Los canteros del Imperio Inca no conocían el cemento. Sin embargo, dominaban su técnica hasta tal punto que eran capaces de ensamblar piedras talladas con una unión perfecta, cuya destreza nos impresiona incluso hoy en día.
El bloque más grande de la imagen, famoso por sus 12 ángulos, mide aproximadamente 1 m de altura. Colocado hace 7 siglos, forma parte de un muro en la ciudad de Cusco, en Perú.
Figura 1: la piedra de 12 ángulos de Cusco
Utilizar el espacio de manera óptima también es la prioridad de los técnicos modernos. En los edificios contemporáneos, colocar la pieza correcta del rompecabezas en el lugar adecuado sigue siendo esencial, ya que un buen calepinaje de los materiales y sistemas condiciona el confort y la calidad de vida de los ocupantes.
Osemos la analogía: con una disposición adecuada de los ventiladores de techo, los volúmenes de aire en movimiento se ajustarán tan perfectamente entre sí como los bloques de piedra inmóvil.
El calepinaje de los ventiladores de techo: un ahorro de medios y recursos
¿Por qué es tan importante un ajuste preciso entre los distintos ventiladores de techo?
Deben conciliarse dos imperativos: el imperativo presupuestario y el imperativo de confort térmico.
Demasiados pocos ventiladores en un espacio dado, y el confort se vuelve insuficiente.
Demasiados ventiladores en el mismo espacio, y el presupuesto se dispara.
El calepinaje no se limita a estos imperativos, también hay que tener en cuenta:
- la estética,
- los espacios mínimos que deben mantenerse entre los ventiladores y con las paredes verticales,
- el posible conflicto con la iluminación,
- el paso de las instalaciones y redes.
Calepinaje de los ventiladores de techo con aspas: un cono de influencia limitado
Estos ventiladores de techo suelen ser potentes, pero tienen una zona de influencia a menudo limitada, como se muestra en el gráfico siguiente.
Figura 2 – Distribución de la velocidad del aire con un ventilador con aspas (Fuente: Gao et al., Universidad de California en Berkeley)
En estas condiciones, resulta interesante tener en cuenta las experiencias de las zonas tropicales de Francia de Ultramar. En estas latitudes, para ventiladores de techo comunes (diámetro 1,32 m), ya existen recomendaciones establecidas.
Viviendas
RTAA DOM (ver p.12) y RT Guadalupe (ver p.37): se debe poder instalar un ventilador de techo en cada dormitorio. En la sala de estar se requiere un ventilador para superficies de hasta 20 m², y dos para superficies mayores.
Oficinas
La RT Guadalupe establece, para oficinas y comercios, una densidad mínima de 1 ventilador por cada 20 m² de superficie útil ocupada por puestos de trabajo o por el área de atención al público.
Aulas
No existe una normativa específica, pero la experiencia práctica recomienda una densidad de 1 ventilador de techo (diámetro mínimo de 1,32 m) por cada 10 a 12 m².
Debe instalarse un ventilador específico en la zona de trabajo del docente, tanto por razones de eficiencia como para tener en cuenta la posición espacial particular del profesor.
¿Qué distancia prever entre los ventiladores de techo y las paredes, y entre los propios ventiladores?
La aerodinámica es una disciplina compleja.
En proyectos ambiciosos, se pueden realizar estudios CFD (Computational Fluid Dynamics, simulaciones numéricas de dinámica de fluidos). Naturalmente, estos estudios son costosos y no pueden aplicarse sistemáticamente en todos los proyectos.
Hoy en día, la experiencia acumulada nos lleva a considerar los siguientes esquemas de instalación:
- Distancia mínima ventilador-pared: 1 diámetro de las aspas (por ejemplo, 1,32 m)
- Distancia mínima entre ventiladores: 2 diámetros de aspas
- Distribución homogénea de los ventiladores en la habitación
Esto descarta, por tanto, la instalación de ventiladores pegados a las paredes o de ventiladores cuyas aspas estén demasiado próximas entre sí.
Abajo se muestra un esquema de recomendación para la colocación de ventiladores de techo.
Figura 3 – Distancia mínima recomendada entre ventiladores y respecto a las paredes
Distribución de los ventiladores sin aspas: un flujo de aire más homogéneo
Los ventiladores del tipo de Exhale Fans tienen un modo de funcionamiento muy específico: impulsan aire a alta velocidad (entre 3 y 4 m/s) de manera horizontal a la altura del techo. El aire luego rebota contra las paredes, ventilando así la habitación. La velocidad del aire es más homogénea en la estancia que con los ventiladores convencionales con aspas, como se muestra en la ilustración siguiente.
Figure 4 – Distribución de la velocidad del aire con el ventilador Exhale
Este gráfico representa las diferentes velocidades de aire medidas en un local que instrumentamos en Biot el 28/05/2021.
Para ello utilizamos el dispositivo de medición Testo 400, colocado a la altura de la cintura, del torso y de la cabeza en posición sentada, en distintos puntos de la sala.
