Los sistemas de extracción en una cocina tienen como principal función la extracción del calor producido por los aparatos de cocina, el vapor de agua, grasas y aceites, así como el producido por los procesos de combustión y la cocción de alimentos.
Acompañados por los sistemas de ventilación tienen como objetivo fundamental renovar el aire para ayudar a la disolución de olores mantener una temperatura óptima de trabajo y regular la depresión producida en el interior de la sala de cocinas.
Una buena instalación de extracción y ventilación consigue mejorar notablemente los niveles de higiene y salubridad en el interior de las cocinas, evitando altas temperatura y malos olores, ya no solo en los fogones si no en los salones adyacentes.
Reduciendo considerablemente la adhesión de grasa en cerramientos, útiles de cocina y mobiliario.
Por todo ello las autoridades competentes regulan de manera directa o indirecta todo lo relacionado con las instalaciones de cocinas industriales y los materiales y maquinaria adecuados. Principalmente el Reglamento de instalaciones térmicas en los edificios, RITE, y una serie de normas enmarcadas dentro de la UNE 100 climatización y elaboradas por el comité técnico AEN/CTN 100 cuya secretaría desempeña AFEC, la asociación de fabricantes de equipos de climatización.
1. Selección de la campana
La campana es el elemento más visible del sistema de extracción. Tiene como objetivo la absorción de los vapores y humos de cocción. Consta de filtros metálicos que debido a su diseño permiten retener parte de las grasas que llevan consigo los humos generados.
Los filtros metálicos deben ser desmontables y fácilmente accesibles para su limpieza, y deben ser fabricados en materiales no porosos de la clase M0, es decir, materiales incombustibles, al igual que la estructura de la campana.
Estos requisitos quedan reflejados en la norma UNE 100165:2004 “Extracción de humos y ventilación de cocinas”.
1.1 Disposiciones
Las campanas se pueden instalar a techo o a pared sobre las zonas de trabajo de una cocina donde se generan vapores de cocción.
La norma UNE 100165:2004 establece una serie de medidas de obligado cumplimiento a la hora de instalar las campanas en relación al resto de componentes de una cocina.
Distancias
- La distancia entre el suelo y la parte inferior de la campana no debe ser mayor de 2m.
- En una vista de planta, la campana debe sobresalir 15 cm al menos de cualquier aparato de cocción para todos los lados libres.
- Debe estar a más de 50cm de cualquier elemento combustible
- Los filtros se deben instalar a una distancia superior a los 1.2m de fuegos abiertos y más de 0.5m de focos de calor de otro tipo.
En la figura 1 se observan las medidas impuestas por la norma.
Disposición de una campana. Alzado. Figura 11.2 Determinación del caudal mínimo
El cálculo del caudal se establece de dos maneras distintas seleccionando el mayor de ambas, según establece la norma UNE 100196:2004.
El primero se basa en la generación de gases por los aparatos de cocción y el segundo establece una velocidad mínima en la sección libre entre los límites de la campana y el obrador.
Caudal por aparato de cocción
Para el cálculo del caudal mínimo por aparatos de cocción la norma establece una fórmula sencilla:
Donde:
- Q en m3/h es el caudal generado por un aparato de cocción.
- P en kW es la potencia térmica convectiva del aparato.
Estos valores quedan establecidos en la tabla 1:
| Tipo de aparato | Calor total (W/kW) |
| Marmitas no herméticas | 111 |
| Marmitas herméticas | 87 |
| Hervidoras automáticas | 81 |
| Aparatos de vapor de varios usos | 116 |
| Armarios de cocción | |
| - Con aire caliente | 325 |
| - Con vapor | 407 |
| Sartenes | 714 |
| Parrillas y asadores | 488 |
| Hornos | 540 |
| Aparatos de aire caliente | 407 |
| Freidoras | 808 |
| Hornillos | 499 |
| Hornos de microondas | 291 |
| Baño-María | 419 |
| Mesas calientes | 552 |
| Armarios calientes | 349 |
| Aparatos refrigeradores | 726 |
| Cintas transportadoras | 1000 |
V en (m3) es el volumen de la superficie transversal correspondiente al aparato de cocción hasta la parte inferior de la campana y resulta de la multiplicación:
V = x· y · z
Donde x e y forman el área del aparato y z es la altura hasta la campana, como queda reflejado en las figuras 1 y 2.
