TAZ-PFC-2011-080


Interferencia entre chorro de entrada de aire y superficies en una habitación ventilada: estudio de un modelo a escala

Guadalfajara Pinilla, Mateo Vicente de
Karimipanah, Taghi (dir.)

Hauke Bernardos, Guillermo (ponente)

Universidad de Zaragoza, CPS, 2011
Ciencia y Tecnología de Materiales y Fluidos department, Mecánica de Fluidos area

Ingeniero Industrial

Abstract: JUSTIFICACIÓN En los países desarrollados hasta el 95% del tiempo se pasa en lugares cerrados, viviendas edificios de oficinas, hospitales, centros comerciales, cines, industrias... Estos lugares cerrados son los lugares en los que trabajamos comemos tomamos un café y en general vivimos. El desarrollo de los sistemas de ventilación para edificios se desarrollo de manera intensa a partir de los 70 y la aparición en Suecia y otros países nórdicos de problemas respiratorios en las edificaciones de bajo consumo energético. Con sellados casi herméticos que no permitían la transpiración del edificio y bajos niveles de ventilación apareció el S.B.S. (Sick Building Syndrome). Los síntomas del edificio enfermo según el Dr. P. König´s son los siguientes. 1.- Tendencia a crear corrientes que provocan reumatismos fríos. 2.- Irritación en membranas mucosas, el tracto superior respiratorio, ojos y sensación de sequedad. 3.- Fiebre, dificultad, para respirar dolor en articulaciones y fatiga . 4.- Fatiga, falta de concentración, mareo, dolor de cabeza. 5.- Pobre calidad del aire. El primer síntoma se debe a una ventilación cuyas velocidades máximas son superiores a las adecuadas. El segundo se debe a una cantidad elevada de polvo, microbios alérgenos y esporas por una ventilación ineficiente que no consigue expulsar las partículas e introducir aire limpio. El tercer síntoma se debe a problemas tóxicos microbianos que se reproducen en los sistemas de humidificación. El cuarto y el quinto síntomas se deben a una insuficiente o ineficiente ventilación que no consigue renovar el aire de la habitación y por tanto los contaminantes que se producen en su interior se acumulan. ENTORNO El proyecto presentado se realizó en “El laboratorio para la ventilación y la calidad del aire de la KTH”. Este laboratorio ubicado en la ciudad de Gávle cuenta con un número elevado de investigadores dedicados al estudio de la ventilación en edificios. En este centro se realizan estudios sobre ventilación en Catedrales, Edificios de viviendas, aulas de escuelas, en modelos reales o a escala y mediante simulaciones por ordenador. En este centro de investigación una de las lineas de investigación llevada por el Dr. Taghi Karimipanah, consiste en el estudio del movimiento del aire en habitaciones mediante el uso de modelos a escala con el objetivo de diseñar en el futuro sistemas que permitan renovar el aire de habitaciones y edificios de forma eficiente. El estudio que yo realicé se hizo a partir de una maqueta que el centro de investigación acababa de construir para simular la ventilación por chorro en habitaciones. Queremos estudiar el movimiento general de aire en varios casos y llegar a conclusiones sobre si la ventilación es adecuada desde el punto de vista de la renovación de aire y el confort térmico. Queremos saber si el chorro de aire permite la renovación del aire en la habitación o si las partículas contaminantes se acumulan porque el sistema por chorro no permite la mezcla correcta del aire. Además queremos controlar y medir en que zonas el aire de la habitación se mueve a mayores velocidades. EJECUCIÓN Para hacer esto en el proyecto se realizan tres tareas consecutivas. 1) La primera es la observación directa del modelo a escala con técnicas de visualización de fluidos tipo PSV y PSP. Estas técnicas consisten en la medida de la velocidad del aire por grupos de partículas y por partículas individuales. Los grupos de partículas se visualizan mediante humo que proveniente de una máquina e introducido en el modelo. Las partículas individuales se visualizan mediante burbujas jabón y helio con una densidad similar a la del aire. Con la ayuda de un haz de luz plano y una habitación oscura, veremos qué configuraciones de ventilación por chorro son más adecuados y cuáles menos y que ocurre al variar el caudal de ventilación. 2) Conocidas estas primeras conclusiones sobre el movimiento del aire realizaremos medidas in situ sobre el modelo para llegar a conclusiones sobre qué caudales son los más adecuados para las distintas configuraciones del modelo. Estas medidas se realizan con la ayuda de los sistemas antes explicados de visualización y equipos de medida 3) Se realizarán medidas con un anemómetro “Láser Doppler” para confirmar las conclusiones iniciales sobre el movimiento del aire y el modo en que afecta el caudal a la velocidad del aire en distintos puntos que definiremos como críticos del modelo. El anemómetro Láser Doppler permite medir la velocidad del aire en sus coordenadas x e y mediante la medición de miles partículas individuales que pasan por el punto de medida del aparato en el tiempo de muestreo. CONCLUSIONES Las conclusiones de este proyecto nos permitirán entender de una manera más concisa cómo deben instalarse y configurarse los sistemas de ventilación para conseguir resultados eficaces más allá de caudales mínimos o máximos pues el objetivo de la ventilación no es introducir y extraer aire, sino renovar el del interior para mejorar la salud de los ocupantes. Específicamente en el proyecto se concluye que para el modelo en cuestión el valor de Reynolds (calculado según apéndice) del Chorro debe ser mayor de 2600 para conseguir una mezcla correcta y que la orientación del chorro hacia paredes laterales produce corrientes fuertes en la zona ocupada.


Free keyword(s): ventilación ; modelo a escala ; láser doppler anemometer ; chorro de aire ; jet
Tipo de Trabajo Académico: Proyecto Fin de Carrera
Notas: Proyecto realizado en Gävle Suecia en el Royal Research Center de la KTH para la universidad de Gävle en el Master en Sistemas Energéticos de 2008/2009

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