Presurizacion Ejemplo

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO DE PUNO
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA,

ELECTRÓNICA Y SISTEMAS
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA
ELÉCTRICA
“DISEÑO DE UN SISTEMA DE ESCALERAS PRESURIZADAS DE

EMERGENCIA POR INYECCIÓN MECÁNICA DE AIRE,
APLICADO EN LA CONSTRUCCIÓN DEL HOSPITAL MATERNO
INFANTIL – JULIACA”
TESIS
PRESENTADA POR:
Bach. LUIS ALBERTO ACCROTA CANAHUIRE
PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE:
INGENIERO MECÁNICO ELECTRICISTA
PUNO – PERÚ
2021
DEDICATORIA
El presente trabajo de investigación está dedicado a mis padres Felipe y Julia, quienes
nunca dudaron en brindarme su apoyo incondicional, para poder culminar
satisfactoriamente mis estudios universitarios.
A mis hermanas Ninfa, Karol y a mi hermano Juan, quienes me motivan a, crecer y a
alcanzar mis metas académicamente.
A mis abuelos Cipriano y Eugenia, por las enseñanzas que me dieron para poder salir
adelante frente a cualquier dificultad, por más adversa que sea.
Luis Alberto Accrota Canahuire.

AGRADECIMIENTOS
Agradezco a la Universidad Nacional del Altiplano de Puno y la Escuela Profesional de
Ingeniería Mecánica Eléctrica por la formación académica que me dieron durante los
cinco años que duró la carrera, para poder adquirir los conocimientos necesarios para
desenvolverme en el campo laboral.
También un agradecimiento especial al Dr. Norman Jesús Beltrán Castañón, quien
generosamente aceptó ser el asesor del presente trabajo de investigación y por sus
observaciones valiosas que me permitieron mejorar bastantes aspectos en el desarrollo
del presente trabajo de investigación.
Agradezco a los docentes de la E. P. de Ing. Mecánica Eléctrica por los conocimientos
teóricos y prácticos que me inculcaron, semestre tras semestre, hasta la culminación de
mis estudios superiores.
Luis Alberto Accrota Canahuire.

ÍNDICE GENERAL
DEDICATORIA
AGRADECIMIENTOS
ÍNDICE GENERAL
ÍNDICE DE FIGURAS
ÍNDICE DE TABLAS
ÍNDICE DE PLANOS
ÍNDICE DE ANEXOS
ÍNDICE DE ACRÓNIMOS
RESUMEN .................................................................................................................... 18
ABSTRACT ................................................................................................................... 19
CAPÍTULO I
INTRODUCCIÓN
1.1. Planteamiento del problema de investigación ......................................................... 22
1.2. Formulación del problema ....................................................................................... 23
1.2.1. Problema general ........................................................................................... 23
1.2.2. Problemas específicos.................................................................................... 23
1.3. Hipótesis .................................................................................................................. 24
1.3.1. Hipótesis general ........................................................................................... 24
1.3.2. Hipótesis específicas...................................................................................... 24
1.4. Justificación del trabajo de investigación ................................................................ 24
1.5. Objetivos de la investigación ................................................................................... 25
1.5.1. Objetivo general ............................................................................................ 25
1.5.2. Objetivos específicos ..................................................................................... 25

CAPÍTULO II
REVISIÓN DE LITERATURA
2.1. Antecedentes de la investigación ............................................................................. 27
2.2. Glosario de términos básicos ................................................................................... 31
2.3. Marco teórico ........................................................................................................... 32
2.3.1. Definición de incendio................................................................................... 32
2.3.2. Fuerzas impulsoras de movimiento de humo ................................................ 33
2.3.2.1. Efecto chimenea ............................................................................... 33
2.3.3. Escaleras de evacuación ................................................................................ 34
2.3.3.1. Escaleras presurizadas sin vestíbulos previos ventilados ................ 34
2.3.3.2. Escaleras presurizadas con vestíbulos previos ventilados ............... 38
2.4. Desarrollo del diseño del sistema de presurización de escaleras ............................. 39
2.4.1. Temperatura de la caja de escaleras............................................................... 40
2.4.2. Factor de temperatura .................................................................................... 40
2.4.3. Presurización ................................................................................................. 40
2.4.4. Método de ecuaciones de diferencias de presiones ....................................... 41
2.4.4.1. Presión diferencial entre la escalera y el edificio en la base de la
caja de escaleras .............................................................................. 41
2.4.4.2. Presión diferencial entre la escalera y el edificio en el techo de la
caja de escaleras .............................................................................. 42
2.4.4.3. Presión diferencial en la base de la escalera respecto al exterior .... 42
2.4.4.4. Presión diferencial en el techo de la escalera respecto al exterior ... 43
2.4.5. Ecuaciones del flujo másico del aire ............................................................. 43
2.4.6. Presión máxima de diseño con todas las puertas cerradas ............................. 44
2.4.7. Altura límite de diseño .................................................................................. 46

2.5. Diseño del sistema de conductos ............................................................................. 46
2.5.1. Descripción general del diseño del sistema de ductos ................................... 46
2.5.2. Factores económicos que influyen en el sistema de conductos ..................... 46
2.5.3. Espacio disponible y aspecto decorativo ....................................................... 47
2.5.4. Construcción de conductos ............................................................................ 47
2.5.5. Tipos de conductos según su forma ............................................................... 48
2.5.6. Pérdidas primarias ......................................................................................... 50
2.5.6.1. Ecuación de Darcy - Colebrook ....................................................... 50
2.5.6.2. Pérdida por longitud total ................................................................ 50
2.5.6.3. Factor de rozamiento ....................................................................... 50
2.5.6.4. Número de Reynods......................................................................... 51
2.5.6.5. Estado de flujo ................................................................................. 51
2.5.6.6. Presión de velocidad ........................................................................ 51
2.5.6.7. Velocidad del aire ............................................................................ 52
2.5.7. Pérdidas secundarias ...................................................................................... 53
2.5.8. Ventiladores ................................................................................................... 58
2.5.8.1. Ventiladores axiales ......................................................................... 59
2.5.8.2. Ventiladores centrífugos .................................................................. 59
2.5.8.3. Selección de ventiladores................................................................. 62
2.5.8.4. Leyes de los ventiladores ................................................................. 65
2.5.9. Control de flujo de los ventiladores ............................................................... 66
2.5.9.1. Variadores de velocidad................................................................... 67
2.5.9.2. Sensores de humo ............................................................................ 68
2.5.9.3. Detectores por ionización ................................................................ 68
2.5.9.4. Detector fotoeléctrico ...................................................................... 68

CAPÍTULO III
MATERIALES Y MÉTODOS
3.1. Ubicación y geográfica del estudio .......................................................................... 69
3.1.1. Coordenadas geográficas ............................................................................... 70
3.1.2. Sectores distribuidos por bloques .................................................................. 70
3.2. Periodo de duración del estudio ............................................................................... 73
3.3. Materiales................................................................................................................. 73
3.4. Población y muestra del estudio .............................................................................. 74
3.5. Evolución estadística de temperaturas en la zona de estudio .................................. 74
3.6. Procedimiento del estudio ........................................................................................ 76
3.6.1. Técnicas para el procesamiento y análisis de datos ....................................... 76
3.6.2. Plan de tratamiento de datos .......................................................................... 76
3.7. Identificación de variables ....................................................................................... 77
3.8. Método de estudio .................................................................................................... 77
3.8.1. Diseño de investigación ................................................................................. 77
3.8.2. Nivel de investigación ................................................................................... 77
3.8.3. Enfoque de investigación............................................................................... 78
3.8.4. Método de investigación ................................................................................ 78
3.9. Análisis de los resultados ......................................................................................... 78
3.9.1. Diseño del sistema de escaleras presurizadas ................................................ 80
3.9.1.1. Recolección de datos geométricos de las escaleras y del edificio ... 80
3.9.1.2. Datos generales de cálculo ............................................................... 81
3.9.1.3. Cálculos de presurización y flujos volumétricos de aire para
sistemas de presurización sin vestíbulos previos ventilados ........... 83

3.9.1.4. Cálculos de presurización y flujos volumétricos de aire para
sistemas de presurización con vestíbulos previos ventilados. ......... 85
3.9.1.5. Cálculo de ventilación de vestíbulos ............................................... 86
3.9.1.6. Diseño de conductos de aire ............................................................ 87
3.9.1.7. Cambios de presión a través de la ruta con mayor pérdida de
presión estática .............................................................................. 106
CAPÍTULO IV
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
4.1. Resultados del estudio ........................................................................................... 108
4.1.1. Sistema tipo I ............................................................................................... 108
4.1.2. Sistema tipo II .............................................................................................. 108
4.1.3. Evaluación económica ................................................................................. 113
4.2. Discusión de los resultados .................................................................................... 115
V. CONCLUSIONES.................................................................................................. 120
VI. RECOMENDACIONES ...................................................................................... 122
VII. REFERENCIAS .................................................................................................. 124
PLANOS ...................................................................................................................... 126
ANEXOS ...................................................................................................................... 134
1. Área : Ingeniería Mecánica.

2. Tema : Presurización de escaleras de emergencia por inyección mecánica de aire.
3.
4. FECHA DE SUSTENTACIÓN: 15 de marzo 2021.
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1. Flujo de aire por acción del Efecto Chimenea. .............................................. 34
Figura 2. Esquema de presurización con ventilador montado en techo. ....................... 36
Figura 3. Distribución de las rejillas de inyección y extracción en vestíbulos. ............. 39
Figura 4. Transición rectangular piramidal (SR4-2)...................................................... 54
Figura 5. Codo rectangular sin vanos (CR3-1). ............................................................. 55
Figura 6. TEE de derivación lateral (SR5-5) ................................................................. 56
Figura 7. TEE divisor de flujo de aire (SR5-13). .......................................................... 57
Figura 8. Persiana reguladora contraincendios. ............................................................. 58
Figura 9. Ventilador centrífugo. .................................................................................... 60
Figura 10. Tipos de rotores. ........................................................................................... 61
Figura 11. Álabes curvos hacia adelante, radiales y curvos hacia atrás. ....................... 62
Figura 12. Álabes inclinados hacia atrás y radiales. ...................................................... 62
Figura 13. Curvas características del sistema de ventilación y el ventilador. ............... 64
Figura 14. Esquema de variador de velocidad. .............................................................. 68
Figura 15. Ubicación del Hospital Materno Infantil en la ciudad de Juliaca. ............... 69
Figura 16. Plano de planta del primer nivel. .................................................................. 71
Figura 17. Plano de planta del segundo nivel. ............................................................... 71
Figura 18. Plano de planta del tercer nivel. ................................................................... 72
Figura 19. Plano de zonificación según bloques. .......................................................... 72
Figura 20. Evolución de temperaturas máximas y mínimas en la ciudad de Juliaca
desde enero del 2018 hasta setiembre del 2020. ........................................... 76
Figura 21. Diagrama de flujo del proceso de diseño de escaleras presurizadas. ........... 79
Figura 22. Detalle de alturas por nivel en la caja de escaleras. ..................................... 83

Figura 23. Esquemas de distribución de aire para la construcción de conductos para
la presurización de cajas de escaleras. .......................................................... 87
Figura 24. Esquemas de distribución de aire para la construcción de conductos para
la ventilación de vestíbulos. .......................................................................... 88
Figura 25. Ductos triangulares de ventilación. .............................................................. 88
Figura 26. Representación teórica de las máximas dimensiones del conducto
rectangular troncal, (región sombreada). ...................................................... 89
Figura 27. Accesorio SR5-13 con tramos definidos. ..................................................... 97
Figura 28. Ruta crítica de caída de presión para IC-E.01. ........................................... 106
Figura 31. Ruta crítica de caída de presión para EC-E.04. .......................................... 107
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1. Mínima diferencia de presión entre la escalera y la edificación. ..................... 42
Tabla 2. Máxima diferencia de presión a través de puertas. .......................................... 45
Tabla 3. Diámetros circulares equivalentes de conductos rectangulares (parte 1). ....... 49
Tabla 4. Diámetros circulares equivalentes de conductos rectangulares (parte 2). ....... 49
Tabla 5. Rugosidades absolutas de los materiales. ........................................................ 51
Tabla 6. Máxima velocidad recomendada de conductos para sistemas
convencionales. ............................................................................................. 53
Tabla 7. Resumen mensual de temperaturas máximas y mínimas durante los años
2018, 2019 y 2020. ....................................................................................... 75
Tabla 8. Pérdidas de presión en conductos principales para IC-E.01. ........................... 98
Tabla 9. Pérdidas de presión en conductos secundarios para IC-E.01........................... 99
Tabla 10. Pérdidas de presión en conductos principales para IC-E.02. ....................... 100
Tabla 11. Pérdidas de presión en conductos secundarios para IC-E.02....................... 101
Tabla 12. Pérdidas de presión en conductos principales para IC-E.03. ....................... 102
Tabla 13. Pérdidas de presión en conductos secundarios para IC-E.03....................... 103
Tabla 14. Pérdidas de presión en conductos principales para EC-E.04. ...................... 104
Tabla 15. Pérdidas de presión en conductos secundarios para EC-E.04. .................... 105
Tabla 16. Metrado general y presupuesto de instalación de los cuatro sistemas de
presurización planteados. ............................................................................ 114
Tabla 17. Resultado de caudal de aire para la presurización de sistemas de tipo I. .... 115
Tabla 18. Resultados de cálculo de caudal de aire, según Calderón R., M. A.
(2018). ......................................................................................................... 115
Tabla 19. Resultado de caudal de aire para la presurización de sistemas de tipo II. ... 116
Tabla 20. Resultados de caudal de aire para inyección de aire en vestíbulos. ............. 116
Tabla 21. Resultados de caudal de aire para extracción de aire en vestíbulos. ............ 117
Tabla 22. Resultado de caudales de aire para presurización de una caja de escaleras
y vestíbulos ventilados, según el trabajo de Cruz Ojeda (2017). ................ 117
Tabla 23. Equipos de Ventilación para sistemas de tipo I y II. ................................... 118
Tabla 24. Parámetros de selección del equipo de presurización de escaleras, según
el estudio de Vargas Cortez (2006). ............................................................ 119

ÍNDICE DE PLANOS
Plano 1. Ubicación de escaleras presurizadas y vestíbulos ventilados. ....................... 126
Plano 2. Vista 3D de escaleras presurizadas sin vestíbulo ventilado. .......................... 127
Plano 3. Corte lateral de escalera presurizada sin vestíbulo ventilado. ....................... 128
Plano 4. Planos de planta de escaleras presurizadas sin vestíbulo ventilado. .............. 129
Plano 5. Vista 3D de escaleras presurizadas con vestíbulo ventilado. ......................... 130
Plano 6. Corte lateral de escalera presurizada con vestíbulo ventilado. ...................... 131
Plano 7. Plano de planta de escaleras presurizadas con vestíbulo ventilado (parte I). 132
Plano 8. Plano de planta de escaleras presurizadas con vestíbulo ventilado (parte II). 133
ÍNDICE DE ANEXOS
1. Datos meteorológicos SENAMHI. ......................................................................... 134
Tabla 1.1: Datos meteorológicos correspondientes al 01 y 02 de febrero del 2020. ... 134
Tabla 1.10: Datos meteorológicos correspondientes al 19 y 20 de febrero del 2020. . 143
Tabla 1.15: Datos meteorológicos correspondientes al 29 de febrero del 2020. ......... 148
Tabla 1.16: Resumen datos meteorológicos correspondientes a enero del 2018 hasta
abril del 2019. ............................................................................................. 149
Tabla 1.17: Resumen datos meteorológicos correspondientes a mayo del 2019 hasta
setiembre del 2020. ..................................................................................... 150
2. Catálogos de Selección de Elementos Constructivos. .......................................... 151
Tabla 2.1. Selección de rejillas con dámper cortafuego ubicados en pared. ............... 151
Tabla 2.2. Selección de rejilla con dámper cortafuego ubicado en techo. ................... 152
Tabla 2.3. Dimensiones estándares de planchas de fierro galvanizado. ...................... 153
3. Curvas de Operación de Equipos Seleccionados. ................................................ 154
Fig. 3.1. Punto de operación de IC-E.01. ..................................................................... 154
Fig. 3.4. Punto de operación de EC-E.04. .................................................................... 155
4. Carta de Fricción Para Conductos Circulares. .................................................... 156
Fig. 4.1. Carta de fricción en condiciones estándares. ................................................. 156

