carga por renovación de aire

E. TORRELLA
ASPECTOS EN LA RENOVACION
CARGA POR RENOVACIÓN
DE AIRE
Calidad del aire en espacios interiores
Infiltraciones
Ventilación
E. TORRELLA
CARGA DEBIDA A INFILTRACIÓN.
IMFILTRACION DE AIRE
El término infiltración engloba las entradas de aire a un
local no deseadas o cuanto menos no controladas. En
principio cabría hablar tanto de infiltración como de
exfiltración, esta última como salida de aire interno, no
obstante, la entrada de un aire en condiciones externas
supone una carga para la instalación, ya que origina un
consumo necesario para llevar éste aire hasta las
condiciones requeridas, mientras que la exfiltración es una
fuga de aire tratado (evidentemente esto también
constituye carga) que pude ser incluso buscada para evitar
infiltraciones mediante la creación de una pequeña
sobrepresión en el local.
La evaluación del caudal de infiltración es importante para
discernir la efectividad de la renovación de aire, de cara a la
consecución de la dilución de contaminantes internos.
E. TORRELLA
CAUSAS DE LA INFILTRACION
E. TORRELLA
PRESIÓN DEL VIENTO
Los agentes causantes de la infiltración
son dos:
La presión dinámica de aire incidente sobre
l cerramientos
los
i t del
d l local.
l
l
La presión debida a diferencias de temperatura
entre ambientes interno y externo, que dan
lugar al llamado efecto "chimenea".
E. TORRELLA
EFECTO CHIMENEA
La diferencia en las condiciones, correspondientes al aire
húmedo interior y exterior de un edificio, provoca un
movimiento de aire y su infiltración o escape de los locales.
En invierno, el aire interior, mas caliente, presenta una
tendencia al ascenso y consiguiente abandono del local
cota lo que se acompaña de una
por su zona de mayor cota,
introducción de aire exterior frío por la zona baja. En
acondicionamiento estival la circulación se invierte, no
obstante debe considerarse que las diferencias de
temperatura entre ambientes suelen ser menores que en
invierno, por lo que los efectos de movimiento de aire en
verano son de menor importancia que los de invierno.
Excepto en edificios de gran altura, el efecto chimenea
puede despreciarse y considerar el efecto del viento como
única fuente de infiltración
La presión dinámica, ejercida por una corriente de aire en
movimiento, sobre un edificio a climatizar, viene dada por:
 p d [Pa] = K
1
 v2
2
con "K" coeficiente de presión superficial.
Consideraciones
La variación del valor de la densidad con la temperatura y la
altitud
La velocidad real del viento difiere de la obtenida de un centro
metereológico (normalmente situado en terreno abierto),
E. TORRELLA
NORMATIVA DE CALCULO PARA
CAUDALES DE INFILTRACIÓN
El aire exterior mínimo de ventilación se usará para
mantener en sobrepresión los locales nobles del edificio
con respecto a locales de servicio, locales con producción
de sustancias contaminantes, etc., creando un flujo de aire
de los primeros a los segundos que evite la penetración de
olores en las zonas normalmente ocupadas por las
personas.
Además, el aire exterior mínimo de ventilación se utilizará
para mantener en sobrepresión el edificio con respecto al
exterior, de forma que se eviten infiltraciones de aire
exterior, causantes de entrada de polvo y gasto de energía
térmica.
Se deduce la posibilidad de despreciar el cálculo de caudal
infiltrado de aire externo.
E. TORRELLA
CAUDAL DE INFILTRACIÓN.
MÉTODO DE LA RENDIJA.
E. TORRELLA
VALORES DE PERMEABILIDAD
LONGITUDINAL “gl”
El caudal volumétrico de aire infiltrado a través de una
abertura se calcula en función de la longitud (por metro
lineal) de junta o rendija, mediante la expresión:
MATERIAL
V I = gl L K 1 K 2 K 3
A-1
en la que
MADERA
gl = permeabilidad longitudinal de la ventana, o caudal
infiltrado por metro lineal de batiente [m3/h m].
L = longitud de junta [m].
K1 = factor de corrección debido a la localización, exposición y
tipo de edificación.
K2 = factor de corrección función del local.
K3 = factor de corrección aplicable a dos ventanas contiguas
en un ángulo exterior del local (valor  1.2).
