Equa ion Chap e 1 Sec ion 1
T abajo Fin de G ado Ingenie ía
de las Tecnologías Indus iales
In ensi icación ene gé ica
Ca ac e ización de en ilación noc u na en edi icios
median e écnicas CFD
Au o : Olga Sánchez Roelas
Tu o : José Luis Molina Félix
Dep. Ingenie ía Ene gé ica
Escuela Técnica Supe io de Ingenie ía
Uni e sidad de Se illa
Se illa, 2015
3
T abajo Fin de G ado
Ingenie ía en las Tecnologías Indus iales
Ca ac e ización de en ilación noc u na en edi icios
median e écnicas CFD
Au o a:
Olga Sánchez Roelas
Tu o :
José Luis Molina Félix
Ca ed á ico
Co- u o :
José Sánchez Ramos
In es igado
Dep. Ingenie ía Ene gé ica
Escuela Técnica Supe io de Ingenie ía
Uni e sidad de Se illa
Se illa, 2015
5
T abajo Fin de G ado: Ca ac e ización de en ilación noc u na en edi icios median e écnicas CFD
Au o :
Olga Sánchez Roelas
Tu o :
José Luis Molina Félix
El ibunal nomb ado pa a juzga el P oyec o a iba indicado, compues o po los siguien es miemb os:
P esiden e:
Vocales:
Sec e a io:
Acue dan o o ga le la cali icación de:
Se illa, 2015
El Sec e a io del T ibunal

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A mis pad es, he mana y amilia
po sen i os an ce ca siemp e.
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El ap o echamien o del calo noc u no que se acumula en los mu os de edi icios lle a al es udio de la
implemen ación de un p ocedimien o pa a la ca ac e ización de la en ilación noc u na en edi icios, lo que
supone un aho o ene gé ico. Es e p ocedimien o pe mi i á el diseño de nue os edi icios con es e ipo de
ap o echamien o ene gé ico.
En es e abajo se puede encon a e lejada la li e a u a sob e la ac ualidad en cuan o a en ilación se e ie e.
Se p esen an las he amien as necesa ias pa a la ca ac e ización de la en ilación noc u na, en las dis in as
si uaciones exis en es, desde la de inición de las condiciones de con o no, pasando po el cálculo de
coe icien es de ans e encia con ec i a, siguiendo po la ca ac e ización de pa ones de lujo pa a e mina
e aluando los aho os.
Figu a 37. Me odo pa a el analisis del pe il de elocidades y el desp endimien o de la capa lími e. 59
Figu a 38. G a icas de los pe iles de elocidades que de allan los alo es que adquie e la elocidad 60
Figu a 39. Con o no de p esiones en el plano ho izon al pa a la Simulación 1M-CL y 2M 61
Figu a 40. Con o no de p esiones o ales en el plano e ical pa a la simulación 1M-CL y 2M 61
Figu a 41. Dis ibución de p esiones (Cp) en el plano ho izon al que co a la columna po la mi ad. 61
Figu a 42. E olución de las elocidades y es ela u bulen a en el plano e ical po la mi ad 62
Figu a 43. De alle del desp endimien o de la capa lími e y compo amien o del luido, 1M y 4B. 62
Figu a 44: Esquema del es udio ealizado 63
Figu a 45: Esquema de la malla 64
Figu a 46. T ansición a la u bulencia en égimen u bulen o 64
Figu a 47. Esquema conduc o ci cula 66
Figu a 48: pe iles de elocidades Re 63e+4 66
Figu a 49. Esquema placa plana. 67
Figu a 50: Nussel en e a la posición 68
Figu a 51. Imagen ex e io del edi icio bajo e o ma 71
Figu a 52. Imagen de la achada Es e del edi icio de las i iendas es udiadas. 71
Figu a 53. Componen es de la elocidad del ien o 72
Figu a 54. O ien ación eólica dominan e Málaga [16] 72
Figu a 55. Plano de la i ienda con las sepa aciones ealizadas y la señalización de los huecos 73
Figu a 56. Cap u as de la implemen ación en FLUENT 73
Figu a 57. Plano del pe il del edi icio 74
Figu a 58. Disposición de huecos en achada de Zona 1 75
Figu a 59. Disposición con igu aciones posibles en la achada de Zona 2 75
Figu a 60. Huecos de en ada y salida en achada 76
Figu a 61. Esquema de iso alo es de y+, según la malla implemen ada 77
Figu a 62. Líneas de lujo gene adas pa a la con igu ación de huecos en el caso 8 78
Figu a 63. Líneas de lujo gene adas pa a la con igu ación de huecos en el caso 9 78
Figu a 64. Líneas de lujo gene adas pa a la con igu ación de huecos en el caso 10 78
Figu a 65. Líneas de lujo gene adas pa a la con igu ación de huecos en el caso 11 78
Figu a 66. Caso A 79
Figu a 67. Caso C 79
Figu a 68. Caso B 79
Figu a 69. Caso D 79
Figu a 70. Caso E 79
Figu a 71. Caso F 79
Figu a 72. Líneas de lujo gene adas pa a la con igu ación de huecos en el caso 1 80
Figu a 73. Líneas de lujo gene adas pa a la con igu ación de huecos en el caso 2 80
Figu a 74. Líneas de lujo gene adas pa a la con igu ación de huecos en el caso 3 80
Figu a 75. Líneas de lujo gene adas pa a la con igu ación de huecos en el caso 5 80

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Figu a 76. Líneas de lujo gene adas pa a la con igu ación de huecos en el caso 4 80
Figu a 77. Líneas de lujo gene adas pa a la con igu ación de huecos en el caso 6 80
Figu a 78. Líneas de lujo gene adas pa a la con igu ación de huecos en el caso ex a 81
Figu a 79. Inc emen o de la ine cia en la en uel a del edi icio median e ce amien os de ho migón 82
Figu a 80. Simulación en ilación 83
Figu a 81. Mallado del ecin o a es udia , salón 84
Figu a 82. Se imponen las condiciones de con o no 84
Figu a 83. Disc e ización ealizada 85
Figu a 84. E olución é mica del ecin o ho as noc u na 85
Figu a 85. Velocidad del ai e en el salón. 85
Figu a 86. Geome ía i ienda uni amilia 86
Figu a 87. Geome ía i ienda uni amilia (2) 86
Figu a 88. Dimensiones i ienda uni amilia 86
Figu a 89. Dimensiones en ana 1 87
Figu a 90. Dimensiones en ana 2 87
Figu a 91. E idicio po zonas 90
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Es e abajo con í ulo “Ca ac e ización de en ilación noc u na en edi icios median e écnicas CFD ”,
elabo ado po Olga Sánchez Roelas y di igido po Don José Luis Molina Félix, es el abajo in del g ado
“G ado en Ingenie ía de las Tecnologías Indus iales” de la Uni e sidad de Se illa. Además ha con ado con la
co u o ia de D. José Sánchez Ramos, sin su ayuda es e abajo no hab ía podido sali adelan e. E e namen e
ag adecida po sus ho as de apoyo y dedicación.
El obje i o p incipal del abajo es la implemen ación de un p ocedimien o pa a la ca ac e ización de la
en ilación noc u na en edi icios y el aho o ene gé ico que es o supone. Es o pe mi i á el diseño de edi icios
con es e ipo de ap o echamien os ene gé icos.
El abajo ealizado se encuen a es uc u ado en es bloques:
En el p ime o de ellos se mues a una in oducción a la si uación ac ual en cuan o a no ma i a exis en e,
écnicas de en ilación u ilizadas ac ualmen e y ejemplos de a ículos publicados elacionados con la emá ica.
En el segundo bloque, se explican las he amien as que an a se necesa ias pa a lle a a cabo las aplicaciones
e e idas pa a la op imización de la en ilación noc u na.
Finalmen e, en el úl imo bloque, se encuen an las aplicaciones necesa ias pa a el es udio de la en ilación
noc u na en edi icios, que son p esen adas a con inuación:
- Aplicación 1: De inición de condiciones de con o no, ca ac e izando los lujos de salida y en ada de
ai e y gene ando los pa ones.
- Aplicación 2: Cálculo de coe icien es de ans e encia con ec i a, ca ac e izando la ae odinámica del
edi icio pa a ap o echa el ien o.
- Aplicación 3: Ca ac e ización de pa ones de lujo, calcula ndo coe icien es de ans e encia
con ec i o con calidad su icien e.
- Aplicación 4: E aluación de aho os, alo ando el e ec o ene gé ico en una he amien a de
simulación.
21
1
1.1 CONTEXTO
El uso de ene gía en los edi icios esidenciales y come ciales es esponsable del 40 %, ap oximadamen e, del
consumo o al de ene gía inal de la Unión Eu opea y del 36 % de las emisiones o ales comuni a ias de CO2.
El po encial de aho o en able de ene gía pa a 2020 es impo an e: puede llega se a u iliza un 30 % menos de
ene gía en es e sec o , lo que equi ale a una educción del 11 % en el uso de ene gía inal de la UE. Sin
emba go, esa demanda ene gé ica c ece como consecuencia del aumen o en la cons ucción, especialmen e en
países eme gen es como China e India. Po an o, los edi icios pueden llega a se uno de los p incipales
campos de ba alla en la lucha po un mejo uso de la ene gía y con a el Cambio Climá ico.
Hay que añadi que se a a de una incidencia a la go plazo, pues el p oduc o en cues ión p esen a una g an
du abilidad. De hecho, se es ima que, sólo en Eu opa, los edi icios ac ualmen e exis en es consumi án en el
año 2050 al ededo de los dos e cios de odo lo que consumi á el sec o de la edi icación (G. Hende son y
o os, “Ene gy labelling o Exis ing Buildings”, P oceedings o he 2001 ECEEE summe s udy).
En la Unión Eu opea se ha dado el p ime paso con el siguien e comp omiso “E iciencia ene gé ica: alcanza
el obje i o del 20 %”. Las au o idades eu opeas se comp ome ie on a educi pa a 2020 el consumo de ene gía
p ima ia en un 20 % espec o a las p oyecciones p e is as. Aumen a la e iciencia ene gé ica es la o ma más
en able de educi el consumo de ene gía man eniendo a la ez un ni el equi alen e de ac i idad económica.
Ese aumen o ambién si e pa a a a los desa íos ene gé icos cla e, a sabe , el cambio climá ico, la segu idad
ene gé ica y la compe i i idad.
Es e comp omiso se aduce en un cambio en la legislación comuni a ia sob e e iciencia ene gé ica, con el
obje i o de mejo a conside ablemen e la e iciencia ene gé ica de sec o es cla e consumido es de ene gía. Sin
emba go, la legislación igen e al espec o no a a p o oca po sí sola un aho o de ene gía su icien e pa a
alcanza es e obje i o del 20 % de educción. En e los p incipales obs áculos que se oponen a la mejo a de la
e iciencia ene gé ica pueden ci a se: la de icien e aplicación de la legislación igen e, la al a de
concienciación de los consumido es, y la ausencia de es uc u as adecuadas que lle en a in e siones
undamen ales en edi icios, p oduc os y se icios e icien es ene gé icamen e, así como a la acep ación
come cial de es os. La e aluación de los planes nacionales de acción pa a la e iciencia ene gé ica, pone de
mani ies o que no es lo mismo el comp omiso polí ico de los Es ados miemb os pa a mejo a la e iciencia
ene gé ica que sus acciones. Los Es ados miemb os ienen que aplica la legislación co espondien e de o ma
más ágil y e ec i a. Pa a inc emen a más la e iciencia ene gé ica es necesa io elabo a nue os ins umen os.
El obje i o de la Unión Eu opea de educi el consumo de ene gía en un 20% pa a 2020 equie e una
signi ica i a in e sión en e iciencia ene gé ica, sob e odo en los p óximos años, además de signi ica i a iene
que se ágil. Po es os mo i os, el c ecimien o de las compañías de se icios ene gé icos en edi icios juga á un
papel undamen al, al a o ece la compe encia de en idades p i adas en el aumen o de la e iciencia
ene gé ica, no po obliga o iedad si no po el aho o ene gé ico, aducido a ganancias mone a ias, ace cando
la me a del 20% comuni a io.