ÍNDICE DE ACRÓNIMOS
FT : Factor de temperatura.
T : Temperatura de aire.
DP : Diferencia de presión.
S : Área de flujo de aire.
h : Altura total de la caja de escaleras.
FM : Flujo másico de aire.
FV, Q : Flujo volumétrico de aire.
K : Factor de flujo de aire.
F : Fuerza máxima de apertura de la puerta.
Fi : Fuerza de cierre de la puerta.
d : Distancia entre la perilla y el borde de cierre de la puerta.
Wd : Ancho de la puerta.
Hd : Alto de la puerta.
Pd : Perímetro de la puerta.
Hmax : Altura máxima de diseño.
De : Diámetro equivalente.
W : Ancho del conducto rectangular.
H : Alto del conducto rectangular.
Pf : Caída de presión por fricción.
Pf / L : Caída de presión por fricción por tramo de longitud.
L : Longitud de tramo de conducto.
f : Factor de rozamiento.
PV : Presión de velocidad.
 : Rugosidad absoluta de los materiales.
Re : Número de Reynolds.
V : Velocidad del aire.
 : Viscosidad cinemática.
 : Densidad del aire.
PE : Presión estática del ventilador.
n : Velocidad de rotación del ventilador.
P : Presión de trabajo del ventilador.
N : Potencia absorbida por el ventilador.
RNE : Reglamento nacional de edificaciones.
NTP : Norma Técnica Peruana.
NFPA : National Fire Protection Association.
ASHRAE : American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning
Engineers.
RESUMEN
El presente trabajo de investigación se realizó con la finalidad de resolver el
problema de la carencia de presurización en las vías de circulación vertical de emergencia
en la obra de la construcción del Hospital Materno Infantil de la ciudad de Juliaca,
provincia de San Román, departamento de Puno, Perú. El periodo de estudio está
comprendido desde enero del 2018 hasta setiembre del 2020. Se planteó como objetivo
principal, diseñar un sistema de escaleras presurizadas de emergencia por inyección
mecánica de aire. Teniendo como objetivos específicos, determinar el procedimiento para
hallar el flujo volumétrico de inyección de aire para presurizar positivamente una escalera
de emergencia que cuenten o no, con vestíbulos ventilados, también, determinar el flujo
volumétrico de suministro de aire necesario para generar un cambio de aire por minuto
en cada vestíbulo ventilado y el caudal de extracción de aire tal que sea el 150% del aire
suministrado cada vestíbulo ventilado. Luego, seleccionar los equipos de ventilación
adecuados para conseguir la presurización de escaleras de emergencia y la ventilación de
vestíbulos. El diseño de estudio es de carácter experimental con un nivel de estudio
explicativo, enfoque de investigación cuantitativa y método analítico. Se concluye que,
para sistemas sin vestíbulos ventilados, se requiere suministrar 10169 l/s de aire para
mantener como mínimo 12.45 Pa dentro de la caja de escaleras, con un equipo que logre
vencer una presión de 324 Pa. Los sistemas con vestíbulos ventilados, deberán contar con
equipos de 1182 l/s, con una presión de 282 Pa, para mantener como mínimo 24.91 Pa en
el área de escaleras, además, para la ventilación de vestíbulos se requiere un inyector de
2343 l/s y extractor de 3516 l/s, con presiones de impulsión de 287 Pa y 154 Pa
respectivamente.
Palabras Clave: Efecto Chimenea, Escaleras de Emergencia, Inyección y Extracción de
Aire, Presurización, Vestíbulos Ventilados.
18
ABSTRACT
The present research work was carried out in order to solve the problem of lack
of pressurization in the emergency vertical circulation routes in the construction site of
the Maternal and Child Hospital in the city of Juliaca, province of San Román, department
of Puno, Perú. The study period is from January, 2018 to September, 2020. The main
objective was to design a system of pressurized emergency stairs by mechanical air
injection. Having as specific objectives, analyze the procedure to find the volumetric flow
of air injection to positively pressurize an emergency staircase that has or not, with
ventilated hallways, also, determine the volumetric flow of air supply necessary to
generate an air change per minute in each ventilated hall and the air extraction flow rate
such that it is 150% of the air supplied to each ventilated hall. Next, select the appropriate
ventilation equipment to achieve emergency stair pressurization and hallway ventilation.
The study design is experimental, with an explanatory study level, with a quantitative
research approach and an analytical method. It is concluded that, for systems without
ventilated hallways, it is required to supply 10169 l/s of air to maintain a minimum of
12.45 Pa inside the stairwell, with a team able to overcome a pressure of 324 Pa. Systems
with ventilated hallways must have 1182 l/s equipment, with a pressure of 282 Pa, to
maintain a minimum of 24.91 Pa in the stairwell area, in addition, for hallway ventilation
a 2343 l/s injector and 3516 l/s extractor is required, with impulse pressures of 287 Pa
and 154 Pa respectively.
Key Words: Stack Effect, Emergency Stairs, Air Injection and Extraction,
Pressurization, Ventilated Halls.
19
CAPÍTULO I
1. INTRODUCCIÓN
Las escaleras presurizadas se utilizan como vía de evacuación segura, ya que
estas, evitan la entrada de humo hacia las áreas protegidas. Las escaleras pasan por un
proceso mecánico de presurización al forzar el ingreso de aire fresco desde el exterior
hacia la caja de escaleras. Este sistema consiste en la creación de una zona con presión
positiva, utilizando para ello, un inyector de aire de tipo centrífugo, que impulsa grandes
caudales de aire hacia el interior de la escalera de emergencia mediante una red de
conductos de fierro galvanizado, que terminan en rejillas de descarga empotrados en
muros y techo (Bonilla Martinez & Velarde Velásquez, 2008).
En la construcción del Hospital Materno Infantil de la ciudad de Juliaca, se notó
la deficiencia en el diseño de las cuatro escaleras de emergencia previstas como vías de
evacuación vertical, puesto que ninguna de ellas presenta un sistema de presurización.
Este aspecto representaría un riesgo para las vidas de las personas por causa de la
inhalación del humo, producto de un incendio.
El estudio pretende contribuir con la implementación del diseño de un sistema
mecánico de inyección de aire, para que en un futuro den solución a la problemática de
la falta de presurización en las vías de evacuación vertical de emergencia, por ello se
planteó el siguiente objetivo general: diseñar un sistema de escaleras presurizadas de
emergencia por inyección mecánica de aire, aplicado en la construcción del Hospital
Materno Infantil de Juliaca. También se tiene como objetivos específicos: determinar el
procedimiento para hallar el flujo volumétrico de inyección de aire para presurizar
positivamente una escalera de emergencia sin vestíbulos previos ventilados, como
también, las que si cuenten con vestíbulos ventilados. Determinar el flujo volumétrico de
suministro de aire necesario para generar un cambio de aire por minuto en cada vestíbulo
20
previo ventilado. Determinar el flujo volumétrico de extracción de aire tal que sea el
150% del aire suministrado cada vestíbulo previo ventilado. Seleccionar los equipos de
ventilación adecuados para conseguir la presurización de escaleras de emergencia y la
ventilación de los vestíbulos.
De acuerdo con el análisis experimental realizado, se logró diseñar un sistema de
escaleras presurizadas de emergencia inyectando mecánicamente el aire desde el medio
ambiente hacia el interior de las cajas de escaleras, la cual genera una presión positiva en
el interior de las zonas protegidas, evitando en todo momento, el ingreso de aire
contaminado.
Esta tesis se estructura en siete capítulos:
➢ En el Capítulo I, se realiza la introducción del estudio, el planteamiento del
problema de investigación, justificación del trabajo de investigación y el
desarrollo de objetivos.
➢ En el Capítulo II, se da a conocer el marco teórico en la que se basan los
procedimientos realizados.
➢ En el Capítulo III, especifica los materiales y los métodos empleados para la
realización del estudio.
➢ En el Capítulo IV, se detalla los resultados y discusiones, producto del proceso al
que fueron sometidos los datos utilizados.
➢ En el Capítulo V, se presentan las conclusiones obtenidas.
➢ En el Capítulo VI, se dan algunas recomendaciones para el diseño se escaleras
presurizadas.
➢ En el capítulo VII, Se adjuntan las referencias empleadas en el actual trabajo de
investigación.
21
1.1. Planteamiento del Problema de Investigación
A nivel mundial, la falta de rutas de evacuación de emergencia de personas en
casos de incendios, son un problema muy grave. Klote (2016), menciona que. En 1980,
un incendio en el MGM Grand Hotel (EE.UU.) resultó en 85 muertes. El fuego estaba
casi completamente limitado al casino en la planta baja, pero alrededor del 75 por ciento
de las muertes ocurrieron en los pisos superiores debido a la inhalación de humo.
En el Perú, muchas veces son olvidados aspectos tan importantes de la normativa
vigente como es el tema de seguridad contraincendios, también como el asegurar que una
edificación esté preparada para responder de modo aceptable a sucesos inesperados como
son los incendios, de tal manera que sea capaz de asegurar la integridad y la perfecta
evacuación de sus usuarios hacia el exterior de la edificación (Cruz Ojeda, 2017, p. 13).
En la región de Puno, la instalación de sistemas de presurización de escaleras de
emergencia por suministro de aire, es un tema relativamente nuevo, razón por la cual, la
mayoría de edificaciones públicas y privadas existentes no contemplan el sistema en
mención, poniendo en riesgo las vidas de los ocupantes en un caso fortuito de incendio.
En el lugar elegido para el estudio, Hospital Materno Infantil de la ciudad de
Juliaca, que hasta la fecha está en pleno proceso de construcción. Lamentablemente
presenta deficiencias en el diseño de escaleras de emergencia, ya que, ninguna de ellas
presenta presurización alguna. Esto es perjudicial, pues las vías de evacuación vertical ya
no serían seguras si ocurriese un incendio, por la presencia de humo en sus interiores.
Se asume que, por la falta de criterios técnicos y por la poca información del tema
en mención, no se consideró la elaboración del diseño de escaleras presurizadas de
emergencia en el expediente técnico final para la ejecución del Hospital Materno Infantil
de Juliaca, provocando que haya una carencia de sistemas de presurización en las
escaleras de emergencia.
22
Si se omitiera la instalación de sistemas de presurización de escaleras, se podría
ocasionar la pérdida de vidas humanas en las vías de circulación vertical de emergencia
por asfixia en un incendio inesperado, ya que el humo podría ingresar fácilmente al
interior de las cajas de escaleras.
Por lo tanto, el presente trabajo de investigación pretende implementar el diseño
un sistema de presurización de escaleras de emergencia por inyección mecánica de aire a
través de ventiladores centrífugos, para crear presiones positivas en el interior de la caja
de escaleras y evitar el ingreso de humo a la zona presurizada.
1.2. Formulación del Problema
1.2.1. Problema General
¿Cómo diseñar un sistema de escaleras presurizadas de emergencia por inyección
mecánica de aire, aplicado en la construcción del Hospital Materno Infantil de Juliaca?
1.2.2. Problemas Específicos
a) ¿Cuál es el procedimiento para hallar el flujo volumétrico de inyección de aire
para presurizar positivamente una escalera de emergencia sin vestíbulos previos
ventilados?
b) ¿Cuál es el procedimiento para hallar el flujo volumétrico de inyección de aire
para presurizar positivamente una escalera de emergencia con vestíbulos previos
ventilados?
c) ¿Cómo determinar el flujo volumétrico de suministro de aire necesario para
generar un cambio de aire por minuto en cada vestíbulo previo ventilado?
d) ¿Cómo determinar el flujo volumétrico de extracción de aire tal que sea el 150%
del aire suministrado en cada vestíbulo previo ventilado?
e) ¿Cómo seleccionar los equipos de ventilación adecuados para conseguir la
presurización de escaleras de emergencia y la ventilación de los vestíbulos?
23
1.3. Hipótesis
1.3.1. Hipótesis General
La presurización de una escalera de emergencia se logra por la inyección
mecánica de flujos volumétricos de aire, en la construcción del Hospital Materno Infantil
de Juliaca.
1.3.2. Hipótesis Específicas
a) Un adecuado flujo volumétrico de inyección de aire permite presurizar
positivamente una escalera de emergencia sin vestíbulos previos ventilados.
b) Un adecuado flujo volumétrico de inyección de aire permite presurizar
positivamente una escalera de emergencia con vestíbulos previos ventilados.
c) La aplicación de un correcto flujo volumétrico de suministro de aire permite
generar un cambio de aire por minuto en cada vestíbulo previo ventilado.
d) La extracción de flujo volumétrico de aire es el 150% de aire que se suministra en
cada vestíbulo previo ventilado.
e) La apropiada selección de los equipos de ventilación permite la óptima
presurización de una escalera de emergencia y la ventilación de los vestíbulos.
1.4. Justificación del Trabajo de Investigación
Ante la falta de implementación de instalaciones de sistemas de presurización en
las escaleras de emergencia aplicadas especialmente en establecimientos hospitalarios,
resulta de especial interés conocer su funcionamiento y a partir de ahí adoptar los criterios
necesarios de diseño que garanticen el funcionamiento óptimo del sistema, por si se
presentara un incendio.
El desarrollo de este trabajo de investigación en conveniente, pues aplica la
metodología de diseño que se emplea a nivel mundial para sistemas de presurización de
escaleras. Dicha metodología se basa en los procedimientos planteados por la prestigiosa
24
Sociedad Americana de Ingenieros de Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado.
La razón por la que se realizó esta investigación fue para resolver el problema de
la carencia de presurización en las vías de circulación vertical (escaleras) de emergencia
en la obra de la construcción del Hospital Materno Infantil de la ciudad de Juliaca, ya que,
Según la Norma Técnica Peruana A.010, todas las escaleras de emergencia
necesariamente deben contar con un sistema de presurización. Además, esto implica la
ventilación de vestíbulos previos a las escaleras de emergencia, si es que existieran.
La utilidad de esta tesis radica en la aplicación de técnicas de diseño en los
proyectos de presurización en escaleras de emergencia, tomado para ello, las condiciones
ambientales más extremas de la ciudad de Juliaca.
El aporte que este estudio de investigación provee son los procedimientos
necesarios para crear diseños de presurización de escaleras de emergencia, utilizando para
ello, la inyección mecánica de aire, con el fin de generar vías de evacuación vertical de
emergencia libres de humo para personas en un caso fortuito de incendio.
1.5. Objetivos de la Investigación
1.5.1. Objetivo General
Diseñar un sistema de escaleras presurizadas de emergencia por inyección
mecánica de aire, aplicado en la construcción del Hospital Materno Infantil de Juliaca.
1.5.2. Objetivos Específicos
a) Establecer el procedimiento para hallar el flujo volumétrico de inyección de aire
para presurizar positivamente una escalera de emergencia sin vestíbulos previos
ventilados.
b) Establecer el procedimiento para hallar el flujo volumétrico de inyección de aire
para presurizar positivamente una escalera de emergencia con vestíbulos previos
ventilados.
25
c) Determinar el flujo volumétrico de suministro de aire necesario para generar un
cambio de aire por minuto en cada vestíbulo previo ventilado.
d) Determinar el flujo volumétrico de extracción de aire tal que sea el 150% del aire
suministrado cada vestíbulo previo ventilado.
e) Seleccionar los equipos de ventilación adecuados para conseguir la presurización
de escaleras de emergencia y la ventilación de los vestíbulos.
26
CAPÍTULO II
2. REVISIÓN DE LITERATURA
2.1. Antecedentes de la Investigación
Según Panindre et al. (2018), el flujo de humo, calor y otros productos de
combustión creados por la propagación del fuego se pueden expulsar de manera eficiente
mediante la presurización de las escaleras que crea un ambiente más seguro para los
bomberos. Esto se logra al dirigir una cantidad significativa de aire hacia la caja de la
escalera del edificio y los pasillos públicos mediante el despliegue de un ventilador que
crea una zona de presión positiva. La presurización en una estructura compleja con
múltiples cajas de escaleras, puede ser más complicada que en un escenario típico de caja
de escalera único.
De acuerdo a Kim et al. (2017), en un edificio de gran altura, el efecto chimenea
ocurre a través de un pasaje vertical, como la caja de la escalera o el de un elevador debido
a una diferencia en la temperatura interior a exterior en invierno y verano. Dado que este
efecto chimenea conduce a efectos adversos en términos de entorno residencial, energía
y prevención de desastres, es necesario proponer medidas para controlar la diferencia de
presión causada por el efecto chimenea. En este estudio, se desarrollaron medidas útiles
que pueden controlar el efecto chimenea en la caja de la escalera de un edificio de gran
altura a través de experimentos de campo en una situación en la que se produce el efecto
chimenea, y la viabilidad de la técnica de control de efecto chimenea propuesta se revisó
a través de un estudio completo a gran escala en el edificio real durante la temporada de
invierno.
El efecto chimenea según Simmonds & Zhu (2013), es el resultado de la diferencia
de densidad entre el aire frío y más denso fuera del edificio y el aire cálido y menos denso
dentro del edificio. El diferencial de presión creado por el efecto chimenea es
27
directamente proporcional a la altura del edificio, así como a la diferencia entre las
temperaturas cálidas del interior y las frías temperaturas exteriores. Cuando la
temperatura exterior del edificio es más cálida que la temperatura dentro del edificio, el
fenómeno del efecto chimenea se invierte. Esto significa que, en climas muy cálidos, el
aire ingresa al edificio en los pisos superiores, fluye a través del edificio y sale por los
pisos inferiores. La causa del efecto de apilamiento inverso es la misma porque es causada
por las diferencias de densidad entre el aire en el edificio y el aire fuera del edificio, pero
en este caso, el aire más pesado y denso está dentro del edificio.
Para Bellido et al. (2009), El diseño de los sistemas de presurización consiste en
la cuantificación del flujo de aire requerido que compensará las fugas y permitirá que la
escalera permanezca a una presión superior a la ambiental. Esto evitará que el humo entre
en la escalera y resultará en un ambiente seguro para aquellos que evacuan y los bomberos
que puedan usar la escalera durante sus procedimientos de intervención. Este es un
componente crítico de la estrategia de seguridad contra incendios para las estructuras más
complejas, como los edificios de gran altura, donde las distancias máximas de salida solo
se pueden lograr hacia la escalera y no hacia el exterior.
Vargas Cortez (2006), afirma que un sistema de control de humos no es suficiente
para asegurar la protección total contra el fuego y el humo. Estos sistemas se deben
complementar con otros tipos de sistemas como son las barreras contra fuego, rutas de
escape debidamente señaladas, sistema de rociadores y de agua contra incendio, sistema
de detección y de alarma de incendio, etc. Otro aspecto importante es, que la fiabilidad
de la fuente de potencia eléctrica para activar el ventilador del sistema de presurización
de escaleras durante una emergencia debe ser cuidadosamente estudiado. Cualquiera sea
la ocurrencia, el suministro de energía al ventilador o ventiladores de presurización no
debe ser interrumpido. Además, todo sistema de control de humos, y en nuestro caso el
28
sistema de presurización de escaleras, no va a ser efectivo si es que no se inculca una
cultura de prevención a los ocupantes del edificio.
Según Calderón Rivera (2018), se realizarán los cálculos para poder seleccionar
con el caudal del aire el equipo electromecánico, que tendrá como función llenar de aire
la caja de escalera obteniendo una presión positiva, evitando así el ingreso de humos
contaminantes. El diseño de un sistema de presurización de escaleras tiene como fin
brindar la seguridad de las personas para que puedan evacuar por las escaleras de escape,
tranquilos y ordenados libres de los humos contaminantes por un tiempo prolongado. El
diseño de presurización de escaleras, así como está basada en las normas de seguridad
humana NFPA 101, también se tiene que cumplir el Reglamento Nacional de
Edificaciones, el cual te presenta la estructuración que debe tener la escalera de
evacuación, así como las puertas y la fuerza máxima que no debe exceder para poder abrir
(30 lbf); El cumplimiento de ellas, te da un respaldo y te garantizan que el sistema
cumplirá su cometido, y sólo así será aprobado por INDECI (Instituto Nacional de
Defensa Civil).
Para Cruz Ojeda (2017), el método de control de humos mediante presurización
de escaleras es efectivo en caso de un siniestro, porque garantiza que las vías de
evacuación estén libres de humo el tiempo necesario que dure la salida de las personas
del edificio. Los criterios de diseño presentados en esta investigación son muy útiles para
desarrollar las bases de un óptimo sistema de evacuación vertical en la escalera de
evacuación al interior del edificio, pero sin lugar a dudas debe ser analizado cada caso de
manera particular. Una de las restricciones del sistema de presurización de escaleras son
las pérdidas de presión que se producen en el sistema de ductos, por lo cual, el ventilador
debe poseer el suficiente caudal y presión que garantice el funcionamiento del sistema de
acuerdo a la normativa.
29
Según Bonilla Martinez & Velarde Velásquez (2008), para realizar el control de
humos mediante presurización en vías de evacuación de edificios, es necesario contar con
una caja de escaleras, en escaleras abiertas este sistema no es aplicable porque no se puede
mantener el nivel de presión necesaria. El método de control de humos mediante
presurización de escaleras es efectivo en caso de un siniestro, porque garantiza que las
vías de evacuación estén libres de humo el tiempo necesario que dure la salida de las
personas del edificio. Para una mayor efectividad de este sistema de control de humos, es
necesario presurizar la caja de escaleras y un vestíbulo que conecta la caja con un pasillo
no presurizado. Una de las restricciones de la presurización son las pérdidas de presión
que se producen en el sistema de ductos, por lo cual, el ventilador debe poseer caudal y
presión que garantice el funcionamiento del sistema. La presurización es un método
costoso, debido a los equipos necesarios para la activación y control de todo el sistema,
entre los más importantes: ventilador, sistema de ductos, dampers, detectores de humo,
sistemas de control automático y puertas corta fuego; por este motivo en edificios del país
se suele utilizar la técnica de presurizar únicamente la caja de escaleras, este proceso es
el más sencillo y menos costoso dentro de los métodos de presurización.
Klote et al. (2012) indica que, la diferencia de presión a través de una barrera de
presión no debe resultar en fuerzas de apertura de la puerta que excedan los valores
máximos estipulados en los códigos. Por ejemplo, en la NFPA 101 esta fuerza máxima
es de 30 lb (133 N). La fuerza del cierrapuertas es la fuerza necesaria para vencer el
dispositivo de cierre. La fuerza del cierrapuertas no es constante durante la oscilación de
la puerta y puede aumentar a medida que la puerta se abre. Cuando se abre la puerta de
un sistema de control de humo, la presión cae.
Según el Reglamento Nacional de Edificaciones (2014), para la ventilación de
vestíbulos, se deberá cumplir los siguientes criterios de diseño: a) El vestíbulo deberá de
30
contar con por lo menos un cambio de aire por minuto. b) La extracción de aire en el
vestíbulo deberá ser el 150% de la inyección de aire al vestíbulo. c) Los ductos de
inyección y extracción deberán ser independientes entre sí, y únicamente podrán ser
usados con propósitos de ventilación, ningún otro tipo de instalación será permitida al
interior de estos ductos. d) La base de la rejilla de inyección de aire deberá de ubicarse a
no más de 0,15 m sobre el nivel del piso, al interior del vestíbulo. e) La parte superior de
la rejilla de extracción de aire, deberá de ubicarse a no más de 0,15 cm debajo del nivel
del techo, al interior del vestíbulo. f) Cuando las puertas de la escalera se encuentran
abiertas no deberán de obstruir las rejillas de inyección o extracción. g) Entre la parte
superior del vano de la puerta y el nivel del techo, deberá haber una distancia de 50 cm,
con el fin de que el vestíbulo se convierta en una trampa de humos. Son permitidas
distancias menores cuando el diseño de ingeniería del sistema de extracción, así como las
pruebas de campo lo sustenten. h) La escalera (área de gradas) deberá de contar con un
dámper de alivio de presión en la parte superior, de funcionamiento mecánico, con
capacidad suficiente para descargar al menos 70,8 m3/min.
2.2. Glosario de Términos Básicos
➢ Altura Límite: Altura máxima de diseño que permite garantizar un
funcionamiento óptimo del sistema.
➢ Caja de Escaleras: Es el interior de la escalera de evacuación que ha de ser
presurizada.
➢ Flujo Volumétrico de Aire: Es la cantidad de aire requerida para lograr
presurizar una caja de escaleras.
➢ Dámper de Alivio: Permite evitar la sobrepresión dentro de la caja de escleras,
por una probable avería de los sistemas de control.
➢ Densidad del Aire: Es la cantidad de masa por unidad de volumen que contiene
31
la atmósfera terrestre, cuyo valor sufre variación según la altura sobre el nivel del
mar.
➢ Diferencial de Presión: Es la diferencia de presión que hay entre la caja de
escaleras y sus alrededores.
➢ Presurización: Consiste en mantener constante la presión en un espacio
hermético.
➢ Sensor de Presión: Mide la diferencia de presión entre la parte presurizada y los
ambientes comunes del recinto hospitalario.
➢ Variador de Frecuencia: Sirve para regular la velocidad de rotación de los
motores de corriente alterna.
➢ Velocidad del Aire: Es la rapidez o lentitud con la que se mueve el aire en el
interior de los ductos transportadores de aire.
➢ Vestíbulo Previo Ventilado: Es el ambiente anterior a la escalera de evacuación,
la cual requiere al menos 60 renovaciones por hora.
2.3. Marco Teórico
2.3.1. Definición de Incendio
Según Anero Cárcamo (2007), Se considera incendio a la combustión y
abrasamiento con llama, capaz de propagarse de un objeto u objetos que no estaban
destinados a ser quemados en el lugar y momento en que se produce. Además, define a la
combustión como el desarrollo de una reacción química de oxidación-reducción. Para que
pueda darse es preciso que coexistan tres elementos, el combustible que pueda arder, el
comburente que permita la reacción (normalmente el oxígeno del aire), y el calor o
energía de activación que inicie la reacción.
32
2.3.2. Fuerzas Impulsoras de Movimiento de Humo
2.3.2.1. Efecto Chimenea
Es el empuje que aire ejerce sobre la parte alta o baja de la caja de escaleras, por
acción de la variación de las temperaturas. Algunos autores han afirmado lo siguiente:
Cuando el ambiente externo se encuentra a una temperatura menor que el interior del
edificio, se genera frecuentemente un movimiento del aire en los espacios cerrados que
van a lo largo de todo el edificio, como son las cajas de las escaleras, el espacio por donde
transitan los elevadores, los duetos de basura, etc. El aire en el edificio tiene una fuerza
de empuje debido a que está más caliente y por lo tanto menos denso que el aire exterior
al edificio. La fuerza de empuje causa que el aire se eleve en estos espacios o columnas
del edificio, produciéndose un flujo del aire de abajo hacia arriba. Este fenómeno es
conocido también como efecto chimenea. Por otro lado, cuando el ambiente exterior al
edificio está más caliente que el interior, se genera un fenómeno inverso, donde el flujo
del aire es de arriba hacia abajo. (Vargas Cortez, 2006, p. 21)
Bonilla Martinez & Velarde Velásquez (2008) mencionan que: El efecto
chimenea es la presión diferencial debido al aire dentro de un edificio por tener una
temperatura diferente al aire exterior. Esto causará al aire interior del edificio a moverse
hacia arriba o abajo, dependiendo si el aire interior está más caliente o más frío que el aire
exterior. (p. 64)
El efecto chimenea es responsable de la mayor parte de los movimientos naturales
del aire en el interior de los edificios normales. Durante un incendio este efecto es, a
menudo, responsable de la amplia distribución de humo y gases tóxicos en edificios de
gran altura. Los informes de incendios confirman que el humo puede circular por los
huecos de escaleras y de ascensores en volúmenes importantes, aunque las puertas de
accesos a estos lugares estén cerradas. El efecto chimenea produce una fuerte y
33
característica corriente ascendente desde la planta baja a la última de los edificios altos.
Su magnitud está en función de la altura del edificio, de la estanqueidad frente al aire de
los cerramientos exteriores, de las filtraciones entre los pisos del edificio y de las
diferencias de temperatura entre el interior y el exterior. (Carcamo Diaz, 2012, p. 55)
Plano
Neutral
Efecto Chimenea Normal Efecto Chimenea Reverso
Figura 1: Flujo de aire por acción del Efecto Chimenea.

Fuente: Handbook of Smoke Control Engineering (p. 128), Klote, J. H., Milke, J. A.,
Turnbull, P. G., Kashef, A., & Ferreira, M. J., 2012.
2.3.3. Escaleras de Evacuación
El hospital Materno Infantil de la ciudad de Juliaca, por disposición de los planos
de arquitectura ya definidos, cuentan con cuatro escaleras de evacuación, dos de ellas con
vestíbulos previos ventilados, y las dos restantes no cuentan con vestíbulos previos.
Razón por la cual se detallan los siguientes conceptos:
2.3.3.1. Escaleras Presurizadas Sin Vestíbulos Previos Ventilados
Según McDowall (2008), las escaleras presurizadas se diseñan y construyen para
proporcionar una ruta de escape sostenible en caso de incendio en un edificio. También
se proporcionan un área de acceso para los bomberos al piso donde se produce el siniestro.
Una escalera presurizada debe mantener una diferencia de presión positiva a través de
34
una puerta de escalera cerrada para que el humo no entre en la escalera durante situaciones
de incendio en edificios, algunas puertas de escaleras se abren de forma intermitente
durante la evacuación y la extinción de incendios, el flujo de aire a través de la puerta
debe ser suficiente para evitar el reflujo de humo. Diseñar un sistema de este tipo es difícil
debido a las muchas combinaciones de puertas de escalera abiertas y las condiciones
climáticas que afectan el flujo de aire.
McDowall (2008), añade que, el ventilador de presurización de la caja de la
escalera debe tener un tamaño que permita que las puertas se abran a los pisos y, a
menudo, al exterior durante el incendio. Si no hay puertas abiertas, la presión estática
podría aumentar fácilmente lo suficiente como para dificultar la apertura de las puertas.
Para evitar esta sobrepresurización, a menudo se proporciona alguna forma de control de
presión. Se puede utilizar un simple amortiguador de alivio barométrico para aliviar
cualquier exceso de presión en la atmósfera. Alternativamente, los sensores de presión
que miden la presión entre un piso y la caja de la escalera pueden controlar una compuerta
en un conducto de cortocircuito alrededor del ventilador. Cuando la presión sube por
encima de la presión del punto de ajuste, la compuerta se abre para permitir que el aire
haga un cortocircuito alrededor del ventilador, lo que reduce su capacidad.
La fuerza de diseño máxima permitida a través de una puerta es típicamente de
133.45 N para que pueda abrirse. La presión mínima para contener el humo es de
aproximadamente 24.91 Pa (cuando el edificio no cuenta con rociadores de agua), por lo
que el control de presión debe diseñarse para mantener la presión desde el piso hasta la
escalera en ese rango. Los controles para limitar las presiones diferenciales en las puertas
son muy complicados y difíciles de mantener (McDowall, 2008).
Es posible la instalación del inyector en la parte alta (figura 2) o baja del edificio,
tal que garantice el ingreso libre de aire fresco hacia la entrada del ventilador.
35
Ventilador
Centrífugo
Nivel de
Techo
Pozo de
ducto
Ducto
Figura 2: Esquema de presurización con ventilador montado en techo.
Fuente: Fundamentals of air system design (p.11), por McDowall, R., 2008.
Con la finalidad de disponer de una vía de evacuación segura en caso de incendio,
se ha proyectado un sistema de presurización para las 04 escaleras de emergencia del
hospital. Al producirse un incendio, éste deberá ser detectado por el sistema de protección
contra incendios implementado en el edificio, enviando una señal que pondrá en
operación al ventilador del sistema de presurización de escalera de escape, el cual
inyectará aire al ducto de mampostería previsto en el edificio y que contará con rejillas
de descarga de aire al nivel de cada uno de los pisos, logrando así, presurizar la escalera
y evitando el ingreso de humo producto del siniestro.
La diferencia de presión mínima a mantenerse en la escalera, según la norma
NFPA 92 A, para evitar el ingreso de humos, es de 12.45 Pa.
Esta presión positiva será suficiente para evitar que el humo producido por el
incendio ingrese a la escalera de emergencia a través de las puertas de escape de cada uno
de los pisos.
Por otro lado, este valor de la presión positiva ha sido determinado, teniendo
36
presente que no deberá representar una resistencia que dificulte la apertura rápida de las
puertas de escape de cada uno de los pisos. La norma NFPA 92 A, establece que la fuerza
requerida para la apertura de puertas no deberá superar las 30 lb-f (133 N).
En la escalera de escape, se instalará 01 sensor/transmisor de presión diferencial
que comandará al variador de frecuencia y este a su vez al motor del inyector, regulando
la velocidad de rotación del mismo, de tal modo que se mantenga la presión estática de
12.45 Pa.
La alimentación eléctrica del motor del ventilador de presurización deberá
considerar dos fuentes de suministro independientes y, además, de transferencia
automática de uno al otro en caso de que falle el primero. Asimismo, la instalación de la
alimentación eléctrica deberá ser hecha de tal forma que no sea interrumpida por el fuego.
El encendido del ventilador será a través de un arrancador magnético, el cual se
activará con el ingreso de la señal del sistema contra incendio a sus respectivas borneras.
El sistema proyectado estará compuesto por los siguientes elementos:
➢ Ventilador centrífugo instalado en el lugar indicado en los planos.
➢ Ductos de plancha galvanizada que conecta a la descarga del ventilador y al ducto
de mampostería.
➢ Rejillas de descarga de aire provisto de dámperes de regulación manual, para cada
nivel.
➢ Sensor/transmisor de presión diferencial.
➢ Variador de frecuencia comandado por el sensor/transmisor de presión diferencial
y que regulará la velocidad de rotación del motor.
➢ Dámper de alivio.
➢ Tablero eléctrico con arrancador y contacto seco para recibir la señal del sistema
contra incendios y detectores de humo.
37
2.3.3.2. Escaleras Presurizadas Con Vestíbulos Previos Ventilados
Con la finalidad de disponer de una vía de evacuación segura en caso de incendio,
se ha previsto un sistema de ventilación a los vestíbulos previos de 02 escaleras de
emergencia del Hospital.
Al producirse un incendio, éste deberá ser detectado por el sistema de protección
contra incendios implementado en el edificio de tres pisos del hospital, enviando una
señal que pondrá en operación al inyector y extractor de los vestíbulos y así mismo al
inyector del cajón de la escalera. Los equipos destinados para los vestíbulos, inyectarán
y extraerán el aire a través de ductos de mampostería previsto en el edificio, se contarán
con rejillas de descarga y extracción de aire respectivamente en cada uno de los pisos,
logrando así, la evacuación del humo al producirse un siniestro. El inyector del cajón de
la escalera tendrá la función de presurizar dicha escalera, evitando así, el ingreso de humo
producto del siniestro.
El diseño deberá garantizar que el sistema de ventilación mecánica se active de
forma automática, cuando se genere un evento de incendio en la edificación del hospital,
por lo que deberá de interconectarse con el sistema de detección y alarma de incendios de
la edificación. El suministro de energía necesario para el funcionamiento de los sistemas
de ventilación mecánica, deberá ser protegido contra incendios con una resistencia no
menor a dos horas. Los ventiladores mecánicos deberán ser abastecidos por una fuente
secundaria de energía. La activación automática del sistema deberá de efectuarla un
detector de humo ubicado dentro de los 3 m de la puerta de entrada del hall al vestíbulo
previo.
El diseño, cálculo y dimensionamiento del sistema de extracción mecánica y sus
componentes deberán ser efectuados de acuerdo a los requerimientos establecidos en la
NTP A.010.
38
Mínimo: 0.50 m Máximo: 0.15m
Puerta Puerta
20 minutos Fondo no 90 minutos
cortafuegos debajo de cortafuegos
esta linea
Mín.: 2 m
Máx.
0.15 m
ÁREA DE GRADAS VESTÍBULO EDIFICACIÓN
Min.: 1.80 m
Figura 3: Distribución de las rejillas de inyección y extracción en vestíbulos.
Fuente: Norma Técnica A.010 (p. 48), Reglamento Nacional de Edificaciones, 2014.
2.4. Desarrollo del Diseño del Sistema de Presurización de Escaleras
Para el diseño de sistemas de presurización en las escaleras de emergencia por
presurización y/o por vestíbulos previos ventilados, se deberán analizar principalmente
los niveles de diferencia presión que existen entre el interior de la caja de escaleras y la
edificación, como la que hay también entre la caja de escaleras y el exterior de toda la
edificación. Enseguida se deberá determinar el flujo volumétrico de aire (caudal), para
lograr la presurización deseada, para ello se considera tres criterios: primero, cuando la
caja de escaleras presenta todas las puertas cerradas, segundo, cuando presenta dos
puertas abiertas y tercero, cuando se encuentra abierta la puerta que comunica el área
presurizada directamente con el exterior del edificio. Después se procederá a dimensionar
los ductos metálicos capaces de transportar las grandes cantidades de aire calculadas.
Finalmente se deberá seleccionar los equipos inyectores de aire con los parámetros
obtenidos de los cálculos realizados.
Para el caso de presurización con vestíbulos previos ventilados, el sistema cuenta
con un inyector general de aire que suministra aire fresco a los vestíbulos de todos los
39
niveles, de forma análoga, un extractor centrifugo tendrá la función de sacar el aire desde
cada vestíbulo hacia el medio ambiente, con el fin de extraer el porcentaje de aire que
exige el Reglamento Nacional de Edificaciones.
2.4.1. Temperatura de la Caja de Escaleras
La temperatura del suministro de aire hacia la caja de escaleras tiene un impacto
en el rendimiento de las escaleras presurizadas. Generalmente, el suministro de aire para
la presurización de escaleras no tiene ningún tipo de tratamiento, de modo que en su
interior la temperatura es fría en invierno y caliente en verano.
2.4.2. Factor de Temperatura
Es el factor que relaciona la temperatura interna de la caja de escaleras con la
temperatura del medio ambiente. En este caso, por las condiciones atmosféricas de la
zona, la ecuación que se aplicará es:
𝟏 𝟏
𝑭𝑻 = 𝟐𝟏𝟓𝟒 ∗ ( − ) (Ec. 01)
𝑻𝒓 𝑻𝒑
Donde:
FT : Factor de Temperatura (Pa/m)
Tr : Temperatura absoluta exterior (°K)
Tp : Temperatura absoluta en la caja de escalera (°K)
2.4.3. Presurización
Se entiende por presurización, al suministro de grandes caudales de aire
provenientes del medio ambiente, hacia la caja de escaleras de emergencia para lograr
una presión positiva en su interior, utilizando para ello un inyector centrífugo de aire,
evitando de este modo el ingreso del humo a las vías de evacuación.
Según Botta (2011), la presurización produce corrientes de aire a gran velocidad
en los pequeños espacios que quedan alrededor de las puertas cerradas y en las grietas de
las paredes, evitando así que penetre el humo en ellos. Los sistemas de presurización más
40
utilizados son los de cajas de escaleras. Además, menciona que, muchas cajas de escaleras
presurizadas están proyectadas y construidas con el fin de lograr, en el caso de que se
declare un incendio en el edificio, un entorno aceptable para que los ocupantes puedan
escapar. Es evidente que una caja de escalera puede conseguir este objetivo, aunque
penetre en ella cierta cantidad de humo.
2.4.4. Método de Ecuaciones de Diferencias de Presiones
Este método se aplica para edificaciones en condiciones ideales, sin embargo, sus
resultados son bastante aceptables para realizar la selección y lograr una presurización
exitosa. El método de las ecuaciones algebraicas se aplica en tres condiciones: primero,
cuando todas las puertas interiores se encuentran cerradas, segundo, cuando algunas de
las puertas interiores permanecen completamente abiertas y tercero, cuando la puerta que
comunica la caja de escaleras con el exterior del edifico se encuentra abierta todo el
tiempo.
Es conocido que, por el efecto chimenea, la presión mínima por las condiciones
ambientales de la ciudad de Juliaca, siempre permanecerá en la parte baja de la escalera
presurizada, por lo tanto, la columna de aire que la contiene, ejercerá una presión superior
a medida que aumente la altura. Por tal motivo, a continuación, se presentan las
ecuaciones en la base y el techo de la caja de escaleras, que servirán para hallar en flujo
volumétrico que se necesita para presurizar la escalera.
2.4.4.1. Presión Diferencial Entre la Escalera y el Edificio en la Base de la Caja de
Escaleras
La norma NFPA 92A, indica que en edificaciones que cuenten con rociadores
contraincendios, deberá haber como mínimo 12.45 Pa, comprendida entre la caja de
escaleras y el interior de la edificación.
41
Tabla 1: Mínima diferencia de presión entre la escalera y la edificación.
Tipo de Edificio Altura de Techo Mínima Diferencia de Presión

