Natural Ventilation of Buildings: Theory, Measurement and Design
Sobre este libro
Ventilación Natural en Edificios: Teoría, Medición y Diseño David Etheridge Wiley, 2012 Natural Ventilation of Buildings: Theory, Measurement and Design (Ventilación Natural en Edificios: Teoría, Medición y Diseño) es el tratamiento más riguroso y completo de su materia disponible en lengua inglesa. Publicado en 2012 por Wiley, reúne el espectro completo de conocimientos necesarios para comprender, medir y diseñar sistemas de ventilación natural en edificios — desde los primeros principios de la mecánica de fluidos hasta los procedimientos prácticos que arquitectos e ingenieros utilizan para determinar las tasas de ventilación, evaluar la calidad del aire interior y satisfacer los requisitos de confort térmico y normativa. Su autor, David Etheridge, aporta a la tarea una carrera singularmente situada entre la investigación académica y la práctica de ingeniería aplicada, y el resultado es un libro que habla con autoridad a ambas comunidades.
El libro comienza y termina con el diseño. Un extenso capítulo introductorio presenta una visión general del diseño de ventilación natural tanto como marco conceptual como desafío práctico, señalando de inmediato que, si bien la teoría es indispensable, el propósito último del libro es capacitar a los profesionales para tomar decisiones de diseño mejor fundamentadas. Esta orientación hacia el diseño reaparece en los capítulos finales, donde se presentan procedimientos de diseño detallados y se evalúan los puntos fuertes y las limitaciones de diversos métodos analíticos y computacionales frente a las realidades de la práctica de ingeniería.
El núcleo teórico del libro se construye sobre un tratamiento meticuloso de las fuerzas motrices que producen el flujo de aire natural a través de los edificios. La ventilación impulsada por el viento surge de las diferencias de presión creadas a través de la envolvente de un edificio cuando el viento incide sobre sus superficies exteriores; la ventilación por efecto chimenea o flotabilidad surge de las diferencias de densidad entre el aire interior cálido y el aire exterior más frío. En la práctica, estos dos mecanismos operan simultáneamente e interactúan de maneras complejas, frecuentemente contraintuitivas.
Etheridge dedica un espacio considerable a ambos mecanismos de forma independiente y a su combinación, desarrollando las ecuaciones gobernantes con rigor matemático mientras las relaciona de forma constante con fenómenos físicos observables. Un capítulo fundamental sobre mecánica de fluidos proporciona a los lectores que carecen de formación formal en ingeniería aeronáutica o civil las herramientas necesarias para seguir las derivaciones posteriores. Una de las contribuciones más valiosas del libro es su tratamiento de los modelos matemáticos para la ventilación.
Etheridge ofrece un panorama sistemático del paisaje de modelización, desde expresiones analíticas simples de zona única hasta modelos de red multizona y simulaciones completas de dinámica de fluidos computacional (CFD). Cada enfoque se evalúa no solo por su base teórica, sino por su utilidad práctica, precisión y las demandas que plantea sobre los datos de entrada. Los modelos de red, que representan las aberturas de un edificio como resistencias de flujo no lineales y resuelven las ecuaciones de presión de viento y flotabilidad acopladas en una red de zonas interconectadas, reciben especial atención: son, según la valoración de Etheridge, el recurso de trabajo del diseño práctico de ventilación natural para la mayoría de los tipos de edificios, ofreciendo un equilibrio viable entre eficiencia computacional y realismo físico.
El CFD recibe un capítulo completo propio, con una discusión honesta tanto de su potencia — la capacidad de resolver campos de flujo tridimensionales y patrones de viento cerca de los edificios con un detalle sin precedentes — como de sus limitaciones, incluyendo la sensibilidad a la elección del modelo de turbulencia, la especificación de condiciones de contorno y la experiencia sustancial requerida para obtener resultados fiables. La medición constituye el segundo pilar fundamental del libro. Los antecedentes de Etheridge en aerodinámica experimental e investigación de ventilación confieren particular autoridad a esta sección.
Cubre los principales métodos para medir las tasas de ventilación en edificios reales — técnicas de gas trazador, ensayos de presurización y anemometría — con atención detallada a las incertidumbres y fuentes de error inherentes a cada enfoque. El uso de túneles de viento de capa límite para modelizar la ventilación natural en modelos a escala se examina extensamente, incluyendo las condiciones que deben satisfacerse para que se mantenga la similitud dinámica entre modelo y prototipo. Este material es de valor directo para los investigadores que diseñan campañas de medición y para los profesionales que necesitan interpretar y evaluar críticamente los datos de rendimiento de ventilación obtenidos durante la puesta en marcha del edificio o la evaluación post-ocupacional.
El libro también aborda la infiltración — la filtración adventicia de aire a través de la envolvente del edificio por grietas, huecos alrededor de ventanas y puertas y otras aberturas no intencionadas — que en muchos edificios existentes representa un componente significativo e incontrolado de la tasa de ventilación global. La relación entre la estanqueidad de la envolvente, la infiltración y la ventilación natural deliberada se analiza con cuidado, y se exponen claramente las implicaciones para el rendimiento energético y la calidad del aire interior. A lo largo del texto, Etheridge es escrupuloso en cuanto al reconocimiento de la incertidumbre.
El diseño de ventilación opera con datos de entrada imprecisos — estadísticas de viento, caracterización de la envolvente del edificio, comportamiento de los ocupantes — y el libro promueve sistemáticamente una mentalidad probabilística más que determinista, instando a los diseñadores a pensar no en un único punto de diseño sino en la distribución de los resultados de rendimiento probables en el rango de condiciones que experimentará un edificio. Escrito para estudiantes de último curso de grado, estudiantes de posgrado y profesionales en activo en ingeniería de servicios de edificación, física del edificio y tecnología arquitectónica, Ventilación Natural en Edificios es la referencia a la que acuden los profesionales serios cuando necesitan ir más allá de las orientaciones empíricas. Es riguroso sin ser inaccesible, y práctico sin sacrificar la integridad científica.
Fuente: Etheridge, D. (2012). Natural Ventilation of Buildings: Theory, Measurement and Design. Wiley.
ISBN 978-0-470-66035-5. https://www.wiley.com/en-us/Natural+Ventilation+of+Buildings:+Theory,+Measurement+and+Design-p-9780470660355