El informe completo del ensayo se proporciona bajo simple solicitud.
Una aproximación alternativa al calepinado: ¿utilizar un cálculo de velocidad de aire media?
La nueva normativa ambiental RE2020 ha introducido una fórmula de cálculo[i] cuya utilidad fue rápidamente identificada por los profesionales.
Aquí está:
Velocidad del aire = 0,0032 × Tasa de renovación
- La tasa de renovación es el cociente entre el caudal del o de los brasseurs d’air (en m³/s) y el volumen de la estancia (en m³).
- La velocidad del aire es la velocidad media en m/s dentro de la estancia.
El cálculo de los grados-hora de la RE2020 está directamente afectado por esta fórmula (véase nuestro artículo sobre el impacto de los grados-hora).
Durante diferentes ensayos realizados en salas vacías, hemos observado que esta fórmula se aproxima razonablemente a la realidad.
Sin embargo, se trata de una velocidad media para el conjunto de un local determinado. Así, en la vertical de un ventilador con aspas, la velocidad será más elevada, pero como se ha expuesto más arriba, en cuanto uno se aleja más de un diámetro de la parte externa de las aspas, la velocidad disminuye drásticamente a la altura de la parte superior del cuerpo.
Desde este punto de vista, un ventilador sin aspas influye en una zona más amplia, aunque con un caudal de aire generalmente inferior al de los ventiladores con aspas considerados de alto rendimiento.
Por tanto, es prudente, al realizar un calepinado, tener presente que la velocidad de aire media en una estancia debe ponderarse según el tipo de equipo utilizado, ya que no todas las zonas de la sala estarán necesariamente bien cubiertas.
El siguiente esquema, aplicado específicamente a oficinas, muestra además el impacto del mobiliario en la velocidad del aire.
Figura 5 – Impacto de un generador de humo que simula un brasseur d’air, sin y con mesa; fuente: Gao & Al.
Velocidad del aire y simulación térmica dinámica (STD)
La velocidad del aire óptima es un parámetro esencial para evaluar el confort en periodo estival.
Por ejemplo, una velocidad del aire superior a 1 m/s rara vez es adecuada en oficinas, debido al riesgo de molestias prácticas (hojas que se vuelan, sensación de corriente de aire excesiva).
Por el contrario, aunque velocidades más bajas pueden producir un efecto térmico perceptible, el diagrama siguiente [ii] muestra que es pertinente buscar una velocidad mínima de aproximadamente 0,30 m/s para obtener un enfriamiento realmente eficaz.
Figura 6 – diagrama extraído del Guía de Ventilación Woods.
Es en este punto donde la simulación térmica dinámica (STD) puede aportar información muy útil, al simular el número de horas de incomodidad por encima de una temperatura determinada. Esto permite, posteriormente, determinar una velocidad del aire que proporcione el enfriamiento equivalente deseado.
Atención al efecto estroboscópico
Este efecto es bien conocido por los profesionales de los territorios franceses de ultramar, quienes se enfrentan a él desde hace muchos años.
La iluminación y los ventiladores de techo con aspas no siempre funcionan bien juntos. Cabe destacar, además, que este problema no existe con los ventiladores de techo sin aspas.
Para evitar el efecto estroboscópico (interrupción regular de la luz por el paso de las aspas), se debe asegurar un buen espaciado entre las aspas y el campo luminoso.
En el caso de una instalación sobre un falso techo, se debe asegurar que los ventiladores se coloquen en el espacio adyacente situado entre 4 luminarias.
Altura libre bajo el techo: respetar la norma
Es importante asegurarse de cumplir con la norma de seguridad NF EN CEI 60335-2-80. Esta establece una altura mínima de 2,30 m debajo de las aspas, y hemos publicado un texto detallado sobre el tema.
Instalación de ventiladores de techo: el arte y la técnica
El calepinaje combina dos talentos.
Primero, la capacidad de comprender bien el espacio, teniendo en cuenta especialmente las interacciones con el entorno. Es necesario pensar en el usuario, pero también en la iluminación y en otras instalaciones, que determinarán una correcta colocación.
Luego, hay que saber calcular: cuando sea posible, apoyarse en una simulación térmica dinámica, determinar las velocidades de aire deseadas, y calcular la cantidad de aparatos necesarios en un espacio determinado.
Así, para lograr con éxito la instalación de ventiladores de techo, mantenga siempre presente este doble enfoque, combinando técnica y estética.
[i] Ver página 979 del método de cálculo RE2020
[ii] El diagrama de Givoni, que integra temperatura, humedad y velocidad del aire, nos parece adecuado para climas tropicales y menos operativo en el contexto de la Francia metropolitana. De hecho, tenemos pocos datos sobre incomodidad relacionada con la humedad en clima templado. Por ello, preferimos el diagrama bidimensional (temperatura y velocidad del aire).
[iii] Este diagrama se extrae de la guía de dimensionamiento del CBE – Berkeley
[iv] Fuente de la imagen: guía de dimensionamiento CBE – Berkeley.