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Azotea Casa Milá y La Pedrera
Torres de Ventilación – Gaudí i Cornet - 1910
Mayor densidad/ Menor densidad
Menor temperatura/ Mayor temperatura
La Norma ISO 7730 lo define como “aquella condición
mental que expresa satisfacción con el ambiente térmico.
Esta definición puede satisfacer a la mayoría de la gente,
pero también es una definición que no es fácil de convertir
en parámetros físicos.
Para el Dr. Arq. Baruch Givoni es la ausencia de irritación o
malestar térmico. Este autor define unas zonas de bienestar
térmico, cuya delimitación tienen un fundamento fisiológico
y están determinadas por un conjunto de condiciones para
las que los mecanismos termorreguladores se encuentran en
un estado de mínima actividad.
Givoni B.
Olgyay V.
Fuente: Elizabeth Shove- Lancaster University, Department of Sociology
El clima como
enemigo de la
productividad Amenaza
externa
Ambientes interiores
protegidos.
Las personas como
cuerpos pasivos con
necesidades fijas.
Condiciones
estandarizadas (22OC)
– Monotonía térmica
Ambientes interiores
variables
Modificar el
clima exterior:
mediar y
transformar
pero no excluir
Auto-regulación y
cuerpos activos
Condiciones interiores
que fluctúan con las
exteriores y permiten una
variedad de experiencias
Las personas como seres humanos
Las necesidades térmicas y las
condiciones interiores determinadas
por la dimensión socio-cultural en
las cuales se construyen y se
reproducen
Desde 6ºC a 31 ºC.
PMV: Voto Medio Previsto
PPD: Porcentaje de Personas Disconformes
ANSI/ASHRAE Estándard 55-2013 (ex 2010) define
el rango de condiciones térmicas aceptables para la
mayoría de los ocupantes.

Efecto de refrescamiento por ventilación natural y
extensión de la zona de confort.

Modelo predictivo, basado en estudio de campo,
del comportamiento de los ocupantes y la
vestimenta.
ANSI/ASHRAE/IES Standard 90.1-2013 – Estándar
energético para Edificios con excepción de baja altura.

Requerimientos mínimos de eficiencia energética
para el diseño y construcción de nuevos edificios
y sistemas.
ANSI/ASHRAE Standard 62.2-2013 –
Ventilación natural y mecánica. Calidad de
Aire Interior Aceptable en Edificios
Residenciales de Baja Altura.

Las torres captoras reciben ese nombre
porque su cometido principal es captar los
flujos de aire y conducirlos al interior del
edificio. En su forma más simple, la torre
captora consiste en un dispositivo que se
eleva sobre las cubiertas del edificio y las
obstrucciones del entorno, generando en
su parte superior una abertura orientada
hacia la dirección de donde provienen los
vientos dominantes.
 La abertura superior de la torre, que sobrepasa la altura de la
obstrucción, se ve sometida a presiones de viento relativamente
altas, mientras que la ventana en la fachada contraria presenta
presiones muchos menores.
 De esa manera se genera un flujo de aire que ingresa por la parte
superior de la torre, atraviesa el espacio, y sale por la ventana
contraria para volver a integrarse con las corrientes exteriores.
 La torre captadora permite así eludir el problema de las
obstrucciones y lograr una adecuada ventilación natural.
 Es frecuente que las torres de extracción, sean confundidas con
las torres captoras. Si bien tienen una configuración similar, su
funcionamiento en realidad es el inverso: en lugar de captar y
conducir los vientos hacia el interior de los edificios, como hacen
las torres captoras, las torres de extracción lo que hacen es
generar bajas presiones de viento (succión) para extraer el aire
caliente del edificio y propiciar con ello el ingreso de aire fresco.
 En este caso la torre se ubica en la fachada contraria al viento y
la abertura se orienta en esa misma dirección.
 Al mismo tiempo propicia la desviación de las corrientes de aire,
que ahora ejercen mayor presión sobre la ventana inferior
orientada al viento, a pesar de la obstrucción. El resultado final
es que el aire ingresa por la ventana orientada al viento,
atraviesa el espacio habitable y sale por la abertura de la torre.
 Las torres de extracción permiten eludir el problema de las
obstrucciones y lograr una mejor ventilación natural.
Los factores que inciden en la eficiencia de
las torres de extracción son prácticamente
idénticos a los de las torres de captación:
 la disponibilidad de viento,
 la altura de la torre,
 el tamaño de las aberturas,
 y la posición respecto a los espacios
servidos (para que los flujos de aire incidan
de manera eficiente en los espacios
habitables).