En is as de la necesidad de es as emp esas, los me cados de inanciación pa a Con ac os de Mejo a
Ene gé ica (EPC) y de Ges ión Ene gé icas (CEM) es án c eciendo. Unido a es o, se han inc emen ado el
núme o de cue pos de la adminis ación pública que demandan con a os con ESCOs pa a audi a , ges iona y
man ene sus p opios edi icios. Es a si uación se aduce no solo en un cambio de legislación si no de
inanciación pa a ap o echa es a opo unidad y e o.
La necesidad de cons ui de una mane a más e icien e conlle a a la necesidad de desa olla es e ipo de
es udios, que a o ecen y agilizan la oma de decisiones en la ase de diseño de los edi icios de al a e iciencia.
A día de hoy, el concep o de edi icio de consumo de ene gía casi nula en España aún es obje o de deba e y
oda ía no se ha de inido con exac i ud. Aunque se es án implan ando es a egias pa a consegui es e ipo de

edi icios sin de ini del odo, como la p ime a modi icación en 2013 del Documen o Básico de Aho o de
Ene gía del Código Técnico de la Edi icación (CTE), España debe empeza a abaja más en se io en la
ealización de un edi icio de e e encia de al a e iciencia ene gé ica.
La Di ec i a 2010/31 es muy cla a: los Es ados miemb os deben oma las medidas necesa ias pa a asegu a
que los edi icios nue os cumplan los eque imien os mínimos de e iciencia de ene gía. An es de que se inicie
la cons ucción, se debe ene en cuen a la iabilidad écnica, medioambien al y económica de ins alaciones
al e na i as de al a e iciencia. Además se han impues o dos obligaciones:
- Pa a 2018 odos los edi icios ocupados y que sean p opiedad de au o idades públicas de nue a
cons ucción deben se edi icios de consumo de ene gía casi nula.
- Pa a 2020 odos los edi icios de nue a cons ucción deben se edi icios de ene gía casi nula. [1]
A al a de es años pa a que se cumpla el plazo, aún queda un la go camino po eco e . Es po eso que se
desa olla es e es udio. Cuando pa a los agen es de la cons ucción odo sean p isas, es a he amien a ápida y
sencilla les pe mi i á conoce la demanda y sus a iaciones en unción de las medidas que aya inco po ando
y, así, oma decisiones en poco iempo con espec o al p oyec o que p esen en.
1.1.1 H2020
El Ho izon e 2020 (H2020) [2] se a a de un P og ama Ma co en el que la Unión Eu opea cen a una pa e
impo an e de sus in es igaciones. Cuen a con un p esupues o de ap oximadamen e 76 880 M€ con los que,
has a 2020, se p e ende log a los siguien es obje i os:
La excelencia en la ciencia eu opea
El desa ollo de ecnologías y sus aplicaciones pa a consegui una Eu opa más compe i i a
indus ialmen e
La in es igación sob e las cues iones que a ec an a los eu opeos
Den o de es e úl imo obje i o, se especi ican los emas a a a , en e los que se encuen a la ene gía: se
p e ende consegui una ene gía segu a, limpia y e icien e. Se a a de uno de los e os sociales que plan ea el
H2020. Se pe sigue el paso a un sis ema ene gé ico posible, segu o, compe i i o, que sea acep ado po la
población y que se pueda man ene . Con ello, se p e ende consegui una educción de la dependencia ac ual de
los combus ibles ósiles, pues cada ez hay una mayo ca encia de ecu sos con el aumen o de las necesidades
ene gé icas y del cambio climá ico.
Las líneas de ac uación de es e e o social se cen al en:
1. Suminis a elec icidad a bajo cos e: se p e ende desa olla el po encial de la ene gía eólica y de
sis emas de ene gía sola compe i i os y segu os pa a el medio ambien e. Además se busca la
e olución o as o mas de ene gía eno able como la geo é mica.
2. Log a una ed eléc ica única en Eu opa: se pe sigue una ed que esponda a la c eación de un
me cado pa a odo el con inen e, en el que se in eg en las uen es de ene gía eno ables y en la
que las in e acciones en e odos los usua ios (clien es y p o eedo es de ene gía) es én bien
ges ionadas.
3. Emplea combus ibles al e na i os y uen es de ene gía mó iles: además de apos a po o o ipo
de combus ibles, se abaja po la sos enibilidad y compe i i idad de la bioene gía, así como
acili a el come cio de pilas de combus ible y ecnologías que abajan con hid ógeno.
4. P omo e nue as ecnologías y conocimien os: se debe ealiza una in es igación en a ias
disciplinas elacionadas con la ene gía, que pe mi a el a ance de ecnologías y la compe i i idad y
sos enibilidad de és as.
5. Toma decisiones con i meza y consegui el comp omiso público: se acili a a los esponsables
de las polí icas un análisis con as ado que se basa en el conocimien o de se icios,
in aes uc u as, ecnologías y me cados ene gé icos y en el compo amien o de los consumido es.
6. Consegui la abso ción de las inno aciones en cuan o a ene gía po el me cado: se a a de c ea
unas condiciones a o ables de me cado en cuan o a no mas, adminis ación y inanciación, pa a
soluciones eno ables y e icien es.
23
7. Reduci el consumo de ene gía y las emisiones de CO2: se busca un uso in eligen e de la ene gía y
un ap o echamien o del po encial de los sis emas e icien es y eno ables de e ige ación y
cale acción.
En es a ma e ia de educción del consumo de ene gía y emisiones, los obje i os que se p e enden consegui
pa a 2020 son la educción en un 20% del consumo ene gé ico, omen ando la e iciencia ene gé ica y
inculando la ene gía p oceden e de uen es eno ables, de modo que és a suponga un 20% del consumo
ene gé ico o al de la Unión pa a ese año.
1.1.2 Di ec i a EPBD (Ene gy Pe o mance o Buildings Di ec i e)
Se a a de la Di ec i a 2010/31/UE [1] del Pa lamen o Eu opeo y del Consejo ela i a a la e iciencia
ene gé ica de edi icios ( e undición). Dados los nue os obje i os y exigencias eu opeos, se hace necesa ia la
modi icación y e undición de la di ec i a an e io . Como se dijo an e io men e, pa a el 2020 debe p oduci se
una educción del 20% del consumo de ene gía y de emisiones de gases e ec o in e nade o y que un 20% de
és a ene gía sea p oceden e de uen es ene gé icas eno ables.
La ene gía que consumen los edi icios en la Unión Eu opea supone el 40% del consumo o al de ene gía.
Además, és e sec o sigue expandiéndose, po lo que su co espondien e consumo segui á aumen ando. Es po
eso que si se educe la ene gía consumida po los edi icios y se in oduce el uso de ene gías que p oceden de
uen es eno ables en és os, supond á una mejo a ele an e en el camino hacia cumpli los obje i os de
educción de emisiones de gases e ec o in e nade o y de disminución de la dependencia ene gé ica de la
Unión con espec o a combus ibles ósiles.
Es impo an e ecalca que las medidas que se adop en no sólo pe mi en alcanza los obje i os ma cados pa a
los países miemb os en 2020, sino que ambién poseen un papel decisi o en el omen o de la segu idad de
abas ecimien o ene gé ico y del desa ollo ecnológico, haciendo posible la gene ación de empleo y el
desa ollo egional.
Con la di ec i a 2010/31/UE se da espues a a la necesidad de acciones más especí icas pa a el
ap o echamien o del po encial que poseen los edi icios en cuan o a aho o de ene gía y pa a la educción de
las di e encias exis en es en e los Es ados miemb os en es e sec o .
Se pueden ecopila los eque imien os de es a di ec i a en las siguien es líneas:
1. Es ablecimien o de unos equisi os mínimos en cuan o a e iciencia ene gé ica en edi icios de
nue a cons ucción así como en edi icios ya exis en es y su aplicación
La me odología empleada pa a el cálculo de e iciencia en el edi icio puede a ia en e naciones y
egiones. És a debe cub i los esul ados de e iciencia de odo un año, no sólo de las es aciones en
las que es necesa io el uso de e ige ación o cale acción. En su cálculo, deben inclui se ac o es
como la u ilización de ene gía que p ocede de uen es eno ables, sis emas de cale acción y
e ige ación, la adecuada iluminación na u al y calidad del ai e in e io y el diseño del edi icio y
se deben ene en cuen a las no mas eu opeas en igo .
Los Es ados miemb os de la Unión Eu opea son los esponsables exclusi os de es ablece
equisi os mínimos de dicha e iciencia ene gé ica de los edi icios y de sus elemen os, eniendo en
cuen a las condiciones climá icas y las peculia idades de cada localidad. Es os equisi os deben
se sos enibles y en ables, lo que signi ica que debe alcanza se un equilib io óp imo en e lo que
se in ie e y el aho o ene gé ico que se p oduce du an e el ciclo de ida del edi icio. Es os
eque imien os suponen un indicado mínimo pe o no máximo. Es o quie e deci que los países
miemb os pueden es ablece unos mínimos que sean más e icien es ene gé icamen e que los
ni eles conside ados óp imos en cuan o a e iciencia de ene gía. Es necesa ia una e isión
pe iódica de es os mínimos pa a segui p og esando écnicamen e.
La aplicación de es as condiciones mínimas de e iciencia ene gé ica de los edi icios se ealiza
an o a edi icios nue os o nue as unidades de és os como a edi icios ya exis en es obje o de
e o mas ele an es o elemen os de és os cuando se ins alen o se mejo en.
2. C eación de un ma co común gene al de una me odología de cálculo de la e iciencia ene gé ica de
edi icios o unidades de és os
La Comisión Debe es ablece se un ma co compa a i o pa a el cálculo de los ni eles óp imos de
en abilidad de los eque imien os mínimos de e iciencia de ene gía de los edi icios. Los países
miemb os han de u iliza lo con el obje o de compa a los equisi os mínimos de e iciencia
ene gé ica adop ados po cada uno de ellos. Si exis en disc epancias, en e los ni eles óp imos de
en abilidad calculados y las condiciones mínimas de e iciencia de ene gía en igo , que supe en
el 15%, los Es ados miemb os es án obligados a jus i ica dicha disc epancia o p omo e las
medidas necesa ias pa a educi la. Además, los países deben de e mina el ciclo de ida ú il del
edi icio o de sus elemen os en unción de la expe iencia y la p ác ica. Los esul ados que se
ob engan de es a compa ación y los da os empleados pa a llega a ellos han de comunica se a la
Comisión cada cie os pe iodos de iempo, de mane a que és a pueda e alua cómo p og esa cada
país en su obje i o hacia unos ni eles inmejo ables de en abilidad de los equisi os mínimos de
e iciencia de ene gía en los edi icios.
3. De ini planes nacionales des inados a consegui un aumen o del núme o de los edi icios de
consumo de ene gía casi nulo
Los Es ados miemb os deben asegu a se de que:
El 31 de diciemb e de 2020, como muy a de, odos los edi icios nue os sean edi icios de
consumo de ene gía casi nulo, pues el sec o público debe se i de ejemplo.
A pa i del 31 de diciemb e de 2018, los edi icios nue os que es én ocupados y que sean
p opiedad de au o idades públicas sean edi icios de consumo de ene gía casi nulo.
Pa a log a es o, los países miemb os ealiza án planes nacionales con el obje i o de aumen a el
núme o de edi icios de consumo de ene gía casi nulo. Siguiendo el ejemplo del sec o público,
o mula án polí icas y oma án medidas pa a es imula la ans o mación de edi icios en edi icios
de consumo de ene gía casi nulo. Es os planes inclui án:
La aplicación de la de inición de edi icios de consumo de ene gía casi nulo, la cual
e leja á las condiciones nacionales, egionales o locales e inclui á un indicado de
ene gía p ima ia en kWH/m2 al año (basado en alo es medios anuales y eniendo en
cuen a la no ma i a eu opea en igo ).
Los obje i os in e medios pa a log a la mejo a de la e iciencia ene gé ica de los edi icios
nue os.
La in o mación sob e las medidas adop adas pa a omen a los edi icios de consumo de
ene gía casi nulo, incluyendo las exigencias sob e el uso de ene gía p oceden e de uen es
eno ables en edi icios nue os y exis en es.
La Comisión se á in o mada de es os planes nacionales y los e alua á, en conc e o la adecuación
de las medidas y polí icas adop adas pa a la consecución de los obje i os impues os en es a
Di ec i a.
4. La ce i icación ene gé ica de los edi icios o de sus unidades
Al posible comp ado o a enda a io de un edi icio se le debe p opo ciona la in o mación
co ec a ace ca de su e iciencia ene gé ica, en el ce i icado de e iciencia ene gé ica. Además, es e
debe inclui consejos p ác icos sob e cómo mejo a la. Las campañas de in o mación pueden
se i de mo i ación a p opie a ios y a enda a ios pa a mejo a la e iciencia ene gé ica de sus
edi icios o de unidades de es os. El ce i icado de e iciencia ene gé ica ambién ha de da
in o mación sob e el impac o eal de la cale acción y la e ige ación en las necesidades de
ene gía del edi icio, de su consumo de ene gía p ima ia y de sus emisiones de dióxido de ca bono.
Con el obje o de aumen a la anspa encia de la e iciencia ene gé ica en el me cado de la
p opiedad no esidencial en la Unión Eu opea, se han de ija unas condiciones comunes pa a la
ce i icación de la e iciencia ene gé ica de los edi icios no esidenciales. Las au o idades públicas
deben da ejemplo y p ocu a aplica las ecomendaciones con enidas en los ce i icados de
e iciencia ene gé ica.
5. La inspección pe iódica de las ins alaciones de ai e acondicionado y cale acción de edi icios
25
La inspección pe iódica y man enimien o de las ins alaciones de ai e acondicionado y cale acción
ayudan a que és as se ajus en a las especi icaciones de los equipos, de mane a que se asegu e su
endimien o óp imo desde el pun o de is a de la segu idad, de la ene gía y del medio ambien e.
Con iene, además, ealiza una e aluación independien e de oda la ins alación de cale acción y
ai e acondicionado pe iódicamen e du an e su ciclo de ida y, sob e odo, an es de su sus i ución
o mejo a.
6. Los sis emas de con ol independien e de los ce i icados de e iciencia ene gé ica y de los
in o mes de inspección.
1.1.3 No ma i a española
De la e isión bibliog á ica se ha llegado a la conclusión de que, el ca ác e no edoso del ema de
he amien as in o má icas co egidas o calib adas median e da os medidos pa a la es imación de aho os
ene gé icos en edi icios e cia ios, hace que no exis e un cue po doc inal su icien e como pa a gene a una
no ma i a.
Sin emba go, exis en he amien as in o má icas pa a e aluación del compo amien o é mico de edi icios si
exis en en no ma i as nacionales y eu opeas. En el p oyec o ENCERTICUS (Ene gy Ce i ica ion,
Technology, In o ma ion and Communica ion o Use Sa is ac ion), co inanciado con ondos pa a el
desa ollo eu opeo egional (ERDF) de la comisión Eu opea a pa i del p og ama MED, se ha gene ado la
siguien e abla:
Tabla 1. He amien as desa olladas pa a e i icación de es ánda es ene gé icas en EU
En ella se mues an las he amien as desa olladas po los países miemb os de la zona medi e ánea con obje o
de e i ica el cumplimien o de sus es ánda es, es deci , de la ansposición de la di ec i a eu opea EPBD
(“T ansposi ion o he 2002/91/EC and 2010/31/EU”).
La EPBD es un ins umen o ju ídico que p omue e un consumo e icien e de la ene gía en el sec o de la
edi icación a ni el eu opeo, combinando ins umen os de ca ác e p ecep i o (obliga a los Es ados miemb os a
es ablece equisi os de e iciencia ene gé ica pa a los edi icios nue os y exis en es que sean obje o de
e o ma) e ins umen os de ca ác e in o ma i o ( ales como la emisión de ce i icados de e iciencia ene gé ica
en el momen o de la comp a- en a o alquile y los equisi os pa a las inspecciones de los sis emas de
La ine cia é mica es un ecu so u ilizado en la a qui ec u a bioclimá ica. Consis e en la capacidad de
de e minados elemen os -a qui ec ónicos en es e caso- pa a almacena calo (ene gía), conse a lo y libe a lo
de una mane a paula ina, pe mi iendo un meno uso de sis emas mecánicos de cale acción e incluso de
e ige ación. Es o pe mi e consegui empe a u as es ables a lo la go del día, y po an o el con o é mico
deseado. La ine cia é mica depende de las ca ac e ís icas del ma e ial de dicho elemen o:
- Su calo especí ico (c) o capacidad pa a almacena calo (c = J/Kg.K).
- Su masa (Kg): la capacidad calo í ica (C), mide elación en e la ene gía o calo ansmi ida a
un cue po y la a iación de empe a u a que expe imen a (C = J/K). Cuan o mayo es la
capacidad calo í ica de un cue po, mayo ene gía hay que ansmi i le pa a que aumen e su
empe a u a en un g ado; y cuan o mayo es su masa (C = c x masa (Kg)), mayo es la
capacidad calo í ica, y po an o su ine cia é mica.
- Su densidad (Kg/m³). Relaciona el olumen y la masa del elemen o. A mayo densidad,
mayo ine cia é mica.
- Su coe icien e de conduc i idad é mica (λ) o capacidad pa a conduci calo (W/mK). Los
ma e iales que sean buenos conduc o es colabo an en el aumen o de la ine cia é mica
in e io .
1.2.1.1 Tecnología sola pasi a pa a cale acción y e ige ación ap o echando la ine cia
La ine cia é mica de ma e iales u ilizados en la cons ucción pe mi e man ene la empe a u a es able a lo
la go del día, en los espacios in e io es habi ables. En e ano, un mu o másico, que p esen a una g an ine cia
é mica, abso be calo du an e el día del ambien e in e io , debido a la di e encia de empe a u a en e ambos,
lo a almacenando de mane a p og esi a, y se disipa du an e la noche, con una en ilación adecuada. A la
mañana siguien e, dicho mu o ha educido su empe a u a, pa a empeza de nue o el ciclo: abso be calo
du an e el día, y lo emi e du an e la noche, man eniendo una empe a u a cons an e y educiendo la necesidad
de u iliza el equipo de e ige ación.
Figu a 3. Ap o echamien o del e ec o sola
Du an e las es aciones más ías, el uncionamien o consis e en almacena calo du an e el día, pa a después
de ol e lo al ambien e in e io du an e la noche cuando desciende la empe a u a. Se a a de mecanismos de
e ige ación y cale acción pasi os, que ap o echan la di e encia de empe a u a en e el elemen o
cons uc i o y su en o no, amo iguan las di e encias é micas, y se compo an de o ma an icíclica
(amo iguación y e a do).
E iden emen e, el ap o echamien o e ec i o de es os sis emas implica un es udio p e io del clima en el que se
ubica el edi icio – o ien ación, asoleamien o, ho as de adiación, e c.-, una adecuada aplicación del
mecanismo, que e i e empe a u as ele adas en es ancias donde no se equie e, jun o con un buen sis ema de
en ilación, que pe mi a en ia la masa é mica en e ano.

33
Figu a 4 Luga es de colocación de la masa é mica en el edi icio [3]
1.2.1.2 Ma e iales con ele ada ine cia é mica
El uso de medidas pasi as en la cons ucción, pe mi e educi el consumo de ene gía de las ins alaciones
é micas po lo an opa a alcanza el con o deseado en el in e io de los edi icios. En e es as medidas,
des acamos el uso de ma e iales con g an ine cia o capacidad calo í ica como el agua, el g ani o, la ie a seca
y el adobe o el ace o (capacidad calo í ica en e 500 y 1000 Kcal/m³°C); pa a la cons ucción de elemen os
cons uc i os bioclimá icos.
Figu a 5. Ap o echamien o ma e ial con ele ada ine cia é mica
O os ma e iales más habi uales en la cons ucción y que ambién ienen una capacidad calo í ica acep able
son la made a, el lad illo o el ho migón, po un lado (en o no a 400 Kcal/m³°C), y los aislan es é micos
(capacidad calo í ica in e io a 40 Kcal/m³°C) como la lana mine al, el EPS y el poliu e ano, o la celulosa que
se u iliza como aislamien o é mico, po o o.
1.2.2 Ven ilación ac i a
1.2.2.1 Nig h Cooling o En iamien o Noc u no
El en iamien o noc u no (Nigh Cooling) consis e en en ila el edi icio en el pe iodo de desocupación pa a
en ia lo.
- El obje i o es en ia la masa del edi icio cuando la empe a u a ex e io es baja (noche). Así, la
es uc u a del edi icio se en ía du an e la noche, c eándose en el p opio seno del edi icio un sumide o
de calo que es a á disponible pa a disipa el calo gene ado du an e el pe iodo de ocupación. Es e
sumide o, abso be á las ganancias de calo debidas a ocupación y equipos, man eniendo unas
condiciones in e io es acep ables. Es a écnica, bien con olada y diseñada, educe el pico de demanda
del edi icio en su a anque dia io o as un pe iodo de desocupación en los pe iodos de e ige ación.
- Exis e una p oblemá ica asociada a es a medida: di icul ad de e alua el aho o ob enido, es deci , de
simula /ca ac e iza la implemen ación de la misma, ya que depende ue emen e de la ine cia del
edi icio, que como sabemos es di ícil de cuan i ica .
- La p incipal limi ación de es a medida es e i a in oduci en el edi icio ai e ex e io con al a humedad
(po encima del 60%) pa a e i a condensaciones supe iciales. Es o conduce a la necesidad de medi
empe a u a y humedad del ai e ex e io ; siemp e que el ai e ex e io es é a una empe a u a in e io o
igual a la del in e io del edi icio y su humedad ela i a es é po debajo del 60% se puede usa pa a
en ila .
- Se debe diseña el sis ema pa a que la dis ibución del ai e po la zona sea la mejo posible, pa a
a o ece que ese ai e ans ie a con la mayo can idad de masa posible.
- El pa áme o más impo an e en el p oceso, es el gas o asociado al uncionamien o del sis ema
en ilación, es deci , hay que ene en cuen a que du an e el en iamien o noc u no se iene un
consumo de en ilación, lo que hace que las ho as de uncionamien o de es a medida deban es a
con oladas. En es e caso, el aho o al no se cuan i icable con exac i ud, la alo ación consumo-
aho o es imposible. Todo lo que sea en ila ai e cuando cumpla esas es icciones es bene icioso,
po lo que se p oponen dos al e na i as: A) du an e el pe iodo de e ige ación es ablece unas ho as
de uncionamien o cons an es pa a el modo de en ilación noc u na (ej. 2 ho as an es del pe iodo de
ocupación); B) “decisión a pie de campo”, ins ala el sis ema y pone lo a unciona e aluando el
consumo que p oduce, an es de ins ala lo y al ins ala lo, a iando las ho as de uncionamien o del
mismo has a el momen o que in e ese (es a opción, se engloba den o del ma co de ges ión y di ección
ene gé ica de edi icios, y equie e la medición de consumos).
1.2.2.2 PHDC
PHDC, es un p oyec o in e nacional, c eado con el obje i o de p omo e el uso de sis emas de e ige ación
Pasi os e Híb idos en los edi icios en e p o esionales de diseño, cons uc o es, p opie a ios y usua ios.
PHDC supone una al e na i a ene gé ica, en able y ecológica pa a edi icios nue os y exis en es. Lo que,
en el con ex o ac ual del cambio exigido a los sis emas de e ige ación con encionales, ep esen a una
eno me opo unidad pa a la educción del consumo ene gé ico y de las emisiones.
La ue za p omo o a del i o é mico in e ido, capaz de di undi el ai e po el edi icio y se i de uen e
de e ige ación es el en iamien o del ai e (meno empe a u a y más húmedo); c ea un aumen o de su
densidad. La uen e de ai e ío puede se ac i a o pasi a.
Pasi o. Se consigue median e la e apo ación di ec a. En climas secos, como los del su de Eu opa, en una
ope ación con inua se puede cub i en e el 25 y el 85% de la ca ga de e ige ación de edi icios e cia ios
(lo que supone 15 – 60 kWh/m2). En edi icios esidenciales puede educi la ca ga po debajo de 15 kWh/
m2 (Es ánda de Passi e House). Amplia in o mación sob e es e ipo de sis emas apa ece en el p oyec o
PDEC (Passi e Downd augh E apo a i e Cooling) (Passi Haus Ins i u , 2012)
Ac i o. Condiciones climá icas calien es pe o húmedas, equie en el uso de sis emas ac i os, en los que el
en iamien o es indi ec o po medio de un in e cambiado de calo , es deci , se usa un luido in e medio
agua/ai e pa a en ia la co ien e de ai e a in oduci en el edi icio. Aun con el empleo de en ilación
mecánica, se consiguen aho os del consumo eléc ico del 25-35 % (edi icios e cia ios).
35
Híb ido. Es la combinación de las dos écnicas comen adas. El sis ema se adap a ía a di e en es
condiciones climá icas (secas y húmedas); lo cual aumen a la aplica-bilidad, e e ida a la idoneidad de
egiones climá icas, como al aumen o de ho as de uncionamien o.
1.2.2.3 F ee Cooling
Se a a de un sis ema de educción del consumo ene gé ico pa a en iamien o g a ui o del local a acondiciona
que oma el ai e ex e io pa a ap o echa su baja en alpía cuando las condiciones ex e io es son a o ables, lo
cual disminuye el uso de los equipos de ai e acondicionado.
Figu a 6. Esquema de uncionamien o del ee-cooling
En la Figu a 6, se de alla el p ocedimien o usual pa a ealiza el ee-cooling; es e sis ema cuen a con un
en ilado en la línea de e o no que conduce el ai e hacia el ex e io o eci culándolo hacia la unidad de
a amien o de ai e.
La egulación de la p opo ción de ai e eliminado o eci culado se e ec úa median e un juego de lamas en
unción del g ado de ape u a o cie e y una e ce a lama en la oma de ai e ex e io que ope a
sinc onizadamen e con el ai e eliminado al ex e io ; así al aumen a el caudal de ai e ex e io a medida
que se ab e, se a ce ando la del ai e eci culado y se ab e la del ai e expulsado.
1.3 ESTADO DEL ARTE
En es e apa ado se mues an in o mes que se pueden elaciona y compa a con los emas comen ados en es e
abajo.
1.3.1 Análisis con CFD de la en ilación en edi icios con posiciones de ape u a [4], [5]
La posición de las abe u as de las en anas y la inclinación del echo son pa áme os impo an es que
de e minan la e icacia del ien o impulsado po en ilación c uzada en edi icios. Muchos es udios sob e la
en ilación na u al se han ealizado en el pasado, sin emba go, una e isión de allada de la li e a u a indica que
la mayo ía de los es udios se cen a on en echos planos con posiciones de ape u a simé ica. Hay una al a de
in es igación que analiza el impac o de las posiciones de ape u a y la inclinación del echo en el po encial de
en ilación na u al. Es e a ículo p esen a simulaciones CFD pa a analiza el lujo na u al de en ilación en un
edi icio aislado gené ico con dis in as posiciones de la abe u a y cinco di e en es ángulos de inclinación del
echo. Las simulaciones se ealizan u ilizando Na ie S okes y Reynolds. Se basan en un análisis de
sensibilidad y en la alidación con las mediciones de un únel de ien o an e io men e publicado. Se mues a
que el ángulo de inclinación del ejado iene un e ec o signi ica i o en el lujo de en ilación, se ap oxima un
aumen o de la a i a en más del 22%. La elocidad del ai e máxima aumen e en locales in e io es
conside ablemen e cuando se aumen a el ángulo de inclinación, sin emba go, las di e encias de la elocidad
p omedio en las zonas ocupadas son solo al ededo del 7%. La posición e ical de la abe u a de salida iene
un impac o ela i amen e pequeño sob e la asa de lujo de olumen (menos de 4%) y una pequeña in luencia
en la elocidad p omedio en la zona ocupada (<5%).
1.3.1.1 In oducción
Un echo de dien e de sie a en los edi icios puede con ibui a un ambien e in e io saludable, ya que pe mi e
una mejo combinación de la luz del día y la en ilación na u al en compa ación con un echo es ánda . Es os
echos ienen abe u as de ni el in e io en el ba lo en o y de ni el supe io en el so a en o. El uso de las
abe u as de ni el supe io ubicadas ce ca del echo, hace que se puedan alcanza ni eles de in ensidad de la
luz supe io es que los ni eles ob enidos en una abe u a en el cen o o pa e in e io de una achada. [6]
1.3.1.2 Simulación CFD: Con igu aciones y pa áme os
Es os ajus es y pa áme os ambién se án u ilizados pa a el análisis de sensibilidad ( esolución de la cuad illa,
u bulencia del modelo, en ada de la ene gía ciné ica u bulen a).
La siguien e igu a mues a la is a on al de un edi icio a escala educida, es udiado po [7] con el amaño y
las dimensiones en me os.
Figu a 7. Vis a edi icio es udiado
1.3.1.3 Solucionado de p oblemas
El código de CFD ANSYS es u ilizado pa a ealiza simulaciones. La cons an e Reynolds p omedia 3D
(ecuaciones de Na ie S okes) se esuel en en combinación con el modelo k-u. El algo i mo simple es
u ilizado pa a el acoplamien o de la elocidad y la p esión. La con e gencia se supone que se ob iene cuando
odos los esiduos se es abilizan y se alcanza un mínimo de 10^-6 pa a x e y, de 10^-5 pa a z, y de 10^-4 pa a k
y ε. Se án necesa ias más de 10400 i e aciones pa a ob ene una solución iable.
Figu a 8. Análisis homogeneidad ho izon al
La an e io imagen mues a un análisis de homogeneidad ho izon al: pe iles de la elocidad media del ien o
(U), ene gía ciné ica u bulen a (k) y la asa de disipación especí ica (u) en la en ada (líneas con inuas) y en la
posición del edi icio (líneas de pun os). La al u a del modelo es 0,08 m.
1.3.1.4 Impac o de la esolución
Al ealiza un análisis de sensibilidad es impo an e educi los e o es de disc e ización y el iempo de cálculo.
En es e caso, se ealizó un análisis basado en es edes: (1) una malla g uesa con 421,088 células; (2) una ed
básica con 770,540 células (caso de e e encia); y (3) una úl ima cuad ícula con 1,607,572 células.
37
Figu a 9. Compa ación de la elocidad media ene l plano e ical, a pa i de PIV y CFD
1.3.1.5 Impac o del modelo u bulen o
La alidación del modelo de u bulencia es undamen al pa a la iabilidad de las simulaciones CFD. Las
simulaciones 3D RANS son lle adas a cabo en combinación con seis modelos de u bulencia.
Figu a 10. Impac o de la esolución de la cuad illa
Figu a 11. Impac o del modelo de u bulencia.
Compa ación en e PIV y CFD
Figu a 12. In luencia de la ene gía ciné ica u bulen a
1.3.2 Ac uación del nigh cooling en el diseño de habi aciones basado en CFD [8], [9]
Especialmen e en o icinas, nigh cooling a ae un in e és que es á en cons an e c ecimien o.
Desa o unadamen e, el diseño de las cons ucciones adicionales mues a conside ables p oblemas con el
calo po con ección que se ans ie e po las noches a a és de sus pa edes. Es e a ículo mues a un
p ocedimien o de op imización de un modelo basado en encon a soluciones de diseño de habi ación/sis ema
que ans ie an un al o lujo de calo po con ección du an e el en iamien o de la noche en una o icina
gené ica. Es os modelos mues an cómo el lujo de calo po con ección en la noche es á elacionado con el
concep o de en ilación, la masa é mica, la geome ía y la ue za impulso a. En ealidad, es os modelos
básicamen e buscan el mues eo de da os pa a elegi el óp imo global.
1.3.2.1 In oducción
Un c ecien e in e és adica en las écnicas de en iamien o pasi o, sob e odo en iamien o noc u no. Después
de odo, el en iamien o noc u no mejo a el con o de e ano y minimiza la necesidad de e ige ación
mecánica. Po la noche, se en ía la es uc u a del edi icio. Los días siguien es, la masa é mica abso be el

calo , po lo que el pico de las empe a u as se educen y a asan. [10]. Pa a un endimien o óp imo, es
elemen os básicos son necesa ios: el suminis o de ai e, la capacidad de almacena calo y la ans e encia de
calo , especialmen e la ans e encia de calo po con ección du an e la noche juega un papel cla e.
Desa o unadamen e, he amien as de diseño habi uales hoy en día no pueden cap a es e caso especí ico. La
c eación de nue os expe imen os cos osos a pa i de co elaciones de ans e encia no es ac ible pa a los
diseñado es. La implemen ación en CFD pa a in es iga la ans e encia del calo con ec i o puede
p opo ciona nue os conocimien os y pod ía inspi a a nue os es udios.
1.3.2.2 Con igu ación del expe imen o de simulación
Las o icinas abie as suelen ene una sección longi udinal g ande en compa ación con el co e ans e sal y
con ecuencia ienen di uso es en o ma de en anas. Es o conduce, en é minos gene ales, al lujo de ai e 2D,
de hecho in luenciado po emolinos 3D. Así, no es una mala opción limi a el p oblema a un caso 2D. Es e
caso de p ueba e a básicamen e una habi ación en ilada con ape u a a cada lado. El suminis o de ai e del
lado izquie do e a bas an e al o. Sin emba go, es a simple desc ipción condujo a un g an desa ollo del ai e
en e las dos pa edes, que no apa eció an acen uado en las simulaciones, eque ía un modelo de ap oximación
y un bajo núme o de pun os ce ca de la abe u a [11]
Figu a 13. Expe imen o nomb ado
1.3.2.3 Resul ados
Pa a ga an iza la iabilidad de los esul ados de la simulación, la alidación del modelo de simulación e a
esencial. Sin emba go, no hubo da os disponibles pa a el caso. A o unadamen e, los da os expe imen ales del
2D se pueden u iliza . La al u a de la sala más g ande y un lujo de calo cons an e en ez de una empe a u a
ija no plan ean ningún p oblema. Es e caso p e ende se un pun o de e e encia pa a la con ección mix a.
Ele a el lujo de calo cons an e añadido po el suelo pe mi ió de e mina que Richa dson se des ió en el
núme o de cho os del echo. Las isualizaciones de humo de Schwenke [12] indica on que el a ión cayó
inmedia amen e hacia abajo cuando Ri excedió 0,02. P obablemen e, es o dio como esul ado el uso de ejillas,
las unciones de pa ed y modelos simples de u bulencia. Sin emba go, es as opciones ue on lo mejo que
podían consegui .
1.3.3 E ec o de la e ige ación en la noche en la p oduc i idad y bioquímica [13]
Se ha es udiado el e ec o del en iamien o en la noche en la p oduc i idad y composición bioquímica de la
e aselmis suecica cul i ada. La hipó esis de que el en iamien o po la noche disminui ía la asa de
espi ación y po an o mejo a ía la p oduc i idad ue echazada. La p oduc i idad as un pe íodo de 24 ho as
y la composición bioquímica sólo es aban in luenciadas po la en ada de luz diu na. La can idad de
ca bohid a os supe io y meno con enido de p o eína se obse ó en los pe íodos con más luz. Los hid a os de
ca bono p oducidos du an e el día se u iliza on pa a la sín esis de p o eínas en la noche, mien as que el
con enido ácido g aso se man u o cons an e du an e el día. La asa de pé dida de ca bohid a os en la noche se
elaciona linealmen e con la asa de c ecimien o especí ico, po lo an o con la his o ia de la luz de las
mic oalgas.
1.3.3.1 In oducción
La mic oalga ma ina es una ma e ia p ima aliosa en la acuicul u a, que se u iliza pa a la alimen ación di ec a
pa a ma isco o indi ec a como pienso pa a algunas la as de peces a a és de c iade os. Es a mic oalga puede
se cul i ada mejo en condiciones con oladas en o obio eac o es ce ados (PBR). Es o asegu a una al a
39
p oduc i idad cons an y al a calidad de la ma e ia p ima. Especialmen e en las e apas pos -la as de moluscos,
c us áceos y peces de al a calidad se necesi an algas. Cuando se colocan al ai e lib e de las condiciones de luz
en el PBR no son cons an s y pueden cambia a lo la go del día. Du an e el día, el CO” de la luz es cap u ado y
la o osín esis se es á lle ando a cabo, mien as que los ca bohid a os o mados son en pa e u ilizados en el
p oceso de espi ación. Debido a que p edomina la o osín esis más que la espi ación du an e el dia, un
aumen o ne o de la biomasa se obse a á du an e días. Du an e la noche la o osín esis ya no es possible y la
espi ación p e alece. Es o esul a á en pé didas de biomasa du an e la noche, las células de mic oalgas
me abolizan los hid a os de ca bon pa a ines de man enimien o y pa a la sín esis de p o eínas y o os
compues os celula es. La p oduc i idad ne a es, pues, el esul ado de la o osín esis y la espi ación.
1.3.3.2 Fo obio eac o ubula y modo de uncionamien o
El expe imen ue lle ado a cabo en un PBR ubula ho izon al en un in e nade o si uado en Vlissingen,
Países Bajos [13]. El e ec o de en iamien o en la noche que a ec a en la p oduc i idad, la asa de pé dida de
biomasa y composicion bioquímica se es udió a es empe a u as noc u nas di e en es, 10, 15 y 20°C,
man eniendo la empe a u a du an e el día en 20°C. Los 10°C de la noche ue on escogidos an bajos pa a
e i a el exceso de es és de las mic oalgas. El senso de empe a u a y el Sis ema de ges ión de da os con un
manual con olado se u iliza pa a man ene la empe a u a cons an den o de un ango de ± 0,5°C. Es o ue
log ado median e el uso de un in e cambiado de calo a a és de agua al ededo de un desgasi icado y un
Sis ema de eci culación incluyendo un disposi i o en iado /calen ado . El puen o de e e encia de la
empe a u a e a cambiado de o ma manual, cambiando al pun o de la noche al a a dece y al pun o del día a la
salida del sol. Cada empe a u a de la noche se aplicó du an e un pe íodo de 14 días en eb e o y ma zo de
2014, con i adiaciones de luz dia ias a iando en e 2 y 17 moles po o ones. Se eligie on es os meses po
dos azones. En p ime luga , al ededo de ma zo se p oduce el equinocio, con una luz del día y de la noche
simila . Feb e o, con más de 12 ho as de noche ue elegido po que así iene una du ación mayo de
en iamien o. Se espe aba oscu o pa a ene un mayo e ec o sob e la p oduc i idad, la biomasa, y la
composición bioquímica.
1.3.3.3 Resul ados y discusión
La Figu a 14 mues a la p oduc i idad y endimien o de luz de la mic oalga. Se mues a una concen ación de
biomasa de 0,59 ± 0,04 g/L pa a odos los días expe imen ales y las es di e en es empe a u as de cul i o en
la noche. Cuando la can idad de la luz medida como el lujo de o ones dia ios aumen a, la p oduc i idad ne a
aumen ó y el endimien o de la luz disminuye. El endimien o de la luz es siemp e mayo a bajo lujo de
o ones, ya que menos o ones se es án despe diciando como luo escencia y calo .
Figu a 14. Resul ado expe imen o
1.3.4 Modelado en CFD de la ans e encia de calo con ec i o in e io
CFD se ha con e ido en una he amien a popula pa a la in es igación del calo po con ección in e io . Se
u ilizan dos mé odos pa a hace en e a la ans e encia de calo po con ección de las pa edes en CFD. Una
de ellas es aplica unciones de pa ed, y el o o es pa a implemen a la modelización p óxima a la pa ed
median e la gene ación su icien emen e ina de malla en la capa lími e. El p ime mé odo es muy simple, sin
emba go, no puede se aplicable a ambien es in e io es. El segundo mé odo es gene almen e más p eciso pe o
equie e un núme o signi ica i o de ejilla de malla pa a cap u a la subcapa lími e iscosa. Es a in es igación
p opone ajus a el núme o de P and l en la pa ed pa a modi ica la unción de la empe a u a es ánda en la
pa ed. El ajus e in en a ob ene coe icien es de ans e encia de calo po con ección, pa a pa edes iguales a las
p opo cionadas po las ó mulas de la co elación. Debido a la a iación de la ans e encia de calo
con ec i o con el núme o de P and l es no lineal, es necesa io epe i las simulaciones CFD siguiendo el
p ocedimien o desa ollado. El mé odo p opues o se ha aplicado a modela an o la ans e encia de calo , el
lujo de en ilación y un modo de en ilación po suelo adian e. Los esul ados e elan que la unción de la
empe a u a de la pa ed es capaz de esol e con p ecisión la ans e encia de calo po con ección de in e io
con un núme o mode ado de cuad ícula. La unción de la empe a u a de la pa ed con el núme o de P and l
p oduce una dis ibución de empe a u a inacep able, po lo an o, no es adecuada pa a el modelado de
ans e encia de calo po con ección in e io .
1.3.4.1 In oducción
La ans e encia de calo po con ección en e la supe icie de las pa edes sólidas y el ai e ci cundan e
desempeña un papel impo an e en la cons ucción de e iciencia ene gé ica, dis ibución in e io de la
empe a u a del ai e, la lo abilidad impulsada, e c. Debido a la condición de no deslizamien o de una pa ed
es aciona ia y al amo iguamien o iscoso po el luido, se o ma una capa lími e delgada en la egion ce cana
a la pa ed. Los pe iles de elocidad de ai e ienen g andes g adien es den o de las capas lími e y se
in e cambia impulso en el mismo. Del mismo modo, la ans e encia de ene gía é mica in ensa puede ambien
p oduci se en la egion ce cana a la pa ed, lo que lle a a un g an g adien e de empe a u a al ace ca se a la
pa ed. Los pe iles de empe a u a de ai e den o de las capas lími es deben de e mina se pa a p edeci la
elocidad de ans e encia de calo po con ección.
1.3.4.2 Mé odos
En es a sección, la unción de la pa ed de empe a u a se pe ila p ime o, seguido po nues a es a egia
p opues a pa a ajus a , lo cual conduce a la denominada unción de la empe a u a ajus ada.
1.3.4.3 Desc ipción de casos
Pa a alida el ajus e p opues o a la pa ed, unción de empe a u a es ánda , se es udia on dos casos con
con ección in e na. Uno u iliza un modo de en ilación de mezcla, y el o o emplea un modo de en ilación
po desplazamien o de suelo adian e. La elodidad del ai e medido y los pe iles de empe a u a se aplica on
pa a e alua la unción de empe a u a de la pa ed ajus ada.
1.3.4.4 Resul ados
Se aplica on los pe iles de empe a u a y elocidad pa a e alua el mé odo. Los pe iles calculados, en
compa ación con los calculados en las p uebas expe imen almen e, no enían pa ecido.
1.4 OBJETIVOS DEL TRABAJO FIN DE GRADO
Véase la In oducción, pág.21.
41
2 PROCEDIMIENTO
Es e bloque se encuen a di idido en es e apas di e enciadas. En la p ime a de ellas, a a és del cálculo CFD
se es udia cómo a a mo e se el ai e. En la siguien e e apa, se ealiza un análisis de iabilidad, es udiando la
demanda ene gé ica con apoyo en la he amien a Hulc. Pa a e mina , una úl ima e apa que a a el aho o
conseguido con las mejo as del ío noc u no.
2.1 ETAPA 1: CFD
En es a ase, nos basamos en el abajo ealizado po [14], y con inuamos con sus análisis.
2.1.1 Alcance
En es a p ime a e apa, se u iliza CFD pa a sol en a una se ie de p oblemas, pa a ca ac e iza la p esión que
enemos en las en anas/pa edes/ ejillas, dependiendo del luga en el que nos encon amos. De CFD se
es udia:
1. Ca ac e ización ae odinámica del edi icio
2. Pa ones de lujo
3. Cálculo de coe icien es de ans e encia con ec i a
2.1.2 Ideas básicas CFD
El modelo CFD con iene, desde que se concibe y plan ea el p oblema, has a que se ob ienen las soluciones
deseadas, las siguien es e apas y componen es:
1. Geome ía 2D o 3D. Se cons uye median e la he amien a adecuada una geome ía semejan e al olumen
de con ol que que emos es udia . (Se ía simila a la cons ucción de un modelo eal, po ejemplo una
habi ación).
2. Malla. Median e el so wa e adecuado, se disc e iza la geome ía p e iamen e plan eada. Es e suele se uno
de los pun os más c í icos en el modelo ya que equie e g an conocimien o y des eza po pa e del usua io,
pa a gene a una disc e ización lo su icien emen e e inada y que se encuen e den o de los lími es
ETAPA 1: Cálculo CFD
Cálculo de los coe icien es de ans e encia y pa ones de lujo,
es deci , conoce cómo se mue e el ai e. Es a es la única
he amien a que nos pe mi e conoce el mo imien o del ai e.
ETAPA 2: Análisis de iabilidad
Con apoyo en la he amien a uni icada LIDER-CALENER (Hulc),
calcula y es udia la demanda ene gé ica.
ETAPA 3: ACV
Análisis de iabilidad económica en base a pa áme os
in luenciados po concep os écnicos.
Figu a 18. Resul ado ípico del TNO Cp-Gene a o : Cp e sus di ección del ien o.
Basándonos en es os es udios, se demues a que el Cp depende de la di ección y elocidad del ien o y de
cómo és e incide sob e el edi icio. Se encuen a una g an di icul ad pa a calcula es a a iable, po lo que lo
que encon amos una solución en el uso de la he amien a CFD pa a palia es as di icul ades.
2.1.4 P o ocolo Gene al de cálculo CFD de coe icien es de ans e encia de calo con ec i o.
El obje i o p incipal de es e apa ado es la o mulación del P o ocolo de modelado en su o alidad, de mane a
que se puedan con empla de una mane a ácil y ápida odos los pasos que es e incluye desde el plan eamien o
del p oblema has a su esolución.
An es del pun o en el que se o mula el p o ocolo en su o alidad, se in oduci án algunas conside aciones
adicionales que son impo an es en el modelado.
Es necesa ia la in oducción de algunos elemen os a de e mina que o man ambién pa e del modelo CFD.
2.1.4.1 Condiciones de con ono de en ada y salida
Cob a cie a impo ancia la o ma en la que se asigna las condiciones de con o no en las secciones de en ada
del luido y en la de salida, ya que, según la opción omada, se espe a á cie o p oblema en la con e gencia, un
compo amien o más eal, e c.
Tan o la de e minación de las condiciones de en ada o salida p esen an en la p ác ica es ipos de
ca ac e ización del luido que la aspasa:
- De e minación de la elocidad (de mane a ec o ial): Se de e mina una cie a elocidad en m/s y
la especi icación di eccional de dicha magni ud. Es a no p esen a en conc e o enómenos de
ines abilidad y puede esul a ealis a si el apa a o simulado es po ejemplo un en ilado que uncione
en dicha di ección de e minada.
- De e minación de la p esión di e encial: Se de e mina la p esión di e encial a la que en a ía el ai e
espec o a cie o pun o de e e encia. Tampoco p esen a especí icamen e enómenos de ines abilidad y
ealiza una ep esen ación más eal en la ca ac e ización del e ec o del ien o, u o os sis emas en los
que se es ablezca una di e encia de p esión.
- De e minación de la can idad de masa de luido (Key-Ta ge ): Es a condición suele se
cie amen e solici ada en la p ác ica del modelado en ecin os in e nos, ya que la en ilación de un
local end ía de e minada po dicha ca ac e ís ica. A menudo p esen a al os p oblemas de
con e gencia po lo que se suele es ima una p esión di e encial asociada, y cuando la solución se
es abiliza, se modi ica la condición de con o no in oduciendo una imposición de can idad de masa
(en adelan e e e ido po Key-Ta ge ). Si la solución ob enida inalmen e, es la oscilación de dicho
pa áme o, “Can idad de masa de luido”, se puede de ini la solución con un ma gen de e o de la
di e encia en e los alo es pico.

49
Además, exis e o o pun o impo an e que se á la de e minación de la u bulencia en el luido de en ada y de
salida. Exis en di e en es mane as de especi ica lo, desde da alo es a las ecuaciones de cie e de cada
modelo, a in oduci el alo pa a la combinación de dos a iables u bulen as. En la p ác ica, se suele u iliza
la de e minación de los alo es de Tu bulencia del luido (%) que se mue e en alo es de 1/10% pa a luidos
muy poco o muy u bulen os espec i amen e, y la longi ud equi alen e (m).
2.1.4.2 Fo mulación del p o ocol gene al.
Una ez de e minado es o, se ecoge a con inuación el conjun o de elemen os necesa ios. A su ez, es o se
p esen a pa a dos ni eles de de alle eque ido:
- Al a p ecisión Es e es eque ido cuando se necesi a de e mina una magni ud a ec ada po los e ec os
mic oscopios (p ej. Coe icien e de película), o ambién cuando se equie e cie a alidez en la solución
a ni el cuan i a i o.
- Baja-Media p ecisión Es a opción implica á que el modelo no iene una alidez cuan i a i a
con as ada, especialmen e en las a iables que se de e minen en unción de los e ec os ce canos al
mu o. No obs an e, ya que esul an modelos de muy bajo gas o compu acional, pueden se ú iles en la
de e minación de los pa ones de lujo de ai e, o el es udio de la en ilación de un ecin o a ni el
cuali a i o o semi-cuan i a i o.
2.1.4.2.1 De e minación del ma gen de e o en solución.
La de e minación del ma gen de e o impues o en la solución encon ada bajo la aplicación del p o ocolo se
lle a á a cabo de la siguien e mane a:
1.- Se e alua án odos los pa áme os que incluyen cie o ni el de e o (ΔεMODELO, ΔεMALLA, ΔεOTROS (Capa
p ismá icas, Nume o de elemen os, e c)) pa a cada una de las supe icies.
2.- Se asigna el e o más ele ado de en e los an e io men e plan eados a su co espondien e supe icie,
siemp e que es e alo supe e el ΔεINICIAL.
2.1.4.2.2 Esquema gene al del P o ocolo de modelado en CFD pa a Recin os In e io es.
Bajo odas las conside aciones p e ias, se ecoge en el ANEXO II un esquema del p o ocolo desa ollado. A
su ez, se p esen an dos e siones, una de al a p ecisión, y po an o mayo cos o compu acional, y una de baja
p ecisión pa a análisis semi-cuan i a i o.
2.2 ETAPA 2: EVALUACIÓN DE AHORROS
Pa a e alua el desempeño de es e elemen o en un edi icio y ealiza su pos e io ce i icación, se debe emplea
la opción de las “capacidades gené icas de la en uel a” de la “He amien a uni icada LIDER CALENER”.
La idea es usa una he amien a de simulación del compo amien o ene gé ico de edi icios pa a calcula la
si uación de pa ida del edi icio, y pode compa a la si uación de pa ida con la si uación mejo ada con
en ilación noc u na.
Pa a la ealización de es e p ocedimien o se sin e izan algunas pinceladas en las siguien es líneas. Pa a más
in o mación se emi e al lec o al manual de usua io de la he amien a.
Pa a la de inición de la medad, es necesa io pa i de un edi icio de inido p e iamen e con la “He amien a
uni icada LIDER-CALENER”). Pa a ealiza la de inición de una capacidad adicional de ipo gené ica en la
He amien a Uni icada LIDER-CALENER, se selecciona el bo ón co espondien e en el ges o de capacidades
adicionales:
Figu a 19. He amien a uni icada LIDER-CALENER
Aho a bien es a modelización de allada puede se compa ada con una modelización simpli icada como la que
sigue a con inuación.
El modelado pa a la demanda de e ige ación [kWh/m2] queda en unción del edi icio, del clima y de la
p opia iden i icación/ajus e ealizado:
IDEAL
REF
D
El único é mino nue o con espec o a la demanda de cale acción es el é mino de ganancias po ansmisión y
en ilación/in il aciones. Es e é mino esponde a la dualidad de es e lujo.
Como único da o nue o:
G ados día como Tempe a u a seca ex e io menos 25 cuando es a es supe io a 25ºC, en ºC.
Relacionado con el pun o an e io , el e ec o de pé didas posible po ansmisión y en ilación/in il aciones
esul a:
Como único da o nue o:
G ados día 25 menos Tempe a u a seca ex e io cuando es á es in e io a 25ºC, en ºC,
El en iamien o noc u no se modela como unas eno aciones de ho a du an e las ho as de noche .
En e ige ación, se equie e ob ene las pé didas ne as o ú iles. Pa a ello se necesi a ob ene un alo pa a el
ac o de u ilización de e ige ación.
Pues o que la o mulación eó ica y la es imada no dependen, bajo las simpli icaciones ealizadas, de la
es ación en la que se encuen e, se admi e la cons an e de iempo como única y acep ada pa a ambos
egímenes.
51
Figu a 20. Fac o de u ilización pa a el égimen de e ige ación
Siguiendo la misma e e encia, la o mulación del ac o de u ilización se hace en es amos en la no ma [4],
en unción de cocien e en e ganancias y pé didas ne as pa a el pe iodo de e ige ación omado,
esul ando:
Si y 
Si 
Si 
Sob e el ac o de u ilización pa a co egi el alo de las pé didas b u as no se han encon ado e e encias
signi ica i as. Aunque, sol en ado el p oblema de la cons an e de iempo, las he amien as queda ían de inidas
de o ma análoga a la o mulación pa a cale acción.
El p oblema es que es a o mulación no iene en cuen a el e ec o de la ac i ación ni la e iciencia de
ca ga/desca ga de la ine cia é mica del edi icio. En es e p oyec o se pe sigue analiza en mayo de alle su
e ec o median e el cálculo de coe icien es de ans e encia con ec i a asociados a los elemen os de in e és. De
ahí que es a o mulación simpli icada no sea su icien e.
La en ilación noc u na modelada en la he amien a de allada iene es decisiones:
- Du ación del pe iodo de ope ación en iempo du an e la noche y en meses (es ación de e ige ación)
- Cálculo de pa ones de lujo en el in e io del edi icio
- Cálculo de coe icien es de ans e encia con ec i o asociados
En la aplicación 4 se explica sob e un caso es udio la aplicación de la me odología.
2.3 ETAPA 3: ANÁLISIS DEL CICLO DE VIDA
Teniendo en cuen a las mejo as que ocasiona la implan ación de medidas pa a la mejo a noc u na ene gé ica, a
con inuación se mues a el aho o gene ado en al implan ación.
Pa a empeza , se calculan los cos es que in e ienen.
- Cos es iniciales
- Cos es de ope ación
- Cos es o ales
El aho o se basa en el cálculo de pa áme os in luenciados po concep os écnicos (cos es an e io es).
El cos e inicial consis e en e alua el cos e del sis ema a pa i del cos e de los equipos p incipales en la
ins alación, es deci , a pa i de nombas, depósi os.
Los cos es de ope ación son los cos es de i ados de odos los consumos: de ene gía, de se icios, de ma e ias
p imas, que necesi e el p oceso anualmen e, exp esado en unidades mone a ias.
El cos e o al es la suma del cos e inicial de la ins alación, y el cos e de ope ación du an e el ciclo de ida.
Dos pa áme os se u ilizan pa a la compa ación de las al e na i as de diseño de aplicaciones, ambos se
calculan a pa i del denominado Valo P esen e Ne o (VPN) de una in e sión, calculado como:
Se ia mejo opción aquella con mayo VPN.
2.3.1 Plazo de ecupe ación del Capi al
Es el núme o de años que hace que el VPN sea nulo. Es el plazo de iempo necesa io pa a ecupe a la
in e sión inicial, es deci , cuan o más co o mejo .
Siendo N el núme o de años que se a da en ecupe a la in e sión, e i el ipo de in e és.
2.3.2 Tasa in e na de Ren abilidad (TIR)
Es el ipo de in e és que end ía que ene el dine o pa a que el VPN uese nulo. Cuan o mayo sea, mejo , mas
en able es la in e sión ealizada.
2.3.3 Aho o ob enido
Teniendo en cuen a el consumo eléc ico, los cos es de ins alación, los cos es de ope ación y los cos es de
man enimien o de la ins alación, el aho o se calcula como:
El aho o gene ado se ía unción de kWh, pe o ácilmen e, conociendo el p ecio en Eu os po kW, ob enemos
el aho o conseguido en Eu os.
A ene en cuen a, el p ocedimien o pe mi e ob ene el aho o con los años. Ya que el aho o en nues a
aplicación depende del clima, debemos supone un pano ama climá ico pa a hace la simulación en N años.
O a opción es supone que el clima se epi e, es deci , supone el climo de los N años an e io es.
53
3
A con inuación, se mues an las aplicaciones necesa ias pa a la ca ac e ización de la en ilación noc u na en
edi icios.
3.1 APLICACIÓN 1: DEFINICIÓN DE CONDICIONES DE CONTORNO
3.1.1 Desc ipción
La p esen e aplicación si e como ejemplo de la aplicación del p ocedimien o desc i o en el abajo in de
g ado pa a la ca ac e ización ae odinámica de la en uel a de edi icios. El obje i o de la aplicación es el cálculo
del coe icien e de p esiones en la en uel a de un a o. Pa a ello, es e edi icio es modelado en el in e io de un
únel de ien o.
Los obje i os secunda ios conseguidos son:
- Consolida el p ocedimien o CFD de ca ac e ización ae odinámica median e la de inición de un únel
de ien o
- Resol e las dudas e ince idumb es ligadas a la malla y los modelos a emplea
- Demos a la alidez del p ocedimien o, discu iendo di e en es al e na i as y compa ándolo con
esul ados analí icos.
En una p ime a e apa se cons uye una geome ía de un a o ípico. De es e edi icio in e esa el lujo de ai e
al ededo de su columna.
En la segunda e apa se malla el a o siguiendo las di ec ices del p ocedimien o, pe o analizando la in luencia
de la capa lími e y del e inado de malla. Es a segunda e apa es impo an e de ca a a las conclusiones
adop ables pa a la simulación de ecin os de mayo en idad, po ejemplo ba ios.
Finalmen e, en el documen o se p esen a la sín esis de decisiones adop adas en Fluen .
3.1.2 Geome ía
El diseño inicial del Fa o se ha ealizado siguiendo la geome ía y dimensiones de dis in os modelos de
a os eales que se mues an en la Figu a 21.
Figu a 21. De izquie da a de echa: Fa o de Cabo Ha e as, Fa o de Pensacola, Fa o Spli Poin .
En la Figu a 22 se obse a el diseño inicial del Fa o. En las Figu a 23, Figu a 24 y Figu a 25 se mues an
en de alle la base, la pa e supe io , y la plan a supe io e in e io del Fa o espec i amen e.

Figu a 22. Diseño inicial del Fa o
Figu a 23. Base del a o
Figu a 24. Pa e supe io del a o
Figu a 25. Plan a supe io e in e io del a o
Pa a la c eación del únel de ien o se diseña un p isma ec angula sólido con la geome ía del Fa o
cen ado en el in e io pa iendo de su base. Median e una ope ación “booleana” se ex ae un cue po sólido
den o de o o cue po sólido, es deci , ex ae el Fa o de la geome ía del únel de ien o.
Las dimensiones del únel de ien o son:
- Anchu a: 60 m.
- Al u a: 54 m.
- P o undidad: 100 m.
Figu a 26. Modelo inicial del únel de ien o
Cabe comen a que aunque la geome ía del únel de ien o es pequeña, se ha conseguido ap ende a
manipula las condiciones de con o no pa a pode desa olla el lujo de en ada an es de su incidencia con el
a o y ambién a a ia la di ección del mismo. Es po ello que no se necesi a una geome ía mayo .
3.1.3 Malla
T as la c eación de supe icies y seleccionado el amaño de malla global, así como el e inado de la malla
de la columna que ya se ha explicado en el modelo sin capa lími e, se p ocede a la c eación de las capas
de e inado en la supe icie de la columna del Fa o median e el módulo ICEM de ANSYS 14.0 pa a el
pos e io es udio del compo amien o del luido en la capa lími e.
En p ime luga , se selecciona en el “Pa Mesh Se up” que la malla en la supe icie de la columna la
con o men p ismas.
Figu a 27. Capas de p ismas al ededo de lFa o
Figu a 28. De alle de las 20 capas de p ismas al ededo de
la supe icie de la columna del Fa o.
Además de de ini la malla hay que de ini los planos de medición, la Figu a 29 mues a las ca ac e ís icas de
es os planos.
Figu a 29. Planos de medición
Hay que des aca las siguien es ideas:
1. La malla básica ha sido gene ada a base de p ueba de e o , es deci , se ha elegido un amaño nominal
de e aed os que se ha ido e inando has a alcanza una es abilización de esul ados. Una ez
es abilizados se ha ijado es e amaño como nominal. Los esul ados obse ados son el amaño y
magni ud de la es ela.
2. Se ha e inado la malla en los elemen os supe iciales del a o analizando la a iación de la es ela y
del pe il de elocidades. Una ez es abilizado es os esul ados se ha ijado es e e inado como el
e inado idóneo.
3. Pa a la capa lími e se han omado las decisiones del capí ulo dos sob e la malla e inada an e io .
Es as es ideas dan luga a la siguien e nomencla u a: XY-Z,
- X: es un alo numé ico que indica el de alle de la malla olumé ica, donde 1 es el alo de pa ida y
4 es un alo 4 eces in e io
- Y: es un alo al abé ico. A indica que el modelo u bulen o en K-Epsilon Realizable, B K-Epsilon
Realizable, y M indica que es un caso ipo A pe o además la malla supe icial ha sido e inada.
- Z: oma el alo CL si se ha de inido una capa lími e en el a o.
3.1.4 Resul ados
3.1.4.1 De inición de casos
Los pa áme os y conside aciones básicas que se han enido en cuen a en la simulación ipo 1M-CL (caso de
e e encia) ienen ecogidos en la Tabla 5.
Modelo de ene gía
Ecuación de la ene gía
Modelo de u bulencia
k-epsilon
Realizable
(Enhanced Wall
T ea men )
Fluido
Ai e
Condiciones de con o no
de las supe icies
Fa o
Wall (Pa ed)
Túnel
En ada
Velocidad de en ada: 2 m/s
Tempe a u a cons an e: 300 K
Salida
P essu e Ou le (P esión
de
salida)
P esión
a mos é ica
La e al
izquie do
Symme y (Pa ed)
La e al
de echo
Symme y (Pa ed)
Techo
Symme y (Pa ed)
Suelo
Wall (Pa ed)
Mé odo de
solución
(disc e ización
espacial)
G een-Gauss basado en nodos
Mé odo de inicialización
Híb ida
Núme o de i e aciones
500
Tabla 5. Pa áme os de la simulación 1M-CL
En es a simulación se conside a que la u bulencia sigue un modelo k-épsilon ealizable con mejo a del
compo amien o en pa ed (Enhanced Wall T ea men ), ya que se ecomienda en p oblemas con lujos de
ase única como es es e caso. El modelo k- épsilon ealizable p esen a di e encias en e al modelo
S anda d, a pesa de compa i la misma ecuación de ene gía ciné ica de u bulencia.
El modelo k-épsilon ealizable o ece en ajas en e al modelo k-épsilon S anda d:
- Mejo a la ecuación de épsilon.
- La a iable Cµ ela i a a la iscosidad u bulen a ya no es cons an e. En el modelo
ealizable, es a a iable es unción de las asas de es ue zos y o aciones p omedios de la
elocidad angula de la o ación del sis ema, y de los campos de u bulencia.
- Mejo a los esul ados ob enidos en lujos que in oluc a:
o Cho os planos o ci cula es (p edice la di usión del cho o co ec amen e).
o Capas lími e bajo ue es g adien es de p esión nega i a o la sepa ación.
o Ro ación, eci culación.
o Cu a u as de líneas de co ien e p onunciadas.
Tal y como se ha dicho, el es o de casos compa en las pun ualizaciones an e io es sal o en la ipología del
modelo de u bulen o y en el e inado de la malla.
Se ha op ado po un núme o de i e aciones de 500 que pe mi e la con e gencia de la solución du an e el
cálculo (Figu a 30).
57
Figu a 30. Con e gencia de la solución pa a 500 i e aciones de la Simulación 1B
3.1.4.2 In luencia capa lími e
Pa a analiza el e ec o de la capa lími e se ha gene ado una malla e inada y con capa lími e a pa i del caso
nominal (1M-CL), y o o caso con el mismo núme o de nodos que el an e io pe o sin capa lími e (2M). Se ha
op ado po p esen a es os esul ados, aunque se han hecho odas las combinaciones de simulaciones, ya que la
idea es demos a el e ec o de coloca bien los nodos, en es e caso de iniendo la capa lími e
Figu a 31. G á ica de la e olución de la elocidad de la
simulación
Figu a 32. De alle del desp endimien o de la capa lími e y
compo amien o del luido.
La g á ica an e io mues a el campo de elocidades en el plano medio del a o, y además la e olución del
módulo en la línea media que apa ece ep esen ada. Se puede e cómo exis e bas an e coincidencia del
módulo has a la zona ce cana a la supe icie (zona izquie da). Es a zona es impo an e pa a ca ac e iza el
e ec o de la p esión o al en el cue po.
Figu a 33. E olución de las elocidades y del luido en la es ela u bulen a en el plano e ical.
3.1.4.3 Valición con modelo analí ico de e e encia.
De la li e a u a se sabe que el lujo ideal (no iscoso, incomp esible e i o acional) al ededo de un cilind o se
ep esen a median e po encial complejo, Ecuación (1).
ealizado, pues o que se necesi a ía una longi ud de ubo la ga con el luido oda ía ans i iendo calo . Pe o,
dado que el lujo alcanza la empe a u a de la pa ed, es di ícil encon a el alo de Nu = 3.66 que p edice la
eo ía pa a L>>D.
Exis en ambién co elaciones pa a el caso en el que an o la capa limi e hid áulica como la é mica se
desa ollan simul áneamen e pe o no se ha elegido esa opción po que complica ía no ablemen e el p oblema.
De acue do con es as p emisas, se oma la geome ía, se malla y se elabo a un modelo de Fluen . Se compa a
con la co elación 25 pa a el caso de lujos lamina es y con la co elación 27 pa a casos u bulen os, pa a así
co obo a la es a egia de mallado.
3.2.2 Modelización
3.2.2.1 Geome ía
Se esuel en dos geome ías di e en es: un conduc o ci cula y un conduc o o mado po dos placas pa alelas
in ini amen e anchas.
3.2.2.2 Malla
La malla es uno de los elemen os p incipales en los que se apoya el mo o de cálculo de FLUENT, po lo que
un buen mallado es necesa io pa a ob ene buenos esul ados. T as a ias p uebas, se p opone como malla de
pa ida una malla plana de celdilla unidad ec angula .
De es e modo, el p oblema se esuel e asumiendo que se a a de un p oblema axil simé ico.
Figu a 45: Esquema de la malla
Es a malla es ac ible pa a un modelo 2D, pe o debe se op imizada pa a esol e casos idimensionales, no
obs an e, esboza la idea en la que se debe basa el nue o mallado.
La alidación de es a malla se lle a a cabo an o de o ma isual como de o ma numé ica. Se ealizan
di e en es simulaciones ob eniéndose muy buenos esul ados cuando se analiza el égimen lamina , lo que,
jun o con la isualización de la solución, nos inci a a pensa que la malla es su icien emen e ina como pa a
acep a la como álida.
Figu a 46. T ansición a la u bulencia en égimen u bulen o
En égimen u bulen o se ep esen a la in ensidad de u bulencia obse ándose el pun o de sepa ación de la

65
capa limi e, la subcapa lamina y la u bulen a.
3.2.3 Resul ados CFD
3.2.3.1 Aspec os gene als
En es e apa ado se de allan los aspec os gene ales asociados a los modelos esuel os, es o es, el núme o de
Reynolds y el Núme o de Nussel pa icula izado pa a las dos geome ías impues as. A la pa se de ine la
egión de en ada.
Básicamen e se pueden dis ingui dos ipos de egiones de en ada cuyas dimensiones son di e en es según la
geome ía del conduc o y según se abaje en égimen lamina o u bulen o. Es as dos egiones son:
- En ada hid odinámica: se a a de la longi ud que equie e el luido pa a que se desa olle su pe il de
elocidades.
o En caso lamina , pa a conduc o ci cula : ap oximadamen e 0.05 Re D.
o En caso u bulen o, la solución no es an cla a pe o exis en o mulas que pe mi en es ima la
con cie a calidad aunque un es udio p eciso equie e inspección isual.
- En ada é mica: se a a de la longi ud que necesi a el luido pa a alcanza la empe a u a de la pa ed
cuando és a queda impues a como condición de con o no.
o En caso lamina , conduc o ci cula ,: ap oximadamen e 0.05·Re·D·P .
o En caso u bulen o, debe es udia se po inspección.
3.2.3.2 Conduc o ci cula
Los núme os adimensionales necesa ios pa a el es udio que se pe sigue son:
Núme o de Reynolds:
ReD: núme o de Reynolds, e aluado como:
Donde:
ρ: densidad del luido en las condiciones de abajo.
U: elocidad del luido calculada como el caudal ci culan e en e el á ea de paso. Debe co esponde
con el alo in oducido a FLUENT.
D: diáme o del conduc o
μ: iscosidad del luido
Núme o de Nussel :
Nu: núme o de Nussel del que se calcula un coe icien e de película h.
D: diáme o del conduc o
K: conduc i idad del luido. (No con undi con la conduc i idad del ubo)
h: es el coe icien e global de ans e encia de calo que debe se en endido como sigue:
Donde:
G: lujo másico
hmm x: en alpía medida de masa en la sección x
hmm 0: en alpía media de masa en la sección dónde comienza a ans e i se calo . (Mejo oma
lec u a un poco an es pues o que al no ans e i se calo , el alo de la en alpia es el mismo)
Tmm x: empe a u a media de masa en la sección x
Tmm 0: empe a u a media de masa en el pun o donde comienza a ans e i se calo .
Tpa ed: empe a u a de la pa ed.
A: á ea de in e cambio de calo .
Figu a 47. Esquema conduc o ci cula
Región de en ada:
En es e apa ado se p opone una exp esión con la que la longi ud de la egión de en ada puede se es imada.
Pues o que se a a de una es imación, es a exp esión a oja como esul ado un in e alo den o del cual se
debe alcanz a la adap ación del lujo.
A modo ilus a i o, se ealiza una inspección isual y se compa a el esul ado con es a ó mula pa a la
es imación de la longi ud de en ada en un conduc o ci cula lujo in e no con un Reynolds de 6.3·104 .
Figu a 48: pe iles de elocidades Re 63e+4
De es a inspección isual se puede in ui que la egión de en ada hid odinámica mide ap oximadamen e 10
me os.
A la ez, pa a compa a con la exp esión desc i a en al comienzo, se e alúa es a ó mula ob eniéndose que la
longi ud de en ada debe encon a se en el in e alo 9.88m <Le< 15m.
Como se puede e , se cumple es e c i e io y el ango es á bas an e aco ado con una exac i ud azonable.
P opiedades:
Pa a el p oblema esuel o se han impues o:
67
P : P and del luido: 0.7296
Densidad: 1.18Kg/m3
Viscosidad: 1.18 · 10 -5
Capacidad calo í ica (Cp): 1007 J/KgK
Conduc i idad é mica: 0.02551 W/mK
Da os ob enidos de FLUENT y compa ación con la co elación.
De acue do con la es a egia plan eada, se lanzan dos casos lamina es, uno con un Re de 315 y o o con un Re
de 947.
NOTA: odas es as p opiedades son dependien es de la empe a u a, y dado que es necesa io esol e el
p oblema é mico pa a compa a esul ados, lo mejo es impone p opiedades cons an es con la empe a u a.
3.2.3.3 Placas planas
De o ma análoga al p ocedimien o empleado pa a el conduc o ci cula , se dispone un conduc o o mado po
dos placas pa alelas di ididas en dos egiones: una p ime a egión en la que el lujo se desa olla
hid odinámicamen e y o a en la que se ans ie e calo .