Con rociadores Todos 12.45 Pa
Sin rociadores 2.74 m 24.91 Pa
Fuente: Standard for Smoke Control Systems (p. 08), National Fire Protection
Association 92A, 2018.
2.4.4.2. Presión Diferencial Entre la Escalera y el Edificio en el Techo de la Caja de
Escaleras
Es la diferencia de presión más alta que hay entre la caja de escaleras y el interior de la
edificación, por acción de la altura, el factor de temperatura y la relación de áreas de
flujo de aire.
𝒉 ∗ 𝑭𝑻 ∗ 𝑺𝒒𝒓𝟐
𝑫𝑷𝒑𝒒𝟐 = 𝑫𝑷𝒑𝒒𝟏 + (Ec. 02)
𝑺𝒑𝒒𝟐 + 𝑺𝒒𝒓𝟐
Donde :
DPpq2 : presión diferencial en la parte superior de la escalera (Pa)
DPpq1 : presión diferencial en la parte inferior de la escalera (Pa)
h : altura total de la caja de escaleras (m)
FT : factor de temperatura (Pa/m)
Sqr : área de flujo entre el edificio y el exterior (m2)
Spq : área de flujo entre la escalera y el edificio (m2)
2.4.4.3. Presión Diferencial en la Base de la Escalera Respecto al Exterior
Comprende la diferencia de presión que deberá haber entre la caja de escaleras y
el medio ambiente, con respecto a la parte inferior de la zona presurizada.
(𝑺𝒒𝒓𝟐 + 𝑺𝒑𝒒𝟐 ) ∗ 𝑫𝑷𝒑𝒒𝟏

𝑫𝑷𝒑𝒓𝟏 = (Ec. 03)
𝑺𝒒𝒓𝟐
42
Donde :
DPpr1 : presión diferencial en la parte inferior de la escalera respecto al exterior
(Pa)
2.4.4.4. Presión Diferencial en el Techo de la Escalera Respecto al Exterior
Comprende la diferencia de presión que deberá haber entre la caja de escaleras y
el medio ambiente, con respecto a la parte superior de la zona presurizada.
(𝑺𝒒𝒓𝟐 + 𝑺𝒑𝒒𝟐 ) ∗ 𝑫𝑷𝒑𝒒𝟏

𝑫𝑷𝒑𝒓𝟐 = 𝑭𝑻 ∗ 𝒉 + (Ec. 04)
𝑺𝒒𝒓𝟐
Donde :
DPpr2 : presión diferencial en la parte superior de la escalera respecto al exterior
(Pa)
FT : factor de temperatura (Pa/m)
h : altura total de la caja de escaleras (m)
2.4.5. Ecuaciones del Flujo Másico Del Aire
Para lograr presurizar la caja de escaleras de emergencia, se deberá introducir una
gran cantidad de aire en su interior, para ello se establecen tres criterios:
➢ Flujo másico de aire cuando todas las puertas internas se encuentran cerradas.
𝑭𝑴𝟏 = 𝑲𝒐𝟏 ∗ 𝑵𝒐𝟏 ∗ 𝑺𝒐𝟏 ∗ √𝑫𝑷𝒑𝒒𝟏 + 𝑫𝑷𝒑𝒒𝟐 (Ec. 05)
Donde :
43
FM1 : flujo másico de aire a puertas cerradas (Kg/s)
Ko1 : 0.571, factor de flujo de aire a puertas cerradas (Kg/Pa1/2-m2-s)
No1 : número de puertas cerradas
So1 : área efectiva de fuga de aire a través de puertas cerradas (m2)
DPpq2 : presión diferencial en la parte superior de la escalera (Pa)
➢ Flujo másico de aire con puertas internas abiertas.
𝑭𝑴𝟐 = 𝑲𝒐𝟐 ∗ 𝑵𝒐𝟐 ∗ 𝑺𝒐𝟐 ∗ √𝑫𝑷𝒑𝒒𝟏 + 𝑫𝑷𝒑𝒒𝟐 (Ec. 06)
Donde :
FM2 : flujo másico de aire con puertas internas abiertas (Kg/s)
Ko2 : 0.571, factor de flujo de aire a puertas abiertas (Kg/Pa1/2-m2-s)
No2 : Número de Puertas Abiertas
So2 : Área Efectiva de Fuga de Aire a Través de Puertas Abiertas (m2)
DPpq1 : Presión Diferencial en la Parte Inferior de la Escalera (Pa)
DPpq2 : Presión Diferencial en la Parte Superior de la Escalera (Pa)
➢ Flujo másico con la puerta exterior abierta.
𝑭𝑴𝟑 = 𝑲𝒐𝟑 ∗ 𝑺𝒐𝟑 ∗ √𝑫𝑷𝒑𝒓𝟏 (Ec. 07)
Donde :
FM3 : flujo másico con puerta exterior abierta (Kg/s)
Ko3 : 0.807, factor de caudal con la puerta exterior abierta (Kg/Pa1/2-m2-s)
So3 : área efectiva de fuga de aire a través de la puerta exterior abierta (m2)
DPpr1 : presión diferencial entre la escalera y el exterior en la planta baja (Pa)
2.4.6. Presión Máxima de Diseño con Todas las Puertas Cerradas
La ecuación de la máxima fuerza de apertura de la puerta es:
44
𝑭𝒊 + 𝑾𝒅 ∗ 𝑺𝒅 ∗ 𝑫𝑷𝒎𝒂𝒙
𝑭= (Ec. 08)
𝒅
𝟐 ∗ (𝑾𝒅 − 𝟏𝟎𝟎𝟎)
Despejando DPmax, se obtiene:
𝒅
𝟐 ∗ (𝑭 − 𝑭𝒊) ∗ (𝑾𝒅 − 𝟏𝟎𝟎𝟎) (Ec. 09)
𝑫𝑷𝒎𝒂𝒙 =
𝑾𝒅 ∗ 𝑺𝒅
Donde :
DPmax: Presión Máxima de Diseño con todas las puertas cerradas (Pa)
F : 133.45 N, fuerza máxima de apertura de la puerta (N)
Fi : Fuerza de cierre de la puerta (N)
Sd : Área de la puerta (m2)
d : Distancia de la Perilla hacia el borde de cierre de la puerta (mm)
Wd : Ancho de la Puerta (m)
1000 : Factor de conversión de "mm" a "m"
Las máximas presiones de diseño a puertas cerradas, para diversas puertas con
alturas de 2.13 m, se muestra a continuación:
Tabla 2: Máxima diferencia de presión a través de puertas.
Fuerza de cierre Ancho de la Puerta (Wd)

de la puerta (Fi)
0.81 m 0.91 m 1.02 m 1.12 m 1.22 m
26.69 N 112.09 Pa 99.64 Pa 92.16 Pa 84.69 Pa 77.22 Pa
35.59 N 102.13 Pa 92.16 Pa 84.69 Pa 77.22 Pa 69.74 Pa
44.48 N 92.16 Pa 84.69 Pa 74.73 Pa 69.74 Pa 64.76 Pa
53.38 N 84.69 Pa 74.73 Pa 67.25 Pa 62.27 Pa 57.29 Pa
62.28 N 74.73 Pa 67.25 Pa 59.78 Pa 54.80 Pa 52.31 Pa
Fuente: Standard for Smoke Control Systems (p. 28), National Fire Protection
Association, 2018.
45
2.4.7. Altura Límite de Diseño
𝑲𝒉 ∗ (𝑫𝑷𝒎𝒂𝒙 − 𝑫𝑷𝒎𝒊𝒏) ∗ (𝑺𝒒𝒓𝟐 + 𝑺𝒑𝒒𝟐 )

𝑯𝒎𝒂𝒙 = (Ec. 10)
𝟏 𝟏
|𝑻𝒓 − 𝑻𝒑| ∗ 𝑺𝒒𝒓𝟐
Donde :
Hmax : altura límite de diseño (m)
Kh : factor de altura en S.I. (4.642*10-4 m/Pa-°K).
DPmax: máxima presión de diseño con todas las puertas cerradas (Pa)
DPmin : mínima diferencia de presión entre la escalera y el edificio (Pa)
Tr : temperatura del medio ambiente (°K)
Tp : temperatura al interior de la escalera (°K)
2.5. Diseño del Sistema de Conductos
Se refiere a la construcción de los conductos de fierro galvanizado de forma
rectangular, por donde recorrerá el aire, desde el inyector de aire hacia las rejillas de
descarga, para conseguir la presurización requerida.
2.5.1. Descripción General del Diseño del Sistema de Ductos
El diseño del sistema de conductos de aire debe considerar: disponibilidad de
espacio, velocidad de aire en el conducto, ruido y costo operativo del sistema.
2.5.2. Factores Económicos que Influyen en el Sistema de Conductos
Los factores que influyen en el precio de compra y gastos de construcción son:
a) Relación Entre Dimensiones del Conducto: Llamaremos relación de forma a la
correspondencia entre las dimensiones mayor y menor de la sección de un
conducto rectangular. Esta relación es un factor importante a tener en cuenta en el
desarrollo inicial ya que, aumentando esta relación, aumenta el coste de la
46
instalación por la cantidad de material adicional que se emplea en el proceso de
fabricación de los conductos metálicos.
b) El Coste de Explotación: Al presentarse una gran pérdida de carga, la presión
que debe suministrar el ventilador también será mayor y aumentará el consumo
eléctrico del motor. Esto se dará cuando los conductos presentan dimensiones muy
reducidas o por la aplicación de excesivos accesorios de uniones, derivaciones,
reducciones, etc.
Por lo tanto, se recomienda que la relación entre el alto y el ancho del conducto
rectangular se aproxime a la unidad, con el fin de reducir las pérdidas de presión a los
mínimos valores posibles. Además, todos los tramos principales y secundarios de la red
de conductos deben procurar recorrer trayectorias rectas, con la finalidad de evitar el uso
innecesario accesorios de derivación o reducción.
2.5.3. Espacio Disponible y Aspecto Decorativo
El espacio disponible para los conductos de impulsión o extracción de aire, como
el aspecto decorativo, presentan con frecuencia limitaciones que obligan a adoptar un
determinado sistema en los conductos. En instalaciones donde el espacio es limitado, la
solución más práctica será la de un sistema de alta velocidad.
En estos casos lo más adecuado son los conductos rectangulares de líneas
aerodinámicas. Este tipo de conductos se construyen de forma que presente exteriormente
un aspecto uniforme, mientras las uniones de los conductos se realizan por el interior del
mismo. El conducto se construye con un mínimo de reducciones en su sección para evitar
grandes caídas de presión (Carrier Air Conditioning Co., 2009).
2.5.4. Construcción de Conductos
La misión de un sistema de conductos es conducir el aire desde el inyector
centrífugo de aire hasta el espacio que va a ser presurizado.
47
Para cumplir con este objetivo, el sistema debe proyectarse dentro de ciertas
limitaciones establecidas, de antemano relativas al espacio disponible, pérdidas por
rozamiento, velocidad y nivel de ruido.
2.5.5. Tipos de Conductos Según su Forma
Los conductos se clasifican según su sección transversal en los siguientes tipos:
sección circular, sección rectangular y sección oval.
Conductos Circulares y Ovales: los diámetros nominales interiores se eligen con
base 100 mm, la cual, generalmente, tiene una relación de incremento diametral de
50 mm.
Conductos Rectangulares: las dimensiones nominales de los conductos
rectangulares normalizados, están entre el rango de 200 mm a 2000 mm.
En el presente estudio, todas las construcciones de redes de distribución de aire se
realizan con conductos rectangulares, Pero para realizar los cálculos de
dimensionamiento de pérdidas primarias, se utiliza su diámetro circular equivalente que
conduciendo el mismo caudal y teniendo el mismo coeficiente de fricción, ocasionará la
misma perdida de presión por unidad de longitud. Viene dado por la expresión:
(𝑾 ∗ 𝑯)𝟎.𝟔𝟐𝟓
𝑫𝒆 = 𝟏. 𝟑𝟎 ∗ (Ec. 11)
(𝑾 + 𝑯)𝟎.𝟐𝟓
Donde :
De : Diámetro equivalente (mm).
W : Ancho del conducto rectangular (mm).
H : Alto del conducto rectangular (mm).
En las tablas 03 y 04, se ofrecen un listado de los diámetros equivalentes del
conducto circular para dimensiones del conducto rectangular con una relación de forma:
largo/ancho.
48
Tabla 3: Diámetros circulares equivalentes de conductos rectangulares (parte 1).
H/W 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 900 1000
100 109
150 133 164
200 152 189 219
250 169 210 244 273
300 183 229 266 299 328
350 195 245 286 322 354 383
400 207 260 305 343 378 409 437
450 217 274 321 363 400 433 464 492
500 227 287 337 381 420 455 488 518 547
550 236 299 352 398 439 477 511 543 573 601
600 245 310 365 414 457 496 533 567 598 628 656
650 253 321 378 429 474 515 553 589 622 653 683 711
700 261 331 391 443 490 533 573 610 644 677 708 737 765
750 268 341 402 457 506 550 592 630 666 700 732 763 792 820
800 275 350 414 470 520 567 609 649 687 722 755 787 818 847 875
900 367 435 494 548 597 643 686 726 763 799 833 866 897 927 984
1000 384 454 517 574 626 674 719 762 802 840 876 911 944 976 1037 1093
1100 399 473 538 598 652 703 751 795 838 878 916 953 988 1022 1086 1146
1200 413 490 558 620 677 731 780 827 872 914 954 993 1030 1066 1133 1196
Fuente: Manual de Aire Acondicionado (p. 37), Carrier Air Conditioning Co, 2009.
1300 506 577 642 701 757 808 857 904 945 990 1031 1069 1107 1177 1244
1400 522 595 662 724 781 835 886 934 980 1024 1066 1107 1146 1220 1289
Nota:
1500 En esta tabla
536 de612diámetros
681 745 equivalentes
805 860 913 las 963
dimensiones
1011 1057 están expresadas
1100 1143 en1332
1183 1260 mm
1600 551 629 700 766 827 885 939 991 1041 1088 1133 1177 1219 1298 1373
1700 y se han obtenido
644 718 utilizando
785 849 908 la ecuación
964 101811 del 1118
1069 presente
1164 trabajo.
1209 1253 1335 1413
1800 660 735 804 869 930 988 1043 1096 1146 1195 1241 1286 1371 1451
1900
Tabla 4: Diámetros 674 circulares
751 823 equivalentes
889 952 1012de1068 1122 1174
conductos 1224 1271 1318
rectangulares 14052).
(parte 1488
2000 688 767 840 908 973 1034 1092 1147 1200 1252 1301 1348 1438 1523
2100 782 857 927 993 1055 1115 1172 1226 1279 1329 1378 1470 1558
H/W 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 2500 2600 2700
2200 797 874 945 1013 1076 1137 1195 1251 1305 1356 1406 1501 1591
1100 1202
2300 812 890 963 1031 1097 1159 1218 1275 1330 1383 1434 1532 1623
1200 1256 1312
2400 826 905 980 1050 1116 1180 1241 1299 1355 1409 1461 1561 1655
1300 1306 1365 1421
2500 920 996 1068 1136 1200 1262 1322 1379 1334 1488 1589 1685
1400 1354 1416 1475 1530
2600 935 1012 1085 1154 1220 1283 1344 1402 1459 1513 1617 1715
1500 1400 1464 1526 1584 1640950 1028 1102 1173 1240 1304 1366 1425 1483 1538 1644 1744
2700
1600 1444 1511 1574 1635 1693964
2800 17491043 1119 1190 1259 1324 1387 1447 1506 1562 1670 1772
1700
2900 1486 1555 1621 1684 1745 18031058
1858
1135 1208 1277 1344 1408 1469 1529 1586 1696 1800
1800
3000 1527 1598 1667 1732 1794 1854 1912
1076 1968
1154 1228 1299 1366 1431 1494 1555 1613 1725 831
1900 1566 1640 1710 1778 1842 1904 1964 2021 2077
2000 1604 1680 1753 1822 1889 1952 2014 2073 2131 2186
2100 1640 1719 1793 1865 1933 1999 2063 2124 2183 2240 2296
2200 1676 1756 1833 1906 1977 2044 2110 2173 2233 2292 2350 2405
2300 1710 1793 1871 1947 2019 2088 2155 2220 2283 2343 2402 2459 2514
2400 1744 1828 1909 1986 2060 2131 2200 2266 2330 2393 2453 2511 2568 2624
2500 1776 1862 1945 2024 2100 2173 2243 2311 2377 2441 2502 2562 2621 2678 2733
2600 1808 1896 1980 2061 2139 2213 2285 2355 2422 2487 2551 2612 2672 2730 2787 2840
2700 1839 1929 2015 2097 2177 2253 2327 2398 2466 2533 2598 2661 2722 2782 2840 2896 2952
Fuente:
2800 1869Manual de Aire
1961 2048 2133 Acondicionado
2214 2292 2367 2439(p. 38),
2510Carrier Air 2708
2578 2644 Conditioning
2771 2832 Co,
28912009.
2949 3006
2900 1898 1992 2081 2167 2250 2329 2406 2480 2552 2621 2689 2755 2919 2881 2941 3001 3058
3000 En
Nota: 1932esta
2027 2119de2207
tabla 2291 2372
diámetros 2451 2526 las
equivalentes 2600dimensiones
2671 2740 2870 2873
están 2936 2998en
expresadas 3059
mm3118
y se han obtenido utilizando la ecuación 11 del presente trabajo.
49
2.5.6. Pérdidas Primarias
En todos los conductos por los que circula aire, existe una continua pérdida de
presión. Esta pérdida de presión se llama también pérdida de carga por rozamiento y, para
conductos circulares, viene dada por la ecuación de Darcy - Colebrook:
2.5.6.1. Ecuación de Darcy - Colebrook
∆𝑷𝒇
∆𝑷𝒇 = ( )∗𝑳 (Ec. 12)
𝑳
Donde :
Pf : Caída de presión por fricción (pa)
Pf/L : Caída de presión por fricción por tramo de longitud (Pa/m)
L : Longitud de tramo de conducto (m)
2.5.6.2. Pérdida Por Longitud Total
𝚫𝑷𝒇 𝟏𝟎𝟎𝟎 ∗ 𝒇 ∗ 𝑷𝑽
= (Ec. 13)
𝑳 𝑫𝒆
Donde :
f : Factor de rozamiento (adimensional)
PV : Presión de Velocidad (Pa)
De : Diámetro equivalente (mm)
2.5.6.3. Factor de Rozamiento
Cuando el flujo del aire es laminar, se debe aplicar la expresión:
𝟔𝟒
𝒇= (Ec. 14)
𝑹𝒆
Cuando el flujo del aire es transicional y turbulento, se debe aplicar la expresión:
𝟏 𝜺 𝟐. 𝟓𝟏
= −𝟐 ∗ 𝒍𝒐𝒈𝟏𝟎 ∗ ( + ) (Ec. 15)
√𝒇 𝟑. 𝟕 ∗ 𝑫𝒆 𝑹𝒆 ∗ √𝒇
Donde :
f : Factor de rozamiento (adimensional)
50
 : Rugosidad absoluta del material (mm), ver tabla 05
Re : Número de Reynolds (adimensional)
Tabla 5: Rugosidades absolutas de los materiales.
CONDUCTO  (mm)
Planchas de aluminio (33 uniones / 30 m) 0.046
Planchas de acero galvanizado 0.152
Revestimiento de conducto con fibra de vidrio 0.900
Conducto flexible (cubierto con tela) 3.000
Fuente: ASHRAE Fundamentals.
2.5.6.4. Número de Reynods
𝑫𝒆 ∗ 𝑽
𝑹𝒆 =
𝟏𝟎𝟎𝟎 ∗ 𝝂 (Ec. 16)
Donde :
Re : Número de Reynolds (adimensional)
De : Diámetro equivalente (mm)
V : Velocidad del aire en el ducto (m/s)
 : Viscosidad cinemática (m2/s)
2.5.6.5. Estado de Flujo
Laminar : Re < 2000
Transicional : 2000 ≤ Re < 4000
Turbulento : Re ≥ 4000
2.5.6.6. Presión de Velocidad
Se refiere a la presión producida por la velocidad ejercida en el ducto de
rectangular.
𝝆 ∗ 𝑽𝟐
𝑷𝑽 = (Ec. 17)
𝟐
Donde :
51
PV : Presión de Velocidad (Pa)
 : Densidad del Aire (Kg/m3)
V : Velocidad en el conducto (m/s)
2.5.6.7. Velocidad del Aire
La velocidad del aire dentro de los conductos de ventilación es uno de los
parámetros más importantes a considerar, ya que si las dimensiones se diseñan a excesiva
velocidad podrían ocasionar problemas relacionados al sonido y la vibración por el paso
del aire por tramos construidos. Otro gran problema que se podría presentar es la
necesidad de seleccionar un equipo ventilador de gran capacidad para poder vencer las
grandes caídas de presión que se producirían por la estrechez de los conductos, por lo
tanto, demandaría un motor eléctrico de mayor capacidad, que transforme energía
eléctrica en mecánica, eso sería perjudicial al momento de la compra de los equipos de
suministro o extracción de aire, ya que el costo sería más alto, también subiría la tarifa
del consumo de energía eléctrica. Todo esto ocurriría por el afán de ahorrar cierta cantidad
de material para la construcción de los conductos de aire, lo cual no es conveniente.
Carrier Air Conditioning Co. (2009) afirma que, para establecer la velocidad del
sistema de distribución de aire, hay que atender a las limitaciones respecto al ruido, precio
de compra y gastos de explotación.
La tabla 06, proporciona las velocidades recomendadas para conductos de
impulsión y de retorno en un sistema de baja velocidad. Estas velocidades se han deducido
de la experiencia.
Por encima de las velocidades mostradas en la Tabla 06, se plantean problemas
de ruidos, y los gastos de explotación, como consecuencia de las pérdidas de carga,
pueden resultar excesivos. La selección de la velocidad es por lo tanto un problema de
economía. Una velocidad muy alta requiere conductos más pequeños, y por lo tanto
52
menor coste, pero en cambio los gastos de explotación serán mayores y posiblemente hará
falta un ventilador mayor con un motor más potente. Si se emplea una velocidad menor,
los conductos serán mayores, pero los gastos de explotación son inferiores.
Para el cálculo de conductos, suelen seguirse las siguientes reglas:
a) Transporte de aire para locales comerciales: baja velocidad, normalmente entre 8
y 10 m/s.
b) Transporte de aire para locales industriales: baja velocidad, normalmente entre 10
y 12 m/s.
Tabla 6: Máxima velocidad recomendada de conductos para sistemas convencionales.
VELOCIDADES MAXIMAS (m/s)