 Refrescamiento convectivo
 Refrescamiento evaporativo
India, Irán, Egipto, Persia (2500 A.C.)
 Refrescamiento radiante nocturno
Irán, Venezuela, California (USA), Salta
(Argentina)
 Refrescamiento conductivo
Renacimiento - Villas de Costozza - Italia
BADGIR
bad (wind) gir (catcher)
IRAN
Sistema Skytherm, Harold Hay
California, USA, 1973.
Producción de hielo por enfriamiento radiante
Bahadori, 1977, Irán
Fuente: Gonzalez E, Universidad de Zulia, Maracaibo
Cantina Villa Eolia – Costozza, Vicenza
Francesco Trento diseñó en 1535
los ventidotti, ductos de ventilación que
transportaban el aire fresco de las grutas
a los edificios, aprovechando las
diferentes presiones atmosféricas.
ÆOLUS HIC CLAUSO VENTORUM CARCERE REGNAT ÆOLIA
Jardines La Alhambra-España
Expo Sevilla 1992


Las torres de ventilación forman parte de una estructura mas compleja, está formada por
un deposito cilíndrico bajo la superficie tapado por una cúpula, conectado a un canal
(qanat) y a una plataforma desde donde se extrae el agua (pasheer).
Cada torre consta de cuatro partes, cuerpo, tabique internos, alas flexibles y tejado.
Por una torre penetra la corriente de aire, esta corriente se enfría al pasar sobre el depósito
y el aire caliente es expulsado por la torre opuesta, hay sistemas de dos, cuatro y seis
torres. Es la mejor manera de acondicionar el aire de manera natural.
Secadero de lúpulo
(típica del condado de
Kent en Inglaterra)
Museo de Historia Natural – Londres
(1873-1880)
Arq. Alfred Waterhouse
Air supply tunnels and steam heating
pipes “Designing ventilation with heating”
Jeffrey Cook, ASHRAE, 1998
¿cuánto es la
energía necesaria
realmente
empleada para
lograr estas
condiciones de
bajo consumo?
• Ventilación natural
exclusivamente
• Masa térmica
• Iluminación natural
Condiciones de
confort
Edificio con torre de viento y chimenea solar en Tucson (Arizona)(Cunningham and Mignon, 1986).
 La disponibilidad de viento.
Cuando se tienen vientos regulares con una dirección más o menos
constante las torres captoras tienen su mayor potencial.
 La altura.
A mayor altura se tienen mayores presiones de viento y por lo tanto
mayores tasas de ventilación.
 El tamaño de la abertura superior.
Mientras mas grandes sea ésta mayor será la captación y el ingreso de aire.
 La posición respecto a los espacios servidos.
Es importante que se ubiquen de manera que los flujos de aire atraviesen el
espacio habitable.
Ventilar es renovar y extraer el aire interior de un recinto y sustituirlo por
aire nuevo del exterior a fin de evitar su enrarecimiento, eliminando la
carga térmica (o parte de ella), el vapor, los elementos y cuanto
elemento perjudicial o impurezas contenga el aire
ambiental
encerrado dentro del local.
la ventilación puede ser:
 Natural
 Mecánica
La renovación del aire por medio de las ventanas abiertas es el
sistema de ventilación natural más empleado. El contacto entre los
dos ambientes tiende a equilibrar las diferencias de presión
intercambiando las masas de aire. Como la mayor presión está en el
ambiente de mayor temperatura, en el invierno en el interior del
edificio, el aire tiende a salir del mismo
Los sistemas naturales de ventilación dependen de las fuerzas
motrices naturales, como la eólica y la diferencia de
temperatura entre un edificio y su entorno, para conducir el
flujo de aire fresco a través de un edificio. Ambos trabajan
sobre el principio de aire que se mueve desde una alta presión
a una zona de baja presión.
Hay dos enfoques fundamentales para el diseño de la
ventilación natural:


La ventilación cruzada: utiliza la presión
diferencial del aire causado por el viento
Ventilación por efecto chimenea: utiliza
el mayor dinamismo del aire a medida
que se calienta
La acción del viento sobre un edificio origina zonas de
sobrepresión en la zona de incidencia del edificio, pero
creando en el lado opuesto y en los laterales zonas de
depresión. Estos efectos de la presión del viento pueden afectar
los flujos de aire de ventilación que intervienen en el edificio.
Las diferencia térmicas, como consecuencia de la
modificación de la densidad del aire con la temperatura, dan
lugar al “efecto chimenea” o “stack” producido como
consecuencia de la diferencia de temperatura entre dos masas
de aire. El aire más frío, de mayor densidad, va hacia las zonas
inferiores, desplazando el aire más caliente hacia las zonas
superiores.