Por tanto el caudal mínimo necesario de extracción en la campana es el resultante de sumar los caudales de los N aparatos de cocción que se encuentran bajo ella.
Qtotal = Qfoco1 + Qfoco2 + Qfoco3 + …… + QfocoN
Caudal mínimo obligatorio
La normativa deja claro que en cualquier caso el caudal de aire no puede ser nunca inferior al correspondiente a una velocidad de paso de 0,25 m/s en el área libre de paso. Se resuelve con la siguiente fórmula:
Donde:
- Qs en m3/h es caudal mínimo de sección
- p en (m) es el perímetro libre de la campana
- h en (m) es la diferencia de cota entre la campana y el obrador
Disposición de una campana. Perfil. Figura 2
Caudal de instalación
Una vez realizados los cálculos del caudal mediante los dos métodos, se selecciona el mayor de ambos, Q1 en (m3/h).
1.3 Selección de la campana
A la hora de seleccionar campanas existen diferentes modelos y tecnologías, como las campanas con re-circulación de aire, con limpieza automática, o incluso con filtros electrostáticos u otro tipo de sistemas de filtración.
Sin embargo, independientemente del modelo seleccionado el objetivo del instalador es extraer el aire necesario que cumpla con las condiciones de higiene y salud que exige la normativa pero sin excederse demasiado por motivos de eficiencia y ahorro energéticos.
Caudal de filtración
Las campanas disponen de filtros metálicos capaces de retener grasas y su eficiencia varía con la velocidad del aire a su paso. Por ese motivo, la normativa limita la velocidad del aire al paso de los filtros metálicos entre 0.8m/s y 1.2m/s.
Las expresiones son las siguientes:
Qmín = 2880 · a
Qmáx = 4320 · a
Donde:
Qmín y Qmáx son en m3/h caudal mínimo y máximo de filtración.
Para un tamaño de filtros estándar de 45cm x 45cm los caudales quedan como se muestra en la tabla 2:
| Número de filtros estándar 45 x 45 cm | Caudal mín. (m3/h) | Caudal máx. (m3/h) |
| 1 filtro | 583 | 874 |
| 2 filtros | 1166 | 1749 |
| 3 filtros | 1749 | 2624 |
| 4 filtros | 2332 | 3499 |
| 5 filtros | 2916 | 4374 |
| 6 filtros | 4374 | 5248 |
Una vez calculados los caudales Qtotal, Qs, así como las dimensiones mínimas necesarias para la cocina en cuestión, se calculan los caudales Qmín y Qmáx para cada una de las campanas del catálogo resolviendo con la campana más pequeña que cumpla todas las condiciones descritas hasta el momento.
2. Selección del conducto
Los conductos de ventilación son necesarios para encauzar el aire de extracción desde la campana hasta la máquina y de esta última hasta el punto de vertido.
Sin embargo, a pesar de su aparente sencillez, la selección de la conducción y sus accesorios y el cálculo del diámetro mínimo es completamente necesario para conseguir un sistema eficiente, disminuir la potencia de máquina requerida y evitar ruidos innecesarios que afecten a la salud y la higiene de los trabajadores.
2.1 Disposiciones
El diseño de la conducción debe centrarse principalmente en disminuir tanto como se pueda la pérdida de carga evitando accesorios como codos, conexiones y reducciones que no sean completamente necesarios y seleccionando el diámetro ideal para una conducción con pequeñas pérdidas de carga y ruidos mínimos.
Las conducciones en una cocina industrial son relativamente simples ya que no es habitual tener ramificaciones complejas ni conducciones muy grandes.
La disposición de los conductos puede ser vista, a falso techo o por conducción vertical. Como muestra la figura 3.
Para las conducciones vistas se recomienda utilizar acero inoxidable por estética y limpieza.
Disposición de los conductos de extracción. Figura 3
Tanto la pérdida de carga como el ruido se reducen cuanto mayor sea el diámetro del tubo y menor el número de accesorios, sin embargo, el precio del material aumenta, por tanto se debe encontrar un equilibrio instalando el tubo más
pequeño posible que cumpla con las condiciones de ruido y pérdida de carga óptimas.
2.2 Determinación del diámetro mínimo
Diámetro máximo para ruido aceptable
La experiencia dice que un flujo de aire con una velocidad por encima de los 8m/s comienza a generar un ruido molesto para las personas que deben trabajar cerca de el, por lo que es interesante mantener una velocidad de 7m/s.
Como el caudal a extraer es ya conocido, el diámetro mínimo necesario en el conducto se obtiene de la siguiente expresión:
Donde:
- Q1 es en (m3/h) el caudal de trabajo obtenido en 1.1
- Ømín es en (mm) el diámetro mínimo de tubo.
- Con el diámetro teórico se escoge el diámetro comercial inmediatamente superior, Ø1 en (mm).
Pérdida de carga
Una vez seleccionado el diámetro de trabajo se calcula la pérdida de carga según la presión dinámica:
Donde:
- Q1 en (m3/h) es el caudal de trabajo.
- Ø1 en (mm) es el diámetro estándar de tubo seleccionado.
- Pd en (Pa) es la presión dinámica del fluido en el interior del conducto.
Ahora la pérdida de carga del sistema es el resultado de la siguiente ecuación:
Donde:
- ΔP en (Pa) es la pérdida mínima de carga de la línea
- Pd en (Pa) es la presión dinámica del fluido en el interior
- n (adimensional) es el coeficiente de pérdida de carga de cada accesorio, según la siguiente tabla 4:
| Accesorio | n |
| Codo 90º | 0.370 |
| Codo 45º | 0.250 |
| Reducción | 0.070 |
| Ampliación | 0.287 |
| Tubo de un metro | 2523059 · Q11.82 / Ø14.86 |
| Sombrerete fijo | 2.350 |
| Sombrerete antirevocante | 660000 · Ø1-4.2 |
| Sombrerete Jet | 600000 · Ø1-4.2 |
3. Selección de la máquina
La unidad de ventilación, es la máquina que genera la presión suficiente para que el caudal que se quiere extraer venza la pérdida de carga producida en los filtros y los conductos.
Las máquinas instaladas en cocinas deben cumplir con la normativa UNE-EN 12101-7:2011 “Sistemas para el control de humo y de calor” que establece el certificado 400ºC2h.
3.1 Disposiciones
La solución más recomendable siempre y cuando sea posible es la instalación en exterior para evitar los ruidos producidos por la máquina en el interior de la cocina. Instalándose en el interior cuando no haya alternativa.
Las unidades de ventilación se pueden disponer según muestra la figura 4. En el apartado 1.4 Instalación se resuelven los detallas de anclaje y fijación.
Diferentes disposición de una unidad de ventilación. Figura 4
3.2 Selección de la unidad de ventilación
Una vez seleccionado el modelo entre las diferentes alternativas que ofrece el mercado se procede al cálculo de la unidad más adecuada para la instalación.
Un modelo tiene diferentes tamaños y para cada tamaño diferentes configuraciones de motores. En la ficha técnica el fabricante tiene la obligación de adjuntar la curva Presión/Caudal.
En la figura 5 se muestran las curvas de una unidad de ventilación con dos motores diferentes a modo de ejemplo, W1 y W2.
Lo más práctico es situar nuestro punto de trabajo marcado en rojo como la intersección de la recta horizontal correspondiente a nuestra pérdida de carga, ΔP, y la recta vertical correspondiente al caudal de trabajo, Q1. Se selecciona la curva inmediatamente superior, con la que se obtiene algo más del caudal de trabajo.