FACTOR DE CORRECCIÓN K1
UBICACIÓN
ZONA
CLIMÁTICA
CALIDAD
TIPO
TIPO DE
EDIFICIO
I
II
*
PUERTAS Y VENTANAS
SENCILLAS
PUERTAS* Y VENTANAS
COMPUESTAS
A-2
6
3
5
2,5
1,5
METAL (CHAPA
PLEGADA Y AL.)
PUERTAS* Y VENTANAS
4
PUERTAS
INTERIORES
NO HERMÉTICAS
HERMÉTICAS
40
15
FACTOR DE CORRECCIÓN K2
Sv/Sp
MATERIAL DE LAS
VENTANAS
K2
HERMÉTICAS
NO HERMÉT.
ZONA DE VIENTOS NORMALES ( 4
m/s)
A
B
C
0,77
1,32
1,94
1,10
1,87
2,71
MADERA, PLÁSTICO
<3
39
< 1,5
1,5  3
0,9
0,7
ZONA DE VIENTOS FUERTES (7
m/s)
A
B
C
1,32
1.94
2,65
1,87
2,71
3,64
CHAPA DE ACERO,
ALUMINIO
<6
6  20
< 2,5
2,5  6
0,9
0,7
A (Abrigada); edificaciones urbanas internas, cuya altura no
sobrepasa a los colindantes.
B (Despejada); edificaciones separadas o que sobresalen de sus
vecinas.
C (Expuesta); edificaciones aisladas y azotadas por el viento.
I; de varias plantas o de una sola con viviendas adosadas.
II; de única planta sin viviendas adosadas.
Sv = sup. de las ventanas
Sp = sup. de las puertas interiores (y éstas se
consideran herméticas si van provistas de doble
tope y umbral).
E. TORRELLA
VENTILACION
La cantidad estimada de aire que precisa una persona para
el proceso de respiración es de unos 12.000 l/día (500 l/h).
Queda por tanto puesto de manifiesto la importancia del
suministro de aire a los locales a climatizar, en los que va a
producirse la estancia de ocupantes,
p
p
, y no sólo en lo
referente a cantidad, sino también en su grado de pureza.
La entrada de aire exterior por infiltración, debido a la falta
de estanqueidad de los cerramientos de un local, este
fenómeno conduce a una cierta renovación del aire, la cual
puede no ser suficiente para asegurar unos niveles
óptimos de calidad en los locales, sobre todo con la
tendencia actual hacia la limitación de la permeabilidad en
aperturas.
VENTILACION
E. TORRELLA
CAUDAL DE AIRE DE VENTILACIÓN
E. TORRELLA
CAUDAL DE AIRE DE VENTILACIÓN
TIPO DE LOCAL
1. VIVIENDAS
1.1. LOCALES VIVIDEROS
1.2. ASEOS,CUARTOS DE BAÑO
(1)(2)
1.3. COCINAS (1)(2)
1.4. GARAJE PARTICULAR
REQUERIMIENTOS DE AIRE NUEVO [l/s]
PERSONA
m2
TOT.
OTROS
8
12
8
5
-
20
-
200/PLAZA
30/URIN.
30/INODORO
-
7,5
7,5
1(10)
1,5
1
0,75
0,75
10
-
-
8
8
10
-
-
-
REQUERIMIENTOS DE AIRE NUEVO [l/s]
TIPO DE LOCAL
2
PERSONA
m
TOT.
OTROS
7,5
,
-
0,40
,
3
15
-
-
2
7,5
50
-
50/COCHE
2. LOCALES COMERCIALES
2.1. AEROPUERTOS, ESTAC...
2.2. APARCAMIENTOS (1)(5)
2.3. ASEOS PRIVADOS (1)
2.4. ASEOS PÚBLICOS ((1))
2.5. BARES, CAFETERÍAS...
2.6 CENTROS CÁLCULO
2.7. GRANDES CENTROS:
-ÁREAS DE VENTA
-VESTIDORES
-VESTÍBULOS
-ÁREAS ALMACENAMIENTO
-ÁREAS RECEPCIÓN MAT.