La sobrepresión se traduce en captación, entrada de aire; y la
succión es la extracción, salida de aire. (Santamouris et al.,
2006; Naghman, 2008).
Los factores básicos para la ventilación natural son:
1. Diferencia de altura
2. Diferencia de temperatura exterior e interior.
3. Diferencia de presión
4. Acción del viento
5. Carga térmica
Cuando se plantea aprovechar la
ventilación natural como medio
principal de enfriamiento en una
vivienda deben considerarse los
siguientes dos principios:
El viento induce diferencias de
presión entre los lados de un
edificio y sobre el techo, lo que da
lugar a la formación de un flujo de
aire dentro del edificio desde las
aberturas a barlovento hacia las
que están a sotavento.
Estas diferencias de presión
varían con la forma del edificio, la
dirección del viento, y la presencia
de construcciones y árboles
circundantes.
La fuerza de flotación debida a diferencias de temperatura entre el exterior
y el interior de un edificio, y entre los diferentes ambientes interiores produce
un flujo de aire. La tendencia natural del aire caliente a ascender y
acumularse en la parte superior de la habitación produce una
estratificación estable cuyo factor determinante es la localización y el
tamaño de las aberturas o respiraderos.
La flotación induce enfriamiento o ventilación natural dentro de un edificio
creando diferencias de presión más bajas que el viento. El aire cálido
asciende y, si le es permitido salir por alguna abertura situada en la parte
superior de la vivienda, impulsará el ingreso de aire a menor temperatura a
los niveles inferiores. La ventilación conducida por efecto stack en un
ambiente estratificado es más efectiva en espacios altos y con diseño de
atrios o patios interiores.
 A una cierta altura, la
presión interior y exterior
son iguales, este nivel se
denomina plano
neutro.
 La presión excesiva por
encima del plano
neutral hace pasar el
aire a través de las
aberturas del edificio, y
la presión negativa por
debajo del plano
neutro empuja el aire a
través de aberturas en
el edificio.
Invierno:
Evitar pérdidas
Promover ganancias
Verano:
Evitar ganancias
Promover pérdidas
Variable
Invierno
Verano
Extensión (días)
90
120-130
Temp. Media (ºC)
10-11
21-24
Temp. Max. Media (ºC)
16-19
28-31
Temp. Mín.Media (ºC)
5-6
15-17
Tensión de vapor (mm)
10-11
18-20
Humedad relativa (%)
75-85
65-75
Precipitación media (mm)
35-45
70-170
7-11
18-25
Radiación solar (MJ/m2)
Promedio anual de lluvias 1000 mm
Fuente: Servicio Meteorológico Nacional
Los perfiles de velocidad media del aire
en diferentes alturas puede estimarse
con una ecuación exponencial de
aplicación simple para distintas
rugosidades de terreno.(Grosso 1992).
V(z)/V(zref) = (z/zref)α
donde
V(z) = velocidad de viento a una altura z desde el
nivel de piso (m/s)
V(zref) = velocidad de viento a una altura de
referencia (usualmente = 10 m)
z = altura desde el nivel de piso (m)
α = exponente de rugosidad superficial
Se observan tres direcciones predominantes: el cuadrante NE corresponde a los
periodos de prevalencia de centros de alta presión en el Norte que ocasionan
aumento de temperaturas y humedad en la región, con las direcciones NE-ENE
sumando más del 30% del total de casos, mientras que los cuadrantes SE y SO
corresponden a la aproximación de centros de alta presión desde el S-SO que
ocasionan descensos de temperatura e inestabilidad en forma de lluvias y
temporales.
Por lo contrario, el cuadrante NO presenta menos del 5% de los casos totales de
viento de superficie en la región.
Fuente: E. Luccini y J. Pomar “Caracterización de Vientos en Rosario, Argentina, a partir de mediciones 2008-2011”
 Balance térmico para un día de diseño de verano
 Formulación de secuencia de uso de estrategias de
refrescamiento:
Ventilación natural, tubo intercambiador de calor aire-tierra y
enfriamiento convectivo.
 Evaluación de las eficiencias relativas de los sistemas.
 Mediciones del conducto ventilativo conectado a un espacio
habitables
 Reducción de temperaturas efectivas corregidas (TEC) con
velocidades de aire
El planteo de estrategias pasivas actuando en forma conjunta se
basa en el hecho de la baja eficiencia de los sistemas pasivos para
contrarrestar la carga térmica estival.
