BVSDE PAHO - Tema IV Ventilación

8/9/2019 BVSDE PAHO - Tema IV Ventilación

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BVSDE-PAHO Arquitectura Bioclimática y Construcción Sustentable Tema 4: Ventilación

Tema 4: Ventilación

UNIDAD 1 FUNCIONES Y REQUISITOS DE LA VENTILACIÓN Arq. Leonor Bandrich OrbeaDr. Carlos Barcelo Pérez.

Funciones de la ventilación.

Requisitos de higiene y calidad del aire.

Cantidad de aire necesario para eliminar gases.

Cantidad de aire necesario para disipar el calor.

Requisitos de la ventilación según el clima.

Objetivos Caracterizar la influencia de la ventilación en la salud humana y definir sus funciones.

Identificar los requisitos higiénicos de la ventilación y mostrar cómo calcular las cantidades de aire

necesario para garantizar su calidad.

Establecer los requisitos que impone el clima a la ventilación.

IntroducciónEn el tema anterior vimos los conceptos básicos de la transmisión del calor y analizamos las características

térmicas de los materiales. De igual forma se estudió la trayectoria solar en base a la cual se pueden diseñar los

elementos de protección solar. Todos estos factores intervienen en la ganancia de calor de los locales, la cual es

necesario remover mediante la ventilación.

En esta clase veremos las funciones y requisitos de la ventilación.

Funciones y requisitos de la ventilación.

Ventilación y salud.La ventilación en el interior de la vivienda constituye un factor determinante en la salud, confort y bienestar de

sus ocupantes. Tiene un efecto fisiológico directo al incidir sobre el cuerpo humano y al propiciar la purificación

del aire. Tiene un efecto indirecto a través de su influencia en la temperatura y humedad del aire y de las

superficies interiores del local.

La ventilación interior está en dependencia del aire exterior, especialmente en lo referido a su calidad (pureza,

contaminantes químicos, olores, etc.), temperatura, velocidad y dirección, así como al ángulo de incidencia

sobre las paredes exteriores de la vivienda donde estén ubicadas las ventanas.

Funciones de la ventilación.1.

Mantener la calidad del aire en el interior del edificio por encima de determinados niveles. Los

requisitos higiénico-sanitarios determinan la cantidad de aire que es necesario renovar dentro de un

local para eliminar los contaminantes y purificar el aire. Este tipo de ventilación (ventilación por higiene)

debe ser garantizada en cualquier condición climática, a cualquier hora y en cualquier época del año.

2.

Contribuir al confort térmico de los ocupantes incrementando las pérdidas de calor del cuerpo y

eliminando el disconfort debido a la humedad de la piel (ventilación por confort térmico).

FA UAS - LUMA Arq. Celia R. Gastélum Ramírez 1


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3.

Enfriar las superficies interiores del local cuando la temperatura interior es mayor que la exterior

(ventilación para enfriamiento estructural).

Requisitos de higiene y calidad del aire.La ventilación por higiene debe proporcionar la cantidad necesaria de oxígeno para la respiración de las

personas y la cocción de los alimentos, además debe eliminar los olores desagradables y mantener el dióxido y

el monóxido de carbono dentro de los parámetros permisibles.

El aire exterior contiene como promedio un 21% de oxígeno, 0,03-0,04 % de dióxido de carbono, 78 % de

nitrógeno, 1% de gases inertes (principalmente argón) y entre 5 y 25 gramos de vapor de agua por m3 de aire.

La actividad de los ocupantes afecta la composición y calidad del aire interior en los edificios. El dióxido de

carbono y el vapor de agua son exhalados por los pulmones y las bacterias son expulsadas con la respiración, la

tos y los estornudos. El cuerpo produce sustancias orgánicas que producen olores en dependencia de la higiene

personal y la dieta. El fumar contamina el aire tanto desde el punto de vista de salud como por los olores que

produce.

El aire exhalado contiene alrededor de un 16,3% de oxígeno, 4% de dióxido de carbono, 79,7% de nitrógeno y

otros gases expulsados por el organismo (fundamentalmente amoniaco) y cerca de 45 g de vapor de agua porm3 de aire. La combustión de 1 m3 de gas utilizado en la cocción de alimentos produce alrededor de 0,6 m3 de

CO2.

Givoni propone un nivel máximo permisible de 0,2% de dióxido de carbono para la ventilación de edificios

residenciales.

El vapor de agua ayuda a la proliferación de microorganismos nocivos para la salud y además es la causa

principal de las condensaciones en las superficies interiores de los locales, las cuales provocan la destrucción de

pinturas y otros materiales.

Los locales como las cocinas, que producen mucho vapor de agua y que además son fuente importante dehumos y olores, necesitan ser ventilados de tal forma de evacuar estos contaminantes directamente hacia el

exterior.

En relación con los olores debe hacerse una diferenciación entre su aspecto cuantitativo (intensidad) y su

aspecto cualitativo (ofensivo). La percepción de la intensidad de los olores varía según la Ley de Weber-Feshner

de las reacciones fisiológicas, según la cual son proporcionales al logaritmo de los estímulos. En general los

valores varían en dependencia del tiempo de exposición y de la temperatura del aire dentro del local. La

cantidad de aire fresco necesaria para remover esos olores varía de acuerdo al número de ocupantes, su grado

de aceptabilidad, sus hábitos de higiene y en especial el de fumar.

La adaptación a los olores es muy rápida. Como resultado de ello una persona que ha permanecido dentro de unlocal donde se produce un gradual aumento del nivel de olores es menos sensible a este cambio que una

persona que entra repentinamente al local. Los olores corporales son inestables y desaparecen en 5 minutos,

aún en un local no ventilado. Los olores debidos a productos químicos necesitan de 6-7 horas para ser

eliminados, mientras que el olor del cigarro toma de 17 a 48 horas dependiendo de la cantidad de cigarrillos

fumados.



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Se estima que la ventilación necesaria para la eliminación de los olores que despiden las propias personas y

otras fuentes como baños y cocinas, es mayor que la requerida para renovar el oxígeno y disminuir el contenido

de dióxido de carbono.

En caso de que se utilicen cocinas de petróleo o carbón para cocinar los alimentos puede producirse monóxido

de carbono, en cuyo caso el criterio de ventilación por olores resulta insuficiente y se necesita mayor cantidad

de ventilación si no se prevé una evacuación directa de dichos gases para evitar su mezcla con el resto del aire

interior.

El monóxido de carbono se produce como resultado de una combustión incompleta por funcionamiento

deficiente de los quemadores. El CO tiene una afinidad muy grande por la hemoglobina y forma un compuesto

más estable con ella que el que forma el oxígeno al mezclarse con la sangre, es por ello que puede producir

asfixia al privar de oxígeno al organismo. El monóxido de carbono resulta tóxico aún en concentraciones tan

bajas como 0,3%.

VENTILACIÓN MÍNIMA NECESARIA POR HIGIENE. (Según Rivero)

ESPACIO DISPONIBLE

POR PERSONA (m3 )

Aire fresco requerido por persona (m3 / h)MÍNIMO VALORES RECOMENDADOS

SIN FUMAR FUMANDO

3 40,7 61,2 81,4

6 25,6 38,5 51,1

9 18,7 28,1 37,4

12 14,4 21,6 28,8

REQUERIMIENTOS MÍNIMOS DE VENTILACIÓN. (Según Evans).