Gráfica Presión/Caudal de dos unidades de ventilación. Figura 5
4. Instalación
Las unidades de ventilación y todas las piezas utilizadas en la instalación son calculadas previamente y ensayadas en laboratorios para su homologación en base a las diferentes normativas que las enmarcan, por lo que no es habitual que fallen por motivos constructivos o mecánicos.
Sin embargo es en la selección de la maquinaria y en la instalación donde se centran el mayor número de reclamaciones. Es un proceso en el que el instalador debe ser meticuloso y detallista no obviando en ningún caso las instrucciones del fabricante y los diferentes accesorios diseñados para una correcta instalación.
Campana
Las campanas CAEXVEN tienen cuatro ranuras en la parte trasera para la instalación a pared.
Cuando se conoce el tipo de instalación, ya sea con conducto superior o conducto lateral, se procede con el corte manual de la carcasa de la campana con la sección interior del conducto calculado.
Es recomendable para su instalación disponer de elevadores mecánicos o eléctricos para presentarla sin esfuerzos y atornillarla sin forzar la campana, reduciendo riesgos de accidente.
La instalación ideal depende del soporte. Sin embargo es recomendable una instalación de espiches de acero reforzados con anclaje químico y tuercas M10 que a través del interior de la campana se apretarán una vez presentados.
Máquina
La máquina se puede instalar en interior o en exterior. En interior se puede instalar a techo o a pared.
La instalación interior a pared se resuelve con dos soportes en L, cuatro gomas antivibratorias y pernos pasantes M10.
El uso de las gomas es de vital importancia, porque evita la transmisión de las vibraciones a la estructura de la edificación. De manera habitual la máquina está preparada en su parte inferior con una bancada y perforaciones para su instalación, en el caso de que no fuera así, se deberán instalar soportes en L con tornillos autoperforantes.
Si la máquina se instala en el techo, se instala mediante espiches de acero reforzados con anclaje químico y varillas roscadas M10. Estas varillas deben coincidir con los soportes adosados a la máquina mediante tornillos autorroscantes
con dos tuercas, una superior de apriete y una inferior para nivelación. Es importante la instalación de gomas antivibratorias en la unión del soporte con la varilla roscada para evitar transmitir vibraciones y por tanto ruidos al techo.
Para la instalación sobre el suelo, normalmente de una terrraza, dependerá del tipo de terraza. Si la terraza es transitable y tiene una base firme, se anclará al suelo con
pernos de anclaje y anclaje químico como refuerzo.
Si la terraza no es transitable, invertida, el soporte no es rígidio y es recomendable una pequeña solera de hormigón para darle resistencia a la instalación.
En ambos casos la instalación se debe realizar con gomas antivibratorias entre la máquina y el suelo, evitando transmitir vibraciones innecesarias a la estructura.
Conductos
La disposición del tubo con respecto a la campana puede ser vertical u horizontal y algunas de las situaciones más habituales se reflejan en la figura 3.
Se dispone un manguito brida sobre el corte de la campana atornillando directamente a la misma con tornillosautoroscantes M8. Con el manguito instalado se presenta el primer tramo de tubo y se fija a la estructura con una abrazadera lo más cerca posible de la unión buscando la posición natural del empalme, siguiendo la misma instalación que la campana. Como se muestra en la figura 6.
Se coloca un manguito antivibratorio entre el tubo y la máquina en ambos extremos para evitar transmitir las vibraciones de la máquina al tubo. Figura 6.
En caso de tener que atravesar una pared, se perfora con un diámetro 2 cm mayor que la sección del tubo, se pasa el tubo de una pieza, evitando conexiones ocultas en el muro, se sella con espuma de poliuretano y se colocan dos embellecedores, tanto en el interior. Figura 6.
Para la instalación del terminal, la instalación vertical, independientemente de la dirección del conducto a la llegada, elevando el terminal al menos 1,5m sobre la rasante del punto más alto.
