El CFM (Cubic Feet per Minute o Pies Cúbicos por Minuto) es una unidad fundamental en ventilación, climatización, extracción industrial, diseño de ductos HVAC, ingeniería de procesos y control ambiental. Medir o calcular correctamente el CFM garantiza eficiencia energética, confort térmico y cumplimiento de normativas internacionales como ASHRAE, ANSI o ISO.
Calculadora de Flujo de Aire
Tablas Extensas de CFM: Valores Comunes para Aplicaciones Reales
En ingeniería, conocer los valores típicos de CFM para diferentes contextos permite diseñar sistemas confiables. A continuación, se presentan tablas con valores estándar de CFM por persona, por tipo de ocupación o uso, por equipo o por área (según normas ASHRAE 62.1, SMACNA y experiencia práctica):
Tabla 1: CFM Recomendado por Tipo de Habitación (ASHRAE)
| Tipo de Espacio | CFM por persona | CFM por m² (aprox.) | Ocupación típica (pers/m²) |
|---|---|---|---|
| Oficina privada | 5 – 10 | 1.5 – 3 | 0.1 – 0.2 |
| Sala de reuniones | 15 – 20 | 3 – 5 | 0.3 – 0.5 |
| Aula escolar | 10 – 15 | 3 – 4 | 0.5 |
| Restaurante | 20 – 30 | 5 – 7 | 0.5 – 0.7 |
| Tienda comercial | 7 – 15 | 1.5 – 3 | 0.15 – 0.3 |
| Laboratorio químico | 30 – 50 | 7 – 15 | 0.1 |
| Sala de servidores | 20 – 35 (mínimo) | 5 – 10 | Baja |
| Hospital – Sala de pacientes | 15 – 25 | 4 – 6 | 0.2 – 0.3 |
| Hospital – Sala de operaciones | 20 – 60+ | 6 – 15 | Variable |
| Gimnasio | 15 – 25 | 4 – 6 | 0.3 – 0.5 |
Tabla 2: CFM Estimado por Equipos y Aplicaciones Técnicas
| Tipo de Equipo o Aplicación | CFM Aproximado (rango) |
|---|---|
| Computadora personal | 10 – 20 CFM |
| Rack de servidores (pequeño) | 100 – 300 CFM |
| Campana de extracción química | 150 – 250 CFM por ft² |
| Campana de cocina industrial | 1500 – 5000 CFM |
| Cabina de pintura | 5000 – 15000 CFM |
| Extractor de baño | 50 – 110 CFM |
| Aire acondicionado split 12,000 BTU | 400 – 450 CFM |
| Ventilador axial industrial | 3000 – 15000 CFM |
| Torre de enfriamiento (cooling tower) | 10000 – 60000 CFM |
Fórmulas de Cálculo de CFM y Explicación de Variables
Dependiendo del caso, el CFM puede calcularse usando diferentes ecuaciones. Aquí se recopilan las más relevantes, explicando sus variables y su aplicabilidad práctica.
1. Fórmula General por Volumen y Tiempo
Donde:
- CFM = Pies cúbicos por minuto
- V = Volumen del espacio en pies cúbicos (ft³)
- t = Tiempo en minutos (min)
Uso común: sistemas de ventilación general, recambios de aire.
2. Fórmula de CFM según cambios por hora (ACH)
Variables:
- ACH = Air Changes per Hour (Cambios de aire por hora, según norma)
- V = Volumen del recinto (ft³)
Valores típicos de ACH:
| Tipo de Espacio | ACH Estándar |
|---|---|
| Sala de estar | 4 – 6 |
| Baños | 6 – 10 |
| Cocinas | 8 – 15 |
| Hospitales | 6 – 20+ |
| Laboratorios | 12 – 30 |
| Salas limpias | 20 – 40 |
3. Fórmula de CFM por flujo másico y densidad
Variables:
- Q = Caudal másico (lb/min)
- ρ = Densidad del aire (lb/ft³), típicamente 0.075 lb/ft³ a condiciones estándar
Uso común: aplicaciones industriales donde se mide flujo másico, como hornos, ventilación forzada.