Espacio y actividadRangos de ventilación (m3/h)

Cambios de aire por horaBueno Regular

Dispersión de olores (por persona)Densidad de ocupación:

5 m2 / persona10 m2 / persona

15 m2 / persona

2918

11

1811

5,5

1,2-2,00,4-0,7

0,1-0,25

Dispersión del humo del tabaco (por persona) 25 7W.C. 4,5 m3 22* 6* 3,0

W.C. y baño 12,0 m3 44* 12* 1,5

Cocina 10 m2 120 4,0

*Con ventilación artificial intermitente.

Según Puppo, la necesidad de renovación del aire en locales ocupados por personas, está relacionada con el

número de ocupantes y con la temperatura del aire.

VOLUMEN DE AIRE DE RENOVACIÓN POR PERSONA Y POR HORA EN LA VIVIENDA. (Según Puppo)Tipo de local Temperatura media (0C) Volumen de aire por persona (m3/h)Dormitorios 15 30

Salas de estar 18 35/40

Cocinas 14 42/45

Baños 20 40



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Cálculo de la cantidad necesaria del aire para eliminar gases contaminantes:En una situación de régimen estacionario de producción de contaminantes y una tasa fija de ventilación, y

cuando el aire exterior contiene alguno de los gases que deben ser limitados, como es el caso del monóxido de

carbono por ejemplo, puede calcularse la intensidad de ventilación requerida por la fórmula siguiente: (según

Givoni).

Donde:

Vg = tasa de ventilación por persona (m3 / h)

g = tasa de emisión de gas contaminante (m3 / h)

ci = concentración relativa permisible del gas interior ( 0/1 )

ce = concentración relativa del gas en el aire exterior ( 0/1 )

En actividades sedentarias y ligeras una persona emite aproximadamente 15 l/h de CO2 .(0.015 m3/h).

Por ejemplo, si tenemos una habitación dormitorio con un volumen de 30 m3, ocupada por dos personas,

asumiendo una concentración máxima permisible interior del 0,2 % y si la concentración exterior es de 0,05 %, la

tasa de ventilación requerida será:

Expresado en término de cambios de aire por hora será, dividiendo por el volumen del local:

Cambios de aire por hora

En la práctica la ventilación producida por infiltración del aire a través de las ventanas resulta suficiente para

satisfacer los requisitos de la ventilación por higiene en una vivienda. Se estima que un metro lineal de rendija

proporciona 1,7 m3 /h de aire, aún en ausencia de viento.

Cálculo de la cantidad de aire necesario para disipar calor:La cantidad de aire para ventilación requerido para evacuar la carga térmica dentro de un local está dada por la

expresión:

Donde:

V = cantidad de ventilación ( m3 /s)

Qv= cantidad de flujo de calor (watt)

t = diferencia de temperatura entre el aire interior y el exterior (oC)

1 300 es el calor específico volumétrico del aire en J/ m3oC



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Requisitos de la ventilación según el clima.En dependencia del tipo de clima deberá diseñarse la

ventilación para alcanzar el bienestar y preservar la salud del

hombre. Por ejemplo, en un clima frío resulta fundamental

evitar la infiltración del aire exterior y las pérdidas del aire

caliente interior. En este caso el movimiento del aire debe

controlarse dentro de los niveles mínimos para garantizar los

cambios de aire por requisitos higiénicos. Por el contrario, en

un clima cálido húmedo la ventilación debe propiciar que el

flujo de aire pase directamente por la zona habitable, con la

velocidad que permita la disipación del calor por convección y

evaporación (velocidad recomendada hasta 2 m/s). En este

caso las necesidades de ventilación por requisitos higiénicos

van a ser siempre inferiores a la requerida por confort.

En un clima cálido seco se recomienda reducir la ventilación

durante el día al mínimo necesario para eliminar los oloresgenerados dentro de la vivienda, evitando la entrada excesiva

del aire caliente exterior. Durante la noche se puede permitir

la entrada del aire exterior, ya que usualmente es más fresco

y, con velocidades hasta 1 m/s, puede reducir la temperatura

del aire interior y refrescar las superficies interiores del local.

En zonas templadas, donde existe un período frío y uno

caluroso la ventilación debe diseñarse de forma tal que

satisfaga en verano los requisitos térmicos y en invierno los

requisitos higiénicos para lo cual la disposición, tamaño y

forma de abrir las ventanas debe permitir satisfacer los

requisitos de cada periodo. Por ejemplo, en invierno la

abertura debe permitir el paso del aire a través de la zona

superior A, para evitar el efecto directo sobre las personas,

mientras que en el verano el flujo de aire debe ocupar todo el

espacio del local zonas A y B, de manera de permitir elcontacto directo del aire con la piel de las personas y propiciar

el enfriamiento por convección y evaporación.



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VELOCIDADES DEL VIENTO EN ESPACIOS INTERIORES Y SU EFECTO EN LOS OCUPANTES DE LAVIVIENDA. (Según B. Evans.)

Velocidad(m/s)

Efecto mecánico y en el ocupante.

Efecto de enfriamiento (ºC)TBS del aire ambiente:

15ºC piel

seca20ºC 25ºC 30ºC

30ºC

húmeda

0,25 Movimiento imperceptible, semueve el humo del cigarro. 2 1,3 0,8 0,5 0,7

0,50Flamea una vela, incómodo a bajas

temperaturas.4 2,7 1,7 1,0 1,2

1,00Agradable en clima confortable o

caliente.6,7 4,5 2,8 1,7 2,2

1,50Se vuelan los papeles, incómodo a

temperaturas confortables.8,5 5,7 3,5 2,0 3,3

2,00

Equivale a la velocidad al caminar

rápido, aceptable sólo en

condiciones muy cálidas y húmedas.

10,0 6,7 4,0 2,3 4,2

Conclusiones El diseño de la ventilación en la vivienda es uno de los factores que en mayor medida puede contribuir a

la salud y el bienestar de sus ocupantes, especialmente de las personas que permanecen durante la

mayor parte del tiempo en ella, como son los niños pequeños y los ancianos.

La función higiénico-sanitaria de la ventilación, tiene como objetivo fundamental eliminar los

contaminantes y purificar el aire, es decir, garantizar la cantidad de oxígeno necesaria para la respiración

de las personas, así como para la cocción de los alimentos; eliminar los olores desagradables y mantener

el dióxido y el monóxido de carbono dentro de los límites permisibles.

La eliminación de olores desagradables no constituye, en el sentido estricto de la palabra, un factor de

salud, sin embargo, por su contribución al bienestar y confort de las personas se le incluye dentro de los

aspectos higiénicos. Estos olores pueden ser los producidos por el propio cuerpo, los olores de la cocina

o el humo del cigarro. Está fehacientemente comprobado el efecto altamente dañino que produce el cigarro en la salud de las

personas, tanto en los fumadores activos como en los fumadores pasivos. Paralelamente a ello el humo

del cigarro resulta muy difícil de eliminar porque se impregna en todas las superficies dentro del local,

incluso en las propias personas. Esta situación se complica más aún en locales que deben permanecer

cerrados total o parcialmente debido a las bajas temperaturas exteriores o por estar dotados de

climatización artificial.

