Sistemas de Calefacción a base de aire caliente

Los sistemas de calefacción a base de aire caliente suministran calor a los locales introduciendo en ellos aire a temperatura superior a la ambiente; la cantidad de calor añadido por el aire debe ser por lo menos igual a la requerida para compensar las pérdidas.

Los sistemas de gravedad (sin ventilador) son poco prácticos porque dependen de la diferencia entre la densidad del aire caliente suministrado y la del aire más frío del local.

La resistencia al flujo de aire debe mantenerse en el mínimo, con ductos amplios y pocos cambios de dirección. El resultado suele ser un sistema de ductos poco estético.

En un sistema de aire caliente impulsado mecánicamente se mantienen mayores velocidades del aire, lo que permite usar ductos menores y lograr un mejor control. Para ese tipo de sistema:

q = 1.08 Q (Th — Ti)

donde:

Th = temperatura del aire que sale de la rejilla 

Ti = temperatura ambiente del local 

q = calor añadido por el aire, Btulh 

Q = pies3/ lmin de aire suministrados al local

 La ecuación 18-32 indica que cuanto mayor sea la temperatura del aire de descarga Th, menor cantidad de aire tendrá que manejarse. En instalaciones económicas, el aire de descarga puede tener temperaturas hasta de 77°C y los ductos son pequeños. En los sistemas de mejor calidad se maneja más aire con temperaturas de descarga de apenas 57 a 60 °C. Con una temperatura ambiente de 21°C se necesitará (77 — 21)/(57 — 21) = 1.55 veces más aire con el sistema de 57 °C que con el de 77 °C. No es recomendable reducir la temperatura del aire de descarga a menos de 57 °C, pues podrían generarse corrientes. Si la temperatura del cuerpo es de 36.3 °C, es difícil que el aire a 38 °C se note caliente. Si una persona se sitúa a unos cuantos metros de la rejilla de descarga, el aire ambiente a 21 °C, mezclado con el aire caliente de suministro, tendrá una temperatura menor de 36.6 oc al llegar a ella. Quizá la persona informe que nota una corriente.

Las rejillas de descarga deben disponerse de tal manera que soplen una cortina de aire caliente a lo largo de los muros y las ventanas frías o expuestas. Dichas rejillas deben estar cerca del piso, ya que el aire caliente, de menor densidad, se elevará y acumulará cerca del techo.

Las rejillas del aire de retorno deben situarse en el interior, cerca de muros no expuestos (salas de espera, guardarropas, etc.) y con preferencia en el plafón. Esto se hace por dos razones:

1. El aire caliente en todos los sistemas de calefacción tiende a ascender hacia el plafón. Esto crea
un gradiente de temperatura muy pronunciado entre el piso y el techo, a veces hasta de 5.5 °C. Al extraer el aire de retorno en el plafón se reduce el gradiente.

2. Es más económico, desde el punto de vista funcional, devolver el aire caliente a la planta de calefacción que usar el aire frío del piso.

Para ejemplificar el procedimiento se calcularán las dimensiones de los ductos de la estructura cuyas plantas se presentan en las figuras 18-4 y 18-5. Esta última muestra los locales elegidos para las rejillas de descarga e indica que el cuarto de calderas, con la planta calefactora, está en el sótano.

Conforme a la tabla 18-13, se requiere una planta calefactora con capacidad de 144 475 Btufh. Después
de consultar los rendimientos señalados por los fabricantes de calefactores de aire impulsado mecáni
camente, se eligió una unidad con capacidades de 160 000 Btu/h y 2010 pies3/min.

Si se empleara la capacidad total de 160 000 Btulh, la elevación de la temperatura del aire dentro del calentador sería, conforme a la ecuación 18-32: