pitot (B) sólo se ejerce la presión estática, ya que al ser los orificios paralelos a la dirección del flujo del aire, la presión dinámica no actúa en ellos.

La diferencia de presiones entre A (total) y B (estática) es la presión dinámica, que nos viene indicada por la diferencia de niveles h en las dos columnas en rojo de la figura:

Tubo de Pitot

En el caso de que el líquido indicado en rojo sea agua, para la determinación de la velocidad del aire emplearemos la siguiente fórmula:

Fórmula para calcular la velocidad del aireSiendo:

h la diferencia de niveles en el agua

g la aceleración de la gravedad

δh la densidad del agua

δa la densidad del aire

Para medir la presión dinámica actualmente en lugar de columnas de agua se emplea un micromanómetro (ver imagen) conectado a un Pitot. En este caso se utiliza la siguiente fórmula:

Fórmula velocidad del aire cuando calculamos la presión dinámica

 

Siendo P la  presión dinámica medida por el micromanómetro.

Micromanómetro

Micromanómetro Tubo de Pitot de PCE Ibérica.

Una vez tenemos la velocidad, no hay más quemultiplicarla por la sección del conducto para obtener el caudal.

Cabe decir que este método es el mejor y más preciso para la medición del caudal.

Anemómetro PCE-VA

Anemómetro PCE-VA de PCE Ibérica.

El anemómetro es muy usado para medir la velocidad del aire en conductos debido a su  practicidad.

El anemómetro nos informa de la velocidad del aire y como en el caso anterior, no hay más  que multiplicarla por la sección del conducto para obtener el caudal.

Hilo caliente

Este método consiste en una sonda dotada de un hilo caliente que se introduce en el conducto de aire. Según sea mayor o menor la velocidad de éste, el hilo de la sonda estará sometido a mayor o menor refrigeración. Teniendo convenientemente calibrada la sonda, según lo que se refrigere el hilo podremos saber la velocidad del aire en conducto. Como siempre, multiplicándola por la sección obtendremos el caudal.

Anemómetro de hilo caliente

Anemómetro de hilo caliente

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2 Comentarios

  1. M

    Marco Jofre dijo:

    Buen dia tengo varios ventiladores en un estacionamiento subterráneo en que renuevan el aire, por lo que tengo extracción e inyección de aire conectado a través de templadores a su descarga, no existe ducto, sino una union concentrica con aumento de seccion desde el templador hacia la descarga del ventilador. La succion es directa del ventilador. Mi consulta es como puedo medir caudal de forma mas eficiente.

    • S

      S&P dijo:

      Buenos días Marco,

      Con la ayuda de un anemómetro podrás determinar la velocidad de paso de aire. Con la sección del conducto se puede determinar el caudal según la fórmula Caudal = Sección x velocidad

      No dudes en contactar con nosotros si tienes más dudas.

      Un saludo!

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