¿Cómo se calcula la ventilación natural de una vivienda?

Jorge

Jorge

Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos

Las características del metabolismo de los seres humanos hace imprescindible tener acceso a aire con un contenido mínimo de oxígeno para que sea factible respirar.

Como durante ese proceso de respiración el oxígeno del aire se va consumiendo paulatinamente y se sustituye por dióxido de carbono, es evidente que el aire contenido en un espacio cerrado como puede ser cualquier estancia de una vivienda tiene que ser renovado periódicamente para que se pueda seguir respirando ahí.

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La ventilación y su necesidad

La ventilación puede definirse como el proceso de renovación del aire presente en un lugar cerrado y se suele expresar como un caudal (generalmente l/s), en términos del volumen de aire exterior a aportar por unidad de tiempo para que se garantice que las concentraciones de CO2 y O2 sean las adecuadas para que el aire de ese lugar sea respirable.

Según establece el Código Técnico de la Edificación (CTE) en la Sección 3 de su Documento Básico Salubridad (DB HS•3), en los locales habitables de las viviendas (las habitaciones, cocina, baños...) debe aportarse un caudal de aire exterior suficiente para conseguir que en cada local la concentración media anual de CO2 sea menor que 900 ppm y que el acumulado anual de CO2 que exceda 1.600 ppm sea menor que 500.000 ppm•h.

  • Cálculo de renovaciones/hora

Este requisito para asegurar la salubridad del aire interior de una vivienda se traduce en la necesidad de una renovación mínima del mismo a través de una correcta ventilación.

Además, esa ventilación debe ser tal que garantice un caudal mínimo de 1,5 l/s por local habitable en periodos de no ocupación, para contrarrestar la generación de contaminantes no directamente asociados con la presencia de humanos (por ejemplo, plantas, motores de frigoríficos, reacciones químicas con materiales de la casa, etc.).

En definitiva, tiene que existir un sistema que permita una ventilación constante mínima a lo largo del año (más allá de abrir puertas o ventanas de vez en cuando) si se quiere asegurar unas condiciones de salubridad del aire disponible para ser respirado.

Qué es la ventilación natural de una vivienda

La ventilación natural se produce como consecuencia de una diferencia de presiones entre el ambiente interior de una zona de la vivienda y el ambiente exterior a la misma; ya sea esa diferencia de origen térmico o de origen eólico.

  1. La ventilación térmica se basa en la tendencia a ascender del aire caliente (consecuencia de su menor densidad). Así, en un local cerrado el aire caliente se acumula en la parte superior, por lo que si se hace una abertura en una zona alta que conecte ese aire con el exterior, éste saldrá y se creará una depresión en el interior del local que favorezca la entrada de aire nuevo desde el exterior, con la consiguiente renovación.
  2. La ventilación eólica se debe al movimiento del aire. Así, un obstáculo que se enfrenta a una corriente de aire experimenta una variación de presiones: sobrepresión en barlovento y subpresión en sotavento; por lo que, según donde estén los huecos abiertos, habrá entrada o salida de aire, respectivamente. Y el efecto se magnifica si existen huecos enfrentados en zonas de distinta presión.

Lo habitual es que la ventilación natural de una vivienda sea de tipo mixto, aprovechándose ambos efectos. En cualquier caso, es evidente que la ventilación natural es difícilmente controlable y que tiene una fuerte variabilidad en cuanto a caudales y eficiencia, no pudiendo asegurarse que se cumpla únicamente con ella los mínimos necesarios en términos de salubridad de una vivienda.

Además, es difícil garantizar una renovación eficiente, que no perjudique a la temperatura de confort. Según las características del edificio, recurriremos a ventilación primaria, secundaria o terciaria.

