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Septiembre 2013

VENTILACIÓN NATURAL – Conceptos Básicos www.yusoproyectos.com

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INTRODUCCION

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El siguiente documento tiene el fin de ser una guía básica para el desarrollo de estudios de técnicas

bioclimáticas para cualquier lugar donde YUSO PROYECTOS tenga que proyectar. Es un documento que

se retroalimenta por cada uno de los miembros a medida que se vayan desarrollando las distintas

investigaciones.

Lo que se presenta a continuación es una recopilación de información que en muchos casos es textual a

la fuente, no pretende ser un trabajo de investigación o análisis, es solo informativo. Parte de la

información es tomada del profesor Msc Michael Smith en la materia Técnicas Bioclimáticas, que imparte

en el posgrado de Arquitectura Tropical en la Universidad de Costa Rica, adicionalmente se usaron otras

referencias bibliográficas y de paginas en internet.


La ventilación natural es la ventilación en la que la renovación del airese produce exclusivamente por la acción del viento o por la existenciade un gradiente de temperaturas entre el punto de entrada y el desalida. Consiste en favorecer las condiciones (mediante diferencias depresión y/o temperatura) para que se produzcan corrientes de aire demanera que el aire interior sea renovado por aire exterior, más frío,oxigenado y descontaminado.

La ventilación natural y el movimiento del aire podrían considerarsebajo el epígrafe de “controles estructurales”, porque no cuentan conninguna forma de suministro de energía ni instalaciones mecánica,pero debido a su importancia en el confort humano, se les reserva unasección aparte.

• c

VENTILACION NATURAL

Información tomada del libro Vivienda y edificios en zonas cálidas y tropicales.3

CONCEPTOS


Existe una diferencia radical en la forma de estas funciones, las dosprimeras se consideran como “ventilación”, pero la ultima se considerapor separado como “movimiento del aire”

FUNCIONES BASICAS


1. PROVEER AIRE FRESCO 3. ENFRIAMIENTO FISIOLOGICO2. ENFRIAMIENTO ESTRUCTURAL

VENTILACION


1. Proveer cantidad y calidad de aire frescoLos requisitos para el aprovisionamiento de aire puro depende del tipode vivienda, del numero y actividad de sus ocupantes y de lanaturaleza de cualquiera de los procesos llevados a cabo en el recinto.


FUNCIONES BASICAS

VENTILACION



2. Enfriamiento estructuralEste consiste en el enfriamiento de las estructuras, mediante el cambiode aire interior por aire exterior puro, siempre y cuando que latemperatura exterior sea menor a la interior. El movimiento del aireactúa como un medio portador de calor.

FUNCIONES BASICAS

VENTILACION



3. Enfriamiento fisiológicoEl aire en movimiento, al pasar por la superficie de la piel, acelera ladisipación de calor de dos maneras; aumentando la perdida de calorpor convección y acelerado al evaporación.

FUNCIONES BASICAS

VENTILACION


1. ACTIVOS VENTILACION MECÁNICALos sistemas activos de ventilación, son todos aquellos que necesitanenergía eléctrica para su funcionamiento. Esta se realiza mediante lacreación artificial de depresiones o sobrepresiones en conductos dedistribución de aire o áreas del edificio. Éstas pueden crearse medianteextractores, ventiladores, unidades de manejo de aire (UMAs) u otroselementos accionados mecánicamente.

Uno de los puntos más significativos de consumo de energía en eledificio es el sistema de acondicionamiento. Ya se trate de calefaccióno de refrigeración, el consumo suele ser muy elevado en cualquiercircunstancia. Por ello, el empleo de equipos de generación de calor ode frío con alto rendimiento, dentro de instalaciones adecuadas ydimensionadas correctamente, ahorrará mucha energía

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TIPOS DE VENTILACION EN EDIFICIOS

VENTILACION

2. PASIVOS VENTILACION NATURALLos sistemas pasivos de ventilación, son todos aquellos queimplementan solo el uso de ventilación natural. Esta se crea por ladiferencia de presión causada por los efectos del viento sobre eledificio y/o por las diferencias de temperatura entre el aire del interior yel aire del exterior.

Para esto es necesario la adecuada ubicación de superficies, pasos oconductos aprovechando las depresiones o sobrepresiones creadas enel edificio por el viento, humedad, sol, convección térmica del aire ocualquier otro fenómeno sin que sea necesario aportar energía alsistema en forma de trabajo mecánico.

Entre sus principales ventajas esta la del bajo costo inicial demantenimiento y operativo comparado con los sistemas de aireacondicionado, y el no consumir energía disminuye la emisiones deCO2 que produce el edificio.


FACTORES QUE INFLUYEN EN EL DISEÑO

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Contaminación

VENTILACION NATURAL

Orientación Forma del edificio Aislamiento térmico

Sombreo Diseño de aperturas Masa térmica


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TIPOS DE VENTILACION NATURAL

VENTILACION NATURAL

DIFERENCIA DE PRESIONConsiste en la distribución de presiones negativas ypositivas para generar ingreso e interacción de flujos sobreel edificio.