En general la ventilación necesaria para la eliminación de olores desagradables es superior a la necesaria

para renovar el oxígeno y disminuir el contenido de dióxido de carbono, excepto en las viviendas en que

se utilicen cocinas de petróleo o carbón para la cocción de los alimentos. En estos casos es siempre

recomendable instalar una campana y conducto de extracción para la evacuación directa de los gases

que se generan. El clima del lugar donde se encuentra emplazada la vivienda influye de forma decisiva en al diseño de la

ventilación. En climas fríos el movimiento del aire debe mantenerse dentro de los niveles mínimos y

fuera de la zona donde se encuentran las personas; predomina la ventilación por higiene. En climas

cálido-húmedos la ventilación debe incidir directamente sobre el cuerpo de las personas para propiciar

las pérdidas de calor; predomina la ventilación por confort térmico.



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Preguntas de comprobación1.

¿Cuáles son las funciones de la ventilación? Respuesta

2.

Identifique los objetivos específicos de la ventilación por higiene. Respuesta

3.

Señale cuáles son los contaminantes más importantes dentro de una vivienda. Respuesta

4.

¿Cómo influye el clima en el diseño de la ventilación? Respuesta

Glosario1.

Ventilación: Renovación del aire en un local. Se produce por medios naturales o artificiales.

2.

Cambios de aire: Forma de expresar la cantidad de aire extraído o introducido a un local en términos de

volúmenes del local intercambiados o renovados. Se halla dividiendo el flujo del aire a renovar entre el

volumen del local.

3.

Calor específico: Cantidad de calor requerido para producir un cambio de unidad de temperatura por

unidad de masa. Es una constante para cada material.

4.

Infiltración del aire: Penetración del aire exterior que se produce a través de las juntas e intersticios de

las puertas y ventanas del edificio, independientemente de la voluntad del ocupante. La cantidad de aire

que penetra o sale del espacio interior depende de:

o La longitud total de las juntas.

o La imperfección de los contactos entre las partes móviles y las fijas de las aberturas.

o

La diferencia de presiones entre el interior y el exterior debido a temperaturas desiguales y a la

acción mecánica del viento.

Bibliografía Alemany, A. et al: Climatología, Iluminación y Acústica. ISPJAE, C: Habana, 1986.

Evans, B.H.: Research Report 59 Texas Engineering Station 1957. College Station, Texas.

Givoni B.: Man, Climate & Architecture, Van Nostrand, New York, 1981.

Henriquez, V. B.: Ventilación Natural, Micons, C. Habana, 1988.

Koenisberger, Ott.: Szokolay, S.: Manual of Tropical Housing and Building. Longman, London, 1974.

Puppo, E. Puppo G.: Acondicionamiento natural y Arquitectura. Boixareu Ed., Barcelona, 1979.

Rivero, R.: Arquitectura y Clima, UNAM, México, 1988.

World Meteorological Organization.: Climate, Urbanization and Man. WMO, 1985.



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UNIDAD 2 VENTILACION INTERIOR Y EXTERIOR Formas de ventilación: artificial y natural.

Medición del viento.

Flujo de viento alrededor de los edificios.

Ventilación en espacios exteriores.

Objetivos Describir las formas de ventilación.

Caracterizar el comportamiento del viento alrededor de las construcciones.

Establecer algunos principios para la ventilación en espacios exteriores.

IntroducciónEn la unidad anterior se estudiaron las funciones de la ventilación y se analizó su influencia en la salud de los

ocupantes de la vivienda. Se definieron los requisitos de la ventilación por higiene y calidad del aire y se

identificaron los principales contaminantes dentro de la vivienda. Se conoció cómo calcular la cantidad de aire

requerida para eliminar gases contaminantes o para disipar el calor. Se analizó cómo influye el clima en la

ventilación.

En esta clase veremos las formas posibles de ventilación: natural y artificial y analizaremos el comportamiento

del aire en su interacción con los edificios y algunos aspectos de la ventilación en espacios exteriores.

Formas de ventilación.Existen dos formas de ventilar un local, en dependencia de la energía que se utilice para mover el aire:

ventilación artificial y ventilación natural.

Ventilación artificial, producida por equipos o instalaciones que requieren de energía eléctrica o algún otro tipode combustible para su funcionamiento.

Los sistemas de ventilación mecánica originan el movimiento deseado del aire mediante equipos mecánicos quepueden ser de extracción (extractores) o de suministro (ventiladores). También los equipos mecánicos de

ventilación pueden estar destinados simplemente a mover la masa de aire dentro del local. Este es el caso de los

ventiladores que se utilizan comúnmente en las viviendas.

La ventilación artificial es imprescindible en aquellos casos en que la natural no es posible, o resulta insuficiente.

Por ejemplo, en las cocinas, donde hay una elevada producción de humos, olores y vapor de agua, es

conveniente la utilización de un sistema mecánico de extracción que impida la contaminación del ambiente

interior.

Estos sistemas son, generalmente de bajo costo de instalación y consumo y resultan un complemento eficaz de

la ventilación natural para la rápida evacuación del aire viciado por el humo del cigarro, los olores de la cocina y

otros contaminantes.

Cuando la ventilación artificial está dirigida a disminuir la temperatura del aire en el interior del local se

denomina climatización por aire acondicionado. Estos sistemas son, en general, gastadores de energía. Para

lograr una mayor eficacia en su funcionamiento, así como evitar la contaminación de los ambientes interiores,

resulta importante la correcta ubicación de los equipos, evitando situar las tomas de aire fresco en ambientes

contaminados o con temperaturas muy altas.



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En climas fríos resulta necesario, en primer término, limitar la infiltración del aire frío exterior dentro de la

edificación y adicionalmente, emplear sistemas de calefacción que posibiliten alcanzar las condiciones de

confort interior.

Ventilación natural, basada en la diferencia de las presiones causadas por la acción dinámica del viento, por ladiferencia de temperatura (gradientes térmicos) entre dos masas de aire, o por la acción combinada de ambos.

El flujo de aire a través de un

edificio es inducido por la

diferencia de presiones

producidas por dos causas: la

acción mecánica del viento

exterior sobre los volúmenes

y las aberturas de ventilación

(ventilación dinámica) y la

diferencia entre las

temperaturas del aire interior

y exterior (ventilación

térmica). Esta última puede considerarse despreciable en la vivienda. En cualquier caso el desplazamiento delaire se produce desde las zonas de mayor presión hacia las zonas de menor presión.

Los elementos que propician la ventilación natural son:

las ventanas

las puertas

los conductos de ventilación

los respiraderos en las cubiertas

Estos elementos deben utilizarse formando parte de un sistema de ventilación, que defina el movimiento del

aire dentro del local.

Medición del viento.Para la medición del viento exterior se utiliza el anemómetro de rotación o de molinete, el cual posee cuatro

aspas hemisféricas que giran con velocidad proporcional a la del viento.