4. Cálculo a partir de velocidad y área de ducto
Donde:
- A = Área de la sección transversal del ducto (ft²)
- v = Velocidad del aire en pies por minuto (fpm)
Valores comunes:
| Tipo de Ducto o Sistema | Velocidad del aire (fpm) |
|---|---|
| Ducto principal HVAC | 1000 – 2000 fpm |
| Ducto secundario | 600 – 1200 fpm |
| Campana de extracción química | 100 – 150 fpm |
Ejemplos Reales de Cálculo de CFM
A continuación, se presentan casos prácticos desarrollados para ilustrar el uso real de las fórmulas de CFM en contextos industriales y residenciales.
Ejemplo 1: Cálculo de CFM para un salón de clases
Datos:
- Dimensiones: 10 m × 6 m × 3 m = 180 m³
- Convertir a pies cúbicos: 180 m³ × 35.3147 = 6356.65 ft³
- ACH recomendado para aulas: 6 cambios por hora
Aplicando fórmula:
Resultado: Se requiere un sistema que garantice al menos 636 CFM de flujo continuo.
Nota técnica: Este valor debe ser distribuido de forma homogénea por el sistema de ductos con atención a la calidad del aire (CO₂, VOCs).
Ejemplo 2: Cálculo de CFM para extracción en campana de laboratorio
Datos:
- Área frontal de la campana: 4 ft²
- Velocidad mínima de extracción: 100 fpm (según ANSI/AIHA Z9.5)
Aplicación fórmula:
Resultado: El extractor debe garantizar un flujo de 400 CFM constante como mínimo.
Importante: En operaciones con compuestos volátiles, se recomienda diseñar con 120–150 fpm por seguridad, aumentando a 480–600 CFM.
Consideraciones normativas y técnicas del diseño por CFM
El cálculo de CFM no es únicamente una cuestión de fórmula, sino que debe cumplir con normativas que garantizan calidad del aire, seguridad y eficiencia energética. Algunas de las principales normas y guías de diseño que se deben tener en cuenta incluyen:
Normas y entidades relevantes:
| Norma / Guía | Aplicación |
|---|---|
| ASHRAE 62.1 | Ventilación en edificios comerciales |
| ASHRAE 170 | Ventilación en instalaciones de salud |
| SMACNA | Diseño y balanceo de sistemas de ductos |
| ISO 16890 | Filtración de aire en sistemas HVAC |
| ANSI Z9.5 | Campanas de laboratorio y seguridad |
| OSHA 29 CFR | Normas de ventilación laboral |
| NIOSH / ACGIH | Límites de exposición y ventilación industrial |
Parámetros clave a tener en cuenta en diseño por CFM
- Ubicación geográfica: la altitud y temperatura afectan densidad del aire.
- Tipo de ocupación: más personas → más CFM necesario.
- Actividad metabólica: oficinas ≠ gimnasios ≠ laboratorios.
- Presión estática: esencial para seleccionar ventiladores.
- Pérdidas por fricción en ductos: afectan el CFM final entregado.
- Balance de aire: se debe mantener equilibrio entre impulsión y extracción.
Consejos técnicos para ingenieros al dimensionar CFM
- Siempre considerar el peor escenario térmico o de ocupación.
- Utilizar software profesional (Carrier HAP, Trane TRACE, AutoCAD MEP).
- Realizar pruebas de balanceo en obra con anemómetro o balómetro.
- Seleccionar ventiladores con curvas de desempeño adecuadas al punto de operación (CFM vs. presión).
- Considerar ruido (dB) y vibración.
- Diseñar accesos para mantenimiento y limpieza de ductos.
Herramientas y recursos técnicos recomendados
- ASHRAE Handbook – Fundamentals: https://www.ashrae.org/technical-resources/ashrae-handbook
- SMACNA Duct Design Manual: https://www.smacna.org/technical
- HVAC Quick Load Calculator: https://www.hvacquick.com/
- Online CFM to m³/h converter: https://www.engineeringtoolbox.com/cfm-cubic-feet-minute-d_589.html