Tipos de sistemas de ventilación: revisión comparativa de opciones para organizar sistemas de ventilación

La presencia de un sistema de ventilación es necesaria para asegurar el intercambio de aire dentro del edificio mediante la eliminación del exceso de humedad, calor y sustancias nocivas. Su presencia es una de las principales condiciones para garantizar la actividad vital.

Si en el local faltan cualquier tipo de sistemas de ventilación, esto perjudica al organismo humano, conduce a la formación de hongos, ya que en condiciones de falta de intercambio de aire se forma condensación.

Le proponemos familiarizarse con los tipos existentes de sistemas de ventilación y los principios de su funcionamiento.

Clasificación de los sistemas de ventilación

Los sistemas se clasifican según diferentes criterios:

• método de suministro;
• la función;
• método de intercambio de aire;
• diseño constructivo.

El tipo de ventilación se determina en la etapa de diseño del edificio. Al mismo tiempo, se tienen en cuenta tanto los aspectos económicos como técnicos, así como las condiciones sanitarias e higiénicas.

Tipos de sistema de ventilación según el método de suministro

Si nos basamos en los métodos de suministro y extracción de aire del local, se pueden distinguir 3 categorías de ventilación:

• natural;
• mecánica;
• mixta.

Realizan el diseño de ventilación, si dicha solución es capaz de garantizar un intercambio de aire conforme a las normas establecidas.

Cuando la ventilación de tipo natural no satisface los requisitos de las normas sanitarias e higiénicas, se elige la segunda opción — el método mecánico de activación de la masa de aire.

Si es posible, además de la segunda opción de ventilación, utilizar parcialmente la primera, en el proyecto se contempla una ventilación mixta. En las viviendas, la entrada de aire se produce a través de las ventanas, y el equipo de extracción se coloca en la cocina y en el cuarto de baño. Por lo tanto, es importante establecer un buen intercambio de aire entre las habitaciones.

Ventilación de tipo mixto. Se aplica cuando la ventilación natural no puede ser la única opción. Para un intercambio de aire de calidad en habitaciones con aire muy contaminado, se instala ventilación mecánica.

Tipos de ventilación según su propósito

Según la función de la ventilación, se distinguen los sistemas de ventilación de trabajo y los de emergencia. Mientras que los primeros deben proporcionar constantemente condiciones confortables, los segundos entran en funcionamiento solo cuando los primeros se desconectan y se produce una situación de emergencia en la que se alteran las condiciones estándar de vida.

Son fallos repentinos cuando se produce la contaminación del aire por vapores venenosos, gases, sustancias explosivas y tóxicas.

Los tipos de sistemas de ventilación para todo tipo de locales son casi los mismos. Tras estudiar todos sus tipos y sopesar todas las ventajas y desventajas, se puede elegir la opción óptima para un edificio concreto.

La ventilación de emergencia no está diseñada para suministrar aire fresco. Solo garantiza la evacuación de gases y evita que la masa de aire con sustancias peligrosas se extienda por todo el local.

Sistemas de ventilación según el método de intercambio de aire

Según este criterio, se distinguen los sistemas de ventilación general y local. El primero debe garantizar un intercambio de aire suficiente en todo el volumen del local, manteniendo todos los parámetros necesarios del aire. Además, debe eliminar el exceso de humedad, calor y contaminantes. El intercambio de aire puede realizarse tanto mediante un sistema canalizado como no canalizado.

La ventilación general de suministro reduce el nivel de concentración de sustancias nocivas que quedan después del funcionamiento del sistema de extracción local y general.

El propósito de la ventilación local es suministrar aire limpio a lugares específicos y eliminar el aire contaminado de los puntos donde se genera. Por lo general, se instala en grandes locales con un número limitado de trabajadores. El intercambio de aire solo ocurre en los puestos de trabajo.

División de los sistemas según su diseño constructivo

Según esta característica, los sistemas de ventilación se dividen en canalizados y no canalizados. Los sistemas canalizados consisten en una red ramificada de conductos por los que se transporta el aire. La instalación de este tipo de sistema es adecuada en locales de gran volumen.

Cuando no hay conductos, el sistema se denomina no canalizado. Un ejemplo de este sistema es un ventilador común. Existen 2 tipos de sistemas no canalizados: de techo y los que se instalan bajo el suelo. Los sistemas no canalizados son más sencillos de implementar y consumen menos energía.