COLEGIOS,
DESIGNACIÓN TEATROS, EDIFICACIONES
RESIDENCIAS
EDIFICACIONES INDUSTRIALES
PUBLICAS
Tomas de aire exterior. 4.10 4.60 6.10
Filtros 1.50 1.80 1.80
Serpentines de calefacción 2.50 3.10 3.60
Serpentines de enfriamiento 2.30 2.50 3.10
Lavadores de aire 2.50 2.50 2.50
Salidas de ventiladores 8.60 7.60 – 11.20 8.60 – 14.20
Ductos Principales 4.10 – 6.10 5.60 – 8.10 6.60 – 11.20
Ductos secundarios 3.60 – 5.10 4.10 – 6.60 5.10 – 9.10
Montantes 3.30 – 4.10 4.10 – 6.10 5.10 - 8.10
Fuente: HVAC and Chemical Resistance Handbook for the Engineer and Architect
(p. 532), Arimes, T., 1994.
2.5.7. Pérdidas Secundarias
En el tendido de un sistema de conductos han de tenerse en cuenta una serie de
accesorios, que permitan realizar los cambios de dirección, transformaciones,
derivaciones, divisiones, etc. Estos pueden ser: las transiciones, los codos, las TEE, las
uniones y los dámperes de control del aire, entre otros. A continuación, se procede a
detallar los accesorios utilizados para el desarrollo del presente estudio.
53
Transiciones: se emplean para unir dos conductos de diferentes dimensiones, en
este caso, se utilizaron transiciones piramidales que reducen la sección del conducto con
respecto al eje común del trayecto del aire. Para ello se toma en cuenta el ángulo de
ensanchamiento del ducto de ingreso, ya que es conveniente que el ángulo no sea tan
abierto, pues generaría mucha caída de presión en el tramo. En la figura 04, se aprecia su
construcción y la tabla de coeficientes de pérdida de presión.
Q
W0
H0
θ2
H1
θ1
H1
A0/A1 < ó > 1
Co
Theta → 10 15 20 30 45 60 90 120 150 180
Ao/A1
0.10 0.05 0.05 0.05 0.05 0.06 0.08 0.19 0.29 0.37 0.43
0.17 0.05 0.05 0.05 0.05 0.06 0.07 0.19 0.28 0.37 0.42
0.25 0.05 0.05 0.05 0.05 0.06 0.07 0.17 0.27 0.35 0.41
0.50 0.06 0.07 0.06 0.05 0.06 0.07 0.13 0.19 0.23 0.24
1.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
2.00 0.61 0.87 1.00 1.20 1.30 1.30 1.30 1.28 1.24 1.20
4.00 3.92 5.72 7.20 8.32 9.28 9.92 10.24 10.24 10.24 10.24
6.00 10.62 15.84 18.90 22.50 25.74 27.90 28.44 28.44 28.35 28.26
10.00 30.0 45.0 53.0 63.5 75.0 84.0 89.0 89.0 88.5 88.0
16.00 77.6 116.7 136.5 164.1 196.9 224.3 241.9 241.9 240.4 238.6
Figura 4: Transición rectangular piramidal (SR4-2).
Fuente: Duct Fitting Database, ASHRAE, 2002.
54
Codos: Son accesorios que se utilizan para modificar la dirección del flujo de aire.
En el presente trabajo, se emplearon codos de 90° y 45° para derivar el conducto troncal,
ubicado en el techo de la caja de escaleras, hasta las rejillas de descarga que se encuentran
en el interior del ambiente presurizado.
Co = K*Cp, donde K = Factor de Ángulo
A0
r
θ
W xH
Cp
H/W → 0.25 0.50 0.75 1.00 1.50 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 8.00
r/W
0.50 1.53 1.38 1.29 1.18 1.06 1.00 1.00 1.06 1.12 1.16 1.18
0.75 0.57 0.52 0.48 0.44 0.40 0.39 0.39 0.40 0.42 0.43 0.44
1.00 0.27 0.25 0.23 0.21 0.19 0.18 0.18 0.19 0.20 0.21 0.21
1.50 0.22 0.20 0.19 0.17 0.15 0.14 0.14 0.15 0.16 0.17 0.17
2.00 0.20 0.18 0.16 0.15 0.14 0.13 0.13 0.14 0.14 0.15 0.15
Theta → 0.00 20.0 30.0 45.0 60.0 75.0 90.0 110.0 130.0 150.0 180.0
K 0.00 0.31 0.45 0.60 0.78 0.90 1.00 1.13 1.20 1.28 1.40
Figura 5: Codo rectangular sin vanos (CR3-1).
Fuente: ASHRAE Handbook - Fundamentals (p. 52), ASHRAE, 2009.
55
TEE de Derivación Lateral: Este tipo de accesorio se utiliza para distribuir aire
desde un conducto troncal hacia un ramal, la cual, se conecta directamente a las rejillas
de descarga de aire, permitiendo pasar el aire restante por la troncal agua abajo.
Qc Qs
Ac W xH W xH As
As = Ac Wb x H
Qb Ab
Cb
Qb/Qc → 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00
Ab/Ac
0.10 2.06 1.20 0.99 0.87 0.88 0.87 0.87 0.86 0.86 0.86
0.20 5.15 1.92 1.29 1.03 0.99 0.94 0.92 0.90 0.89 0.88
0.30 10.30 3.12 1.78 1.28 1.16 1.06 1.01 0.97 0.94 0.93
0.40 15.90 4.35 2.24 1.48 1.11 0.88 0.80 0.75 0.72 0.70
0.50 24.31 6.31 3.04 1.90 1.35 1.03 0.91 0.83 0.78 0.75
0.60 34.60 8.70 4.03 2.41 1.65 1.22 1.04 0.94 0.87 0.82
0.70 46.75 11.53 5.19 3.01 2.00 1.44 1.20 1.06 0.96 0.89
0.80 60.78 14.79 6.53 3.70 2.40 1.69 1.38 1.20 1.07 0.98
0.90 76.67 18.49 8.05 4.49 2.86 1.98 1.59 1.36 1.20 1.09
1.00 94.44 22.62 9.75 5.37 3.38 2.30 1.82 1.54 1.34 1.20
Qs/Qc → 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00
Cs 32.40 6.40 2.18 0.90 0.40 0.18 0.07 0.03 0.00 0.00
Figura 6: TEE de derivación lateral (SR5-5)
TEE Angular de Entrada a Ramal: Se utiliza para la derivación de cierto caudal
de aire hacia un ramal desde un conducto troncal, además, presenta una sección angular,
para reducir las pérdidas de presión en este accesorio (Ver figura 07).
56
Qc W xH Ws x Hs Qs
Ac As
Wb x Hb
L
Qb Ab
L = 0.25*Wb, 75 mm min.
Cb
Qb/Qc → 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00
Ab/Ac
0.10 0.32 0.33 0.32 0.34 0.32 0.37 0.38 0.39 0.40 0.41
0.20 0.31 0.32 0.41 0.34 0.32 0.32 0.33 0.34 0.35 0.36
0.30 1.86 1.65 0.73 0.47 0.37 0.34 0.32 0.32 0.32 0.32
0.40 3.56 3.10 1.28 0.73 0.51 0.41 0.36 0.34 0.32 0.32
0.50 5.74 4.93 2.07 1.12 0.73 0.54 0.44 0.38 0.35 0.35
0.60 8.48 7.24 3.10 1.65 1.03 0.73 0.56 0.47 0.41 0.38
0.70 11.75 10.00 4.32 3.31 1.42 0.98 0.73 0.58 0.49 0.46
0.80 15.57 13.22 5.74 3.10 1.90 1.28 0.94 0.73 0.60 0.59
0.90 19.92 16.90 7.38 4.02 2.46 1.65 1.19 0.91 0.73 0.71
Cs
Qs/Qc → 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00
As/Ac
0.10 0.04 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
0.20 0.98 0.04 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
0.30 3.48 0.31 0.04 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
0.40 7.55 0.98 0.18 0.04 0.02 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
0.50 13.18 2.03 0.49 0.13 0.04 0.00 0.01 0.00 0.00 0.00
0.60 20.38 3.48 0.98 0.31 0.10 0.04 0.02 0.01 0.00 0.00
0.70 29.15 5.32 1.64 0.60 0.23 0.09 0.04 0.02 0.01 0.00
0.80 39.48 7.55 2.47 0.98 0.42 0.18 0.08 0.04 0.02 0.01
0.90 51.37 10.17 3.48 1.46 0.67 0.31 0.15 0.07 0.04 0.02
Figura 7: TEE divisor de flujo de aire (SR5-13).
57
Dámper Cortafuego: Son compuertas mecánicas que permiten ajustar el caudal
de aire que sale por las rejillas de descarga. Además, adicionalmente tiene una función
cortafuego, que, al detectar presencia de humo o elevación de temperatura, bloquea
completamente el paso del aire a través de la rejilla.
Figura 8: Persiana reguladora contraincendios.
Fuente: Manual de Aire Acondicionado (p. 28), Carrier Air Conditioning Co, 2009.
2.5.8. Ventiladores
Es la parte más importante de todo el sistema de presurización de escaleras. Su
correcta selección permitirá conseguir los niveles de presión que se necesitan para
conseguir como mínimo los 12.45 Pa en una escalera sin vestíbulos ventilados. Cuando
la escalera tenga vestíbulos previos ventilados requerirá como mínimo 24.91 Pa, con
todas las puertas cerradas, trabajo que tendrá que asumir en ventilador centrífugo al
inyectar un caudal de aire al interior de la caja de escaleras, según los cálculos obtenidos.
Según (Echeverri Londoño, 2011), Para mover el aire a través de un sistema de
ventilación exhaustiva es necesario suministrar energía para vencer las pérdidas de
presión del sistema. En la gran mayoría de los casos el suministro de energía proviene de
máquinas denominadas ventiladores.

58
Su funcionamiento se basa en el suministro de energía mecánica al aire a través
de un rotor que gira a alta velocidad y que incrementa la energía cinética del aire, que
luego se transforma parcialmente en presión estática. Los ventiladores se dividen en dos
grandes grupos: los ventiladores axiales y los ventiladores centrífugos.
Es imposible dar recomendación alguna sobre el “mejor ventilador”. Antes de
elegir un determinado tipo deben considerarse los requisitos particulares de aplicación
para cada caso. El criterio de selección básico para cada ventilador se fundamenta no sólo
en sus características acústicas sino en su capacidad para poner en movimiento la cantidad
de aire precisa a la presión adecuada. Una vez especificados estos requisitos se deben
establecer las características de tipo, tamaño y velocidad del ventilador. Finalmente se
deben concretar sus características acústicas.
Para el desarrollo del presente trabajo de investigación, solamente se utilizaron
ventiladores de tipo centrífugo, pues estas son conocidas por vencer niveles de presión
altas, que es los que se necesita para conseguir la presurización requerida. En cambio, los
ventiladores axiales, son utilizados para trasladar grandes flujos de aire desde un ambiente
hacia otro que esa adyacente a él, por lo tanto, no se aplica ningún ventilador de tipo axial
en esta tesis.
2.5.8.1. Ventiladores Axiales
Según Soler&Palau (2012), en estas máquinas, el aire entra y sale de la hélice con
trayectorias a lo largo de superficies cilíndricas coaxiales al ventilador.
2.5.8.2. Ventiladores Centrífugos
Este nombre se refiere a la forma en la cual comunica el ventilador la energía a la
corriente de aire. El aire entra en el ventilador a través de una abertura concéntrica con el
eje de una pieza que gira a gran velocidad, llamado rotor. El rotor está provisto de álabes
adheridos al mismo. El aire circula entre los álabes hacia el exterior a causa de la fuerza
59
centrífuga y abandona el rotor con una velocidad mayor que en la entrada. El aire de
salida se recoge en una carcasa en espiral llamada voluta y sale del ventilador a través de
una conducción tangencial a la voluta (Echeverri Londoño, 2011).
Voluta (Carcaza) Área de

Expulsión
Abertura de
Pared Lateral
Salida
Área de
Salida
Placa de Rotación
Álabes
Cono de
Entrada
Voluta
(Carcaza)
Rotor Soporte
Anillo de Soporte
Anillo de Entrada
Figura 9: Ventilador centrífugo.
Fuente: Ventilación Industrial (p. 132), Echeverri Londoño, C. A., 2011.
Toda la energía recibida por el aire procede del rotor que, a su vez, la recibe
mediante el par de un eje giratorio arrastrado por un motor. En un ventilador centrífugo
las condiciones de entrada y salida forman un ángulo de 90° sin importar el sentido de
giro del rotor. En general, el rendimiento mecánico de un ventilador centrífugo no es muy
elevado, oscila entre 45 y 84%, debido a que el cambio de dirección del aire provoca
pérdidas por choques y remolinos; no obstante, manejan cualquier cantidad de aire contra
altas presiones.
El diseño de las aletas determina en general la característica de la velocidad de
giro; por ejemplo, las aletas hacia delante son apropiadas para baja velocidad y las aletas
hacia atrás para alta velocidad. La presión generada por un ventilador es función del
60
movimiento o velocidad frontal del aire en la punta de la aleta (ver figura 10).
El ventilador de aletas curvas hacia atrás consume menos potencia y se utilizan
comúnmente para mover gases, vapores, neblinas y rocío. Los ventiladores de aleta radial
se utilizan para mover material de diferente densidad (ver figura 10).
Los ventiladores centrífugos con diseño de álabes inclinados hacia atrás son de
tres tipos principales, como muestran las figuras 10 y 11. Estos ventiladores son los de
mayor eficacia de todos los ventiladores centrífugos, y producen los menores niveles de
ruido. Se emplean para sistemas generales de calefacción, ventilación y aire
acondicionado con exigencias de presión bajas, medias y altas.
También se emplean en el control de la contaminación del aire en la industria. El
ventilador aerodinámico debe ser utilizado solamente en instalaciones en las que el aire
es bastante limpio, ya que sus álabes no deberían sufrir erosión ni corrosión. Los álabes
de grosor uniforme deben ser usados para instalaciones en las que el aire puede contener
pequeñas cantidades de suciedad y material erosivo o corrosivo. Existen otros tipos de
diseños de ventilador para casos en los que se prevén condiciones especialmente difíciles
(Echeverri Londoño, 2011).
Curvos Hacia Adelante Aerodinámico Radial
Radial Modificado Curvos Hacia Atrás Inclinados Hacia Atrás
Figura 10: Tipos de rotores.
Los ventiladores radiales modificados han sido creados para usos industriales bajo
61
condiciones de alta presión (ver figura 10). El diámetro interior del filo del álabe posee
un leve ángulo de inclinación en el sentido de la marcha. El diámetro exterior del aspa es
radial. El funcionamiento de la hélice adquiere, por tanto, peculiaridades de alta presión
que permiten su empleo para instalaciones en servicios industriales pesados, tales como
calderas y procesos industriales. Este diseño es empleado bajo condiciones de alta
posibilidad de erosión y corrosión. En estos casos puede ser reforzado con una
elaboración más sólida de lo habitual o con materiales especiales preparados para soportar
estas condiciones. Tales ventiladores poseen entre 12 y 18 álabes (Echeverri Londoño,
2011).
Figura 11: Álabes curvos hacia adelante, radiales y curvos hacia atrás.
Figura 12: Álabes inclinados hacia atrás y radiales.
2.5.8.3. Selección de Ventiladores
La selección de un ventilador consiste en elegir aquel que satisfaga los requisitos
62
de caudal y presión con que debe circular el aire, para la temperatura de operación y la
altitud de la instalación. Además, se debe determinar su tamaño, el número de
revoluciones a las que debe girar el rotor, la potencia que debe ser entregada a su eje, el
rendimiento con el que funciona, la disposición de la transmisión, el ruido generado, etc.
Los fabricantes de los ventiladores proporcionan la información necesaria para realizar
una correcta selección. Todos los ventiladores que entre sí poseen medidas
proporcionales, o sea que son semejantes, pertenecen a una misma “serie”. Los
ventiladores están determinados por el caudal y la presión. Como resultado final del
cálculo de un sistema de ventilación, se obtiene el caudal total de manejo que circula por
el mismo y la presión requerida por el sistema (Echeverri Londoño, 2011).
En todo momento, se debe cumplir que:
𝑷𝒕 = 𝑷𝒆 + 𝑷𝒅 (Ec. 18)
Donde:
Pt : Presión total (Pa).
Pe : Presión estática (Pa).
Pd : Presión dinámica (Pa).
El conocimiento de las curvas características del sistema de ventilación y del
ventilador ayuda a visualizar cómo se selecciona un ventilador. La curva característica
del sistema de ventilación es la representación gráfica de la presión requerida en función
del caudal que circula por dicho sistema.
La figura 13 presenta las curvas características del sistema de ventilación y el
ventilador. Para desarrollar la curva del sistema de ventilación, el ventilador se hace girar
a diferentes velocidades y se grafica el caudal y los valores absolutos de la presión. A
medida que se aumenta la velocidad del ventilador, aumentan el caudal y la presión
estática (Echeverri Londoño, 2011).
63
P P P
Punto de
Operación
Q Q Q
Curva del Sistema Curva del Ventilador Curva del Sistema y Curva
del Ventildor
Figura 13: Curvas características del sistema de ventilación y el ventilador.
Para la curva de un ventilador, se instala un ducto de corta longitud a la entrada
del ventilador. En el extremo del ducto se coloca una válvula de mariposa y con un
manómetro se mide la presión estática. El ventilador se hace girar a una velocidad
determinada y la válvula se cierra completamente para que no fluya el aire. La válvula de
mariposa se abre lentamente y cada vez se deja pasar más aire a través del ducto, hasta
que se abre completamente, dando como resultado el caudal máximo en ausencia de
pérdidas de presión estática. Se puede obtener una familia de curvas para cualquier
ventilador girando el ventilador a diferentes velocidades. De las distintas curvas posibles
del ventilador, solo una intercepta a la curva característica del sistema de ventilación en
el punto de operación (ver figura 13). Por lo tanto, el ventilador solo puede funcionar a
una determinada velocidad, de modo que la curva pase por el punto de operación
requerido por el sistema de ventilación. Para otros ventiladores, las curvas pasarán por el
mismo punto de operación, cuando los rotores giren a una velocidad diferente. En el
diseño del sistema de ventilación se especifica siempre el caudal y la presión estática, es
decir, se escoge por adelantado el punto de operación.
Se debe escoger el ventilador que tenga una velocidad de rotación que caiga en el
punto de operación del sistema de ventilación, para que proporcione el caudal y la presión
estática necesarios.
64
Algunos fabricantes dan a conocer el funcionamiento de los ventiladores mediante
sus curvas características. También los fabricantes suelen presentar la información
referida a los ventiladores, mediante una serie de tablas en las que se indican el tamaño
de éstos, el caudal y la presión requerida por el sistema, y a partir de estos datos se
obtienen la velocidad de rotación y la potencia consumida (Echeverri Londoño, 2011).
2.5.8.4. Leyes de los Ventiladores
Según Soler&Palau (2012), las curvas características de los ventiladores siguen
ciertas leyes, llamadas “leyes de los ventiladores”, que permiten determinar cómo varían
caudal, presión y potencia absorbida por el ventilador al variar las condiciones de
funcionamiento. Nosotros aplicamos estas leyes en el caso de la variación de velocidad
de giro del ventilador:
El caudal es proporcional a la relación de velocidades:
𝒏𝟐
𝑸𝟐 = 𝑸𝟏 ∗ [ ] (Ec.19)
𝒏𝟏
Donde :
Q1, Q2 : Caudal de aire (l/s)
n1, n2 : Velocidad de rotación (rpm)
La presión es proporcional al cuadrado de la relación de velocidades:
𝒏𝟐 𝟐
𝑷𝟐 = 𝑷𝟏 ∗ [ ] (Ec.20)
𝒏𝟏
Donde :
P1, P2 : Presión de trabajo (Pa)
La potencia absorbida es proporcional al cubo de la relación de velocidades:
𝒏𝟐 𝟑
𝑵𝟐 = 𝑵𝟏 ∗ [ ] (Ec.21)
𝒏𝟏
Donde :
N1, N2 : Potencia absorbida (hp)
65
Mediante las relaciones anteriores podemos conocer los valores que toman las
diferentes variables para diferentes regímenes de giro del ventilador variando la velocidad
de este podemos conseguir que el caudal y la presión se ajusten a las necesidades de cada
momento.
Debemos tener muy en cuenta de las curvas características de los ventiladores
están siempre realizadas a las máximas revoluciones posibles. La regulación solo se puede
realizar disminuyendo la velocidad de giro del ventilador (Soler&Palau, 2012).
2.5.9. Control de Flujo de los Ventiladores
Siendo uno de los aspectos más relevantes con respecto a ahorro energético que
demandan los ventiladores con respecto al manejo de caudales de aire en el momento
oportuno, vale decir que, en todo momento, el sistema debe suministrar el caudal
necesario para presurizar la escalera con todas las puertas cerradas; pero cuando se
presente un incendio, el sistema automáticamente debe incrementar su capacidad de
inyección de aire hasta alcanzar los caudales calculados a la máxima carga, este cambio
repentino es permitido mediante los dispositivos de control denominados variadores de
velocidad, ya que son los encargados de modificar la velocidad de giro del motor que
acciona el ventilador. (Cruz Ojeda, 2017) afirma que, los motores son los dispositivos
más ampliamente utilizados para convertir la energía eléctrica en alguna otra forma útil,
representando el 70% del consumo total. Una gran parte de esta energía se aplica a
motores de inducción para accionar bombas, sopladores y ventiladores, considerándose
que el 50% de los motores en uso están destinados a este tipo de cargas. Las bombas y
ventiladores son calculados para cubrir los requerimientos máximos de la carga, sin
embargo, es común que el sistema demande una amplia gama de puntos de operación,
hasta fracciones de los parámetros de diseño. Elementos como válvulas reguladoras o
compuertas son ampliamente utilizados en ventiladores y bombas para adecuarse a estas
66
necesidades y aunque son confiables y simples afectan severamente la eficiencia del
sistema. El continuo desarrollo de variadores de velocidad plantea una alternativa más
eficiente para el control de flujo, permitiendo aprovechar los accionamientos existentes.
2.5.9.1. Variadores de Velocidad
Es importante que el motor y la máquina accionada operen en su punto óptimo de
operación, es decir que el motor consuma la energía necesaria para mover la carga y la
velocidad de operación de la carga sea la que corresponda a su eficiencia máxima. El
punto óptimo de operación de los motores eléctricos generalmente no ocurre a la
velocidad nominal del motor ni a la tensión nominal del motor, más bien este punto se
encuentra a una velocidad diferente a la de placa y a una potencia menor a la nominal.
Existen dos equipos electrónicos que pueden usarse para la regulación electrónica del
funcionamiento del motor: el arrancador electrónico y el convertidor de frecuencias
(variador electrónico de velocidad). El variador de velocidad o frecuencia, conocido
también como AFD (The Ajustable Frecuency Drive), es una unidad electrónica
gobernada por un microprocesador, se utiliza para el control de velocidad de los motores
trifásicos de inducción. Es un dispositivo que varía la velocidad de un motor controlando
electrónicamente el voltaje y la frecuencia entregada al motor, manteniendo el torque
constante hasta la velocidad nominal. Permite que el motor trabaje muy cerca del punto
óptimo de operación. La función de un convertidor de frecuencias es cambiar una tensión
de entrada de corriente alterna con una magnitud y frecuencia fija, en una tensión
simétrica de salida en corriente alterna, con amplitud y frecuencia deseada. Entre estas
dos etapas hay una etapa intermedia de rectificación a corriente continua de la entrada,
para después ondular a las magnitudes deseadas. El esquema de un convertidor de
frecuencias es el siguiente: (Cruz Ojeda, 2017)
67
Rectificador Filtro Ondulador
R
S
Motor
T
Figura 14: Esquema de variador de velocidad.
Fuente: Diseño de un Sistema de Inyección de Aire Para Presurización de Escaleras de
Emergencia de un Edificio Residencial de Once Pisos (p. 70), Cruz Ojeda, L. A. R.,
2017.
2.5.9.2. Sensores de Humo
Existen dos tipos básicos de detectores de humo en uso actualmente: los detectores
por ionización y los detectores fotoeléctricos. Las cámaras de los sensores tienen
diferentes principios de funcionamiento para detectar las partículas de combustión
visibles o invisibles liberadas en un incendio (Cruz Ojeda, 2017).
2.5.9.3. Detectores Por Ionización
Operan bajo el principio de ionización del aire. Están compuestos de una cámara
de ionización con un ánodo, un cátodo y un electrodo iniciador (Cruz Ojeda, 2017).
2.5.9.4. Detector Fotoeléctrico
El humo generado en un incendio bloquea u oscurece el medio en el que se
propaga un haz de luz. También puede dispersar la luz cuando ésta se refleja y refracta en
las partículas de humo. Los detectores fotoeléctricos están diseñados para utilizar estos
efectos a fin de detectar la presencia de humo (Cruz Ojeda, 2017).
La instalación de detectores de humo, e instalación sistematizada del variador de
velocidad corresponde al área de instalaciones de telecomunicaciones, razón por la cual,
se menciona de manera superficial en el presente trabajo de investigación.
68
CAPÍTULO III
3. MATERIALES Y MÉTODOS
3.1. Ubicación y Geográfica del Estudio
Figura 15: Ubicación del Hospital Materno Infantil en la ciudad de Juliaca.
Fuente: Google Maps.
El terreno, su topografía, sus accesos y vías existentes, se ubican en la
Urbanización Municipal Taparachi, de la ciudad de Juliaca, Provincia de San Román,
Región de Puno.
El acceso, desde el centro de la Ciudad de Juliaca, es por la Av. Héroes del 4 de
noviembre, llegando hasta el óvalo próximo a la Universidad Andina Néstor Cáceres
Velásquez, desviándose por la Circunvalación Sur hasta llegar al Cruce con la Av. Egipto,
a 50 m. de esta intersección se encuentra el terreno, para el futuro establecimiento de
salud.
El terreno designado tiene las siguientes dimensiones:
➢ Área total de terreno : 49,159.781 m².
69
➢ Perímetro : 939.21 m
El Nuevo Hospital Materno Infantil atenderá al segundo nivel de atención, en el
nivel uno de complejidad, en la categoría II–1.
El terreno se encuentra a una altitud de 3 826 metros sobre el nivel del mar. El
clima de la ciudad de Juliaca es frío, moderadamente lluvioso y con amplitud térmica
moderada. Las temperaturas máximas promedio en la estación de verano (tomando en
cuenta los tres últimos años), correspondientes al día y la noche son 19.5°C y 4.0°C
respectivamente.
3.1.1. Coordenadas Geográficas
➢ Latitud : 15°30'0'' Sur
➢ Longitud : 70°7'60'' Oeste
3.1.2. Sectores Distribuidos Por Bloques
Según los planos de arquitectura, los ambientes designados, se distribuyen de la
siguiente manera:
➢ Un bloque de tres plantas que alberga los servicios ambulatorios (Consultorios,
Programas diversos).
➢ Un bloque de tres plantas de altura que se une al anterior mediante un Hall de
ingreso y distribución, y donde se ubican los Servicios de Emergencias, Ayuda al
diagnóstico, nutrición, Lavandería, todos en un primer piso; Unidad de Cuidados
Críticos de Adultos y Neonatales, Centro Quirúrgico, Central de Esterilización,
Centro Obstétrico en el segundo piso; Hospitalización de Gineco Obstetricia,
Pediatría y Neonatología en el tercer piso; y hospitalización de Medicina y Cirugía
en el cuarto piso. Los ambientes que conforman la Casa de Fuerza y servicios
generales se encuentran separados de estos dos bloques edificatorios. Los
ambientes de Residencias Médicas y Casa de Espera Materna, también se
70
encuentran separadas de los bloques asistenciales.
Figura 16: Plano de planta del primer nivel.
Fuente: Expediente técnico del proyecto “Hospital Materno Infantil Cono Sur de
Juliaca”.
Figura 17: Plano de planta del segundo nivel.
Juliaca”.
71
Figura 18: Plano de planta del tercer nivel.
Juliaca”.
B9 B8 B10
B11
B4 B5 B12
B1 B2 B15 B13
B14
B3
CÓDIGO SER VICIO