Givoni B. Ben Gurion, Israel
Estrategias diurnas de enfriamiento: cuando la temperatura es
mayor a la temperatura interior, se propone el uso del sistema
intercambiador aire- tierra, además de la máxima resistencia
térmica posible de la envolvente.
Estrategias nocturnas de enfriamiento: cuando la temperatura
exterior es inferior a la interior se potencian la ventilación y el
enfriamiento convectivo. El movimiento de aire modifica
sustancialmente los límites de la zona de confort en climas
templado-húmedo.
Estrategias combinadas: cuando se produce la temperatura
mínima exterior (primeras horas de la mañana) se potencia la
ventilación natural diurna para reducir la temperatura
radiante de las superficies.
Uso de la torre ventilativa en horas diurnas y/o nocturnas.
 En Argentina aproximadamente el 30% de la energía que se consume se
utiliza en viviendas y edificios. Cerca de la mitad de esta energía se utiliza
en acondicionamiento térmico de ambientes. A unos pocos metros de la
superficie, la temperatura del suelo es muy estable todo el año y próxima
a unos 17 ºC.
 Esta temperatura es muy cercana a la temperatura de confort. Con
sistemas muy simples, es posible aprovechar este reservorio térmico para
construir un acondicionador de aire natural, que reduce el uso de
energía y las emisiones de gases de efecto de invernadero, generando
ambientes confortables térmicamente tanto en invierno (calefacción)
como en verano (aire acondicionado).
 Debido a su alta capacidad calorífica
y baja conductividad térmica, la tierra
se comporta como un gran colector y
acumulador de energía.
 Su baja conductividad térmica hace
que la penetración del calor en el
suelo sea muy lenta, al igual que su
enfriamiento.
 La variación cuasi periódica de
temperatura inducida por la
oscilación diaria y anual
(estacional) de la temperatura
genera ondas térmicas que se
propagan en la tierra.
 Las ondas térmicas tienen la
característica de ser ondas que
se atenúan al avanzar.
La temperatura del aire dentro de la tubería es consecuencia de los siguientes
parámetros:
 Temperatura del aire exterior
 Humedad del aire
 Temperatura de la tierra
 Propiedades termofisicas de la tierra
 Características constructivas de la cañería (largo, sección, material, etc)
 Velocidad del flujo de aire
Balance energético:
energía que entra a la sección = energía
que sale de la sección
Fuente: Dhaliwal A y Goswami D. “Heat tranfer analysis in Environmental Control”, North Carolina A&T, State University
Diseño: Arq. Di Bernardo, Funes
Según SMN (Aero Fisherton) Va = 9 m/s a 10 m de altura.
Conducto de la torre ventilativa ( 6m de alto): parte central y 6 nodos.
Aberturas inferiores: 8 nodos.
Velocidades interiores del orden de 0.5 m/s a 2 m/s.
Plantas /Vistas/
El caso en estudio propone la
evaluación de estrategias
ventilativas en un prototipo
perteneciente a un conjunto
habitacional de 65 viviendas
conformadas en la “Cooperativa
de Vivienda, Consumo y Crédito
Saladillo Sur” ubicadas en la zona
sur de Rosario.
El patrón lineal característico del
antiguo tendido de las vías de
ferrocarril permitió la localización
de dos hileras de viviendas, con
un criterio de uso intensivo del
suelo y de la cuadrícula
apuntando a la economía de
suelo y a la racionalización.
Planta baja y alta
Estrategia diurna de enfriamiento: se refiere a la maximización de la resistencia
térmica de la envolvente para evitar ganancias de calor. Se combina con el uso de
un tubo intercambiador aire-tierra (diámetro 0.15m) de chapa galvanizada utilizado
para recircular aire interior y enterrado a la profundidad de las fundaciones (0.80m)
El sistema intercambiador aire –tierra aporta un 10% de “energía fría” de la carga
térmica entre las 13 y las 20 horas.
Esto equivaldría a la colocación de una batería de 14 tubos enterrados (imposible
en términos económicos y físicos dado el mínimo ancho de los lotes) para
contrarrestar la carga térmica. Se aconseja el uso de ventiladores de techo para
enfriamiento fisiológico.
Estrategias nocturnas y combinadas: la ventilación natural es utilizada entre las
21 p.m. y las 6 a.m.
Se estima el caudal de aire por fuerzas de viento (1.5 m/s) y por fuerzas térmicas
(0.3 a 3 ºC).
Se obtiene que las fuerzas de viento superan el caudal de aire necesario.
Pero: para bajas velocidades de aire exterior o viento en calma, no se debe
subestimar el efecto por fuerzas térmicas .