Ventilación natural de los locales

El movimiento de las masas de aire en la ventilación natural se produce de manera natural sin impulso adicional debido a:

• la diferencia de temperatura dentro y fuera del edificio;
• la diferencia de presión entre el local y la extracción situada en el tejado del edificio;
• la acción del viento.

Es el sistema más simple. No requiere la instalación de equipos complejos y costosos que consuman mucha electricidad. Este sistema no puede considerarse fiable porque su eficacia depende de factores no controlables por el ser humano.

El sistema puede ser organizado y no organizado. Un sistema regulado u organizado funciona mediante la aireación o la presencia de deflectores. La aireación es un proceso de intercambio general, durante el cual el aire entra y sale a través de ventanillas abiertas, tragaluces, lucernarios.

La infiltración o ventilación natural no regulada es la entrada de aire al local a través de las holguras en las construcciones.

A pesar del desarrollo tecnológico, la ventilación natural se utiliza también en construcciones modernas debido a su simplicidad y a la ausencia de costos de operación. Además de su dependencia de las condiciones ambientales, no se puede ignorar que existe la posibilidad de que ocurra un fenómeno para el cual se utiliza el término «vuelco de tiro». Esta es una definición muy precisa: la masa de aire cambia repentinamente de dirección y comienza a moverse hacia atrás.

En la industria, la aireación se aplica cuando hay procesos en los que, según la tecnología, el trabajo va acompañado de una gran liberación de calor. Su aplicación es admisible siempre que el aire de suministro contenga menos del 30% de las emisiones nocivas en relación con la concentración permitida directamente en la zona de su formación.

No se puede aplicar la aireación si el aire que ingresa al local requiere un tratamiento previo o si, como resultado de la entrada de aire del exterior, puede aparecer condensación o niebla. Mediante la aireación se produce un intercambio de aire múltiple con un consumo mínimo de energía. Esta es su principal ventaja.

El principio de funcionamiento del sistema de ventilación con movimiento natural de las corrientes de aire se basa en la diferencia de temperatura y presión:

En algunos casos, en las bocas de los conductos de extracción se instalan deflectores, que son boquillas especiales. Funcionan aprovechando la energía del viento. Los deflectores cumplen bien la tarea de eliminar masas de aire sucias y excesivamente calientes de espacios pequeños. También se utilizan para la extracción local.

El funcionamiento normal de la ventilación, impulsada por la diferencia de presión, está garantizado por una diferencia mínima de 3 m entre el punto de captación y la salida de la extracción.

Para el funcionamiento eficaz de la ventilación, los especialistas recomiendan no hacer tramos horizontales de más de 3 m al instalar conductos de aire. El aire en ellos debe moverse a una velocidad no mayor de 1 m/s.

Características de la ventilación de tipo mecánico

El sistema de ventilación mediante el cual se suministra y extrae aire utilizando impulsores adicionales a distancias considerables se denomina mecánico. Este tipo de ventilación también tiene otros nombres: forzada y artificial.

Se utiliza tanto para garantizar procesos tecnológicos en diversas industrias como para crear condiciones cómodas para las personas.

Un dispositivo sencillo de instalar y operar que asegura la extracción del aire viciado de baños, cocinas y aseos de casas particulares es el sistema de ventilación con microprocesador automático:

La ventilación mecánica, a diferencia de la natural, no depende de las condiciones externas. Es completamente controlable y manejable. El aire suministrado al local se procesa y, con un sistema bien ajustado, todos sus parámetros cumplen con los estándares. Las emisiones también llegan a la atmósfera ya depuradas de inclusiones nocivas hasta el grado necesario.

El sistema mecánico incluye dispositivos y equipos: automatización, ventiladores, colectores de polvo, calentadores de aire, motores eléctricos. Todo esto consume mucha energía eléctrica.

La presencia de un sistema de ventilación mecánica permite distribuir el aire de manera óptima, dirigiéndolo a un lugar específico. Con su ayuda, las emisiones nocivas se capturan en la fuente de origen, evitando que contaminen el aire de toda la habitación.

La desventaja de la ventilación mecánica son las grandes inversiones financieras en su instalación y operación. Para disfrutar de todas sus ventajas, se debe luchar contra la suciedad de los conductos y reemplazar los filtros regularmente.

Si se instala un filtro de ventilación con función de recuperación de calor, es necesario cambiar al inserto de verano antes de que llegue la temporada estival. Si se deja la opción de invierno, reducirá la eficiencia de la ventilación.