B1, B2 CONSULTA EXTERNA
B3 EMER GENCIA
B4, B5 AYU DA AL D IAGNOSTICO
B6, B7, B8, B9, B10, B11, B12, B13, B14 SER VICIOS GENERALES
B15 ACCESOS A DIFER ENTES NIVELES
Figura 19: Plano de zonificación según bloques.
Juliaca”.
72
3.2. Periodo de duración del Estudio
El periodo de estudio está comprendido desde enero del 2018 a setiembre del 2020, que
en total suman 33 meses efectivos.
3.3. Materiales
Para la elaboración del presente trabajo de investigación se tuvo que recurrir a la
base de datos de diversas entidades públicas y privadas de la región Puno, como también
la utilización de varios softwares para realizar los modelamientos ilustrativos y de
cálculos que requiere para el desarrollo del trabajo en mención. También se aplicó los
contenidos referentes a temas de diseño de escaleras presurizadas de medios
bibliográficos e internet. A continuación, se cita los recursos utilizados:
➢ Las temperaturas máximas y mínimas que se presentan en la ciudad de Juliaca
correspondientes a los tres últimos años (2018, 2019 y 2020) obtenidas del
Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología del Perú (SENAMHI), sede
Puno.
➢ Los planos de arquitectura elaborados por el área de infraestructura del Gobierno
Regional de Puno.
➢ Software de diseño Revit MEP en la versión 2019, para la elaboración de
modelamientos 3D, presentados en la sección de planos del presente trabajo de
investigación.
➢ Software de dimensionamiento de conductos de aire Ductsize, para el
dimensionamiento de conductos transportadores de aire.
➢ Software de diseño AutoCAD en la versión 2020 para la elaboración de planos y
esquemas de distribución de aire.
➢ Softwares de ofimática: MS Word, Ms Excel y MS Visio.
➢ Manuales de diseño de la Sociedad Americana de Ingenieros de Calefacción,
73
Refrigeración y Aire Acondicionado.
➢ Reglamento Nacional de Edificaciones, actualizado hasta el 2014.
➢ GPS navegador, modelo: Map 64s, Marca: Garmin, N° de Serie: 010-01199-10,
procedencia: Taiwán.
3.4. Población y Muestra del Estudio
Para tomar la población y la muestra, se considera la infraestructura central del
Hospital Materno Infantil, es decir la que está conformada por los bloques B1, B2, B3,
B4, B5 y B15.
➢ Población: 06 escaleras de circulación vertical.
➢ Muestra: 04 escaleras de circulación vertical de emergencia, correspondientes a
los bloques B1, B4, B5 y B15.
3.5. Evolución Estadística de Temperaturas en la Zona de Estudio
Siendo muy importantes las temperaturas máximas a las que se puede llegar en la
cuidad de Juliaca para el diseño de los sistemas de escaleras presurizadas, las condiciones
ambientales en estaciones de verano son las más desfavorables, ya que, al estar el aire
más caliente, disminuye su densidad, por lo tanto, exige mayor esfuerzo al desempeño
del ventilador. Ese es el criterio que se tomó para buscar las temperaturas máximas de la
base de datos del Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología del Perú (SENAMHI),
sede Puno. Para ello se tomó en cuenta los periodos más calurosos correspondientes a los
años 2018, 2019 y 2020.
Cabe mencionar, que, para obtener un resumen específico de las temperaturas
máximas, se tubo resumir el reporte mensual que proporciona SENAMHI, según los años
de interés para el desarrollo de este estudio de investigación.
74
Tabla 7: Resumen mensual de temperaturas máximas y mínimas durante los años 2018,
2019 y 2020.
MES / TEMP. TEMP. HUMEDAD HUMEDAD VEL. DEL

AÑO MÁX. (°C) MÍN. (°C) MÁX. (%) MÍN. (%) VIENTO (m/s)
Ene-18 19.10 1.60 97.00 26.00 11.70
Feb-18 18.50 3.30 97.00 28.00 11.10
Mar-18 18.00 -0.40 96.00 22.00 9.00
Abr-18 18.70 -3.40 97.00 16.00 9.50
May-18 18.10 -3.00 93.00 7.00 10.90
Jun-18 17.50 -3.90 91.00 11.00 12.40
Jul-18 17.20 -4.00 90.00 8.00 10.80
Ago-18 17.50 -3.10 88.00 5.00 12.10
Set-18 18.30 -1.00 81.00 5.00 12.70
Oct-18 19.20 -1.80 89.00 7.00 9.80
Nov-18 18.30 1.20 91.00 6.00 10.20
Dic-18 19.30 1.10 92.00 7.00 11.30
Ene-19 18.40 2.30 93.00 22.00 10.60
Feb-19 19.30 2.00 92.00 29.00 9.60
Mar-19 19.30 1.10 91.00 31.00 9.80
Abr-19 18.90 -0.90 88.00 21.00 9.70
May-19 17.80 -1.50 89.00 14.00 4.70
Jun-19 17.50 -3.30 88.00 9.00 8.50
Jul-19 19.40 -3.90 79.00 5.00 14.30
Ago-19 18.50 -2.90 88.00 5.00 10.40
Set-19 18.30 -1.50 86.00 7.00 11.30
Oct-19 17.80 -1.10 85.00 5.00 10.10
Nov-19 19.00 -0.20 91.00 11.00 13.60
Dic-19 19.10 2.70 89.00 25.00 9.90
Ene-20 18.90 1.00 88.00 17.00 10.00
Feb-20 19.50 4.00 100.00 42.00 10.80
Mar-20 19.10 2.50 93.00 27.00 9.90
Abr-20 18.70 -2.40 94.00 14.00 9.50
May-20 18.50 -3.00 89.00 7.00 10.00
Jun-20 18.80 -3.70 85.00 5.00 8.00
Jul-20 18.40 -3.80 78.00 5.00 9.90
Ago-20 19.50 -2.00 81.00 5.00 12.00
Set-20 19.42 -1.70 89.00 17.00 11.00
Fuente: Base de datos SENAMHI.

75
Resúmen Mensual de Temperaturas Máximas y
Mínimas en la Ciudad de Juliaca
25.00
20.00
15.00
10.00
5.00
0.00
-5.00
-10.00
TEMP. MÁX. (°C) TEMP. MÍN. (°C)
Figura 20: Evolución de temperaturas máximas y mínimas en la ciudad de Juliaca
desde enero del 2018 hasta setiembre del 2020.
Elaboración propia.
3.6. Procedimiento del Estudio
3.6.1. Técnicas Para el Procesamiento y Análisis de Datos
La estrategia que se tomó para el procesamiento de datos, fue la aplicación de
cálculos, ecuaciones, y recomendaciones provenientes de diversos manuales de diseño de
las empresas especialistas en la instalación de los sistemas de presurización de escaleras.
Además, se tomó en cuenta, las recomendaciones establecidas en el manual de Diseño de
Ingeniería de Control de Humo de la Sociedad Americana de Ingenieros de Calefacción,
Refrigeración y Aire Acondicionado (ASHRAE). También se consideró las
recomendaciones de la norma internacional NFPA 92A.
3.6.2. Plan de Tratamiento de Datos
Una vez obtenidos los datos reales necesarios, estos tuvieron que pasar por una
serie de procedimientos de carácter analítico, con la finalidad de obtener los caudales
adecuados para logra la presurización requerida. Además, se tuvo que seleccionar los
conductos de aire adecuados para el transporte de los caudales calculados. También la

76
selección de accesorios, como, reducciones, codos, derivaciones y rejillas de carga.
Después, se pasó seleccionar los quipos adecuados de inyección o extracción de
aire, según los caudales y caídas de presión, producto de los cálculos realizados
previamente.
También se hizo una evaluación económica sobre el costo que demandará la
instalación de la presurización de las cuatro escaleras de emergencia designadas, como
ya fue mencionado anteriormente, dos de ellas cuentan con un sistema exclusivamente
presurizada, y las otras dos, son presurizadas, pero sus respectivos vestíbulos previos
ventilados.
3.7. Identificación de Variables
➢ Variable dependiente: Escaleras presurizadas de emergencia.
➢ Variable independiente: Inyección mecánica de aire.
3.8. Método de estudio
3.8.1. Diseño de investigación
La presente investigación es experimental, puesto que, según Arias (2012), la
investigación experimental es un proceso que consiste en someter a un objeto o grupo de
individuos, a determinadas condiciones, estímulos o tratamiento (variable independiente),
para observar los efectos o reacciones que se producen (variable dependiente).
Se optó por el diseño experimental, ya que se manipulan las variables para dar
resultados que busquen validar las hipótesis planteadas.
3.8.2. Nivel de Investigación
Este estudio es de nivel explicativo, porque se busca determinar los efectos
después de aplicar el experimento mediante la prueba de hipótesis.
Arias (2012), afirma que, la investigación explicativa se encarga de buscar el
porqué de los hechos mediante el establecimiento de relaciones causa-efecto. En este
77
sentido, los estudios explicativos pueden ocuparse tanto de la determinación de las causas
(investigación post facto), como de los efectos (investigación experimental), mediante la
prueba de hipótesis.
3.8.3. Enfoque de Investigación
El enfoque considerado para esta investigación es cuantitativo, ya que se recolecta
los datos en base a la medición numérica, para probar las hipótesis planteadas. Concepto
que guarda relación con la afirmación de Colomé y Femenia (2018), quienes definen que,
en este tipo de investigación el objeto de investigación se caracteriza mediante variables
cuantificables, si alguna de las variables consideradas no lo es, entonces no es atinente a
la investigación en curso debido a que las correlaciones entre ellas son siempre de
naturaleza numérica. Generalmente busca la explicación mediante la prueba de una
hipótesis. Es el tipo de enfoque más empleado en ciencia aplicada y tecnología.
3.8.4. Método de investigación
El método es analítico, porque se distingue y se separan las partes del todo, para
poder conocer los principios generales de funcionamiento.
Según Colomé y Femenia (2018), el método de investigación analítica, consiste
en descomponer el objeto de estudio en sus partes integrantes estudiando cada una de
ellas, asumiendo que el conocimiento de dichas partes traerá aparejado el conocimiento
del objeto como un todo. Si bien la comprensión y el conocimiento de las partes son
necesarios para el conocimiento del objeto completo, no deben olvidarse que pueden
surgir nuevas relaciones entre las partes cuando las mismas funcionan como un todo.
3.9. Análisis de los Resultados
En la presente investigación se detallaron minuciosamente, los procedimientos
para lograr presurizar las escaleras de emergencia por inyección mecánica de aire, para
ello, se tuvo que seguir secuencialmente una serie procedimientos (ver la figura 21):
78
Diseño del Sistema de Escaleras
Presurizadas
Recolección de Datos Geométricos de las Escaleras y

del Edificio
Datos Generales de
Cálculo
Cálculos de Presurización y Flujos

Volumétricos de Aire
Diseño de Ductos de Aire
Selección de Equipos de Inyección y

Extracción de Aire
Evaluación
Económica
Conclusiones Finales
Figura 21: Diagrama de flujo del proceso de diseño de escaleras presurizadas.
79
3.9.1. Diseño del Sistema de Escaleras Presurizadas
3.9.1.1. Recolección de Datos Geométricos de las Escaleras y del Edificio
Siendo la parte central de la infraestructura del hospital, un edificio de tres niveles,
comprendidos por los bloques B1, B2, B3, B4, B5 y B15 (Ver figura 19), y en donde
serán instaladas los sistemas de escaleras de emergencia, se pueden extraer los siguientes
datos geométricos constructivos:
➢ Perímetro del Edificio : 401 m
➢ Área del Edificio : 4001 m2
Con respecto a las dimensiones típicas de cada escalera, se tienen los siguientes
datos:
➢ Perímetro de la Escalera : 23.20 m
➢ Altura por Planta : 4.25 m
Las puertas que componen la caja de escaleras tienen las siguientes características
semejantes entre ellas:
➢ Altura de la Puerta (Hd) : 2.10 m
➢ Ancho de la Puerta (Wd) : 1.00 m
➢ Perímetro de la Puerta (Pd) : 6.20 m
➢ Área de la Puerta (Sd) : 2.10 m2
➢ Distancia de la inferior de la puerta a la Perilla : 0.90 m
➢ Distancia del lado de apertura de la puerta a la Perilla (d) : 70.00 mm
➢ Espacio de fuga alrededor de la puerta (e) : 4.00 mm
➢ Espesor de la Puerta : 68 mm
➢ Material de protección : Pintura cortafuego
➢ Fuerza máxima de apertura de la puerta (F) : 133.45 N
➢ Fuerza de cierre de la puerta (Fi) : 44.48 N
80
➢ Área de fuga alrededor de la puerta cerrada : 0.02 m2
3.9.1.2. Datos Generales de Cálculo
En primera instancia, se toma en cuenta las condiciones ambientales del lugar
preciso en donde se instalarán los sistemas de escaleras presurizadas. Se tiene los
siguientes datos:
➢ Temperatura Exterior de Diseño (Tr) : 292.7 °K
➢ Temperatura Interior de Diseño (Tp) : 294.7 °K
➢ Presión Atmosférica en la ciudad de Juliaca : 63.05 KPa
➢ Densidad del aire : 0.771 Kg/m3
➢ Viscosidad cinemática del aire : 2.31*10-5 m2/s
Otro aspecto importante, son los datos que se involucran en la construcción
general del edificio en estudio. Los cuales, se detallan a continuación:
➢ Número de niveles del edificio : 03
➢ Área lateral del edificio : 1704.25 m2
➢ Área lateral de la escalera : 98.60 m2
➢ Área de flujo de aire entre el edificio y el exterior : 0.29 m2
➢ Área de flujo de aire entre la escalera y el edificio : 0.04 m2
➢ Factor de temperatura:
Procedimiento:
Para obtener el factor de temperatura, se aplica la ecuación 01:
1 1
𝐹𝑇 = 2154 ∗ ( − )
𝑇𝑟 𝑇𝑝
1 1
𝐹𝑇 = 2154 ∗ ( − )
292.7 294.7
𝑭𝑻 = 𝟎. 𝟎𝟓𝟎 𝑷𝒂/𝒎
➢ Altura Total de la Caja de Escaleras:
81
𝒉 = 𝟏𝟒. 𝟎𝟓 𝒎
El diseño del sistema tiene limitaciones teóricas que son representadas en
ecuaciones matemáticas, que involucran condiciones ambientales y características
constructivas de la caja de escaleras. Los principales aspectos limitantes son:
➢ Presión Máxima de Diseño con todas las puertas cerradas.
Procedimiento:
Reemplazar en la ecuación 09:
𝑑
2 ∗ (𝐹 − 𝐹𝑖) ∗ (𝑊𝑑 − 1000)
𝐷𝑃𝑚𝑎𝑥 =
𝑊𝑑 ∗ 𝑆𝑑
70
2 ∗ (133.45 − 44.48) ∗ (1 − 1000)
𝐷𝑃𝑚𝑎𝑥 =
1 ∗ 2.10
𝑫𝑷𝒎𝒂𝒙 = 𝟕𝟖. 𝟖𝟎 𝑷𝒂
➢ Altura Límite de Diseño:
Procedimiento:
𝐾ℎ ∗ (𝐷𝑃𝑚𝑎𝑥 − 𝐷𝑃𝑚𝑖𝑛) ∗ (𝑆𝑞𝑟 2 + 𝑆𝑝𝑞 2 )

𝐻𝑚𝑎𝑥 =
1 1
|𝑇𝑟 − 𝑇𝑝| ∗ 𝑆𝑞𝑟 2
4.642 ∗ 10−4 ∗ (78.80 − 12.45) ∗ (0.292 + 0.042 )

𝐻𝑚𝑎𝑥 =
1 1
|292.7 − 294.7| ∗ 0.292
𝑯𝒎𝒂𝒙 = 𝟏𝟑𝟓𝟑. 𝟏𝟖 𝒎
Este valor indica la máxima altura que permite diseñar el sistema de presurización
de escaleras, considerando las condiciones ambientales y constructivas que se insertaron
en la etapa de recolección de datos de cálculos.
Como se puede observar en la figura 22, la altura total de la escalera presurizada
es de 14.05 m, que resulta ser inferior al valor máximo que permite la ecuación de altura
límite del sistema (1353.18 m), lo cual indica que, es posible continuar con el diseño.
82
1.30
4.25
4.25
4.25
Figura 22: Detalle de alturas por nivel en la caja de escaleras.
Fuente: Planos de detalles de arquitectura del expediente técnico del proyecto “Hospital
Materno Infantil Cono Sur de Juliaca”.
Nota: todas las unidades mostradas en la figura están dadas en metros lineales (ml).
3.9.1.3. Cálculos de Presurización y Flujos Volumétricos de Aire Para Sistemas de
Presurización Sin Vestíbulos Previos Ventilados
Ahora se deberá determinar las presiones mínimas y máximas por acción del aire,
que soporta la caja de escaleras con respecto al edificio y al exterior:
➢ Presión Diferencial en la Parte Inferior de la Escalera Respecto al Edificio:
𝑫𝑷𝒑𝒒𝟏 = 𝟏𝟐. 𝟒𝟓 𝑷𝒂
➢ Presión Diferencial en la Parte Superior de la Escalera Respecto al Edificio:
83
Procedimiento:
ℎ ∗ 𝐹𝑇 ∗ 𝑆𝑞𝑟 2
𝐷𝑃𝑝𝑞2 = 𝐷𝑃𝑝𝑞1 +
𝑆𝑝𝑞 2 + 𝑆𝑞𝑟 2
14.05 ∗ 0.050 ∗ 0.292

𝐷𝑃𝑝𝑞2 = 12.45 +
0.042 + 0.292
𝑫𝑷𝒑𝒒𝟐 = 𝟏𝟑. 𝟏𝟒 𝑷𝒂
➢ Presión Diferencial en la Parte Inferior de la Escalera Respecto al Exterior:
Procedimiento:
(𝑆𝑞𝑟 2 + 𝑆𝑝𝑞 2 ) ∗ 𝐷𝑃𝑝𝑞1

𝐷𝑃𝑝𝑟1 =
𝑆𝑞𝑟 2
(0.292 + 0.042 ) ∗ 12.45

𝐷𝑃𝑝𝑟1 =
0.292
𝑫𝑷𝒑𝒓𝟏 = 𝟏𝟐. 𝟔𝟗 𝑷𝒂
➢ Presión Diferencial en la Parte Superior de la Escalera Respecto al Exterior:
Procedimiento:
(𝑆𝑞𝑟 2 + 𝑆𝑝𝑞 2 ) ∗ 𝐷𝑃𝑝𝑞1

𝐷𝑃𝑝𝑟2 = 𝐹𝑇 ∗ ℎ +
𝑆𝑞𝑟 2
(0.292 + 0.042 ) ∗ 12.45

𝐷𝑃𝑝𝑟2 = 0.050 ∗ 14.05 +
0.292
𝑫𝑷𝒑𝒓𝟐 = 𝟏𝟑. 𝟑𝟗 𝑷𝒂
Seguidamente, se debe determinar los flujos másicos de aire necesarios para
presurizar la escalera en tres casos diferentes:
➢ Cuando todas las puertas internas se encuentran cerradas:
Procedimiento:
84
𝐹𝑀1 = 𝐾𝑜1 ∗ 𝑁𝑜1 ∗ 𝑆𝑜1 ∗ √𝐷𝑃𝑝𝑞1 + 𝐷𝑃𝑝𝑞2
𝐹𝑀1 = 0.571 ∗ 4 ∗ 0.04 ∗ √12.45 + 13.14
𝑭𝑴𝟏 = 𝟎. 𝟒𝟔 𝑲𝒈/𝒔
➢ Cuando dos puertas internas se encuentran abiertas:
𝐹𝑀2 = 𝐾𝑜2 ∗ 𝑁𝑜2 ∗ 𝑆𝑜2 ∗ √𝐷𝑃𝑝𝑞1 + 𝐷𝑃𝑝𝑞2
𝐹𝑀2 = 0.571 ∗ 2 ∗ 0.29 ∗ √12.45 + 13.14
𝑭𝑴𝟐 = 𝟏. 𝟔𝟖 𝑲𝒈/𝒔
➢ Cuando la puerta exterior se encuentra abierta:
𝐹𝑀3 = 𝐾𝑜3 ∗ 𝑆𝑜3 ∗ √𝐷𝑃𝑝𝑟1
𝐹𝑀3 = 0.807 ∗ 2.10 ∗ √12.69
𝑭𝑴𝟑 = 𝟔. 𝟎𝟒 𝑲𝒈/𝒔
Para hallar la capacidad de suministro del equipo inyector de aire, se debe
considerar un caso crítico: que una puerta interna esté cerrada, dos puertas internas
abiertas y la puerta exterior abierta. Quedando como resultado el flujo másico total de
inyección de aire:
𝑭𝑴𝟒 = 𝟕. 𝟖𝟒 𝑲𝒈/𝒔
Es posible determinar el flujo volumétrico, dividiendo el flujo másico obtenido,
entre la densidad del aire del medio ambiente, quedando como resultado:
𝑭𝑽𝟒 = 𝟏𝟎𝟏𝟔𝟗 𝒍/𝒔
3.9.1.4. Cálculos de Presurización y Flujos Volumétricos de Aire Para Sistemas de
Presurización Con Vestíbulos Previos Ventilados.
Tomado en cuenta, que las características constructivas y condiciones ambientales
para cada escalera de emergencia son similares, los procesos de cálculo para la
85
presurización de escaleras con vestíbulos previos ventilados son análogos a los que se
hizo para sistemas netamente presurizados. Por lo tanto, los resultados de cálculo se
resumen en:
➢ Presión Diferencial en la Parte Inferior de la Escalera Respecto al Edificio:
𝑫𝑷𝒑𝒒𝟏 = 𝟐𝟒. 𝟗𝟏 𝑷𝒂
➢ Presión Diferencial en la Parte Superior de la Escalera Respecto al Edificio:
𝑫𝑷𝒑𝒒𝟐 = 𝟐𝟓. 𝟔𝟎 𝑷𝒂
➢ Presión Diferencial en la Parte Inferior de la Escalera Respecto al Exterior:
𝑫𝑷𝒑𝒓𝟏 = 𝟐𝟓. 𝟑𝟖 𝑷𝒂
➢ Presión Diferencial en la Parte Superior de la Escalera Respecto al Exterior:
𝑫𝑷𝒑𝒓𝟐 = 𝟐𝟔. 𝟎𝟗 𝑷𝒂
Seguidamente, se debe determinar el flujo másico de aire con todas las puertas
internas cerradas, resultando:
𝑭𝑴𝟏 = 𝟎. 𝟔𝟓 𝑲𝒈/𝒔
Se obtiene el siguiente flujo volumétrico:
𝑭𝑽𝟏 = 𝟖𝟒𝟑 𝒍/𝒔
Aplicado un factor de seguridad de 40%, se tiene la capacidad del inyector de aire:
𝑭𝑽𝟐 = 𝟏𝟏𝟖𝟎 𝒍/𝒔
3.9.1.5. Cálculo de Ventilación de Vestíbulos
Los vestíbulos que anteceden a las escaleras de emergencia tienen un volumen de
46.88 m3, según los planos de arquitectura proporcionados.
La Norma Técnica Peruana A.010, en el Capítulo VI, indica que: “El vestíbulo
deberá de contar con por lo menos un cambio de aire por minuto”. También afirma que:
“La extracción de aire en el vestíbulo deberá ser el 150% de la inyección de aire al
vestíbulo”. Por lo tanto, se puede obtener los siguientes resultados:
86
➢ Flujo volumétrico de inyección de aire por cada vestíbulo:
𝑭𝑽𝟏 = 𝟕𝟖𝟏 𝒍/𝒔
➢ Flujo volumétrico del inyector de aire (considerando los tres niveles del edificio):
𝑭𝑽𝟐 = 𝟐𝟑𝟒𝟑 𝒍/𝒔
➢ Flujo volumétrico de extracción de aire por cada vestíbulo:
𝑭𝑽𝟑 = 𝟏𝟏𝟕𝟐 𝒍/𝒔
➢ Flujo volumétrico del extractor de aire (considerando los tres niveles de edificio):
𝑭𝑽𝟒 = 𝟑𝟓𝟏𝟔 𝒍/𝒔
3.9.1.6. Diseño de Conductos de Aire
Ahora se procederá a dimensionar los conductos metálicos de forma rectangular,
encargados de transportar el aire desde los equipos ventiladores hasta las respectivas
rejillas de descarga. Para una fácil compresión, se ha diseñado unos esquemas que
describen el paso de todas las ramificaciones principales y secundarias, dependientes de
los quipos IC-E.01, IC-E.02, IC-E.03 y EC-E.04 (ver figuras 23 y 24).
IC-E.01 IC-E.02
T-100
3m 8285 l/s
D-01 T-100
T-200 5m
2m
T-300 T-600 T-200 T-500
314 l/s 5.3 m 5.3 m 314 l/s 197 l/s 5.2 m 5.2 m 197 l/s
D-02 D-05 D-01 D-04

