Determinación de la Capacidad de las Torres de Viento para producir confort térmico en el interior de Edificaciones de Zonas Áridas y Semiáridas de México

Dr. Vladimir Arturo Reyes Herrera

INTRODUCCIÓN Yazd La ciudad de las Torres de viento Yazd

Torres de viento de construcción reciente

Torres de viento antiguas

INTRODUCCIÓN

Funcionamiento

Convección Forzada

Convección Natural (Efecto Chimenea)

INTRODUCCIÓN

Diagrama de Isorrequerimientos para Monterrey, N.L. Datos climatológicos promedios diarios incorporados al diagrama de Olgyay para condiciones de verano en Monterrey, NL.

INTRODUCCIÓN

Condiciones para Monterrey, N.L.

ETAPA EXPERIMENTAL

Velocimetría por Imagen de partículas (PIV)

ETAPA EXPERIMENTAL

Comparación resultados numérico-experimentales 5 modelos de turbulencia: Modelo k-ε Estándar, Modelo k-ε RNG, Modelo k-ε Realizable Modelo de turbulencia k-ω Estándar ,Modelo de turbulencia k-ω SST

SIMULACIÓN NUMÉRICA

Casa Modelo:

SIMULACIÓN NUMÉRICA

Resultados para Casa con Torre de Viento integrada

SIMULACIÓN NUMÉRICA

Efecto de rejillas

SIMULACIÓN NUMÉRICA

Efecto de ocupantes

Recámara

Empalme de planos frontal (a) y transversal (b)

SIMULACIÓN NUMÉRICA

Efecto de mobiliario

ETAPA NUMÉRICA

Evolución de la distribución e intensidad del flujo

SIMULACIÓN NUMÉRICA

Condiciones de frontera

SIMULACIÓN NUMÉRICA

Resultados para casa Planta alta

SIMULACIÓN NUMÉRICA

Resultados para casa con Torre de viento integrada

SIMULACIÓN NUMÉRICA

Planta alta Campos de temperatura y líneas de corriente

CONCLUSIONES

El interés por las torres de viento tradicionales de Irán se ha incrementado durante los últimos años como un sistema pasivo de climatización natural de viviendas que permite propiciar confort térmico en edificaciones, sin necesidad del uso de equipo de aire acondicionado, conllevando grandes ahorros de energía y menor contaminación ambiental. El modelo k-ε Realizable es el modelo que proporciona mejores resultados para las configuraciones de tipo torre –habitación. La técnica PIV es altamente recomendable para este tipo de estudios pues permite obtener campos instantáneos de velocidades y líneas de corriente. El estudio realizado con PIV es único en su tipo. Los estudios dinámicos demuestran que la ventilación de la casa por el simple hecho de abrir puertas y ventanas, no resulta suficiente para obtener una buena distribución del flujo de aire ni alcanzar las velocidades necesarias para el confort térmico, aun considerando la orientación más favorable para la vivienda

CONCLUSIONES

La incorporación de una torre de viento permitió incrementar sustancialmente la intensidad del flujo de aire y mejorar su distribución en el interior de la casa modelo. La torre incrementa la velocidad del viento captado en una proporción de 3 a 4 veces en la parte superior del interior del canal de captación de la torre, lo que permite obtener buenas velocidades en el interior de la vivienda. La consideración de escaleras, más la incorporación de modificaciones en el diseño de las ventanas de conexión entre diversas áreas, mejora en gran medida la distribución del flujo y su intensidad, principalmente en la planta alta

El modelo del sistema torre-casa propuesto permite una buena distribución del flujo y velocidades adecuadas para obtener confort. Al incorporar habitantes (ocupantes), la conjugación de diferentes corrientes de aire permite impactar a los habitantes de manera favorable, a la altura del pecho y cabeza, para crear mayor sensación de confort. La incorporación de muebles en la vivienda modifica sustancialmente los patrones de flujo, principalmente en la planta baja.

CONCLUSIONES

Al incorporar a los estudios la transferencia de calor a través de paredes y techos, para la configuración mejorada del sistema torre-casa, se encontró que es de suma importancia eliminar las zonas de estancamiento, sobre todo en las habitaciones, que son las más expuestas al calentamiento solar, para minimizar la transferencia de calor entre el techo y el aire interior de las mismas. De no ser así la temperatura aumentaría hasta 5°C, a tal grado que nos imposibilitaría llegar al confort térmico solamente con el aumento de velocidad del aire. Al considerar a los habitantes como fuentes de calor (a temperatura constante de 36°C) se concluye que debido a la buena ventilación al interior de la vivienda, la transferencia de calor del habitante hacia el aire circundante es mínima, y sólo se presenta en pequeñas zonas de estancamientos cercanas a él, incrementándose la temperatura del aire aproximadamente 1°C. La transferencia es apenas perceptible, debido a que las corrientes que impactan al individuo con una velocidad mayor, impiden que las zonas de estancamiento incrementen su tamaño.

No obstante de haber considerado una condición crítica de velocidad mínima del aire a la entrada de la torre, los resultados generales permiten concluir que con la integración de la torre de viento a la casa modelo, se mejoró sustancialmente la distribución e intensidad del flujo de aire, y la transferencia de calor a través de los techos no afecta de manera importante