Haga click aqui para ver video. Es necesaria la instalación de Windows Media Player 6.4 o superior.

Para las mediciones del aire interior se utiliza el anemómetro de hilo caliente, el cual consiste en un filamento

de níquel o platino, calentado por el paso de una corriente eléctrica. El viento tiene por efecto enfriar este hilo y

en proporciones tanto más grandes cuanto mayor fuere su velocidad. Como al cambiar la temperatura del hilo

varía también su resistencia eléctrica, bastará con medir la corriente que lo atraviesa para deducir la velocidaddel viento.

Flujo de viento alrededor de los edificios.Cuando el viento incide sobre un edificio se crea una zona de alta presión (positiva) en la fachada del terreno

frontal al viento (BARLOVENTO) y en la cubierta; al rodear al edificio incrementa su velocidad, creando zonas de

relativa baja presión (negativa) en las caras laterales y en la cara posterior del edificio (SOTAVENTO).



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La acción del viento sobre el edificio que produce diferencias de presión en sus fachadas se llama efecto

aerodinámico.

El viento tiene además un efecto mecánico, al producir cargas adicionales sobre la estructura, y un efecto

térmico al enfriar las superficies del edificio.

En estudio realizado por Kukreja se determinó la influencia de la forma y dimensiones de las construcciones

sobre el patrón de flujo de aire alrededor de los edificios.

En la figura se muestra la nomenclatura

que se dió a las proporciones de la

edificación:

Ancho

altura

relación ancho / altura

longitud

pendiente del techo

aleros orientación con relación al viento

Ancho.Al aumentar el ancho de una edificación, la

profundidad de la sombra aerodinámica permanece

relativamente constante.



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Altura.Al aumentar la altura de una edificación, aumenta

la profundidad y altura de la sombra

aerodinámica en la misma proporción.

Relación ancho / altura.Al disminuir esta relación aumenta la profundidad y

altura de la sombra aerodinámica.

Longitud.A medida que se incrementa la longitud de una

edificación, se aumenta la profundidad de la sombra

aerodinámica.

Pendiente del techo.En caso de techos con pendientes hasta 30º prácticamente no se modifica la sombra aerodinámica.

Aleros.Cualquiera que sea la posición o proporción de los aleros no se produce una variación significativa en la sombra

aerodinámica.

Orientación con relación al viento.A medida que el ángulo que forma la dirección del viento y la

dimensión mayor de la edificación se acerca a 90º, mayor será la

sombra aerodinámica.



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Ventilación en espacios exteriores.Cuando el arquitecto enfrenta el trabajo de diseñar un asentamiento la consideración de la acción del viento

alrededor de los edificios deviene en factor primordial. En climas cálido-húmedos una correcta ubicación de los

edificios con relación al viento, propicia una efectiva ventilación natural de los mismos, sin embargo, en climas

cálido-secos resulta necesario lograr una adecuada protección de los vientos que aportan aire caliente no

favorable al microclima interior.

El viento, al incidir sobre los edificios, origina un determinado patrón de flujo del aire. Los obstáculos, naturales

o artificiales, también contribuyen a la modificación de ese flujo.

Esto implica que el arquitecto, basándose en los datos meteorológicos de partida y adecuándolos a las

condiciones del sitio de la obra, puede llegar a hipótesis sobre cuál será el movimiento del aire alrededor de los

edificios, pero una confirmación de esta hipótesis solamente puede obtenerse en estudios de modelación en un

túnel de viento. Actualmente se investiga para lograr la simulación por computación, pero los programas

resultan complicados debido a la complejidad del

problema.

Experimentos realizados en el Departamento de

Estudios Tropicales de la Asociación Norteamericana

de Arquitectos, muestran que si en un asentamiento

rural a campo abierto se ubican las construcciones de

una planta en fila, tal como se muestra en la figura, la

sombra aerodinámica de cada construcción se

superpone con la siguiente, trayendo como

consecuencia que los edificios quedan sumergidos en

una zona de estancamiento del aire, impidiendo su

adecuada ventilación.

En este caso sería necesario espaciar las edificaciones a una distancia igual a seis veces la altura para lograr la

ventilación. . Esto tiene el inconveniente de bajar la densidad de construcción, con el consiguiente aumento delíndice de terreno por vivienda, solución muy costosa de proyecto.

Si los edificios se disponen alternos el flujo de aire se hace mucho

más uniforme, reduciéndose considerablemente las zonas de

estancamiento del aire, posibilitándose, por lo tanto, una mejor

ventilación de los

edificios.

Una serie deestudios realizados

por Weston en Australia mostraron que si un edificio bajo se

ubica dentro de la sombra aerodinámica de un edificio

considerablemente más alto, este incremento en la altura

pudiera llegar a generar una corriente de aire en el edificio

más bajo, pero de sentido inverso al del viento del lugar.



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El viento al incidir sobre la fachada de un edificio

relativamente largo divide su flujo en dos partes

provocándose una aceleración de su velocidad en las

esquinas del edificio.

En caso de existir dos edificios relativamente cercanos

pueden producirse ráfagas de una velocidad aún mayor en

la zona entre ambos edificios.

Otro problema que se presenta en las ciudades que tienen edificios muy altos es que

éstos últimos producen un gran incremento de la velocidad del aire al nivel del peatón, lo cual puede resultar

muy molesto, tanto por su efecto mecánico como térmico. Esto induce la

adopción de soluciones de diseño que pueden ser parte del propio edificio

o la adopción de elementos exteriores, tales como vegetación, otros

edificios auxiliares, entre otras soluciones, que actúen comorompevientos.

En el diseño de áreas exteriores donde se cumplen funciones como estar,

pasear, jugar o simplemente transitar deben tomarse las decisiones en

dependencia del clima del lugar. En climas áridos las personas realizan

todas sus actividades en el interior, pero en climas tropicales, templados y

aún fríos, las personas realizan una gran parte de sus actividades en el

exterior, para ello requieren de protección de la radiación solar térmica y

luminosa, así como del polvo.

La plantación de árboles, arbustos y otros tipos de vegetación contribuye a bajar la temperatura del aire porenfriamiento evaporativo, purifica el aire, proporciona sombras protectoras de la radiación y disminuye el efecto

de deslumbramiento al filtrar la luz. La privacidad visual puede ser resuelta en climas cálidos construyendo

barreras verdes perforadas que

obstruyan la visión, pero al mismo

tiempo permitan el paso del aire.

La protección contra el viento que

proporciona una barrera de árboles

compuesta por varias especies

comunes con follaje de densidad

media, se muestra en la figura.



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Resulta interesante que la velocidad del viento comienza a disminuir antes de llegar al obstáculo, como

consecuencia de la presencia de la masa de aire presionado que se encuentra en esa cara. La menor velocidad

del viento, es decir, la mayor protección posible se alcanza a una distancia comprendida entre 4 y 5 veces la

altura de la obstrucción

Las barreras de árboles pueden componerse en función de la altura necesaria, tal como se muestra en la figura .