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Ventilación mínima necesaria

El DB HS•3 establece que, para cumplir con los requisitos antes mencionados de concentración de CO2 y de caudal mínimo, basta con establecer una ventilación de caudal constante que satisfaga los valores que se recogen en la siguiente tabla, que muestra los caudales mínimos necesarios en función del tipo de vivienda y de la estancia que se trate (nótese que se habla de locales secos y húmedos, siendo estos últimos los baños o cocinas):

tabla caudal vivienda

Junto a lo anterior, debe tenerse en cuenta que, en la cocina, es necesario disponer de un sistema de extracción vinculado a la zona de cocción (la campana extractora) que sea independiente de la ventilación y que permita extraer un caudal mínimo de 50 l/s.

Además, hay que saber que, si la vivienda cuenta con algún espacio no habitable (por ejemplo, un cuarto trastero), también habrá que asegurar la renovación del aire del mismo para eliminar los contaminantes que ahí se generen (en el caso del trastero, se estima que un caudal de 0,7 l/s por cada m2 es suficiente).

Condicionantes de diseño de la ventilación natural

Ya se han establecido los requisitos de caudales de ventilación necesarios para asegurar una buena renovación del aire del interior de una vivienda; el siguiente paso es estudiar la configuración de los elementos para dotar a cada espacio de la ventilación necesaria.

El primer aspecto a tener en cuenta en el diseño es que la circulación del aire en la vivienda tiene que ser siempre desde los lugares secos (dormitorios y salón) a los húmedos (cocinas, aseos y baños), por lo que habrá que dotar a los primeros de zonas de admisión de aire (entradas de aire desde el exterior) y a los segundos de zonas de extracción (salidas de aire hacia el exterior, a través de los conductos de extracción de campana de cocina y de shunt de baño y/o aseo).

Es obligatorio, asimismo, que las cocinas cuenten también con zonas de admisión de aire (es decir, tiene que haber conexión directa con el exterior, a través de ventana o puerta practicables).

esquema ventilacion vivienda

Con respecto a los conductos de extracción (que, con carácter general, pueden unificarse; compartiendo el mismo conducto baños, aseos y cocina), las aberturas que conecten con ellos deberán disponerse a una distancia del techo inferior a 200 mm y quedar a más de 100 mm de cualquier rincón o esquina.

Dichas aberturas deben ocupar al menos una superficie (expresada en cm2) equivalente a 4 veces el valor del caudal mínimo correspondiente (obtenido a partir de la tabla antes expuesta).

En lo referente a las ventanas y puertas exteriores de las distintas estancias o locales (es decir, las zonas de admisión natural de aire), su superficie total practicable ha de ser de, como mínimo, la veinteava parte de la superficie útil de la estancia en cuestión (por ejemplo, un salón de 20 m2 útiles  requiere una ventana que tenga una superficie practicable de 1 m2).

Cálculo de la ventilación natural

Como ya se ha indicado, la ventilación natural tiene que ver con las diferencias de presión que se producen entre el interior de una vivienda y el exterior de la misma. Esas diferencias de presión, que son consecuencia de la existencia de gradientes térmicos y de la presencia de viento, variarán entonces a lo largo del día y serán distintas para cada día del año.

Ello hace que no pueda calcularse fácilmente la ventilación natural necesaria para una vivienda en términos generales y que lo suyo sea acudir a medios mecánicos para garantizar una ventilación constante.

No obstante, es posible por ejemplo calcular el tamaño mínimo de una ventana para asegurar una ventilación natural por encima del mínimo que establece el CTE. Se obvia el efecto térmico  y se parte de la ecuación de Darcy (que relaciona los gradientes de presión en un fluido con la velocidad del mismo) y de la definición de caudal (que relaciona velocidad con superficie).

Se puede llegar a la siguiente expresión que permite calcular la superficie de hueco necesaria S (m2), en función del caudal de aire entrante que se pretende alcanzar Q (m3/s), la velocidad del viento v (m/s), el coeficiente de pérdida de carga f, la aceleración de la gravedad g (m2/s) y la densidad del aire d (kg/m3):

S= Q/[(v/4)(2g/fd)^1/2]

Si lo que se desea es calcular la ventilación natural para un certificado energético, es posible recurrir a las herramientas del programa CE3x.

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