Las hipótesis ventilativas para
el análisis teórico fueron:
• dirección oblicua del viento,
• velocidad media del viento
para terreno suburbano;
• aberturas de abrir sin tela
mosquitero;
• área efectiva de ventana en
función de las áreas de
entrada y salida.
El flujo de aire requerido fue
estimado para compensar la
carga térmica.
La ventilación natural debido
a fuerzas térmicas y de viento
fue calculada de acuerdo a
los procedimientos de ASHRAE
(ASHRAE 1989).
CargaTérmica horaria a evacuar
Q [m /h] =
Ce x pe x 60 min/h (∆t)
3
La Tabla I muestra los datos
climáticos para el período
sobrecalentado y los resultados
del análisis térmico llevado a
cabo para el prototipo se basan
en las siguientes hipótesis:
 temperatura interior igual a
27C entre las 10 a.m. y 8 p.m.
 temperatura exterior 2 C más
baja que la temperatura
interior, entre las 9 pm y las 9
am cuando se desea promover
ventilación de confort.
Area efectiva Ventanas (Aef) =
Asalida . Aentrada
Asalida 2 + Aentrada 2
Q v = E x Aef x V
Donde:
Qv = caudal por fuerzas de viento (m3/s; m3/min; m3/h)
E = coeficiente de efectividad de aberturas (para vientos perpendiculares
E = 0.5 a 0.6 y para vientos diagonales E = 0.25 a 0.35)
V= velocidad de viento (m/s)
1) Aberturas entrada- salida sobre el mismo plano de fachada
Qt = 9,4 Aef ∆t
Requiere conversión a Sistema
Internacional de Unidades
2) Aberturas entrada –salida por efecto stack en función de h (altura)
Qt s = 9,4 Aef
h ∆t
Efecto combinado de Qv, Qt y Qts
Qt + Qt s
Eficiencia Fuerzas térmicas (%) =
Qv + Qt + Qts
Caudal de aire resultante de Fuerzas de viento y térmicas
Qresultante = Qv × múltiplo (según ábaco) de eficiencia de ft
 Próximo a la salida del tubo, se
registró una reducción de la
temperatura efectiva,
(Tbs=27.5 C, Tbh= 24.5 C, TEC=
23 C para 1m/s de velocidad
de aire).
 La temperatura de bulbo seco
y húmedo permanecieron casi
constantes (hábitos de
cocción).
Producción energía fría:
5% de la carga pico para
un Día Cálido Húmedo
Sin embargo, cuando las puertas opuestas
a nivel de piso estaban abiertas, el flujo de
aire ascendente era considerablemente
inferior debido comparativamente a la
primacía de la ventilación cruzada.
Durante el día 1, el flujo desde la abertura
inferior (puerta enfrentando el patio)
hacia el conducto ventilativo resultó en
una fuerza de succión. En el piso superior a
nivel de las personas, las velocidades de
aire interior estaban en un rango de 0.1-0.2
m/s.
Durante el día 2, aunque la diferencia de
temperatura interior-exterior resultó
pequeña y con condiciones de viento en
calma, se detectó un flujo ascendente.
 http://www.inti.gob.ar/tecnointi/CD/info/pdf/618.pdf
 http://upcommons.upc.edu/pfc/bitstream/2099.1/18512/1/PFM%20Rocio%
20Hornero%20Perez.pdf
 Yarke E. “Ventilación natural de edificios. Fundamentos y Métodos de
cálculo para Aplicación de Ingenieros y Arquitectos”, Ed. Nobuko, 2005.
 Mosconi P., Eliçabe Urriol J. y Di Bernardo E. “Ventilative strategies in lowincome dwellings”, RoomVent ,tockholm, Sweden, 1998.
 https://portal.uah.es/portal/page/portal/epd2_asignaturas/asig253037/inf
ormacion_academica/El%20movimiento%20del%20aire.%20Condicionante
%20de%20dise%F1o%20arquitect%F3nico.pdf
 http://132.248.9.34/hevila/Revistaingenieriadeconstruccion/2012/vol27/no1
/3.pdf
 Allard F., Santamouris M., London, James and James (2003), “Natural
Ventilation in Buildings, a design handbook”. Capítulo 2.
 http://www.scielo.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S071850732012000100003
 http://es.scribd.com/doc/40314699/Architectura-y-Energia-esp
 http://www.hevac-heritage.org/electronic_books/museums/7natural_hist_museum.pdf
 http://www.bioregional.com/flagship-projects/one-planetcommunities/bedzed-uk/
 http://eprints.ucm.es/15313/1/T33775.pdf
GRACIAS.