Para la ubicación de chimeneas, extractores y otras fuentes contaminantes, debe analizarse cuidadosamente el

perfil de la sombra aerodinámica de los edificios, para evitar que la salida de los contaminantes quede atrapada

dentro de la misma y que la polución afecte al propio edificio o a los circundantes. La altura de la chimenea debe

ser tal que la salida del humo quede fuera de la sombra aerodinámica del edificio.



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Conclusiones La ventilación natural es la más recomendable para la vivienda y al mismo tiempo la más económica,

pero en algunos casos resulta necesario complementarla con ventilación artificial para lograr los

parámetros de confort o la calidad del aire interior necesaria.

El movimiento del aire exterior y su interacción al chocar con los edificios , influye decisivamente tanto

en el confort interior, como en el mejor aprovechamiento del ambiente en las zonas exteriores a los

mismos. La vegetación puede ser utilizada para modificar el flujo y velocidad del aire.

La sombra aerodinámica de los edificios es un factor importante a tener en cuenta al realizar su

ubicación en el terreno. De igual forma resulta un factor decisivo al situar las chimeneas para evitar la

penetración de la contaminación en el propio edificio o en los edificios cercanos.

En ciudades con edificios muy altos es necesario tomar decisiones de diseño que eviten al peatón las

molestias causadas por los incrementos de la velocidad del aire.


¿Qué origina el movimiento del aire a través de un edificio? Señale cuál es el tipo de ventilación más útil

en la vivienda. Respuesta

2.

¿Cómo se comporta el viento en su interacción con un edificio y cómo se llama este efecto? Respuesta

3.

¿Cómo pueden ser utilizados los árboles en la protección contra el viento? Respuesta

4.

¿Qué se debe tener en cuenta al ubicar una chimenea? Respuesta

Las dudas acerca de los contenidos de las clases pueden ser consultadas con los profesores a través de la

dirección e-mail: [email protected].

Glosario1.

Túnel de viento: Instalación de laboratorio donde se simula la acción del viento sobre un edificiomediante la utilización de maquetas. Para realizar estudios de ventilación los más recomendables son

los túneles de capa límite, en los que se simula la rugosidad del terreno previa al edificio, para simular la

turbulencia.

2.

Sombra aerodinámica: El viento, con estructura de flujo laminar, al incidir sobre un obstáculo desvía las

líneas de flujo hacia arriba y hacia los lados del mismo, produciendo zonas de estancamiento oturbulencia, previas a la recuperación del flujo. La dimensión de estas zonas estará en función de la

altura del obstáculo y del grado de permeabilidad del mismo.

Bibliografía Alemany, A. et al.: Climatología, Iluminación y Acústica. ISPJAE, C: Habana, 1986.

Givoni, B.: Man, Climate & Architecture, Van Nostrand, New York, 1981.

Henriquez, V. B.: Ventilación Natural, Micons, C. Habana, 1988.

Koenisberger Ott., Szokolay S.: Manual of Tropical Housing and Building. Longman, London, 1974.

Puppo E., Puppo G.: Acondicionamiento natural y Arquitectura. Boixareu Ed., Barcelona, 1979.


World Meteorological Organization: Climate, Urbanization and Man. WMO, 1985.



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UNIDAD 3 DISEÑO DE LA VENTILACION NATURAL I

Temas Diseño de la ventilación natural.

Caracterización del régimen de vientos del lugar.

Requisitos específicos de la ventilación del local.

Factores que influyen en el diseño de la ventilación. Forma y dimensiones de las construcciones.

Orientación con respecto al viento.

Localización y tamaño de las aberturas.

Objetivos Conocer las bases del diseño de la ventilación natural de locales identificando los aspectos que resulta

necesario analizar.

Caracterizar el régimen de vientos del lugar específico.

Analizar algunos de los factores de diseño que influyen en la ventilación natural.

IntroducciónEn la clase anterior se establecieron las formas posibles de ventilación de un local, por medios artificiales,naturales o por la combinación de ambos. Se analizó la interacción del viento con las edificaciones, identificando

los fenómenos que ocurren y se analizó cómo influyen éstos en la ventilación y utilización de los espacios

exteriores.

En esta clase veremos cómo debe enfocarse el diseño de la ventilación de locales y cuáles son algunos de los

factores que influyen en la misma.

Diseño de la ventilación natural.Para realizar un adecuado diseño de la ventilación natural deben realizarse tres tipos de análisis:

Caracterización del régimen de viento del lugar: su dirección, frecuencia, períodos de calma, su pureza y

calidad, y su interacción con las condiciones topográficas, vegetación y construcciones existentes

(turbulencia).

Definición de los requisitos específicos de la ventilación del local, tanto desde el punto de vista higiénico

y de confort de las personas, como requerimientos tecnológicos si existieran.

Diseño del sistema de ventilación, es decir, definición del tipo, dimensiones y ubicación de las aberturas

de ventilación (ventanas, conductos, monitores, etc.) y dispositivos de control del viento (elementos

arquitectónicos, vegetación, etc.)

Caracterización del régimen de viento del lugar.EL viento es el aire en movimiento en relación con la superficie de la tierra.

El movimiento natural del aire exterior se origina por dos causas fundamentales:

convección- diferencias de presión entre aire frío y caliente (efecto térmico).

diferencias de la presión estática del aire (efecto dinámico).



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Los accidentes naturales del terreno, topografía, vegetación, existencia de grandes masas de agua cercanas

(lagos o costas), modifican la velocidad y dirección del viento.

Las variables del viento exterior que influyen en el patrón de flujo de aire dentro de un local son:

velocidad

dirección

frecuencia

turbulencia

Generalmente las estaciones meteorológicas se ubican en zonas alejadas de las ciudades, donde el patrón de

flujo del viento es más estable y los valores de la velocidad son mayores en la zona más cercana a la tierra. Es

por ello que resulta imprescindible analizar las condiciones locales, ya que la existencia de edificios, árboles y

otros obstáculos generan turbulencias que disminuyen considerablemente la velocidad del viento y modifican su

dirección.

La dirección y velocidad del viento, tomadas como dato de la estación meteorológica más cercana (medidos a 10

m de altura en zona libre de obstáculos) son datos importantes que sirven como información base, pero deben

ser analizados en el contexto específico del sitio de la obra, ya que estos valores se verán alterados por lascaracterísticas locales de topografía, vegetación y construcciones cercanas. Estos datos de partida deben ser

asumidos en función de su variación estacional y horaria conjuntamente con un análisis de la función y horario

de uso de la edificación. Por ejemplo es preferible utilizar los datos referidos a horas y meses en lugar de valores

que engloben todos los valores a lo largo del año.

El viento se torna turbulento

debido a su interacción con las

rugosidades de las superficies del

terreno.

Los gráficos que muestran elcomportamiento del viento se

denominan Rosa de los Vientos.

La longitud de la barra indica la

frecuencia (en % del total de observaciones realizadas) con la que sopla el viento en esa dirección.

El valor que aparece en el extremo de la barra es la rapidez media del viento que sopla en esa

dirección, (km/h). El valor que aparece dentro del círculo es la

frecuencia de calmas expresado en % del total de observaciones

realizadas.