2.8. COCINAS (1)(3)
2.9. HOTELES, MOTELES...
-DORMITORIOS
-VESTÍBULOS
-SALAS REUNIÓN Y JUEGO
E. TORRELLA
CAUDAL DE AIRE DE VENTILACIÓN
E. TORRELLA
CAUDAL DE AIRE DE VENTILACIÓN
REQUERIMIENTOS DE AIRE NUEVO [l/s]
TIPO DE LOCAL
PERSONA
2.10. LABORATORIOS (7)
2.11. LAVANDERÍAS (1)
-INDUSTRIALES (4)
-PÚBLICAS (4)
-ZONA ALMACENAMIENTO:
.ROPA LIMPIA
.ROPA SUCIA
2.12. LOCALES
OCA S DEPORTE
O
-ÁREAS ESPECTADORES
-ÁREAS DE JUEGO
-PISCINAS (1)(8)
-PISTAS PATINAJE
-GIMNASIOS
2.13. LOCALES DIVERSIÓN
2.14. LOCALES FUMADORES
2.15. OFICINAS
-ZONA TRABAJO
-SALA ORDENADORES
-SALA ESPERA
-SALA DESCANSO
-SALA REUNIÓN
-PASILLOS, ARCHIVOS...(1)
2.16. RESTAURANTES
2.17. TALLERES:
-AUTOMÓVILES (6)
10
m2
-
15
8
-
-
2
3
8
15
15
10
15
13
25
2,5
2,5
-
10
7,5
8
10
15
10
0,2
-
TOT.
OTROS
-
-
-
-
-
-
-
-
-
7,5
TIPO DE LOCAL
3. LOCALES INSTITUCIONALES
3.1.CUARTELES:
-DORMITORIOS
3.2.BIBLIOTECAS
3.3.HOSPITALES, CLÍNICAS:
-HABITACIONES
HABITACIONES
-QUIRÓFANOS, ANEXOS (9)
-UVIS
-AUTOPSIA (1)(9)
-FISIOTERAPIA
-ÁREAS DE CURA
-ESPERA, VESTÍBULOS
3.4.IGLESIAS, TEMPLOS
3.5.CENTROS DOCENTES
-AULAS
-LABORATORIOS (7)
-TALLERES
3.6. MUSEOS
-SALAS EXPOSICIÓN
-TALLERES
-ALMACENES
3.7.PRISIONES
-CELDAS
REQUERIMIENTOS DE AIRE NUEVO [l/s]
PERSONA
m2
TOT.
OTROS
10
8
-
-
-
13
25
15
10
10
8
7,5
2,5
-
-
-
8
10
10
-
-
-
7,5
-
3
1,5
-
-
10
-
-
-
E. TORRELLA
Coeficientes de ocupación
[m2/persona]
La tabla de caudales contempla dos posibilidades de evaluación; por
persona o por superficie, ambas tienen una clara relación, como se
muestra.
TIPO DE LOCAL
SUP. PERSONA
BIBLIOTECA
5
GRANDES ALMACENES:
-SÓTANOS
SÓTANOS
-PLANTA BAJA
-PLANTAS SUPERIORES
2
3
4
SALAS DE DIBUJO
3
AULAS
1
OFICINAS
8
SALAS CONFERENCIAS
2
RESTAURANTES
1
AUTOSERVICIOS
0,7
SALAS ESPECTÁCULOS
El resultado final de la introducción de un caudal
volumétrico “V“ de aire desde el ambiente externo, ya sea
controlado (ventilación) o no controlado (infiltración), es
una carga debida a la diferencia de condiciones
sicrométricas entre ambientes. La carga por renovación de
aire, en período estival, se calcula como:
Componente sensible:
q S = m c p T = V  c p T  0,3 V ( T e - T i ) [Kcal/h]
4
DESPACHOS PRIVADOS
VESTÍBULOS
LA CARGA POR VENTILACIÓN
1
0,4
CAFÉS
1
HABIT. HOTEL LUJO
10
Componente latente
q L = m  w = V   w  0,7 V ( we - wi ) [Kcal/h]
La carga total será
qT = qS + q L = m h = V  h  1,2 ( he - hi )
E. TORRELLA
"EL EDIFICIO ENFERMO"
Causas
El ahorro energético en instalaciones de climatización pasa
por:
Aumento de aislamiento.
Introducción mejoras en regulación .
Incremento estanqueidad del edificio, en cierres de puertas y
ventanas.
ventanas
Limitación del grado de renovación de aire nuevo.