T-400 T-700 T-300 T-600
314 l/s 4.25 m 4.25 m 314 l/s 197 l/s 4.25 m 4.25 m 197 l/s
D-03 D-06 D-02 D-05

T-500 T-800 T-400 T-700
314 l/s 4.25 m 4.25 m 314 l/s 197 l/s 4.25 m 4.25 m 197 l/s
D-04 D-07 D-03 D-06
Figura 23: Esquemas de distribución de aire para la construcción de conductos para la
presurización de cajas de escaleras.
87
IC-E.03 EC-E.04
T-100
T-100
6.9 m
5.8 m
781 l/s 1172 l/s
D-01 D-01
T-200 T-200
4.25 m 781 l/s 4.25 m 1172 l/s
D-02 D-02
T-300 T-300
4.25 m 781 l/s 4.25 m 1172 l/s
D-03 D-03
Figura 24: Esquemas de distribución de aire para la construcción de conductos para la
ventilación de vestíbulos.
Ducto de
Ventilación .85
.85
1.20
1.20
.85
Ducto de
.85
Ventilación
Figura 25: Ductos triangulares de ventilación.
Fuente: Planos de arquitectura del expediente técnico del proyecto “Hospital Materno
Infantil Cono Sur de Juliaca”.
Nota: Todas las unidades mostradas en la figura están dadas en metros lineales (ml).
Según el diseño de arquitectura, se cuenta con dos ductos semejantes, de material
noble, con formas de triángulos rectángulos equiláteros, para la inyección de aire hacia la
caja de escaleras, dichos ductos tienen las siguientes características (ver figura 25):
Longitud de los catetos : 0.85 m
88
Longitud de la hipotenusa : 1.20 m
Perímetro interno de ducto : 2.90 m
Área interna del ducto : 0.36 m2
Los ductos mostrados en la figura 25, no podrán ser utilizados a plenitud, pues
ningún manual ni norma indican procedimiento alguno para el cálculo de parámetros de
diseño en conductos triangulares, ya que, según las recomendaciones de ASHRAE y
SMACNA, los conductos de aire pueden ser de forma rectangular, circular u oval, para
los cuales, si existen procedimientos experimentales conocidos y aplicables, motivo por
la cual, se plantea insertar un conducto de metálico rectangular en el ducto triangular de
material noble, tal que, abarque la mayor cantidad área útil posible.
En el caso de la escalera presurizada sin vestíbulos previos ventilados, el conducto
rectangular metálico no será sufriente para trasladar la gran cantidad de aire desde
inyector hacia las rejillas terminales, ya que la velocidad de aire sería muy elevada, por
lo que, se opta por inyectar la mayor cantidad de aire desde la tapa de la caja de escaleras,
mediante un ramal con dimensiones de 1000x1000mm, el resto por rejillas en pared.
L X L
Y A Y
Y X Y
Figura 26: Representación teórica de las máximas dimensiones del conducto
rectangular troncal, (región sombreada).
De la figura 26, se puede definir las siguientes variables:
L : Lado del cateto del ducto triangular.
89
X : Ancho del conducto metálico rectangular.
Y : Alto del conducto metálico rectangular.
A : Área máxima permisible del conducto rectangular.
A continuación, se muestra el procedimiento para determinar la dimensión
máxima del conducto rectangular que se desea instalar dentro del ducto triangular
planteado por arquitectura:
Del triángulo rectángulo, se puede despejar la siguiente expresión:
√𝟐 ∗ 𝑳 = 𝟐 ∗ 𝒀 + 𝑿 (i)
Despejando la variable “Y”, se tiene:
√𝟐 ∗ 𝑳 − 𝑿
𝒀= (ii)
𝟐
Se define el área del conducto metálico rectangular como:
𝑨=𝑿∗𝒀 (iii)
Reemplazado la ecuación (ii) en (iii), se tiene:
√2 ∗ 𝐿 − 𝑋
𝐴=𝑋∗( )
2
√𝟐 𝑿𝟐
𝑨= ∗𝑳∗𝑿− (iv)
𝟐 𝟐
Se deberá derivar la variable “A” de la ecuación (iv) con respecto a la variable
“X”:
𝒅(𝑨) √𝟐
= ∗𝑳−𝑿 (v)
𝒅𝒙 𝟐
Para conseguir el máximo valor de “A”, se deberán conseguir el máximo valor de
“X”, esto será posible cuando: d(A)/dx = 0, reemplazando valor en la ecuación (v), se
tiene:
90
√2
0= ∗𝐿−𝑋
2
√𝟐
𝑿= ∗𝑳 (vi)
𝟐
Ahora, para conseguir la variable “Y”, se deberá reemplazar la ecuación (vi) en
(i):
√2
√2 ∗ 𝐿 = 2 ∗ 𝑌 + ∗𝐿
2
√𝟐 (vii)
𝒀= ∗𝑳
𝟒
Teniendo como dato la medida de los catetos del ducto triangular: L = 850 mm,
se reemplaza “L” en la ecuación (vi), para conseguir “X” máxima:
√2
𝑋= ∗ 850
2
𝑿 = 𝟔𝟎𝟏. 𝟎𝟒 𝒎𝒎
Reemplazando “L” en la ecuación (vii) se puede conseguir “Y” máxima:
√2
𝑌= ∗ 850
4
𝒀 = 𝟑𝟎𝟎. 𝟓𝟐 𝒎𝒎
Los resultados de las dimensiones del conducto rectangular obtenidos son
teóricamente exactos, sin embargo, en la práctica, los conductos metálicos requieren de
un espacio adicional para sus respectivos anclajes en muros, razón por la cual, los
resultados se reducirán a su valor estándar consecutivo inferior, puesto que no es posible
incrementar las dimensiones del ducto triangular. Quedando al final, la dimensión
estándar de:
𝑾 𝒙 𝑯 = 𝟓𝟓𝟎 𝒙 𝟐𝟓𝟎 𝒎𝒎
A continuación, se procede al dimensionamiento de cada uno de los tramos de los
91
sistemas definidos en los esquemas de las figuras 23 y 24.
En el sistema de presurización sin vestíbulos ventilados, se analiza el conducto
troncal principal denominado T-100, la cual, se conecta directamente al equipo inyector
de aire IC-E.01.
Como se puede apreciar en la tabla 06, la máxima velocidad recomendada es de
11.20 m/s. Se deberá tomar la máxima velocidad, pues, en un eventual incendio, no es tan
importante la percepción de la velocidad del aire que sale de rejillas de inyección, ya que,
en ese momento las personas estarán más preocupadas en salvar sus vidas.
Por lo tanto, se selecciona un conducto rectangular de 1050 x 1000 mm de fierro
galvanizado, cuyo material tiene una rugosidad de 0.1524 mm, con una longitud de 3m.
El diámetro circular equivalente se obtiene utilizando la ecuación 11:
(𝑊 ∗ 𝐻)0.625
𝐷𝑒 = 1.30 ∗
(𝑊 + 𝐻)0.25
(1050 ∗ 1000)0.625
𝐷𝑒 = 1.30 ∗
(1050 + 1000)0.25
𝑫𝒆 = 𝟏𝟏𝟐𝟎 𝒎𝒎
Además, en el tramo T-100, pasa un flujo volumétrico de aire acumulado de 10169
l/s, que es directamente inyectado por el ventilador centrífugo.
Ahora, para verificar que la velocidad de aire que pasa por el interior del conducto
no supere el valor máximo permitido, se utiliza la ecuación del caudal de aire;
𝑽∗𝑨
𝑭𝑽 = (Ec.22)
𝟏𝟎𝟎𝟎
Donde :
FV : Flujo volumétrico de aire (l/s).
V : Velocidad del aire (m/s).
A : Área del conducto (mm2).
Despejando la velocidad del aire “V”, en la ecuación 22, se tiene:

92
1000 ∗ 𝐹𝑉
𝑉=
𝐴
1000 ∗ 10169
𝑉=
11202
𝜋∗ 4
𝑽 = 𝟏𝟎. 𝟑𝟐 𝒎/𝒔
Se puede observar que el valor de la velocidad calculada es menor que el valor
máximo permitido de 11.20 m/s, entonces, la dimensión del conducto rectangular
seleccionado es correcta.
Para el cálculo de las pérdidas primarias, se requiere determinar una serie de
valores que serán calculadas matemáticamente, utilizando los conocimientos de mecánica
de fluidos. Dichos valores son: presión de velocidad, número de Reynolds, factor de
fricción, pérdida de presión por longitud de conducto, y finalmente, la pérdida por
fricción.
Para hallar la presión de velocidad, se debe utilizar la ecuación 17:
𝜌 ∗ 𝑉2
𝑃𝑉 =
2
0.771 ∗ 10.322
𝑃𝑉 =
2
𝑷𝑽 = 𝟒𝟏. 𝟏𝟎 𝑷𝒂
El número de Reynolds, se calcula mediante la ecuación 16, de la siguiente
manera:
𝐷𝑒 ∗ 𝑉
𝑅𝑒 =
1000 ∗ 𝜈
1120 ∗ 10.32
𝑅𝑒 =
1000 ∗ 2.31 ∗ 10−5
𝑹𝒆 = 𝟓𝟎𝟎𝟑𝟔𝟒
Del resultado obtenido, se puede observar que es mayor que Re = 4000, entonces,
se trata de un flujo de aire turbulento.
93
Para hallar el factor de fricción en el tramo seleccionado, que depende de la
rugosidad del material y del número de Reynolds calculado, se debe utilizar la ecuación
15:
1 𝜀 2.51
= −2 ∗ 𝑙𝑜𝑔10 ∗ ( + )
√𝑓 3.7 ∗ 𝐷𝑒 𝑅𝑒 ∗ √𝑓
1 0.1524 2.51
= −2 ∗ 𝑙𝑜𝑔10 ∗ ( + )
√𝑓 3.7 ∗ 1120 500364 ∗ √𝑓
Como la variable “f” es difícil de despejar, se procede al método iterativo, que
consiste en despejar la variable “f”, con la finalidad de lograr que se comporte como
variable dependiente e independiente de forma simultánea en cada uno de los miembros
de la ecuación 15, que es requisito indispensable para la aplicación de la metodología
seleccionada. Después se procede a ingresar un valor inicial en la ecuación y obtener un
resultado. Después ingresar el resultado obtenido para procesarlo en la misma ecuación y
conseguir un resultado más convergente. El paso anterior se repetirá cuantas veces sea
necesaria con el fin de conseguir que la diferencia entre el último y penúltimo resultado
sea mínima y muy aceptable.
Entonces, se despeja la variable “f” en el primer miembro de la ecuación 15:

−2
0.1524 2.51
𝑓 = [−2 ∗ 𝑙𝑜𝑔10 ∗ ( + )]
3.7 ∗ 1120 500364 ∗ √𝑓
Primera iteración. Asumiendo que f = 0.018:

−2
0.1524 2.51
𝑓 = [−2 ∗ 𝑙𝑜𝑔10 ∗ ( + )]
3.7 ∗ 1120 500364 ∗ √0.018
𝑓 = 0.0147
Segunda iteración. Reemplazando f = 0.0147:

−2
0.1524 2.51
𝑓 = [−2 ∗ 𝑙𝑜𝑔10 ∗ ( + )]
3.7 ∗ 1120 500364 ∗ √0.0147
𝑓 = 0.0148
94
Tercera iteración. Reemplazando f = 0.0148:
−2
0.1524 2.51
𝑓 = [−2 ∗ 𝑙𝑜𝑔10 ∗ ( + )]
3.7 ∗ 1120 500364 ∗ √0.0148
𝒇 = 𝟎. 𝟎𝟏𝟒𝟖
Como se puede observar, la diferencia entre la segunda y la tercera iteración es
muy pequeña. Por lo tanto, para el cálculo se elige un factor de fricción: f = 0.0148.
La pérdida de presión por longitud de conducto depende del factor de fricción,
presión de velocidad y diámetro circular equivalente. Para ello, se utiliza la ecuación 13:
Δ𝑃𝑓 1000 ∗ 𝑓 ∗ 𝑃𝑉
=
𝐿 𝐷𝑒
Δ𝑃𝑓 1000 ∗ 0.0148 ∗ 41.10

=
𝐿 1120
𝚫𝑷𝒇 𝑷𝒂
= 𝟎. 𝟓𝟒
𝑳 𝒎
Utilizando la ecuación 12 (Darcy – Colebrook), se calcula la pérdida por fricción:
∆𝑃𝑓
∆𝑃𝑓 = ( )∗𝐿
𝐿
∆𝑃𝑓 = 0.54 ∗ 3
∆𝑷𝒇 = 𝟏. 𝟔𝟐 𝑷𝒂
Para el cálculo de pérdidas en los accesorios, también llamadas perdidas
secundarias, se utilizan las tablas mostradas en el manual de ASHRAE 2009 –
Fundamentals (SI).
Continuando con el análisis en el tramo T-100, se procede a determinar todas las
pérdidas secundarias de presión que repercuten en el tramo seleccionado.
Se puede observar que el tramo troncal T-100, cuyo caudal de aire en impulsado
por IC-E.01, se le conecta un tramo ramal denominado D-01, que inyecta 8285 l/s desde
el techo a la caja de escaleras (ver figura 23).
Utilizando el software denominado Duct Fitting Database, desarrollado por
95
ASHRAE, se analiza cada uno de los accesorios que producen las pérdidas secundarias
de presión en el tramo troncal T-100.
Para la derivación a D-01 a T-100, se utiliza un TEE Angular de entrada a ramal.
Tal accesorio, tiene la notación de SR5-13 en el manual de ASHRAE – Fundamental
(2009). El procedimiento se detalla a continuación:
Datos de Entrada:
Alto del Conducto T-100 : 1000 mm
Ancho del Conducto T-100 : 1050 mm
Alto del Conducto T-200 : 500 mm
Ancho del Conducto T-200 : 500 mm
Alto del Conducto D-01 : 1000 mm
Ancho del Conducto D-01 : 1000 mm
Flujo Volumétrico de aire en T-100 : 10169 l/s
Flujo Volumétrico de aire en D-01 : 8285 l/s
Resultados en el Tramo Ramal:
Velocidad del aire en D-01 : 8.80 m/s
Presión de velocidad en D-01 : 29.90 Pa
Coeficiente de pérdida de presión en D-01 : 0.99
Pérdida de presión en D-01 : 29.60 Pa
Pérdida de presión de la rejilla en el tramo D-01 : 12.00 Pa
Pérdida de presión secundaria total en el tramo D-01 : 41.60 Pa
Resultados en el Tramo Troncal:
Velocidad del aire en T-200 : 8.04 m/s
Velocidad del aire en T-100 : 10.32 m/s
Presión de velocidad en T-200 : 25.00 Pa
96
Presión de velocidad en T-100 : 41.10 Pa
Coeficiente de pérdida de presión en T-200 : 0.41
Pérdida de presión en T-200 : 10.25 Pa
Se puede observar que, el accesorio SR5-13 no produce ningún tipo de caída de
presión sobre T-100. Sin embargo, repercute en los tramos que derivan desde la troncal
principal, los cuales son: T-200 y D-01 (ver figura 27).
Habiendo dimensionado por completo el tramo troncal T-100, se puede apreciar
que el procedimiento de cálculo es bastante extenso y teniendo en cuenta que son cuatro
los sistemas de análisis, se opta por utilizar un software de cálculo de conductos de aire,
denominado Ductsize. El uso de este programa reduce enormemente el esfuerzo y el
tiempo empleado por conceptos de cálculo.
TRAMO "T-100"
TRAMO "T-200"
Qc WxH Ws x Hs Qs
Ac As
Wb x Hb
L
TRAMO "D-01"
Qb Ab
Figura 27: Accesorio SR5-13 con tramos definidos.
A continuación, se presentan los resultados procesados por el software de cálculo
de dimensión de conductos de manera resumida (ver desde la tabla 08 hasta la tabla 15):
97
Tabla 8: Pérdidas de presión en conductos principales para IC-E.01.
98
Tabla 9: Pérdidas de presión en conductos secundarios para IC-E.01.
99
100
101
102
103
Tabla 14: Pérdidas de presión en conductos principales para EC-E.04.
104
Tabla 15: Pérdidas de presión en conductos secundarios para EC-E.04.
105
3.9.1.7. Cambios de Presión a Través de la Ruta con Mayor Pérdida de Presión
Estática
80.00
Presión (Pa)
60.00
40.00
20.00
0.00
Ventilador T-100 D-01
Presión de velocidad Presión estática disponible Presión total disponible
Nombre Ventilador T-100 D-01

Presión de velocidad 41.10 41.10 29.90
Presión estática disponible 32.00 30.70 0.00
Presión total disponible 73.10 71.80 29.90
Figura 28: Ruta crítica de caída de presión para IC-E.01.
40.00
35.00
30.00
25.00
Presión (Pa)
20.00
15.00
10.00
5.00
0.00
Ventilador T-100 T-200 T-300 T-400 D-03
Nombre Ventilador T-100 T-200 T-300 T-400 D-03

Presión de velocidad 9.80 9.80 8.60 3.80 1.00 0.20
Presión estática disponible 24.00 22.00 0.00 3.00 6.00 0.00
Presión total disponible 33.80 31.80 8.60 6.80 7.00 0.20
106
40.00
30.00
Presión (Pa)
20.00
10.00
0.00
Ventilador T-100 D-01
-10.00
Presión de velocidad Presión estática disponible

Presión total disponible
Nombre Ventilador T-100 D-01

Presión de velocidad 28.00 28.00 4.70
Presión estática disponible 9.00 -2.00 0.00
Presión total disponible 37.00 26.00 4.70
70.00
60.00
50.00
40.00
30.00
Presión (Pa)
20.00
10.00
0.00
D-02 T-200 T-100 Ventilador
-10.00
-20.00
-30.00
-40.00
Nombre D-02 T-200 T-100 Ventilador

Presión de velocidad 6.50 26.20 58.90 58.90
Presión estática disponible 0.00 9.00 -19.60 -29.00
Presión total disponible 6.50 35.20 39.30 29.90
Figura 31: Ruta crítica de caída de presión para EC-E.04.
107
CAPÍTULO IV
4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
4.1. Resultados del Estudio
Con los valores de flujos volumétricos y las pérdidas de presiones totales, ya es
posible determinar los equipos idóneos para la inyección y extracción de aire.
Los equipos definidos se pueden distribuir por sistemas, de la siguiente manera:
4.1.1. Sistema Tipo I
➢ Presurización de escaleras sin vestíbulos previos ventilados: el equipo de
inyección de aire es IC-E.01.
4.1.2. Sistema Tipo II
➢ Presurización de escaleras con vestíbulos previos ventilados: el equipo de
inyección de aire es IC-E.02.
➢ Ventilación de Vestíbulos Previos: el equipo de inyección de aire es IC-E.03 y el
de extracción es EC-E.04.
➢ Según los cálculos anteriormente realizados, se procede definir las características
selectivas de los equipos ventiladores de tipo centrífugo para inyección y
extracción de aire:
INYECTOR CENTRÍFUGO “IC-E.01”
Punto requerido
Caudal :10169 l/s
Presión total : 324 Pa
Temperatura : 11.80 °C
Altitud : 3826 m
Densidad : 0.77 Kg/m³
Punto de trabajo
108
Caudal : 10205 l/s
Presión estática : 268 Pa @ 0.77 kg/m³
Presión dinámica : 59 Pa @ 0.77 kg/m³
Presión total : 326 Pa @ 0.77 kg/m³
Presión estática estándar : 418 Pa @ 1.2 kg/m³
Presión dinámica estándar : 92 Pa @ 1.2 kg/m³
Presión total estándar : 510 Pa @ 1.2 kg/m³
Eficiencia : 64
Velocidad descarga : 12.3 m/s
Velocidad aspiración : 12.3 m/s
Velocidad ventilador : 475 rpm
Construcción
Tamaño ventilador : 30/28
Peso : 596.55 kg
Características del motor
Número de polos :4
Potencia del motor : 10 Hp
Tensión : 3-208-230/460V
Frecuencia : 60Hz
Intensidad máxima absorbida : 23.9 A / 12.0 A
Índice de protección : IP54
Punto requerido
Caudal : 1182 l/s
109
Altitud : 3826 m
Densidad : 0.77 Kg / m³
Punto de trabajo
Caudal : 1198 l/s
Presión dinámica : 30.7 Pa @ 0.77kg/m³
Presión dinámica estándar : 47.9 Pa @ 1.2 kg/m³
Eficiencia : 62
Construcción
Peso : 125.64 kg
Número de Polos :4
Tensión : 3-208-230/460V
Frecuencia : 60Hz
Intensidad máxima absorbida : 3.0 A / 1.5 A
110
Punto requerido
Caudal : 2343 l/s
Presión Estática : 287 Pa
Altitud : 3826 m
Punto de trabajo
Caudal : 2309 l/s
Presión dinámica : 27.5 Pa @ 0.77kg/m³
Presión dinámica estándar : 42.9 Pa @ 1.2 kg/m³
Eficiencia : 55
Construcción
Peso : 195.00 kg
Número de Polos :4
111
Tensión : 3-208-230/460V
Frecuencia : 60Hz
Intensidad máxima absorbida : 29.0 A
EXTRACTOR CENTRÍFUGO “EC-E.04”
Punto requerido
Caudal : 3516 l/s
Altitud : 3826 m
Punto de trabajo
Caudal : 3441 l/s
Presión dinámica : 61 Pa @ 0.77 kg/m³
Presión dinámica estándar : 95 Pa @ 1.2 kg/m³
Eficiencia : 41
Construcción
112
Peso : 195.00 kg
Número de Polos :4
Tensión : 3-208-230/460V
Frecuencia : 60Hz
Intensidad máxima absorbida : 29.0 A
4.1.3. Evaluación Económica
En la construcción del Hospital Materno Infantil de la ciudad de Juliaca, se
proyecta construir cuatro escaleras de emergencia, las cuales, se distribuyen de la
siguiente manera:
Bloques B1 y B15 : Sistema tipo I
Bloques B4 y B5 : Sistema tipo II
El costo total de la instalación de los sistemas asciende a la suma de
QUINIENTOS VEINTIOCHO MIL QUINIENTOS OCHENTIOCHO Y 06/100
SOLES, con I.G.V. incluido. En la tabla 16, se presenta el metrado de los equipos de
ventilación, la instalación de conductos, rejillas y accesorios, que son necesarios para
poner en funcionamiento los sistemas planteados. Además, se adjuntan sus respectivos
costos unitarios de instalación.
Otro aspecto que se aborda, es el costo de mano de obra calificada que requiere la
instalación de los sistemas de tipos I y II.
113
Tabla 16: Metrado general y presupuesto de instalación de los cuatro sistemas de
presurización planteados.
PRECIO UNT. PARCIAL

ITEM DESCRIPCIÓN UND. METRADO
(S/.) (S/.)
01.00.00.00 INSTALACIONES MECÁNICAS
SISTEMAS DE PRESURIZACIÓN DE
01.01.00.00
ESCALERAS DE EMERGENCIA
01.01.01.00 EQUIPOS CENTRÍFUGOS
01.01.01.01 Inyector Centrífugo IC-E.01, 10205 l/s und 2.00 71,815.00 143,630.00
01.01.01.04 Extractor Centrífugo EC-E.04, 3441 l/s und 2.00 13,291.00 26,582.00
SUBTOTAL 242,344.00
01.01.02.00 CONDUCTOS, REJILLAS Y ACCESORIOS
Rejilla de inyección fabricada de F°G°. Incl.

01.01.02.01 cm2 64,250.00 0.20 12,850.00
Dámper cortafuego
Rejilla de extracción fabricada de F°G°. Incl.