La ventilación mecánica puede ser tanto local como de intercambio general. Esta última se implementa en dos variantes: sin conductos y con conductos. El reemplazo del aire en el sistema de conductos se realiza mediante ventiladores — centrífugos o axiales, instalaciones eyectoras.

En la producción, para la extracción se utilizan con frecuencia instalaciones eyectoras, especialmente donde hay gases explosivos. El uso de ventiladores comunes no es aceptable aquí, ya que pueden producir chispas en caso de fallo. Su instalación se practica al montar un sistema de suministro o de suministro y extracción.

Ventilación general con accionamiento mecánico

Las construcciones con accionamiento mecánico pueden ser tanto de suministro como de extracción. La ventilación de suministro a veces se realiza junto con la calefacción central.

El tomador de aire en dicho sistema puede tener la forma de aberturas en las estructuras de cerramiento del edificio, un conducto separado o adosado. Al instalarlo fuera del edificio, el conducto del tomador de aire se encuentra sobre el nivel del suelo o en el techo.

Esquema de ubicación de los dispositivos de toma de aire: en la estructura de cerramiento (a), cerca de la pared exterior (b), en el techo (c). Los conductos de extracción y los conductos se aíslan por fuera, de lo contrario se formará hielo en ellos en invierno.

La elección del diseño y la ubicación de los tomadores de aire se ve afectada por los requisitos de pureza del aire exterior, así como por las características arquitectónicas del edificio. La parte inferior de la abertura por la que entra el aire limpio debe estar al menos a 2 m del suelo, y si el edificio está ubicado en una zona verde, a 1 m. Los tomadores de aire exteriores no deben colocarse donde haya emisiones nocivas.

Las masas de aire ingresan al conducto mediante un ventilador. Al pasar por el calentador, se calientan, humedecen o, por el contrario, se secan y entran al interior a través de conductos de aire que tienen aberturas.

El ingreso de aire puede realizarse también a través de ramificaciones equipadas con boquillas que dirigen las masas de aire de suministro. El volumen de aire suministrado se regula mediante compuertas o válvulas ubicadas en las ramificaciones.

Ventilación local mecánica de tipo de suministro

La ventilación mecánica local que actúa en un espacio limitado se denomina duchado de aire. Esta variante de ventilación se aplica en aquellas zonas de trabajo donde la intensidad del calor radiante supera las 300 kcal/h, o la producción conlleva emisiones de toxinas que no pueden eliminarse mediante extracción local.

Las unidades de duchado de aire pueden ser móviles o fijas. Las primeras, al proporcionar aire limpio al puesto de trabajo, lo toman del propio recinto. A veces se añade agua a la masa de aire pulverizada. Sus gotas, al llegar al cuerpo humano, actúan como refrigerante adicional. Las segundas, a través de boquillas de duchado, suministran aire exterior limpio o que ha sido pretratado.

Ventilación general de extracción

La eliminación del aire viciado del local es la función de la ventilación de extracción. La extracción del aire usado de la habitación se logra mediante una reducción de la presión en la misma. De este modo, se crean las condiciones para la entrada de aire desde el exterior o desde un espacio adyacente.

La estructura de la ventilación de extracción incluye un dispositivo de limpieza (1), un ventilador (2), y conductos de aire: el central (3) y el de aspiración (4). Cuando en el local no existe otro tipo de ventilación además de la de extracción, la presión en el mismo desciende a un nivel inferior al de las habitaciones contiguas o al del exterior.

Al diseñar una extracción de tipo general para talleres de producción, se considera que la eliminación del aire contaminado debe realizarse directamente desde la fuente original de las emanaciones nocivas, siguiendo su trayectoria natural, y no contaminar las zonas limpias. Estos lugares son los laboratorios biológicos y los talleres con condiciones peligrosas.

Ventilación mecánica de suministro y extracción

La base de la ventilación de suministro y extracción son dos flujos que se mueven en direcciones opuestas. Se compone de dos sistemas independientes —de suministro y de extracción— o de un solo bloque. En este bloque está integrado todo el equipamiento necesario para el funcionamiento tanto de suministro como de extracción.

Cuando hay 2 sistemas separados, la ventilación funciona sin recirculación y se denomina sistema abierto. El segundo tipo de sistema de ventilación se llama cerrado y funciona con recirculación.