CALIDAD DEL AIRE
EN ESPACIOS INTERIORES
Especialmente los dos últimos factores han tenido como
consecuencia un incremento de las enfermedades de tipo
alérgico y pulmonar (así como una difusión de
enfermedades infecciosas debidas a la recirculación),
dando como resultado el "SINDROME DEL EDIFICIO
ENFERMO", definido como aquél en el que mas de un 20%
de los ocupantes presentan sintomas de los problemas
enumerados.
E. TORRELLA
"EL EDIFICIO ENFERMO"
Antecedentes históricos
"Fiebre de Pontiac" (1968); 144 personas
experimentan sintomas de fiebre, dolor de cabeza
y dolores musculares. Entre ellas 100 empleados
de un edificio del Departamento de Sanidad de
Pontiac ((Michigan).
g ) El sistema de climatización
fué considerado el causante de la difusión de la
enfermedad.
"Legionella Pneumophila" (1976); 182 personas
resultaron afectados en una convención de la
Legión Americana en un hotel de Filadelfia. Como
consecuencia se produjeron 34 muertos,
achacándose
la
causa
al
sistema
de
acondicionamiento.
E. TORRELLA
CAUSAS DE LA CONTAMINACIÓN
Sistema de ventilación forzada.
Construcción de baja calidad.
Superficies
interiores ((suelos,, p
paredes))
p
recubiertas con materiales textiles.
Ambiente térmico homogéneo y cálido.
Alta estanqueidad, carencia de ventanas o
estas no practicables.
PRINCIPALES CONTAMINANTES
INTERNOS
GASES Y VAPORES
CONTAMINANTES
TIPOS
TIPOS
Comp. orgánicos
volátiles (VOC)
GASES Y
VAPORES
SOL/LIQ
DISPERSIÓN
CONTAM.
BIOLÓGICOS
CONTAM.
RADIOACTIV.
CONTAMINANTES SÓLIDOS Y
LÍQUIDOS RESPIRABLES EN
DISPERSIÓN
Aldehídos y
Formaldehídos
Alcoholes
Toluenos
Cloroformo
Halocarbonos
Cetonas
Alquilbencenos
...
Humo de
combustión
(cocina, calef...)
Nitroarenes
(gases nitrosos e
hidrocarburos
aromáticos)
Inorgánicos
Amoníaco
Acido cianhídrico
Oxidos de carbono
Oxidos nitrosos
Oxidos sulfurosos
Ozono
Nitrosaminas
CONTAMINANTES BIOLÓGICOS
TIPOS
TIPOS
Humo
tabaco
Org/Inorg.
volátiles
Polvo
disperso
Fibras
minerales
Esporas
Naturales
(Asbestos)
Artificiales
(Lana vidrio
Fibra cerámica)
Bacterias
Hongos
Virus
CONTAMINANTES RADIOACTIVOS
CONTAMINACIÓN POR OCUPANTES
Sensorial
[Olf/persona]
CO2
[l/h persona]
CO
[l/h persona]
Vapor agua
[g/h persona]
Sedentaria [1/1,2 met]
0% fumad.
20% fumad.
40% fumad.
100% fumad.
fumad
1
2
3
6
19
19
19
19
0,011
0,021
0 053
0,053
50
50
50
50
Ejercicio físico
Nivel bajo [3 met]
Nivel medio [6 met]
Atletas [10 met]
4
10
20
50
100
170
-
200
430
750
Niños
Guardería [2,7 met]
Instituto [1/1,2 met]
1,2
1,3
18
19
-
90
50
ACTIVIDAD
TIPOS
Naturales
Radón y derivados
Artificiales
La unidad "olf" es la velocidad de emisión de contaminantes para una persona
"standard" (se baña cada 1,6 dias).
Tasa de fumador medio = 1,2 cigarrillos/h fumador. Emisión = 44 ml CO/cigarrillo.
CONTAMINACIÓN DEL EDIFICIO
( MOBILIARIO, ALFOMBRADO Y
SISTEMA DE VENTILACIÓN)
INSATISFACCIÓN CAUSADA POR UNA
PERSONA [1 OLF]
Sensorial
[Olf/m2 suelo]
Sensorial
[Olf/m2 suelo]
Química.
TVOC
[g/s m2 suelo]
Química.