Requisitos específicos de la ventilación del local.En la primera unidad del tema Ventilación se definieron los

requisitos de ventilación por higiene (eliminación de olores

desagradables y de otros gases contaminantes) y los requisitos de

ventilación por confort (disipación del calor). Estos elementos

servirán de base para calcular o establecer los volúmenes

mínimos de ventilación requeridos.



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Factores que influyen en el diseño del sistema de ventilación.La ventilación debe ser diseñada como un sistema que considere integralmente todos los factores que en ella

intervienen referidos tanto a las características arquitectónicas y ubicación del edificio, como a las

características del local, las aberturas de ventilación, las divisiones interiores y otros elementos exteriores.

Forma y dimensiones de las construcciones.

La forma y dimensiones de las construcciones influyen en laventilación natural en dos aspectos fundamentales:

* valores y distribución de los coeficientes de presión en fachadas y cubierta

* patrón del flujo de aire alrededor de los edificios

En dependencia de la forma y pendiente de la cubierta y de la forma

y dimensiones de la edificación, la acción del viento al incidir sobre

ésta, produce presiones positivas (alta presión) y presiones negativas (baja

presión) en las diferentes superficies de la construcción y conforma

determinada sombra aerodinámica alrededor de la edificación.

Orientación con respecto al viento.

Caso de ventilación cruzada:Cuando el viento incide perpendicularmente en el edificio la máxima presión se produce en la fachada de

barlovento, esta presión se verá reducida si el viento incide de forma oblicua llegando a reducirse hasta un 50%

aproximadamente con un ángulo de incidencia de 45º.

De aquí pudiéramos inferir que la mayor velocidad del aire en el interior se produciría con una incidencia del

viento a 90º con la fachada. Sin embargo Givoni encontró que una orientación a 45º con respecto al viento, en

ventilación cruzada con aberturas en muros opuestos, es más conveniente que una orientación a 90º ya que se

aumenta la velocidad del aire en el interior del local.

Esto se explica al aumentar la velocidad del viento

a lo largo de las fachadas de barlovento; por

consiguiente la sombra aerodinámica se hace

más ancha, la presión negativa (efecto de

succión) aumenta y por tanto se incrementa

el flujo de aire interior.

Por otra parte, B. Evans dice que "es necesario considerar que el aire que entra angulado no se distribuye

uniformemente y causa turbulencia en el interior mientras que el flujo de aire que entra perpendicular,

atraviesa el espacio de frente, más uniforme y sólo con pequeños disturbios a ambos lados de la abertura deentrada".

Por lo tanto, es necesario realizar un análisis integral de la situación considerando no

solamente la dirección del viento, sino también la posición y tamaño de las ventanas. En

caso de que las ventanas se ubiquen en muros contiguos la ventilación será más eficiente si

el viento incide perpendicularmente en la abertura de entrada.



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Caso de ventilación unilateral:Cuando las aberturas se localizan en uno solo de los muros del local, la ventilación se

reduce prácticamente a cero, ya que no existen diferencias de presión en las aberturas.

Según Givoni, esta situación puede mejorarse discretamente con la incidencia del viento

a 450 colocando dos ventanas en los extremos del local y puede mejorar aún más,

añadiendo dispositivos salientes que ayuden a crear zonas de alta y de baja

presión alrededor de las mismas que induzcan el movimiento del aire, en casos

con incidencia del viento entre 20 y 700.

Localización y tamaño de las aberturas de entrada y salida del aire.Analicemos primeramente los principios de la ventilación natural dinámica. Ya vimos como el viento al incidir

sobre una edificación produce zonas de alta presión en la fachada de barlovento y de baja presión en la fachada

de sotavento y en las fachadas laterales.

Veamos ahora que sucede cuando la fachada presenta una

abertura. Tomemos como ejemplo una placa con una

abertura en su parte central. Se formarán en ella dos

colchones de aire, uno sobre AB y otro sobre CD; la masa

de aire incidente escapará por los bordes A, B, C y D. Se

puede observar que los filetes de aire que salen por B y C

tienen la misma fuerza y dirección, ya que las dos partes

AB y CD de la placa son iguales. En consecuencia, el aire

que atraviesa la ranura mantendrá la misma dirección que

el flujo incidente.

Si la abertura de la placa estuviera desplazada hacia uno

de los extremos, en este caso AB > CD, el filete de aire que

sale por el borde B tendrá una velocidad mayor que el que

pasa por C, de manera que la dirección del aire que

atraviesa la abertura será desviada hacia D.

Otros factores a tener en cuenta: cuando el viento encuentra algún tipo de pantalla deflectora, la desviación de su curso dependerá de la

velocidad de incidencia.

cuando el viento penetra en un local, su propia inercia le hace mantener la dirección original hasta

encontrar un elemento que lo detenga; sólo entonces se desvía hacia la abertura de salida.

Estos principios que hemos analizado determinan la dirección de la corriente de aire en el interior del local.

Debemos ubicar las aberturas de entrada en la zona de alta presión y en la

parte inferior de la fachada, esto dirigirá el flujo hacia la zona habitable, y lasaberturas de salida en la zona de baja presión y en la parte superior de la

fachada para la extracción del aire caliente (el aire caliente es poco denso y

tiende a subir).

Si las dos aberturas se colocaran en la parte superior el aire circularía sin refrescar la zona habitable. Esta

solución puede ser conveniente para climas fríos.



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En general, mientras mayor sean las aberturas de entrada y salida, mayor será la ventilación. Se recomienda

como área mínima de ventanas entre un 25-30 % del área de fachada.

Las aberturas de entrada deben ser, preferentemente, de forma horizontal ya que proporcionan una mejor

distribución del aire interior y mayores velocidades, con un mayor rango de eficiencia para diferentes ángulos de

incidencia del viento.

En relación con el tamaño de las aberturas, según estudios realizados por H. Sobin, se recomienda una relación

área de salida/área de entrada = 1,25. Givoni plantea que la diferencia de tamaños no es un factor determinante

en la velocidad interior del aire.

Conclusiones Para diseñar la ventilación natural de un local es necesario partir de las condiciones del régimen de

viento del lugar y del horario de uso del local para determinar la velocidad y dirección del viento que se

asumirá en el diseño.

A continuación deben calcularse los volúmenes de ventilación necesarios para garantizar la eliminación

de contaminantes y para disipar el calor y por último se realiza el dimensionamiento de las aberturas de

entrada y salida del aire.

Al realizar el diseño de la ventilación deben tenerse en cuenta todos los factores que inciden en el flujo

del aire dentro del local, tanto los referidos a la ubicación y forma del edificio como a los relativos a su

orientación respecto al viento y a la localización y tamaño de las aberturas.


Describa los pasos a seguir en el diseño de la ventilación natural. Respuesta

2.

¿Cuáles son las causas que originan el movimiento del aire exterior? Respuesta

3.

¿Resultan exactos los datos de una estación meteorológica situada en las afueras de una ciudad o en el

centro de la misma? ¿Por qué? Respuesta

4.

Diga cómo influyen la forma y dimensiones del edifico y su orientación con respecto al viento en la

ventilación de un local. Respuesta

5.

¿Cómo se puede mejorar la ventilación en locales con aberturas en una sola pared? Respuesta6.