El sistema con recirculación ahorra energía utilizada para enfriar o calentar el aire, ya que la masa de aire no se calienta completamente, sino solo el volumen que ingresa desde el exterior. El aire extraído en un sistema con recirculación regresa nuevamente al local mezclado con aire fresco, que constituye entre el 10 y el 15% del volumen total de la masa de aire.

La instalación de dicha ventilación es posible en lugares donde no hay contaminantes peligrosos. En regiones con clima frío, el sistema cerrado no es eficaz porque las masas de aire recirculado y exterior no se mezclan suficientemente bien.

Ventilación mecánica de emergencia

Para situaciones anómalas, además del sistema de trabajo, se instala una ventilación de emergencia. Esta es siempre de extracción. La ventilación mecánica de emergencia se instala en locales donde existe riesgo de fuga de vapores o gases explosivos. En tales casos se montan ventiladores a prueba de explosiones y chispas.

El ventilador axial antiexplosivo contiene un motor en carcasa antideflagrante. Está fijado de manera que, si es necesario, se pueda reemplazar rápidamente.

Existen componentes peligrosos que no pueden eliminarse mediante ventiladores. En ese caso, se incorpora un eyector al sistema. La activación de la ventilación de emergencia debe ser automática, en cuanto la ventilación principal deje de funcionar. La apertura de los vanos por donde saldrá el aire contaminado debe realizarse a distancia.

Los tubos y rejillas destinados a la salida de aire durante el funcionamiento de la ventilación de emergencia se colocan en lugares donde es más probable que se concentren grandes volúmenes de sustancias peligrosas. Los vanos por los que se extrae el aire en caso de emergencia no deben estar en zonas donde haya personas permanentemente. En los conductos y pozos del sistema de emergencia no se pueden instalar cubiertas.

Las emisiones descargadas de emergencia a la atmósfera deben dispersarse al máximo y evitar que lleguen a zonas cerradas del terreno adyacente al edificio. Los límites de concentración máxima permitida se controlan mediante analizadores de gas debidamente calibrados.

Ventilación antihumo

La función principal de la ventilación antihumo es eliminar el humo de un local o edificio lo más rápido posible, bloquear su propagación y así proteger a las personas durante su evacuación.

En la foto se muestra el esquema de funcionamiento de la ventilación antihumo. Se instala como complemento a la ventilación principal para garantizar la evacuación de personas en caso de incendio y cortar las vías de propagación del humo.

Esta ventilación se instala donde, debido a la presencia constante de muchas personas, no es posible la entrada de aire de forma natural. Se trata de ascensores, cajas de escaleras, pasillos sin salida y lugares similares. La base del funcionamiento de la ventilación antihumo es un esquema de suministro y extracción.

Los conductos y ventiladores potentes que forman parte de la ventilación tienen una resistencia al fuego elevada y la capacidad de no deformarse bajo la acción prolongada de altas temperaturas.

Los tramos del sistema están equipados con dos tipos de válvulas: antihumo y cortafuegos. Los componentes del sistema antihumo también incluyen pantallas y puertas resistentes e impermeables a gases y humo.

Para evitar contratiempos durante la evacuación de personas, en el diseño de la ventilación antihumo se incorporan dos tipos de control: automático y manual a distancia.

En el sistema se incluyen obligatoriamente elementos que alertan sobre la aparición de un incendio:

• detectores que, al activarse, abren automáticamente los ventiladores de extracción y las compuertas de humo;
• señal de «Incendio» en el panel central;
• activación manual de la ventilación antihumo.

Las compuertas de extracción de humo se distribuyen uniformemente bajo el techo. El área de cobertura no debe exceder los 900 m². El sistema se divide en zonas en secciones y, además de las compuertas y válvulas, se equipa con extractores de humo.

No solo evacúa el humo, sino que también elimina el monóxido de carbono y las pequeñas partículas suspendidas que se generan al arder. Más detalles sobre la instalación del sistema de extracción de humos se pueden leer en este material.

Conclusiones y video útil sobre el tema

Este video es una especie de introducción básica sobre ventilación. Aquí se analiza en detalle el concepto mismo de ventilación y se abordan todas las cuestiones relacionadas con su diseño adecuado:

Taller práctico sobre instalación de sistemas de ventilación:

Tanto los directores de empresas como los constructores privados deben entender que la eficacia de la ventilación determina la vida normal de aquellos por quienes son responsables. A veces, incluso la vida de las personas está en juego. No se debe descuidar este aspecto ni escatimar en ello.

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