TVOC
[g/s m2 suelo]
MEDIA
RANGO
MEDIA
RANGO
70
% insatisfechas [decipolios]
60
DP = 395 Exp(-1,83*q0,25 )
50
TIPOS
EDIFICIOS
EXISTENTES
Oficinas
Aulas
Guarderías
Salas reunión
Viviendas
VALORES A
ALCANZAR
40
30
0,6
0,3
0,4
0,5
-
0.02/0,95
0,12/0,54
0,20/0,74
0,13/1,32
0,2
0,1/0,3
-
0,05/0,1
-
-
20
10
0
0
10
20
30
40
50
Tasa de ventilación "q" [l/s persona "standard"]
En esencia toda contaminación puede evaluarse en unidades "olf".
TVOC = Emisión total de comp. orgánicos volátiles
1 decipolio es la calidad del aire percibida en un espacio con un fuente de polucion de 1
olf, ventilado por 10 l/s de aire limpio. Por tanto 1 decipolio = 0,1 olf/(l/s)
EL DIÓXIDO DE CARBONO
INDICADOR DE BIOEFLUENTES HUMANOS
OCUPACIÓN DE ESPACIOS
50
Actividad
% Insatisffechos
40
Oficinas
Salas conferencias
30
20
10
0
0
500
1000
1500
2000
2500
Ocupantes
[m2 suelo]
0,07
05
0,5
Salas reuniones
Auditorios
Teatros
Aulas
1,5
Guarderías
Viviendas
0,5
0,05
1,5
0,5
Concentración en dióxido de carbono [ppm]
La concentración típica exterior es de sólo 350 ppm.
E. TORRELLA
LA RENOVACIÓN DE AIRE
La ventilación o renovación de aire consiste en la
expulsión de aire interior, y consiguiente cambio
con aire exterior que permita captar, retirar y
diluir los contaminantes internos,, con el fin de
mantener una calidad aceptable.
La tasa de ventilación va a depender:
El potencial polucionante, suma del aportado por el
propio edificio, ocupantes y su actividad.
La calidad del aire exterior disponible.
E. TORRELLA
LA CALIDAD DEL AIRE
Percepción humana y su medida
Vías de percepción:
Olfato (ubicado en cavidad nasal); sensible a cientos de
de odorantes presentes en el aire.
Químico (menbrana mucosa nariz y ojos); sensible a
multitud de irritantes contenidos en el aire.
Medida de calidad; puede realizarse por medio
del porcentaje de insatisfechos a quienes el aire
les resulta inaceptable, inmediatamente después
de entrar en un local.
E. TORRELLA
NIVELES DE CALIDAD DEL AIRE
EXTERIOR
CORRECCIONES BÁSICAS
Respecto al sistema de ventilación:
LUGAR
Decipolios
CO2
[mg/m3]
En el mar
0
680
0/0 2
0/0,2
2
1
En ciudad
buena calidad
< 0,1
700
1/2
5/20
5/20
En ciudad
mala calidad
> 0,5
700/800
4/6
50/80
50/100
CO
[mg/m3]
NO2
SO2
[g 10-6/m3] [g 10-6/m3]
Tasas correctas de renovación de aire.
Atención a remodelación, asegurar renovación en nueva planta.
Programas de mantenimiento del sistema de ventilación, con limpieza y cambio periódico de
unidades de filtrado.
Respecto a contaminación química:
Evitar la recirculación de zonas contaminantes (zonas de impresión, fotocopiadoras,
)
ordenadores...).
Impedir tomas de aire exterior próximas a focos contaminantes.
Realizar en períodos vacacionales (seguidos de fuerte ventilación) las remodelaciones,
cambios de decoración (pintura, enmoquetado...), desinfecciones o desinsectaciones.
Respecto a contaminación biológica:
Reparación inmediata de escapes de agua.
Impedir acumulación de condensados en unidades de enfriamiento.
Utilizar preferentemente humectación con vapor a lavador de aire.
Respecto al ambiente térmico, evitar altas temperaturas.
Respecto a la iluminación:
Evitar deslumbramientos y reflejos.
Mantenimiento, limpieza.
Respecto a ruidos y vibraciones, mantener niveles adecuados y aislar equipos
generadores de ruidos y vibraciones
1 decipolio es la calidad del aire percibida en un espacio con un fuente de polucion de 1
olf, ventilado por 10 l/s de aire limpio. Por tanto 1 decipolio = 0,1 olf/(l/s)