Describa cómo se puede dirigir el flujo de viento dentro de un local. Respuesta



Glosario1.

Turbulencia: Fluctuaciones irregulares de la velocidad y dirección del viento que dependen de la

rugosidad de la superficie, la temperatura y otros factores.

2.

Ventilación cruzada: Ventilación natural que se produce en un local que posee aberturas de entrada y

salida del aire en diferentes paredes.

3.

Pantalla deflectora: Aditamento que se utiliza para provocar modificaciones en el flujo del aire.

Bibliografía Alemany, A. et al.: Climatología, Iluminación y Acústica. ISPJAE, C. Habana, 1986.

García Chávez, J.R. Fuentes, V.: Arquitectura Bioclimática y Energía Solar, UNAM, México, 1987.

Givoni, B.: Man, Climate & Arquitecture, Van Nostrand, New York, 1981.

González, et al.: Proyecto Clima y Arquitectura, Universidad del Zulia, Venezuela, Editora Gili, México,

1986.



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Pérez O., Bandrich L.: Recomendaciones para el Diseño Bioclimático de Viviendas, Micons, La Habana,

1990.



UNIDAD 4 DISEÑO DE LA VENTILACION NATURAL II

Temas Tipos de ventana y sus accesorios.

Elementos arquitectónicos exteriores e interiores.

Vegetación.

Cálculo de la ventilación.

Ventilación por movimientos verticales del aire.

Objetivos Analizar otros factores de diseño que influyen en la ventilación natural.

Cuantificar de forma aproximada la ventilación interior de un local.

Describir la ventilación debida a movimientos verticales del aire.

IntroducciónEn la unidad anterior comenzamos el estudio del diseño de la ventilación natural. Vimos cuáles son los aspectos

que intervienen en su concepción, especialmente aquellos que se refieren a la caracterización del viento del

lugar y los que se refieren a algunos factores de su topología tales como, la forma y dimensiones de las

construcciones y su orientación respecto al viento y a la localización y tamaño de las aberturas de entrada y

salida.

En esta clase completaremos el análisis de los factores que influyen el patrón de flujo y velocidad del aire

interior, tanto interiores como exteriores.

Por último veremos algunos principios de la ventilación natural producida por movimientos verticales del aire.

Tipos de ventanas y sus accesorios.El diseño de las ventanas tiene una gran influencia en la dirección del

flujo de aire dentro del local, por tanto, el tipo de ventana debe

seleccionarse teniendo en cuenta los requisitos de la ventilación y el

tipo de clima.

En climas cálido-húmedos en general se recomienda utilizar tipos de

ventanas que ofrezcan poca obstrucción al paso del aire, de forma que permitan la entrada de la mayor parteposible del viento que llega a las fachadas.

Las persianas permiten dirigir el flujo de aire horizontalmente,

posibilitando la ventilación de la zona habitable, sin embargo, las

de tipo marquesina o toldo en todo momento dirigen el aire

hacia arriba, lo cual impide su paso directamente sobre los ocupantes.

Las de tipo pivote y las embisagradas, además de permitir la



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dirección del flujo horizontal son más eficientes al permitir el paso de una parte considerable del viento

incidente.

La utilización de cortinas de tela generalmente reduce la eficiencia de las ventanas al representar un obstáculo

al paso del aire. Las cortinas de tablillas regulables pueden ser utilizadas como deflectores y canalizadores del

flujo, dirigiéndolo hacia la zona habitable. Esto es más efectivo en zonas cercanas a las ventanas ya que, en

general, constituyen un obstáculo a la entrada del aire.

En climas fríos las ventanas deben ser diseñadas de forma tal que sea posible su abertura parcial, en la parte

superior, para permitir cambiar el aire del local sin disminuir sustancialmente la temperatura y, al mismo tiempo,

evitar que el flujo de aire pase por la zona habitable. Las juntas de las ventanas deben evitar la infiltración del

aire frío y consecuentemente las pérdidas de calor del local.

Las mallas antimosquitos resultan imprescindibles en muchas partes del mundo, particularmente en los trópicos,

sin embargo, ellas pueden causar una considerable reducción del aire que pasa a través de las ventanas, sobre

todo si la velocidad del viento exterior es baja. Esta reducción puede llegar al 50-60%. La reducción de la

velocidad del aire interior es mayor si el aire exterior incide de forma oblicua que si incide perpendicularmente

sobre la malla.

Elementos arquitectónicos exteriores e interiores.Cualquier saliente o elemento constructivo adosado a la fachada es capaz

de modificar la dirección del flujo de aire.

En caso de existir aleros, como se aprecia en la figura, se anula la influencia de la

corriente descendente.

Este problema pudiera resolverse añadiendo una pantalla deflectora

interior o separando algo el alero de la superficie de la fachada.

Los accesorios de ventanas, tales como celosías,

persianas interiores, aleros, quiebrasoles,

pantallas, entre otros, son diseñados

generalmente como dispositivos de control solar, de

lluvia, para control de la privacidad visual, etc., y

casi nunca para la modulación del flujo del aire. Por

tanto, frecuentemente, producen efectos nocivos en la eficacia de la ventilación.

Las divisiones interiores representan un obstáculo interior al paso del aire que en muchos casos llegan a

bloquear totalmente el flujo. Experimentos hechos por Givoni demuestran que las reducciones de la velocidad

promedio del flujo interior del aire fluctúan entre 44.5 y 30.5%. Las velocidades resultaron menores cuando la

partición se encontraba de frente y cercana a la ventana de entrada que cuando se encontraba cercana a la

salida del aire.

Es por ello que se recomienda utilizar la menor

cantidad posible de muros interiores, ubicándolos en

lo posible paralelos a la dirección del flujo.



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También se recomienda perforar las divisiones interiores, por ejemplo, sobre y bajo los closets, utilizar divisiones

con muebles que no lleguen al techo, emplear puertas con rejillas de ventilación, etc. Por supuesto, estas

decisiones deben conciliarse con los requisitos de privacidad acústica del local.

Vegetación.El aprovechamiento del viento para ventilar los espacios interiores lleva implícito que éste reúna los requisitos

de limpieza y calidad necesarios. Otro aspecto fundamental se refiere a la temperatura del aire. La vegetación

juega un papel primordial en la obtención de un aire limpio y fresco.

Paralelamente a estos aspectos, con la vegetación se

puede lograr modificar el flujo de aire exterior, lo

cual consecuentemente influye en el

flujo de aire interior. Con el diseño de

elementos vegetales combinando

árboles, arbustos y setos

convenientemente situados, puede

incrementarse la velocidad del viento o

detenerlo.

En caso de tener un edificio aislado

que, por determinadas razones,

solamente puede tener aberturas en las

fachadas laterales con relación a la

dirección del viento, pudiera mejorarse la

ventilación interior con la adecuada

disposición de setos compactos que induzcan la entrada del aire al interior. La ubicación de los setos alternos

resulta la mejor solución ya que posibilita la entrada y salida del aire en forma de ventilación cruzada.