Información suministrada por el Arq. Michael Smith

DIFERENCIA DE TEMPERATURATambién llamado efecto chimenea, se genera mediante ladiferencia de temperatura del aire interior y el aire exterior.Gracias a la convección natural del aire que al calentarse seeleva por tener menor densidad. Para esto se deben manejaraperturas inferiores y superiores


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CONFIGURACIONES EXTERNAS

A causa de su cantidad de movimiento, el flujo laminar del aire tiende amantener una trayectoria recta después de haber sido desviado; porconsiguiente, tardará cierto tiempo en volver a la superficie del suelodespués de pasar el obstáculo. Por eso también se forma una masa deaire en sotavento que no esta del todo estancado, pero se mueveligeramente y de un modo variable, la cual se denomina “sombra deviento”. Conviene evitar las sombras de viento creadas porobstrucciones cara al viento al situar el edificio y al colocar lasaberturas en él.

El gradiente de velocidad del viento se hace mayor ante las superficiesirregulares, tales como edificios dispersos, vallas, arboles o arbustos,pero incluso con un gradiente de velocidad moderado, tal como el quese desarrolla sobre suelo suave y abierto, un edificio bajo nunca puedeobtener velocidades de aire similares a otro más alto.

Información tomada del libro Vivienda y edificios en zonas cálidas y tropicales.

Sombra de viento Gradiente de velocidad

CRITERIOS PARA DISEÑO POR DIFERENCIA DE PRESIÓN


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CONFIGURACIONES EXTERNAS


La utilización de vegetación dentro del diseño de un sistema deventilación es muy importante; causa distintos efectos en los patronesdel flujo del aire y en la velocidad de viento.

Con el diseño de elementos vegetales como arboles, arbustos y setos,etc., incluyendo algunos elementos no naturales como celosías,cercas, bardas, etc.,. Pueden crearse zonas de alta o baja presiónalrededor de la vivienda con respecto a sus aberturas.

Información tomada del libro Viento y Arquitectura. García y Fuentes

Topografía Barreras vegetales


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ORIENTACIÓN


Se genera la mayor presión del aire cuando a barlovento de un edificiola fachada esta en ángulo recto con la dirección del viento, de tal formaque parece evidente que se consiga la mayor velocidad del aire en elinterior, precisamente en este caso,

Sin embargo, Givoni (Basic study of ventilation problems in hotcountries,1962) encontró que si el viento incide a un ángulo de 45°aumento la velocidad media del aire interior y daría una mejordistribución de su movilidad.

Esto parece contradecir el sentido común y los hallazgos de otrosinvestigaciones, pero se puede explicar con el siguiente fenómeno. Enla figura “a” se muestra el contorno del flujo del aire a 90°, y la figura“b” a 45°, en un edificio de planta cuadrada. En el segundo cas o secrea un mayor velocidad a lo largo de las fachadas de barlovento; porconsiguiente, la sombra del viento será mucho mas ancha, la presiónnegativa (efecto succión), aumentara y resultara un flujo de aire interioracrecentado.

Información tomada del libro Vivienda y edificios en zonas cálidas y tropicales. Ingersoll y Szokolay.

Gradiente de presión queincrementa la circulacióndel aire

Misma presión, circuitocorto que hace débiles sonflujos secundarios

El muro aleta junto avientos oblicuos, aumentala presión y la succión.


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VENTILACIÓN TRANSVERSAL


En ausencia de una abertura de salida, no hay movimiento eficaz deaire a través del edificio, incluso en el caso de fuertes vientos. Con unaabertura a barlovento y sin ninguna salida se creara una presióninterior muy similar a la que aparece en la fachada frontal del edificio,que da lugar a condiciones incluso peores, aumentando la falta deconfort. Esto ultimo también se puede dar si solo hay aberturas asotavento y ninguna entrada.


Altas aperturas para elingreso del aire, genera unenfriamiento menos efectivopara los ocupantes

Aperturas para el ingreso delaire a la altura del cuerpo,mejora ventilación cruzada

La posición de la abertura de entrada del aire, es la que domin a enel patrón del flujo del aire. Las aperturas de salida sonsecundarias a nivel de importancia


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TIPOS DE ABERTURAS

TIPOS DE APERTURAS



Unilateral CruzadaUnilateral doble

Unilateral CruzadaApertura adyacentes


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TAMAÑO DE ABERTURAS


Para una superficie dada se obtiene la mayor velocidad del aire através de una abertura de entrada pequeña y una salida grande. Estose debe en parte a la fuerza total que actúa sobre el área pequeña, queobliga a pasar el aire a gran presión, y en parte al “efecto Venturi”. Estadisposición puede ser útil si hay que dirigir la corriente de aire a unadeterminada parte de la habitación.

Cuando la abertura de entrada es grande, la velocidad del aire quepasa a su través será menor, pero el caudal total del aire será mayor.Cuando la dirección del viento no es constante o cuando se requiera elflujo de aire a través de todo el espacio, será preferible una granabertura de entrada.

El mejor sistema consiste en disponer aberturas totales a ambos ladoscon hojas abatibles o dispositivos de cierre que contribuyan a dirigir elflujo de aire en la dirección requerida, según el cambio de viento.