01.01.02.02 cm2 18,150.00 0.20 3,630.00
Dámper cortafuego
Suministro e instalación de conductos de

01.01.02.03 Kg 1,801.48 50.97 91,821.25
F°G°
SUBTOTAL 108,301.25
01.01.03.00 OTROS
Gabinete eléctrico, llaves termomagnéticas,

01.01.03.01 und 8.00 9,407.42 75,259.36
variadores de frecuencia
01.01.03.02 Dámper barométrico kit 4.00 13,341.18 53364.73
Instalación y montaje de ventiladores tableros

01.01.03.03 und 8.00 6,164.84 49,318.72
eléctricos, dámpers, y accesorios
SUBTOTAL 177,942.81
TOTAL 528,588.06
114
4.2. Discusión de los Resultados
A partir de los resultados encontrados, que se resumen en las tablas 17 y 19,
aceptamos la hipótesis alternativa general, que establece que, la presurización de una
escalera de emergencia se logra por la inyección mecánica de flujos volumétricos de aire,
en la construcción del Hospital Materno Infantil de Juliaca. También se valida la primera
hipótesis específica definida como: un adecuado flujo volumétrico de inyección de aire
permite presurizar positivamente una escalera de emergencia sin vestíbulos previos
ventilados. En la tabla 17, se muestra el resumen los resultados de caudal de aire para la
presurización de sistemas de tipo I.
Tabla 17: Resultado de caudal de aire para la presurización de sistemas de tipo I.
ALTURA DE TEMP. TEMP. PRESIÓN

SISTEMA CAUDAL
CAJA DE ESC. EXTERIOR INTERIOR MÍNIMA
19.5 °C 21.5 °C
TIPO I 14.05 m 10169 l/s 12.45 Pa
(292.7 °K) (294.7 °K)
Los resultados guardan relación con el estudio de Calderón Rivera (2018), que
señala que, los cálculos se realizan para poder seleccionar con el caudal del aire el equipo
electromecánico, que tendrá como función llenar de aire la caja de escalera obteniendo
una presión positiva, evitando así el ingreso de humos contaminantes. Concluye en los
resultados que muestra la tabla 18:
Tabla 18: Resultados de cálculo de caudal de aire, según Calderón R., M. A. (2018).
ALTURA DE TEMPERATURA TEMPERATURA PRESIÓN

CAUDAL
CAJA DE ESC. EXTERIOR INTERIOR MÍNIMA
46.2 m 30.2 °C 35.2 °C 8106.20 l/s 12.45 Pa
(151.57 ft) (546 °R) (555 °R) (17176 CFM) (0.05 in.w.g)
Fuente: Diseño de Presurización de Escaleras Para la Evacuación Ante el Suceso de
Un Incendio en el Edificio de Comercio - Chorrillos (p.43-51), por Calderón Rivera, M.
A., 2018.
115
De los resultados obtenidos por Calderón Rivera (2018), se puede observar que el
valor de flujo volumétrico de aire para la presurización de un sistema de tipo I, es menor
al caudal de aire obtenido en la presente tesis, a pesar de la gran diferencia de alturas que
existe entre las cajas de escaleras, esto es por la influencia de las características
constructivas y las condiciones climatológicas de cada zona.
La segunda hipótesis específica, definida como: un adecuado flujo volumétrico de
inyección de aire permite presurizar positivamente una escalera de emergencia con
vestíbulos previos ventilados, se valida con la obtención del flujo volumétrico de aire para
la presurización de sistemas de tipo II (ver tabla 19).
Tabla 19: Resultado de caudal de aire para la presurización de sistemas de tipo II.
ALTURA DE TEMPERATURA TEMPERATURA PRESIÓN

SISTEMA CAUDAL
LA ESCALERA EXTERIOR INTERIOR MÍNIMA
19.5 °C 21.5 °C
TIPO II 14.05 m 1182 l/s 24.91 Pa
(292.7 °K) (294.7 °K)
Con respecto a la tercera hipótesis específica: la aplicación de un correcto flujo
volumétrico de suministro de aire permite generar un cambio de aire por minuto en cada
vestíbulo previo ventilado. Se corrobora con la obtención del caudal de suministro de aire
en cada vestíbulo ventilado de 781 l/s (ver tabla 20).
Tabla 20: Resultados de caudal de aire para inyección de aire en vestíbulos.
VOLUMEN DE TEMPERATURA TEMPERATURA

UTILIDAD CAUDAL
VESTÍBULO EXTERIOR INTERIOR
19.5 °C 21.5 °C
Inyección 46.88 m3 781 l/s
(292.7 °K) (294.7 °K)
La cuarta hipótesis específica: la extracción de flujo volumétrico de aire es el
150% de aire que se suministra en cada vestíbulo previo ventilado. Es validada por el
caudal de extracción de aire desde cada vestíbulo ventilado de 1172 l/s, tal como se puede
116
apreciar en la tabla 21.
Tabla 21: Resultados de caudal de aire para extracción de aire en vestíbulos.
VOLUMEN DE TEMPERATURA TEMPERATURA

UTILIDAD CAUDAL
VESTÍBULO EXTERIOR INTERIOR
19.5 °C 21.5 °C
Extracción 46.88 m3 1172 l/s
(292.7 °K) (294.7 °K)
Las hipótesis, segunda, tercera y cuarta, guardan estrecha relación con Cruz Ojeda
(2017), quien en su estudio menciona que, los criterios de diseño presentados en su
investigación son muy útiles para desarrollar las bases de un óptimo sistema de
evacuación vertical en la escalera de evacuación al interior del edificio, pero sin lugar a
dudas debe ser analizado cada caso de manera particular. El autor analiza un diseño de un
sistema de presurización con vestíbulos previos ventilados de un edificio de 11 pisos,
cuyos resultados de cálculo de caudal de aire se pueden ver en la tabla 22.
Tabla 22: Resultado de caudales de aire para presurización de una caja de escaleras y
vestíbulos ventilados, según el trabajo de Cruz Ojeda (2017).
ALTURA DE LA TEMPERATURA TEMPERATURA PRESIÓN

CAUDAL
ESCALERA EXTERIOR INTERIOR MÍNIMA
18 °C 20° C 1245.94 l/s
27.50 m 24.91 Pa
(291.2 °K) (293.2 °K) (2640 CFM)
VOLUMEN DE
UTILIDAD TEMP. EXT. TEMP. INT. CAUDAL
VESTÍBULO
18 °C 20° C 198.22 l/s
Inyección 17.73 m3
(291.2 °K) (293.2 °K) (420 CFM)
18 °C 20° C 297.33 l/s
Extracción 17.73 m3
(291.2 °K) (293.2 °K) (630 CFM)
Fuente: Diseño de un sistema de inyección de aire para presurización de escaleras de
emergencia de un edificio residencial de once pisos. Universidad Católica Santo
Toribio de Mogrovejo (p.97-99), por Cruz Ojeda, L. A. R., 2017.
Los valores obtenidos por Cruz Ojeda (2017), en la tabla 22, muestra que para
lograr una presión mínima 24.91 Pa en la caja de escaleras, es necesario el suministro de

117
1245.94 l/s. Además, se puede observar que el caudal de extracción (297.33 l/s) es el
150% del valor de inyección (198.22 l/s) de aire en cada vestíbulo ventilado. Dichas
afirmaciones comprueban los procedimientos realizados en el presente trabajo de
investigación con respecto a los cálculos efectuados para los sistemas de tipo II.
Se define la quinta hipótesis específica como, la apropiada selección de los
equipos de ventilación permite la óptima presurización de una escalera de emergencia y
la ventilación de los vestíbulos. La tabla 23, muestra tales equipos de ventilación:
Tabla 23: Equipos de Ventilación para sistemas de tipo I y II.
SISTEMA UTILIZACIÓN CAUDAL PRESIÓN TOTAL
Tipo I Inyector para presurización de escalera 10169 l/s 324 Pa
Inyector para presurización de escalera 1182 l/s 284 Pa
Tipo II Inyector para ventilación de vestíbulo 2343 l/s 287 Pa
Extractor para ventilación de vestíbulo 3516 l/s 154 Pa
La quinta hipótesis específica guarda concordancia con el trabajo de Vargas
Cortez (2006). Dicho autor indica que, para la selección del equipo idóneo, los parámetros
más importantes para la selección de equipos ventiladores son, el caudal de aire y la
presión total en la salida del ventilador, que es producto de todas las caídas o pérdidas de
presión generado por el sistema (ductos, rejillas, etc), para poder mantener un caudal
requerido. Pues, para la presurización de una caja de escaleras con una altura total de
53.10 m, con temperaturas externa e interna de 22 °C y 16 °C respectivamente, con el
objetivo de lograr una presurización mínima de 12.45 Pa (0.05 in.w.g), para ello, el autor
en mención, establece los parámetros de selección del equipo capaz de suministrar la
cantidad de aire necesario para vencer una presión de 553 Pa, tal como se puede ver en la
tabla 24.
118
Tabla 24: Parámetros de selección del equipo de presurización de escaleras, según el
estudio de Vargas Cortez (2006).
UTILIZACIÓN CAUDAL PRESIÓN

9789 l/s 553 Pa
Inyector para presurización de escalera
(20741 CFM) (2.22 in.w.g)
Fuente: Diseño del Sistema de Presurización y Control Para la Escalera de Escape del
C.C. Camino Real. Universidad Nacional de Ingeniería (p.125), por Vargas Cortez, N.
A. (2006).
Comparando el trabajo de Vargas Cortez (2006) y el presente trabajo de
investigación, se afirma que, para la selección de un adecuado equipo de ventilación son
necesarios determinar los parámetros de caudal de aire y la presión que deberá vencer el
ventilador.
119
V. CONCLUSIONES
PRIMERO: Se diseñó un sistema de escaleras presurizadas de emergencia
inyectando mecánicamente el aire desde el medio ambiente hacia el interior de las cajas
de escaleras, la cual genera una presión positiva en el interior de la zona protegida,
evitando en todo momento el ingreso de aire contaminado. Para lograrlo, en una escalera
sin vestíbulos previos ventilados, se requiere la instalación de un inyector de aire con una
capacidad de suministro de 10169 l/s para conseguir una presurización mínima de 12.45
Pa en la caja de escaleras. Para conseguir una presión mínima de 24.91 Pa en el área de
escaleras de emergencia en un sistema con vestíbulos previos ventilados, se necesita de
la instalación de un ventilador con una capacidad de impulsión de aire de 1182 l/s.
SEGUNDO: Se determinó que el flujo volumétrico efectivo de inyección de aire
en una escalera de emergencia sin vestíbulos previos ventilados es 10169 l/s, para
conseguir una presurización mínima 12.45 Pa en una caja de escaleras con una altura total
de 14.05 m, con temperaturas externa e interna de 19.5 °C y 21.5 °C respectivamente.
TERCERO: Se concluyó que el flujo volumétrico de inyección de aire de
1182 l/s, será suficiente para lograr una presurización mínima de 24.91 Pa, cuando una
escalera de emergencia si cuente con vestíbulos previos ventilados, conservando las
mismas características constructivas y ambientales de diseño que guardan entre sí todas
las escaleras de emergencia analizadas.
CUARTO: En cada uno de los vestíbulos ventilados previos a las escaleras de
emergencia con volúmenes de 46.88 m3, el suministro del flujo volumétrico de aire de
781 l/s, será suficiente para generar un cambio de aire por minuto.
QUINTO: El caudal de aire extraído desde cada vestíbulo ventilado, cuyo valor
es 1172 l/s, resulta ser el 150% del aire suministrado del medio ambiente, que es 781 l/s.
SEXTO: Se afirma que, para los sistemas que no cuenten con vestíbulos previos
120
ventilados, se deberá instalar inyectores con una capacidad de manejo de aire de
10169 l/s y con una presión de impulsión de 324 Pa para la presurización de la caja de
escaleras. Cuando el sistema sí cuente con vestíbulos ventilados, se deberá instalar un
inyector centrífugo de 1182 l/s y 284 Pa para presurizar el área de escaleras de
emergencia. Para la ventilación simultanea de vestíbulos, se requiere de un inyector
centrífugo de 2343 l/s, con una presión de impulsión de aire de 287 Pa, además, un
extractor centrífugo de 3516 l/s con capacidad de presión de 154 Pa.
121
VI. RECOMENDACIONES
PRIMERO: Los cálculos de presurización, dimensionamiento de conductos y
selección de equipos deben realizarse en la estación de verano, ya que, cuando la
temperatura es la más alta, la densidad del aire es mínima y eso demanda mayor manejo
de flujo volumétrico de aire. A esto se le denomina, condición crítica de diseño. Todos
los procedimientos de diseño deben cumplir las recomendaciones de la NTP A.010 y
NFPA 92A.
SEGUNDO: Debe haber una coordinación continua entre el área de instalaciones
mecánica y arquitectura. Principalmente para la habilitación de ductos en techos y muros
que sean lo suficientemente amplios y necesarios para la instalación de conductos de
ventilación. Este aspecto se menciona, pues en este estudio, el área de arquitectura no
dejó espacio suficiente para el paso de los conductos metálicos rectangulares para la red
de inyección de aire hacia las escaleras de emergencia sin vestíbulos previos ventilados,
razón por la que se tuvo que hacer una abertura bastante grande en el techo de la caja de
escaleras para el pase de un conducto metálico cuadrado de 1000x1000mm. Todo esto
ocasiona un elevado costo en algunos accesorios, ya que sus medidas no son estándares
y requieren de una construcción especial.
TERCERO: Se debe tener en cuenta que, para la presurización de las escaleras
de emergencia con vestíbulos previos ventilados, el flujo volumétrico es inferior con
respecto a las escaleras que no cuentan con vestíbulos ventilados, razón por la que, las
dimensiones de los conductos deben ser más reducidos y con recorridos de tramos más
simples.
CUARTO: Los bordes inferiores de las rejillas de descarga de aire en cada
vestíbulo ventilado, siempre estarán ubicadas a 0.15 m respecto al nivel de piso
terminado. La razón de la ubicación de la rejilla en la parte baja de la pared del vestíbulo,
122
es para facilitar el recorrido del aire de forma cruzada a través del ambiente ventilado.
QUINTO: Los bordes superiores de las rejillas de extracción de aire de cada
vestíbulo ventilado, siempre estarán ubicadas a 0.15 m respecto al nivel de techo
terminado. La justificación de este criterio de diseño se basa en el efecto chimenea, ya
que normalmente el humo (o aire caliente) tiende a subir hacia la parte más alta de cada
ambiente, ejerciendo una presión adicional por acción de la altura del local. Dicha presión
es favorable para el extractor centrífugo, pues aminora el trabajo del equipo de extracción.
SEXTO: Se deberá implementar bases anti vibratorias de concreto para cada uno
de los equipos de ventilación, ya que presentan pesos y dimensiones considerables.
Además, se deberá filtrar el aire que ingresa en cada inyector de aire, ya que no puede
ingresar aire contaminada a las cajas de escaleras.
123
VII. REFERENCIAS
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Presurización de Escaleras de Emergencia de un Edificio Residencial de Once
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124
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Vargas Cortez, N. A. (2006). Diseño Del Sistema de Presurización y Control Para la
Escalera de Escape del C.C. Camino Real. Universidad Nacional de Ingeniería.
125
PLANOS
Plano 1: Ubicación de escaleras presurizadas y vestíbulos ventilados.
126
Plano 2: Vista 3D de escaleras presurizadas sin vestíbulo ventilado.
127
Plano 3: Corte lateral de escalera presurizada sin vestíbulo ventilado.
128
Plano 4: Planos de planta de escaleras presurizadas sin vestíbulo ventilado.
129
Plano 5: Vista 3D de escaleras presurizadas con vestíbulo ventilado.
130
Plano 6: Corte lateral de escalera presurizada con vestíbulo ventilado.
131
Plano 7: Plano de planta de escaleras presurizadas con vestíbulo ventilado (parte I).
132
Plano 8: Plano de planta de escaleras presurizadas con vestíbulo ventilado (parte II).
133
ANEXOS
1. Datos meteorológicos SENAMHI.

Tabla 1.1: Datos meteorológicos correspondientes al 01 y 02 de febrero del 2020.
Estación : JULIACA
Departam ento : PUNO Provincia : SAN ROMAN Distrito : JULIACA
Latitud : 15°28'15.8'' Longitud : 70°10'16.4'' Altitud : 3826 m snm .
EMA -
Tipo : Código : 472CF72C
Meteorológica
DIRECCION DEL VELOCIDAD DEL
AÑO / MES / DÍA HORA TEMPERATURA (°C) PRECIPITACIÓN (m m /hora) HUMEDAD (%)
VIENTO (°) VIENTO (m /s)
1/02/2020 00:00 6.3 0 99 163 0.7
1/02/2020 01:00 5.9 0 100 345 0
1/02/2020 02:00 5.3 0 100 260 0
1/02/2020 03:00 4.9 0 100 93 0
1/02/2020 04:00 5.8 0 100 303 1.5
1/02/2020 05:00 5.8 0 100 316 0
1/02/2020 06:00 5.5 0 100 101 0.3
1/02/2020 07:00 6.8 0 100 113 1.5
1/02/2020 08:00 9.4 0 91 84 1.6
1/02/2020 09:00 11.9 0 63 208 1.1
1/02/2020 10:00 13.8 0 52 250 1.1
1/02/2020 11:00 14 0 48 89 0.5
1/02/2020 12:00 14.7 0 47 121 1.2
1/02/2020 13:00 15.5 0 45 135 1
1/02/2020 14:00 16 0 43 38 1.2
1/02/2020 15:00 16 0 44 66 3.6
1/02/2020 16:00 15.3 0 52 46 6.1
1/02/2020 17:00 13.9 0 57 5 4.2
1/02/2020 18:00 12.5 0 66 5 3.5
1/02/2020 19:00 11.4 0 70 88 0.7
1/02/2020 20:00 9.8 0 82 307 1.1
1/02/2020 21:00 9.4 0 93 152 0
1/02/2020 22:00 9 0 99 97 0
1/02/2020 23:00 8.4 0 100 273 0
2/02/2020 00:00 8.8 0 95 303 0
2/02/2020 01:00 8.3 0 96 236 0
2/02/2020 02:00 8.2 0 99 296 2.8
2/02/2020 03:00 6.9 0 100 277 0
2/02/2020 04:00 6.8 0 100 59 0.2
2/02/2020 05:00 7.9 0 100 114 0
2/02/2020 06:00 8 0 100 248 0
2/02/2020 07:00 8.7 0 100 283 0.3
2/02/2020 08:00 10.7 0 88 218 0.1
2/02/2020 09:00 12.5 0 62 104 0.5
2/02/2020 10:00 13.2 0 59 67 1.6
2/02/2020 11:00 15.7 0 49 80 2.2
2/02/2020 12:00 17.3 0 44 54 1.1
2/02/2020 13:00 17 0.1 45 305 3.8
2/02/2020 14:00 12.8 1.5 71 179 5.1
2/02/2020 15:00 12 0 80 248 2.9
2/02/2020 16:00 11.7 0.5 78 302 3.6
2/02/2020 17:00 10.4 1 83 269 1.1
2/02/2020 18:00 9.1 2.6 89 165 2.3
2/02/2020 19:00 8.8 0.6 90 184 1.8
2/02/2020 20:00 8.6 0 98 298 2.1
2/02/2020 21:00 8 0.2 100 209 0
2/02/2020 22:00 7.5 1.4 100 243 3.5
2/02/2020 23:00 7 2 100 274 4.5
Fuente: https://www.senamhi.gob.pe/?&p=estaciones
134
Estación : JULIACA
EMA -
Meteorológica
3/02/2020 00:00 6.7 0.2 100 284 3.4
3/02/2020 01:00 6.8 0.4 100 280 2.6
3/02/2020 02:00 6.7 0.2 100 283 0.2
3/02/2020 03:00 6.8 0 100 288 2.4
3/02/2020 04:00 6.9 0 100 300 2.1
3/02/2020 05:00 6.9 0 100 276 1.5
3/02/2020 06:00 6.9 0 100 38 0
3/02/2020 07:00 7.3 0 100 108 0
3/02/2020 08:00 8.2 0 100 85 0.1
3/02/2020 09:00 9.6 0 92 102 1
3/02/2020 10:00 10.8 0 77 251 0.8
3/02/2020 11:00 12 0 72 211 0.3
3/02/2020 12:00 13.3 0 67 273 1.7
3/02/2020 13:00 14.8 0 57 352 1.5
3/02/2020 14:00 15.7 0 54 271 3.9
3/02/2020 15:00 13 1.7 72 55 6.9
3/02/2020 16:00 10.7 0.4 89 92 6.2
3/02/2020 17:00 10.4 0 90 44 4.8
3/02/2020 18:00 10.8 0 82 240 1.6
3/02/2020 19:00 8.3 0.2 100 315 4.3
3/02/2020 20:00 7.7 0.4 100 286 2.5
3/02/2020 21:00 7.7 0 100 276 4.9
3/02/2020 22:00 7.2 0 100 319 2.8
3/02/2020 23:00 7.3 0 100 275 0
4/02/2020 00:00 7.3 0 100 131 0
4/02/2020 01:00 7.4 0 100 32 0
4/02/2020 02:00 7.6 0 100 228 0
4/02/2020 03:00 7.6 0 100 121 0
4/02/2020 04:00 7.7 0 100 92 0.1
4/02/2020 05:00 7.7 0 100 117 0
4/02/2020 06:00 7.5 0 100 285 0.6
4/02/2020 07:00 7.7 0 100 263 0
4/02/2020 08:00 9.2 0 98 58 0.8
4/02/2020 09:00 10.5 0 86 52 0
4/02/2020 10:00 11.3 0 74 94 1.2
4/02/2020 11:00 12.9 0 63 134 0.2
4/02/2020 12:00 15 0 57 128 2.1
4/02/2020 13:00 15.6 0 57 99 1.7
4/02/2020 14:00 15.7 0 56 289 2
4/02/2020 15:00 16.4 0 54 117 2
4/02/2020 16:00 15.9 0 56 34 2.6
4/02/2020 17:00 13.2 7 71 195 1.6
4/02/2020 18:00 9.1 2.8 82 177 2.5
4/02/2020 19:00 8.3 2.1 98 319 2.9
4/02/2020 20:00 9 0.9 92 344 5.2
4/02/2020 21:00 8.4 0.1 98 263 3.9
4/02/2020 22:00 8.1 0.2 98 279 5.3
4/02/2020 23:00 8.2 0 100 299 3.1
135
Estación : JULIACA
EMA -
Meteorológica
5/02/2020 00:00 8.3 0 100 243 0.4
5/02/2020 01:00 8 0 100 134 2
5/02/2020 02:00 8.2 0 100 61 4.4
5/02/2020 03:00 8 0 99 31 2.2
5/02/2020 04:00 8.1 0 96 265 1
5/02/2020 05:00 7.3 0 100 299 2
5/02/2020 06:00 6.5 0 98 295 1.4
5/02/2020 07:00 6.6 0 98 287 0.1
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6/02/2020 23:00 8.5 0 99 234 0
136
Estación : JULIACA
EMA -
Meteorológica
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7/02/2020 01:00 8.4 0 100 139 0
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137
Estación : JULIACA
EMA -
Meteorológica
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9/02/2020 01:00 8.5 0 100 66 1.1
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138
Estación : JULIACA
EMA -
Meteorológica
11/02/2020 00:00 8.1 0 100 279 3.7
11/02/2020 01:00 7.5 0 100 282 3.3
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12/02/2020 02:00 7.1 0 100 218 1.7
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139
Estación : JULIACA
EMA -
Meteorológica
13/02/2020 00:00 9.6 0 94 231 0.5
13/02/2020 01:00 9.1 0 99 200 2.2
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14/02/2020 14:00 13.4 0 66 120 0.9
14/02/2020 15:00 14.1 0 63 345 4.2
14/02/2020 16:00 10.6 0.8 86 335 5.3
14/02/2020 17:00 10.5 0 81 289 0.7
14/02/2020 18:00 10.7 0 78 169 1
14/02/2020 19:00 10.2 0 90 55 4.6
14/02/2020 20:00 9.1 0 99 88 1.3
14/02/2020 21:00 8.1 0 100 106 0.8
14/02/2020 22:00 8 0 100 68 0.5
14/02/2020 23:00 7.4 0 100 66 1.1
140
Estación : JULIACA
EMA -
Meteorológica
15/02/2020 00:00 6.8 0 100 61 0.5
15/02/2020 01:00 6 0 98 308 1.5
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16/02/2020 23:00 9.1 0 83 226 1.7
141
Estación : JULIACA
EMA -
Meteorológica
17/02/2020 00:00 8 0 94 191 2.2
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18/02/2020 23:00 7.9 0 100 304 1
142
Estación : JULIACA
EMA -
Meteorológica
19/02/2020 00:00 7.4 0 100 288 1.3
19/02/2020 01:00 7.1 0 98 271 0.5
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19/02/2020 11:00 14.1 0 67 324 3.3
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20/02/2020 23:00 7.5 0 100 258 0
143
Estación : JULIACA
EMA -
Meteorológica
21/02/2020 00:00 7.4 0 100 300 0.3
21/02/2020 01:00 7.9 0 100 313 0
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21/02/2020 23:00 7.4 0.1 100 312 1.2
22/02/2020 00:00 7.3 0 100 283 0
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22/02/2020 19:00 8.3 1.1 100 300 0.7
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22/02/2020 21:00 8.4 0 100 257 1
22/02/2020 22:00 8.5 0 100 282 1.4
22/02/2020 23:00 8.7 0.1 100 288 1.6
144
Estación : JULIACA
EMA -
Meteorológica
23/02/2020 00:00 8.7 0 100 156 0
23/02/2020 01:00 8.4 0.2 100 247 0.1
23/02/2020 02:00 7.9 0.2 100 114 0.5
23/02/2020 03:00 7.8 0.1 100 279 2
23/02/2020 04:00 7.7 0 100 311 0.9
23/02/2020 05:00 7.6 0 100 243 0.2
23/02/2020 06:00 7.7 0 100 243 0.1
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23/02/2020 08:00 9.6 0 100 271 1.5
23/02/2020 09:00 11.1 0 89 232 1.9
23/02/2020 10:00 12.4 0 74 319 0.5
23/02/2020 11:00 13.7 0 64 130 0.6
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23/02/2020 15:00 16.4 0 51 117 0.1
23/02/2020 16:00 13 6.7 76 242 5.5
23/02/2020 17:00 12.8 0.1 74 245 7.1
23/02/2020 18:00 12.1 0 71 232 5.2
23/02/2020 19:00 11.3 0 73 188 2.6
23/02/2020 20:00 11.4 0 74 217 4.9
23/02/2020 21:00 10.2 0 83 232 1.9
23/02/2020 22:00 9.6 0 85 285 2.1
23/02/2020 23:00 9 0 87 305 0.9
24/02/2020 00:00 9 0 84 281 0
24/02/2020 01:00 8.6 0 85 285 0
24/02/2020 02:00 8.8 0 85 242 0
24/02/2020 03:00 8.5 0 91 94 0
24/02/2020 04:00 8.6 0 95 303 1.7
24/02/2020 05:00 7.9 0 100 47 0
24/02/2020 06:00 7.4 0 100 66 0
24/02/2020 07:00 6.8 0 100 166 0
24/02/2020 08:00 9.1 0 98 309 0.2
24/02/2020 09:00 13.1 0 62 73 0.7
24/02/2020 10:00 14.6 0 54 209 0.5
24/02/2020 11:00 15.8 0 51 125 1.1
24/02/2020 12:00 16.6 0 51 29 2.5
24/02/2020 13:00 17.6 0 43 151 0.9
24/02/2020 14:00 18.3 0 43 236 1.8
24/02/2020 15:00 18.4 0 43 223 1.2
24/02/2020 16:00 16.1 1.7 55 160 4.4
24/02/2020 17:00 9.8 8.8 80 66 6.7
24/02/2020 18:00 8.3 6.3 95 27 4.2
24/02/2020 19:00 7.4 5.7 95 294 3.7
24/02/2020 20:00 7.2 7.1 95 283 7.7
24/02/2020 21:00 6.9 3.3 95 297 5.2
24/02/2020 22:00 7 0.1 100 318 4.7
24/02/2020 23:00 7.8 0 89 303 3.8
145
Estación : JULIACA
EMA -
Meteorológica
25/02/2020 00:00 6.7 0 96 70 1.9
25/02/2020 01:00 5.8 0 100 124 0.6
25/02/2020 02:00 6.6 0 100 293 0
25/02/2020 03:00 7.5 0 100 284 0
25/02/2020 04:00 7.3 0 100 80 0.8
25/02/2020 05:00 6.3 0 100 141 0.3
25/02/2020 06:00 6.3 0 100 54 0
25/02/2020 07:00 7.9 0 99 226 0
25/02/2020 08:00 10 0 91 295 0.3
25/02/2020 09:00 12.3 0 69 254 0.5
25/02/2020 10:00 13.5 0 62 209 0.7
25/02/2020 11:00 14.5 0 58 262 1.4
25/02/2020 12:00 15.8 0 58 120 2.5
25/02/2020 13:00 16.7 0 57 206 1.5
25/02/2020 14:00 19.5 0 51 152 1.5
25/02/2020 15:00 17.6 0 49 2 4
25/02/2020 16:00 16.4 0 48 284 1
25/02/2020 17:00 11.4 9.4 76 49 6.4
25/02/2020 18:00 9.8 4.8 96 219 5.1
25/02/2020 19:00 9.5 1.6 94 293 6.4
25/02/2020 20:00 8.6 0.2 100 312 5.2
25/02/2020 21:00 9 0 88 316 4.3
25/02/2020 22:00 8.7 0 94 304 4.4
25/02/2020 23:00 9.2 0 85 261 1.4
26/02/2020 00:00 8.4 0 94 58 1.7
26/02/2020 01:00 8 0 100 93 0.4
26/02/2020 02:00 8.1 0 100 43 0.1
26/02/2020 03:00 8.1 0 100 83 0
26/02/2020 04:00 8.3 0 100 128 0
26/02/2020 05:00 8.3 0 100 241 0
26/02/2020 06:00 8 0 100 198 0
26/02/2020 07:00 8.3 0 100 265 0
26/02/2020 08:00 10.2 0 89 74 0.1
26/02/2020 09:00 12.1 0 73 90 0.9
26/02/2020 10:00 13.1 0 67 152 0.4
26/02/2020 11:00 14.2 0 58 121 1.9
26/02/2020 12:00 15.2 0 55 334 1.3
26/02/2020 13:00 15.6 0 51 350 0.5
26/02/2020 14:00 16.4 0 49 54 4.4
26/02/2020 15:00 13.3 0 67 52 5.6
26/02/2020 16:00 13.3 0 61 88 2.3
26/02/2020 17:00 13.1 0 64 78 4.5
26/02/2020 18:00 12.4 0 67 95 1.2
26/02/2020 19:00 10.7 0 78 229 2.8
26/02/2020 20:00 9.9 3.1 78 19 2.4
26/02/2020 21:00 8.3 2 99 272 3
26/02/2020 22:00 8.3 0 100 275 1.8
26/02/2020 23:00 8.3 0 100 270 1.9
146
Estación : JULIACA
EMA -
Meteorológica
27/02/2020 00:00 8 2.2 100 296 4.4
27/02/2020 01:00 7.1 1.8 100 303 1.9
27/02/2020 02:00 7.3 0 100 267 1.9
27/02/2020 03:00 7.2 0 100 242 1.6
27/02/2020 04:00 7 0 100 256 0.8
27/02/2020 05:00 7.1 0 100 228 0.3
27/02/2020 06:00 7 0 100 253 0
27/02/2020 07:00 7.9 0 99 291 0.2
27/02/2020 08:00 8.6 0 96 270 1.9
27/02/2020 09:00 10.1 0 84 227 0.8
27/02/2020 10:00 11.5 0 77 159 0.1
27/02/2020 11:00 12.5 0 66 223 0.7
27/02/2020 12:00 13.3 0 59 224 0.2
27/02/2020 13:00 14.7 0 54 255 1.3
27/02/2020 14:00 15.9 0 51 122 0.5
27/02/2020 15:00 16.7 0 49 130 1.6
27/02/2020 16:00 17.3 0 48 104 2.4
27/02/2020 17:00 16.2 0 53 90 2.2
27/02/2020 18:00 14.2 0 65 78 4.6
27/02/2020 19:00 11.5 0 72 214 6.9
27/02/2020 20:00 9.8 0 83 300 4.6
27/02/2020 21:00 9.3 0 87 182 1.7
27/02/2020 22:00 8.9 0.3 93 272 2
27/02/2020 23:00 8.3 0.3 100 245 2
28/02/2020 00:00 7.8 1.7 100 289 1.6
28/02/2020 01:00 7.6 1.3 100 251 2.3
28/02/2020 02:00 7.3 0 100 301 3.2
28/02/2020 03:00 7.2 0.3 100 279 1.8
28/02/2020 04:00 7.2 0.1 100 263 0.6
28/02/2020 05:00 7.1 0.1 100 264 1.2
28/02/2020 06:00 7.1 0.2 100 264 0.5
28/02/2020 07:00 7.6 0 100 270 2
28/02/2020 08:00 8.4 0 100 295 0.8
28/02/2020 09:00 10.2 0 89 191 0
28/02/2020 10:00 11.8 0 75 64 1.1
28/02/2020 11:00 13 0 70 57 1.4
28/02/2020 12:00 14.7 0 59 324 1.2
28/02/2020 13:00 15.6 0 53 8 0.3
28/02/2020 14:00 16.7 0 52 268 3.5
28/02/2020 15:00 16.6 0 56 15 1.6
28/02/2020 16:00 16.8 0 53 86 5.8
28/02/2020 17:00 15 0 60 78 4.7
28/02/2020 18:00 13.3 0 64 297 10.8
28/02/2020 19:00 10 0 85 282 5.8
28/02/2020 20:00 9.5 0 95 251 3.8
28/02/2020 21:00 9.3 0.2 91 258 1.8
28/02/2020 22:00 8.6 0.2 96 257 1.2
28/02/2020 23:00 8.2 0 100 210 0.2
147
Tabla 1.15: Datos meteorológicos correspondientes al 29 de febrero del 2020.
Estación : JULIACA
Departamento : PUNO Provincia : SAN ROMAN Distrito : JULIACA
Latitud : 15°28'15.8'' Longitud : 70°10'16.4'' Altitud : 3826 msnm.
EMA -
Meteorológica
AÑO / MES / DÍA HORA TEMPERATURA (°C) PRECIPITACIÓN (mm/hora) HUMEDAD (%)
VIENTO (°) VIENTO (m/s)
29/02/2020 00:00 8.3 0 100 259 1.7
29/02/2020 01:00 8.2 0 100 94 0
29/02/2020 02:00 7.9 0 100 353 0
29/02/2020 03:00 7.2 0.1 100 304 0
29/02/2020 04:00 7 0 100 74 0
29/02/2020 05:00 6.7 0 99 300 1.4
29/02/2020 06:00 6.2 0 99 304 0
29/02/2020 07:00 7.3 0 99 161 0.1
29/02/2020 08:00 9.9 0 99 182 0.1
29/02/2020 09:00 11.7 0 82 282 0
29/02/2020 10:00 13 0 72 123 2
29/02/2020 11:00 14.6 0 69 104 4.3
29/02/2020 12:00 15.7 0 60 94 3.9
29/02/2020 13:00 16.6 0 57 119 4.3
29/02/2020 14:00 16.7 0 56 107 4.3
29/02/2020 15:00 15.6 0 57 108 4.9
29/02/2020 16:00 14.5 0 59 87 3.7
29/02/2020 17:00 14.3 0 58 125 3
29/02/2020 18:00 13 0 67 125 2.3
29/02/2020 19:00 11.4 0 75 182 2.7
29/02/2020 20:00 10.8 0 69 170 1.6
29/02/2020 21:00 9.9 0 71 322 0
29/02/2020 22:00 9.7 0 75 284 0.2
29/02/2020 23:00 9.2 0 83 165 0
148
Tabla 1.16: Resumen datos meteorológicos correspondientes a enero del 2018 hasta
abril del 2019.
Estación : JULIACA
Tipo : EMA - Meteorológica Código : 472CF72C
VELOCIDAD
TEMPERATUR PRECIPITACIÓ DIRECCION DEL
MES / AÑO CONDICIÓN HUMEDAD (%) DEL VIENTO
A (°C) N (m m /hora) VIENTO (°)
(m /s)
Ene-18 Max 19.10 11.60 97.00 358.00 11.70
Min 1.60 0.00 26.00 1.00 0.00
Feb-18 Max 18.50 7.20 97.00 356.00 11.10
Min 3.30 0.00 28.00 1.00 0.00
Mar-18 Max 18.00 8.20 96.00 360.00 9.00
Min -0.40 0.00 22.00 1.00 0.00
Abr-18 Max 18.70 8.20 97.00 358.00 9.50
Min -3.40 0.00 16.00 3.00 0.00
May-18 Max 18.10 5.10 93.00 360.00 10.90
Min -3.00 0.00 7.00 1.00 0.00
Jun-18 Max 17.50 1.60 91.00 360.00 12.40
Min -3.90 0.00 11.00 1.00 0.00
Jul-18 Max 17.20 2.80 90.00 360.00 10.80
Min -4.00 0.00 8.00 1.00 0.00
Ago-18 Max 17.50 35.60 88.00 359.00 12.10
Min -3.10 0.00 5.00 1.00 0.00
Set-18 Max 18.30 0.20 81.00 357.00 12.70
Min -1.00 0.00 5.00 3.00 0.00
Oct-18 Max 19.20 4.90 89.00 359.00 9.80
Min -1.80 0.00 7.00 2.00 0.00
Nov-18 Max 18.30 6.80 91.00 360.00 10.20
Min 1.20 0.00 6.00 1.00 0.00
Dic-18 Max 19.30 6.70 92.00 360.00 11.30
Min 1.10 0.00 7.00 3.00 0.00
Ene-19 Max 18.40 10.30 93.00 360.00 10.60
Min 2.30 0.00 22.00 2.00 0.00
Feb-19 Max 19.30 12.70 92.00 360.00 9.60
Min 2.00 0.00 29.00 1.00 0.00
Mar-19 Max 19.30 7.10 91.00 360.00 9.80
Min 1.10 0.00 31.00 3.00 0.00
Abr-19 Max 18.90 9.00 88.00 359.00 9.70
Min -0.90 0.00 21.00 1.00 0.00
149
Tabla 1.17: Resumen datos meteorológicos correspondientes a mayo del 2019 hasta
setiembre del 2020.
Estación : JULIACA