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Cálculo de la ventilación.En la Unidad "Funciones y Requisitos de la Ventilación", se explicó la forma de calcular la cantidad de aire

necesario para eliminar gases contaminantes y para disipar el calor existente dentro del local. Veamos ahora un

cálculo muy aproximado de la ventilación cruzada en un local.

Una vez conocida la cantidad de aire requerida para la disipación del calor podemos proceder al

dimensionamiento de las aberturas.

En un local con ventilación cruzada, la cantidad de aire que penetra por una ventana depende de:

el área de la abertura,

la velocidad del viento exterior y su ángulo de incidencia,

la relación entre las áreas de las aberturas de entrada y de salida del aire;

de tal forma:

donde:

V = cantidad de ventilación (m3 /s)

ve = velocidad del viento (m/s)

A = área de la abertura de entrada (m2 )

= ángulo que forma la dirección del viento con el plano de la ventana

r = relación entre la abertura de entrada y salida

r = 0,597 . fr (factor de relación)

por tanto la fórmula quedará:

área de salida /área de entrada fr (factor de relación)5/1

4/13/1

2/1

1/1

3/4

1/2

1/4

=5

=4=3

=2

=1

=0,75

=0,50

=0,25

1,38

1,371,33

1,26

1,0

0,84

0,63

0,34

De esta forma, si conocemos la cantidad de ventilación necesaria y la dirección y velocidad del viento podemos

estimar el tamaño de las aberturas de entrada y salida asumiendo un factor de relación determinado entre sus

áreas. De otra forma, si tenemos determinadas las dimensiones de las ventanas, podemos estimar la cantidad

de aire de ventilación que penetra en el local.

Debido a la complejidad y multiplicidad de factores que intervienen en la ventilación, el cálculo manual resulta

muy limitado e impreciso. Para conocer de forma más real el comportamiento del viento, dentro y fuera de un

local, es necesario realizar estudios en túnel de viento o aplicar las novedosas técnicas de computación CFD

(Computational Fluid Dynamics).



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Ventilación por movimientos del aire.(Según García Chávez)

El efecto de chimenea es un movimiento natural causado por diferencias

térmicas y de presión del aire entre los distintos estratos.

Este efecto tiene su máximo aprovechamiento en regiones con clima cálido-seco, donde las diferencias de temperatura entre el día y la noche son

notables, pero se ha probado su efectividad también en climas cálido-

húmedo con las llamadas torres de ventilación.

La torre funciona haciendo cambiar la temperatura y por lo tanto la

densidad del aire en su interior y en su entorno. En presencia de viento la

torre funciona como un captador-impulsor de las brisas dentro de la

edificación, en caso de presión positiva, y como extractor del aire caliente

interior, en caso de presión negativa.

Los techos curvos, cilíndricos o semi-

esféricos, presentan determinadas

ventajas respecto a los techos planos,

desde el punto de vista de la ventilación.

Primero, el aire caliente acumulado en la parte superior de un techo curvo se

encontrará por encima de la zona habitable en todo momento.

Segundo, la radiación solar recibida por un techo curvo será más fácilmente

disipada por convección entre la superficie curva y el flujo de aire que

circula velozmente sobre él.

Para propiciar este comportamiento es necesario que el techo posea unrespiradero. El funcionamiento del respiradero se basa en el hecho de

que cuando el aire pasa por un objeto cilíndrico o esférico, aumenta su

velocidad en el ápice del objeto por lo que disminuye allí su presión. Si en

el ápice hay un orificio, la diferencia de presión induce al aire caliente

subyacente al techo, a salir por el orificio.

Los atrios o patios se utilizan desde los tiempos de los griegos y los

romanos para contribuir a mejorar el desempeño térmico de las

edificaciones. Se denominan atrios si están techados (con techo

permanente o con techo ajustable), y patios si no tienen cubierta.

Si las dimensiones de éstos últimos son muy pequeñas sedenominan patinejos.



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Los atrios techados funcionan como una máquina térmica, para ganancia

de calor, por lo tanto su empleo no se recomienda en climas cálido-

húmedo. en estos climas se recomienda el uso de patios ya que favorecen

la ventilación y la iluminación natural de los locales.

Los patios permiten la ventilación cruzada en locales conectados a ellos y

a una fachada exterior.

En patios grandes se recomienda el

empleo de vegetación para controlar la

incidencia de la radiación solar en las paredes y contribuir al balance térmico

de la edificación.

Los patinejos en edificios altos, si están cerrados en su extremo inferior,

funcionan como elementos de ventilación cruzada y no como chimenea.

Conclusiones La selección del tipo de ventanas y sus accesorios tiene gran importancia en la ventilación de un local, ya

que nos puede permitir, o imposibilitar, lograr que el flujo de aire dentro del local se desarrolle de la

forma prevista.

Resulta imprescindible integrar en el diseño de las ventanas y otras aberturas de ventilación los

dispositivos de protección solar para lograr un aprovechamiento óptimo de la ventilación al mismo

tiempo que una adecuada protección solar o visual.

La vegetación puede provocar la canalización del aire y modificación del patrón exterior de viento, así

como su impulsión dentro de un edificio.

El cálculo manual de la ventilación resulta muy complejo y sus resultados son muy aproximados. Es más

conveniente realizar estudios en túnel de viento o emplear programas de computación.

Las torres de ventilación, con efecto ascendente o descendente, se emplean con efectividad en climas

secos y actualmente se experimenta su uso en climas cálidos.

¿Quieren conocer algo más sobre el tema? http://www.bvsde.paho.org/arquitectura/top4/top4.htm


¿Cómo influye el clima en el diseño de las ventanas y accesorios? Respuesta

2.

Describa cómo los elementos arquitectónicos exteriores e interiores modifican el flujo del aire dentro

del local. Respuesta

3.

Describa cómo pudiera inducirse el flujo de viento dentro de un local utilizando vegetación exterior.

Respuesta

4.

Describa el funcionamiento de una torre ventilación. Respuesta

5.

¿En qué tipo de clima resulta ventajosa la construcción de atrios cerrados en un edificio? Respuesta



Glosario1.

Efecto de chimenea: Debido a la diferencia de densidad entre el aire frío y el caliente, se forman

corrientes ascendentes del aire caliente por convección natural. Este efecto acelera los cambios de aire

en el interior de una edificación funcionando como un extractor.


http://www.bvsde.paho.org/arquitectura/top4/top4.htmhttp://www.bvsde.paho.org/arquitectura/top4/top4.htmhttp://www.bvsde.paho.org/arquitectura/top4/top4.htmhttp://www.bvsde.paho.org/arquitectura/top4/top4.htm


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Bibliografía Alemany A., et al.: Climatología, Iluminación y Acústica. ISPJAE, C. Habana, 1986.

García Chávez J.R., Fuentes V.: Arquitectura Bioclimática y Energía Solar, UNAM, México, 1987.

Givoni, B.: Man, Climate & Architecture, Van Nostrand, New York, 1981.

González, et al.: Proyecto Clima y Arquitectura, Universidad del Zulia, Venezuela, Editora Gili, México,

1986.


Pérez O., Bandrich L.: Recomendaciones para el Diseño Bioclimático de Viviendas, Micons, La Habana,

1990.



BVSDE PAHO - Tema IV Ventilación

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