Unilateral doble Cruzada

Ingreso = Salida Ingreso < Salida Ingreso > Salida

Velocidad mediaVolumen medio

Máxima velocidadVolumen de aire bajo

Mínima velocidadVolumen de aire alto


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OBSTRUCCIONES INTERNAS


El flujo de aire pierde gran parte de su energía cinética cada vez quees desviado alrededor o sobre obstáculos. Varios recodos en ángulorecto tales como paredes o muebles interiores dentro de la habitaciónpueden detener eficazmente una corriente de aire de baja velocidad.Cuando son inevitables los tabiques divisorios internos, se puedeasegurar cierta corriente de aire si se utiliza mamparas abiertas por elsuelo o por el techo.


Permitir flujo cruzadoindependiente, reduciendo lasobstrucciones

Permitir permeabilidad airemediante divisiones internartipo persianas.

Apertura interna define lavelocidad del flujo interno


Las ventanas abatibles, los cobertizos, las celosías y otro elementosque controlan las aberturas, influyen también en la configuración delflujo interior de aire.

Las ventanas abatibles pueden desviar la corriente de aire hacia arriba.Sólo la abatibles de giro reversible, dobles o sencillas, canalizarán elaire hacia abajo, donde esta la zona habitable. Las celosías ypersianas presentan el problema que la posición de las hojasinclinadas ligeramente hacia arriba, canaliza aún el aire hacia la zonahabitable.

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CONTROLES DE ABERTURAS

DIFERENCIA DE PRESIÓN

Hoja horizontal

Hoja vertical

Abatible lateral

Pivote superior

Persiana Pivote arribaFlujo Desviado

Pivote abajoFlujo dirigido zona ocupación

Bien dirigidoPatrón difuso

Alero recoge viento Alero sobre ventana desvía flujo interno

Alero sobre ventana con más distancia estabiliza el flujo


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ALGUNAS ESTRATEGIAS

DIFERENCIA DE PRESIÓN



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EFECTO CHIMENEA (STACK EFFECT)

DIFERENCIA DE TEMPERATURA

El efecto chimenea es un movimiento natural causado por diferenciastérmicas y de presión del aire entre los distintos estratos; se presentaen todo edificio, operándose por sistemas naturales mecánicos. Estemovimiento debe considerarse en toda predicción para el confortinterior y enfriamiento de cualquier construcción.

Tanto el efecto de chimenea ascendente (ventilas, cúpulas, chimeneas,cavidades en muros, etc.) y el descendente (torres) son bien conocidosen todo el mundo.

La presión manejada por captadores de viento y chimeneas de doblecontrol térmico se usan en regiones áridas y sobrecalentadas: norte deÁfrica, medio este, noreste de Asia.

Información tomada del libro Viento y Arquitectura. García y Fuentes


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ESTRATEGIAS

DIFERENCIA DETEMPERATURA

FACHADA DOBLE VENTILADAATRIOS CHIMENEA

Masa directa

Masa indirecta

Cielorraso normal

Cielorraso expuesto

Cielorraso expuesto parcial

Piso con ducto

Piso falso



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DIFERENCIA DETEMPERATURAESTRATEGIAS


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DIFERENCIA DETEMPERATURAESTRATEGIAS


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METODOS DE ESTUDIOTIPOS


FÍSICO ANALÍTICO NUMÉRICO

Ejemplo: Baño de Sal

Ejemplo: Túnel de viento

Ejemplo: Ecuación efecto chimenea

Ejemplo: Simuladores


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METODOS DE ESTUDIO FÍSICOSTUNEL DE VIENTO

Para estudios de tipo cualitativo se puede utilizar un generador dehumo cuyas huellas de puede fotografiar. Esto proporciona una imagenconvincente del esquema de corriente, posición del flujo laminar yturbulencias. Con alguna practica el operario del túnel de vientospuede estimar relaciones de velocidad a partir de la huellas de humo,con una precisión totalmente razonable.


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METODOS DE ESTUDIO NUMÉRICOSGRÁFICAS


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METODOS DE ESTUDIO NUMÉRICOSSIMULADORES

Autodesk® Ecotect® Analysis, software de análisis de diseñosustentable, es una de las posibilidades a elegir dentro de lasherramientas de diseño para una construcción sustentable.

Ofrece una amplia gama de simulaciones y análisis de funcionamientoenergético que permite mejorar el rendimiento de los edificiosexistentes o en el diseño de otros nuevos, siendo una útil herramientaal momento de diseñar, ya que va desde modelos generales del edificiohasta el detalle


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Olgyay, Victor. Arquitectura y clima, manual de diseño bioclimático para arquitectos y

urbanistas. Ed. Gustavo Gili. Barcelona, 1998.

Tudela, Fernando . Ecodiseño. Colección Ensayos, Universidad Autónoma

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Morillón Gálvez, David . Bioclimática. Sistemas pasivos de climatización. Universidad

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Rivero, Roberto . Arquitectura y clima. Acondicionamiento natural para el hemisferio

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C3%A9rmicas%20-%20ac%C3%BAsticas/ventilaci%C3%B3n.pdf

BIBLIOGRAFÍA

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