Tipo : EMA - Meteorológica Código : 472CF72C
VELOCIDAD
TEMPERATUR PRECIPITACIÓ DIRECCION DEL
MES / AÑO CONDICIÓN HUMEDAD (%) DEL VIENTO
A (°C) N (m m /hora) VIENTO (°)
(m /s)
May-19 Max 17.80 0.00 89.00 360.00 4.70
Min -1.50 0.00 14.00 16.00 0.00
Jun-19 Max 17.50 1.20 88.00 360.00 8.50
Min -3.30 0.00 9.00 1.00 0.00
Jul-19 Max 19.40 4.70 79.00 360.00 14.30
Min -3.90 0.00 5.00 1.00 0.00
Ago-19 Max 18.50 0.10 88.00 360.00 10.40
Min -2.90 0.00 5.00 1.00 0.00
Set-19 Max 18.30 4.80 86.00 360.00 11.30
Min -1.50 0.00 7.00 1.00 0.00
Oct-19 Max 17.80 14.70 85.00 360.00 10.10
Min -1.10 0.00 5.00 3.00 0.00
Nov-19 Max 19.00 8.10 91.00 359.00 13.60
Min -0.20 0.00 11.00 1.00 0.00
Dic-19 Max 19.10 8.50 89.00 359.00 9.90
Min 2.70 0.00 25.00 1.00 0.00
Ene-20 Max 18.90 3.70 88.00 360.00 10.00
Min 1.00 0.00 17.00 1.00 0.00
Feb-20 Max 19.50 9.40 100.00 360.00 10.80
Min 4.00 0.00 42.00 2.00 0.00
Mar-20 Max 19.10 5.50 93.00 359.00 9.90
Min 2.50 0.00 27.00 6.00 0.00
Abr-20 Max 18.70 4.90 94.00 359.00 9.50
Min -2.40 0.00 14.00 2.00 0.00
May-20 Max 18.50 2.80 89.00 360.00 10.00
Min -3.00 0.00 7.00 2.00 0.00
Jun-20 Max 18.80 0.10 85.00 360.00 8.00
Min -3.70 0.00 5.00 3.00 0.00
Jul-20 Max 18.40 0.00 78.00 357.00 9.90
Min -3.80 0.00 5.00 1.00 0.00
Ago-20 Max 19.50 0.00 81.00 357.00 12.00
Min -2.00 0.00 5.00 3.00 0.00
Set-20 Max 19.42 3.70 89.00 360.00 11.00
Min -1.70 0.00 17.00 1.00 0.00
150
2. Catálogos de Selección de Elementos Constructivos.
Tabla 2.1: Selección de rejillas con dámper cortafuego ubicados en pared.
FKA-EU FKA 3.8 FKA-EU FKA 3.8
Q L L Q L L
Bx H ΔP ΔP Bx H ΔP ΔP
m 3/h WA WA
m 3/h WA WA
Pa dB(A) Pa dB(A) Pa dB(A) Pa dB(A)
800 10 27 14 36 3.500 7 35 10 42
1.000 15 33 22 40 4.000 9 39 13 45
500 x 200
1.250 24 40 34 44 600 x 400 4.500 12 42 17 48
1.500 34 45 48 47 5.000 14 45 21 51
1.250 10 29 12 35 6.000 21 51 30 55
1.500 15 35 18 40 4.500 6 35 8 42
500 x 250 1.750 20 39 24 44 5.000 7 38 10 44
2.000 25 43 32 47 600 x 500 6.000 10 43 14 49
2.500 39 49 50 53 7.000 14 47 19 53
1.500 6 27 7 32 8.000 18 51 25 56
1.750 9 31 10 36 6.000 6 37 7 43
500 x 300 2.000 11 35 13 39 7.000 8 41 9 47
2.500 17 41 20 45 600 x 600 8.000 10 45 12 50
3.000 25 47 29 50 9.000 13 49 16 53
2.000 6 29 8 36 10.000 16 52 19 56
2.500 10 36 13 41 1.250 9 30 15 40
500 x 350 3.000 14 41 19 46 1.500 13 35 22 43
700 x 200
3.500 19 45 26 50 1.750 18 40 30 46
4.000 25 49 34 53 2.000 23 44 39 48
2.500 6 31 9 38 3.000 10 37 13 43
3.000 9 36 13 43 3.500 13 41 18 47
500 x 400 3.500 12 40 18 47 700 x 300 4.000 17 45 23 50
4.000 16 44 23 50 4.500 21 49 30 53
4.500 20 48 29 53 5.000 26 52 36 56
3.000 6 32 9 40 4.000 6 35 10 43
3.500 8 36 12 43 4.500 8 38 13 46
4.000 10 40 16 47 700 x 400 5.000 9 41 16 49
500 x 450
4.500 13 43 20 50 6.000 14 46 23 53
5.000 16 46 24 52 7.000 19 51 32 57
6.000 24 52 35 57 5.000 5 33 8 43
3.500 6 33 8 40 6.000 7 39 11 53
4.000 8 37 11 44 700 x 500 7.000 9 43 15 51
4.500 10 40 14 47 8.000 12 47 20 54
500 x 500
5.000 12 43 17 49 9.000 15 50 25 57
6.000 17 48 25 54 7.000 5 37 7 45
7.000 23 53 34 58 8.000 7 41 10 49
1.000 9 28 12 37 700 x 600 9.000 9 44 12 52
1.250 14 35 19 41 10.00 11 47 15 54
600 x 200
1.500 20 40 28 44 0
12.500 17 54 24 60
1.750 27 44 38 47 9.000 5 39 9 49
2.000 7 30 7 34 10.000 7 42 11 51
700 x 700
2.500 10 36 11 40 12.500 10 49 17 57
600 x 300 3.000 15 41 17 45 15.000 15 54 24 62
3.500 20 46 22 49
4.000 26 50 29 52
Q en m 3 / h
Caudal de aire ∆p e n P a
V A en m/ s P érdida de carga
Velo cidad aparente referida L W A e n dB ( A )
a la Nivel de po tencia so no ra
secció n B x H
Fuente: Tablas de selección rápida de TROX TECHNIC.
151
Tabla 2.2: Selección de rejilla con dámper cortafuego ubicado en techo.
FKA-EU FKA 3.8 Q FKA-EU FKA 3.8
Q L L
Bx H ΔP ΔP Bx H m 3/h ΔP L
ΔP L
m 3/h WA WA WA WA
Pa dB(A) Pa dB(A) Pa dB(A) Pa dB(A)
10.000 3 31 4 44 2.250 9 31 13 43
12.500 5 37 7 49 2.500 11 34 16 45
1.000 x 700 15.000 7 43 10 54 1.200 x 200 3.000 16 39 22 48
17.500 9 47 13 58 3.500 22 43 30 51
20.000 12 51 17 61 4.000 28 47 40 53
15.000 4 38 7 51 5.000 8 35 9 46
17.500 6 43 10 55 6.000 12 40 13 51
1.000 x 800 20.000 8 47 13 58 1.200 x 300 7.000 16 45 18 53
22.500 10 50 16 61 8.000 21 49 24 56
25.000 12 53 20 64 9.000 26 52 30 59
2.000 9 30 13 42 7.000 6 34 12 46
2.250 11 33 16 44 8.000 7 38 13 49
1.100 x 200 2.500 13 36 20 46 1.200 x 400 9.000 9 41 17 52
3.000 19 41 28 49 10.000 11 44 21 55
3.500 26 46 38 52 12.500 18 51 33 60
4.000 6 31 7 40 9.000 5 34 6 46
5.000 10 38 12 46 10.000 6 37 10 49
1.100 x 300 6.000 14 43 17 51 1.200 x 500 12.500 9 43 12 54
7.000 19 47 23 48 15.000 13 48 18 59
8.000 24 51 30 58 17.500 17 53 24 63
7.000 7 37 10 48 12.500 5 37 6 48
8.000 9 41 13 51 15.000 7 42 9 53
1.100 x 400 9.000 11 44 17 54 1.200 x 600 17.500 10 47 12 57
10.000 14 47 21 57 20.000 13 51 16 60
12.500 21 53 33 62 22.500 16 54 20 63
8.000 4 33 6 45 17.500 6 42 8 54
9.000 5 36 8 48 20.000 8 46 11 57
1.100 x 500 10.000 7 39 10 50 1.200 x 700 22.500 10 49 14 60
12.500 10 46 16 56 25.000 13 52 17 63
15.000 15 51 22 61 27.500 15 55 21 67
10.000 4 33 5 45 20.000 5 41 8 54
12.500 6 40 8 50 22.500 7 45 10 57
1.100 x 600 15.000 9 45 11 55 1.200 x 800 25.000 9 48 12 60
17.500 12 49 15 59 27.500 10 51 15 64
20.000 15 53 20 62 30.000 12 53 18 65
12.500 4 35 5 47 2.500 10 31 16 45
15.000 5 40 8 52 3.000 14 37 22 48
1.100 x 700 17.500 7 44 11 56 1.300 x 200 3.500 18 41 30 51
20.000 10 48 14 59 4.000 24 45 40 53
22.500 12 51 18 62 4.500 30 48 50 56
17.500 5 40 8 53 6.000 10 38 13 49
20.000 6 44 10 56 7.000 13 43 18 53
1.100 x 800 22.500 8 47 13 59 1.300 x 300 8.000 18 46 24 56
25.000 10 50 16 62 9.000 22 50 30 59
27.500 12 53 19 64 10.000 27 53 37 62
3
Q en m / h
Caudal de aire ∆p e n P a
V A en m/ s P érdida de carga
Velo cidad aparente referida L W A e n dB ( A )
a la Nivel de po tencia so no ra
secció n B x H
Fuente: Tablas de selección rápida de TROX TECHNIC.
152
Tabla 2.3: Dimensiones estándares de planchas de fierro galvanizado.
SISTEMA INGLES, AREA DE

SISTEMA METRICO PESOS TEORICOS
REFERENCIAL PLANCHA
Espesor Ancho Largo Ancho Largo

Espesor kg/plancha kg/m² m² pie²
mm mm mm pie pie
0.40 1200 2400 1/64" 4 8 9.562 3.320 2.88 31.0
0.45 1200 2400 1/57" 4 8 10.692 3.713 2.88 31.0
0.50 1200 2400 1/54" 4 8 11.822 4.105 2.88 31.0
0.55 1200 2400 1/46" 4 8 12.953 4.498 2.88 31.0
0.60 1200 2400 1/40" 4 8 14.083 4.890 2.88 31.0
0.60 1200 2400 1/40" 4 8 14.083 4.890 2.88 31.0
0.65 1200 2400 1/40" 4 8 15.214 5.283 2.88 31.0
0.70 1200 2400 1/36" 4 8 16.344 5.675 2.88 31.0
0.75 1200 2400 1/34" 4 8 17.474 6.068 2.88 31.0
0.80 1200 2400 1/32" 4 8 18.605 6.460 2.88 31.0
0.85 1200 2400 1/30" 4 8 19.735 6.853 2.88 31.0
0.90 1200 2400 1/27" 4 8 20.866 7.245 2.88 31.0
1.00 1200 2400 1/24" 4 8 23.126 8.030 2.88 31.0
1.15 1200 2400 1/22" 4 8 26.518 9.208 2.88 31.0
1.20 1200 2400 1/20" 4 8 27.648 9.600 2.88 31.0
1.45 1200 2400 1/18" 4 8 33.300 11.563 2.88 31.0
1.50 1200 2400 1/16" 4 8 34.430 11.955 2.88 31.0
1.90 1200 2400 3/49" 4 8 43.474 15.095 2.88 31.0
2.00 1200 2400 5/64" 4 8 45.734 15.880 2.88 31.0
Fuente: Catálogo de selección de planchas galvanizadas – TUBISA S.A.C. PERÚ.
153
3. Curvas de Operación de Equipos Seleccionados.
Fig. 3.1: Punto de operación de IC-E.01.
Fuente: Selector de ventiladores de Soler & Palau.
154
Fig. 3.4: Punto de operación de EC-E.04.
155
4. Carta de Fricción Para Conductos Circulares.
Fig. 4.1: Carta de fricción en condiciones estándares.
Fuente: ASHRAE Handbook – Fundamentals S.I. (p. 21.08), ASHRAE, 2009.
156

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO DE PUNO

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA,

“DISEÑO DE UN SISTEMA DE ESCALERAS PRESURIZADAS DE

Bach. LUIS ALBERTO ACCROTA CANAHUIRE

PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE:

INGENIERO MECÁNICO ELECTRICISTA

nunca dudaron en brindarme su apoyo incondicional, para poder culminar

satisfactoriamente mis estudios universitarios.

A mis hermanas Ninfa, Karol y a mi hermano Juan, quienes me motivan a, crecer y a

alcanzar mis metas académicamente.

adelante frente a cualquier dificultad, por más adversa que sea.

Luis Alberto Accrota Canahuire.

Agradezco a la Universidad Nacional del Altiplano de Puno y la Escuela Profesional de

desenvolverme en el campo laboral.

También un agradecimiento especial al Dr. Norman Jesús Beltrán Castañón, quien

observaciones valiosas que me permitieron mejorar bastantes aspectos en el desarrollo

del presente trabajo de investigación.

Agradezco a los docentes de la E. P. de Ing. Mecánica Eléctrica por los conocimientos

teóricos y prácticos que me inculcaron, semestre tras semestre, hasta la culminación de

mis estudios superiores.

Luis Alberto Accrota Canahuire.

1.1. Planteamiento del problema de investigación ......................................................... 22

1.2. Formulación del problema ....................................................................................... 23

1.2.1. Problema general ........................................................................................... 23

1.2.2. Problemas específicos.................................................................................... 23

1.3. Hipótesis .................................................................................................................. 24

1.3.1. Hipótesis general ........................................................................................... 24

1.3.2. Hipótesis específicas...................................................................................... 24

1.4. Justificación del trabajo de investigación ................................................................ 24

1.5. Objetivos de la investigación ................................................................................... 25

1.5.1. Objetivo general ............................................................................................ 25

1.5.2. Objetivos específicos ..................................................................................... 25

2.1. Antecedentes de la investigación ............................................................................. 27

2.2. Glosario de términos básicos ................................................................................... 31

2.3. Marco teórico ........................................................................................................... 32

2.3.1. Definición de incendio................................................................................... 32

2.3.2. Fuerzas impulsoras de movimiento de humo ................................................ 33

2.3.2.1. Efecto chimenea ............................................................................... 33

2.3.3. Escaleras de evacuación ................................................................................ 34

2.3.3.1. Escaleras presurizadas sin vestíbulos previos ventilados ................ 34

2.3.3.2. Escaleras presurizadas con vestíbulos previos ventilados ............... 38

2.4. Desarrollo del diseño del sistema de presurización de escaleras ............................. 39

2.4.1. Temperatura de la caja de escaleras............................................................... 40

2.4.2. Factor de temperatura .................................................................................... 40

2.4.3. Presurización ................................................................................................. 40

2.4.4. Método de ecuaciones de diferencias de presiones ....................................... 41

2.4.4.1. Presión diferencial entre la escalera y el edificio en la base de la

caja de escaleras .............................................................................. 41

2.4.4.2. Presión diferencial entre la escalera y el edificio en el techo de la

caja de escaleras .............................................................................. 42

2.4.4.3. Presión diferencial en la base de la escalera respecto al exterior .... 42

2.4.4.4. Presión diferencial en el techo de la escalera respecto al exterior ... 43

2.4.5. Ecuaciones del flujo másico del aire ............................................................. 43

2.4.7. Altura límite de diseño .................................................................................. 46

2.5.1. Descripción general del diseño del sistema de ductos ................................... 46

2.5.2. Factores económicos que influyen en el sistema de conductos ..................... 46

2.5.3. Espacio disponible y aspecto decorativo ....................................................... 47

2.5.4. Construcción de conductos ............................................................................ 47

2.5.5. Tipos de conductos según su forma ............................................................... 48