Figu a 49. Esquema placa plana.
Los pa áme os empleados son idén icos aunque deben pa icula iza se pa a la geome ía desa ollada.
Núme o de Reynods:
ReD: núme o de Reynolds, e aluado como:
Donde:
ρ: densidad del luido en las condiciones de abajo.
U: elocidad del luido calculada como el caudal ci culan e en e el á ea de paso. Debe co esponde
con el alo in oducido a FLUENT.
e: ancho del conduc o
μ: iscosidad del luido
Núme o de Nussel :
Nu: núme o de Nussel del que se calcula un coe icien e de película h.
Donde:
e: ancho del conduc o
K: conduc i idad del luido. (No con undi con la conduc i idad del ubo)
h: es el coe icien e global de ans e encia de calo
3.2.3.4 Caso 1: Conduc o ci cula lujo lamina
En es e apa ado se esuel e un conduc o ci cula en égimen lamina con FLUENT. Pa a ealiza la
compa ación de esul ados, se usa á como modelo de e e encia los esul ados de la co elación 25 de las
ablas de la asigna u a de “T ansmisión de Calo ”, las cuales podemos encon a en el ¡E o ! No se
encuen a el o igen de la e e encia..
La ecuación que ige el modelo de e e encia elegido es la siguien e:
Se ob iene un Nussel medio en e el pun o de comienzo de la ans e encia de calo y el pun o en el que se
quie e e alua el Nussel . Pa e de la hipó esis es que el lujo es á hid odinámicamen e desa ollado, es deci ,
cuando se comienza a ans e i calo exis e un pe il de elocidades de Haggen Poiseuille. Asumen que la
empe a u a de la pa ed es cons an e.
Se esuel e pa a dos núme os de Reynolds di e en es cuyos alo es son: 947 y 315 pa a una elocidad de
en ada de 0.2m/s y 0.1m/s espec i amen e.
3.2.3.4.1 Resul ados
A con inuación se mues an los esul ados ob enidos de las simulaciones.
Figu a 50: Nussel en e a la posición
En el g á ico se obse a una cla a endencia del núme o de Nussel a alcanza una asín o a ho izon al.
Se obse a que an solo se ep esen an alo es de Nussel a pa i de x=150m po que pa a alo es in e io es el
conduc o es á aislado.
A con inuación se compa an con los alo es de la co elación:
Re
x
Nu Fluen
Nu co elación
315
160.1
4.302
4.271
315
169.1
4.112
4.003
947
160.1
5.175
5.216
947
169.1
4.498
4.575
Tabla 6. Compa ación Nu Caso 1
69
3.2.3.5 Caso 2: Conduc o ci cula lujo u bulen o
En es e apa ado se esuel e un conduc o ci cula en égimen u bulen o, como modelo de e e encia se usa la
co elación 27 de las ablas comen adas con an e io idad.
La ecuación que ige el modelo de e e encia elegido es la siguien e:
Se ob iene el núme o de Nussel pa a lujo u bulen o comple amen e desa ollado con un núme o de Reynolds
mayo de 10000 y un P and en e 0.6 y 160.
Bajo es as hipó esis, y asumiendo de nue o p opiedades cons an es con la empe a u a e iguales a las
impues as en el caso lamina , se lanza un nue o caso de FLUENT con un modelo u bulen o.
3.2.3.5.1 Resul ados
En es e caso, dada las di icul ades encon adas, no ha sido posible ealiza un es udio de Nu en e a x aunque
si se mues a una abla donde se compa a el alo de Nu leído en FLUENT con el alo calculado a a és de
la co elación.
Re
x
Nu Fluen
Nu co elación
105
169.1
194.70
199.41
94400
169.1
182.19
190.40
62933
169.1
134.56
137.68
Tabla 7. Compa ación Nu Caso 2
Pa a la ex acción de es os esul ados se han ealizado di e en es simulaciones y aunque muchas a ojan
alo es muy alejados de las co elaciones, se ha p o undizado en que la solución pod ía eni de u iliza una
unción de pa ed que ocalice en los e ec os é micos.
De es e modo, se ha ealizado una simulación en la que en p ime luga se ha esuel o el p oblema u ilizando
un modelo K-ε cuya solución mejo a en un segundo paso ac i ando es as unciones de pa ed (Wall unc ion).
T as ealiza a ias simulaciones, se obse a que pa a la solución del p oblema expues o esul a necesa io po
an o, esol e inicialmen e el p oblema sin ac i a las Wall unc ions y luego hace uso de las unciones de
pa ed de FLUENT.
3.2.3.6 Caso 3: Placas pa alelas lujo lamina
En es e apa ado se ealiza un cálculo análogo al p esen ado pa a el conduc o ci cula . Pa a ello, se oma un
conduc o o mado po dos placas pa alelas y empleando una malla simila a la empleada pa a el conduc o
ci cula . Se impone de nue o una egión adiabá ica su icien emen e la ga como pa a que el lujo se desa olle
y o a de ans e encia de calo dónde se calculan los núme os de Nussel medio pa a di e en es secciones.
En el caso de lujo lamina exis e, además de solución analí ica pa a el p oblema de placas pa alelas an o a
empe a u a cons an e como a lujo de calo cons an e, g an can idad de publicaciones en la li e a u a.
Pa a el caso en égimen lamina y conside ando la egión o almen e desa ollada hid odinámica y
é micamen e, el p oblema puede esol e se de mane a analí ica. Se iene que, en el caso del p oblema de
ube ías, el núme o de Nussel es una cons an e independien e del P , del ReD y de la posición en el eje y [15,
p. 440]. En es e caso la empe a u a de e e encia que se emplea en la ley de en iamien o de New on iene
dada po Tm, que ep esen a en cada sección del canal la empe a u a media que debe ene el luido pa a
anspo a la misma can idad de ene gía é mica po esa sección. Es a empe a u a media a ía en la di ección
del lujo.

Pa a el caso de la geome ía de placas pa alelas iso e mas y dependiendo de la elación de aspec o b/L se iene,
de mane a análoga al caso de ube ías, un núme o de Nussel cons an e [15, p. 450]
Tabla 8. Relación b/L con Un
3.2.3.6.1 Resul ados
En es e apa ado se mues an los esul ados ob enidos del es udio ealizado sob e placas planas pa alelas.
Re
x
Nu Fluen
Nu co elación
1973
0-4m
11.09
7.54
1973
70-120m
7.84
7.54
986
0-4m
9.78
7.54
986
70-120m
7.25
7.54
Tabla 9. Compa ación Nu Caso 3
Se obse a que, cuando omamos una media ocalizando solo en la egión de en ada, los alo es de Nu son
más ele ados que la solución eó ica pa a lujo comple amen e desa ollado. Pe o cuando se oman medias en
egiones algo más alejadas, los alo es ienden a se simila es.
3.2.3.7 Caso 4: Placas pa alelas lujo u bulen o
En es e apa ado se mues an los esul ados ob enidos pa a un Reynolds de 6,3e+4 pa a el caso de dos placas
planas in ini as y pa alelas.
Los esul ados se mues an en la siguen e abla:
Re
x
Nu Fluen
Nu co elación de
Pe uco
Nu co elacion de
Kays & C aw o d
75500
150m-169.1m
161
138
143
Tabla 10. Compa ación Nu Caso 4
3.2.4 Conclusiones
Los escollos supe ados son:
- Conocimien o de la capa lími e: modelización y mallado
- Cálculo de coe icien e de ans e encia con ec i a como alo ep esen a i o de una supe icie.
- Análisis de la egión de en ada y.
71
3.3 APLICACIÓN 3: CARACTERIZACIÓN DE PATRONES DE FLUJO
3.3.1 Desc ipción
Es a aplicación iene como obje i o demos a qué me odología es álida pa a la ca ac e ización de pa ones
de lujo. Es a ca ac e ización pe mi i á conoce cómo se mue e el ai e en el in e io de locales, con una en ada
o salida o zada, bien po medio na u al, mecánico o híb ido. Pa a ello se ha elegido el es udio de un salón de
un piso de VPO de Málaga. Sob e es e edi icio se ealiza una ba e ía de casos con di e en es con igu aciones
de huecos de en ada pa a ob ene la disposición de es os que hagan que la en ilación del ecin o sea máxima.
La mo i ación de la ealización de dicho es udio se basa en la alidación de es a a ian e del p o ocolo hacia el
campo de los análisis semi-cuan i a i os, en la que los alo es a ojados end án alo a ni el compa a i o
en e los mismos ( an o mayo /meno que la e e encia).
Figu a 51. Imagen ex e io del edi icio bajo e o ma
Figu a 52. Imagen de la achada Es e del edi icio de las
i iendas es udiadas.
A su ez, el caso plan eado o ma pa e de un p oyec o de e o ma de un conjun o de i iendas de p o ección
o icial pe enecien es al Ayun amien o de Málaga. Es e p oyec o (P oyec o RS), se lle a a cabo conjun amen e
con el Ayun amien o de Málaga y la cons uc o a FCC.
El edi icio se encuen a si uado en la A . Jacin o Bena en e y cons a de 140 i iendas, las cuales mues an
a ias con igu aciones y o ien aciones. No obs an e, se es udia á la i ienda de Tipo A, ya que es la es más
nume osa.
3.3.2 E ec o del ien o-condiciones de con o no
Se necesi an condiciones de con o no en p esión. En la p ime a aplicación se han ob enido es as condiciones
de con o no a pa i de un únel de ien o, pe o en es a, po ene una geome ía ex e io bas an e i egula y
desconocida, se ha ob ado po la opción ap oximada.
La opción ap oximada implica el siguien e p oceso:
1.- De e minación de o ien ación del edi icio.
2.- De e minación de la di ección e in ensidad del ien o Ca ac e ís ica (Rosa de ien os).
3.- Cálculo del coe icien e de p esión en o ma ec o ial aplicado a cada hueco.
Es as condiciones de con o no pueden se en componen es x,y,z calculadas a pa i de la elocidad en cada
di ección, o bien un alo de la p esión y unas di ección de en ada/salida ijada en las abe u as. En el caso a
es udio se acue da la opción p ime a po se más sencilla, ya que p oyec a la elocidad del ien o en la
componen e no mal y angen e de la abe u a.
Pa a de e mina la condición de p esión que gene a el ien o sob e los huecos de la achada se debe u iliza la
siguien e de inición:
Donde Cp ep esen a el coe icien e de p esión en unción de la di ección de incidencia del ec o ien o
espec o a la achada. Así, bajo la descomposición de dicha di ección ela i a en un sis ema de coo denadas
con enido en un plano no mal a la achada, se deben ealiza las siguien es dis inciones.
Cp Ba lo en o “0.3”. La componen e de ba lo en o es á e e ida al e ec o del ien o en la di ección no mal a
la supe icie.
Cp angen e “0.1”. Es e Cp es u ilizado en la componen e del ien o angencial a la supe icie. Como se
puede ap ecia el alo de Cp es meno que en ba lo en o ya que la p esión gene ada po es e e ec o en el
hueco de la achada es meno .
Cp So a en o. Es e e ec o es á elacionado con la succión p oducida en la ca a opues a a la achada en la que
incide el ien o y end ía po ello un alo nega i o. No obs an e, en es e caso en pa icula dicha ca a opues a
se encuen a esgua dada, po lo que se supone una p esión ambien e sin e ec o de ien os.
Pa a la elocidad del ien o se analiza la osa de ien os del luga . Hay que coge la elocidad en cada una de
las di ecciones (no mal y angen e) e e idas a cada abe u a. La siguien e igu a mues a pa a una se ie de
abe u as limi adas po líneas e icales sob a la ho izon al, las componen es de la elocidad del ien o que se
necesi an en modulo: elocidad no mal y angen e (modulo y di ección) de las elocidades anuales más
p obables en cada o ien ación.
Figu a 53. Componen es de la elocidad del ien o
Pa a ello se coge las elocidades de ien o p omedio anual de mane a ap oximada a pa i de la osa de
ien os.
Figu a 54. O ien ación eólica dominan e Málaga [16]
En el edi icio el ien o p edominan e iene di ección NO y SE, po lo que hab ía que es ablece las
condiciones de con o no a iables en unción del caso a es udio. No obs an e, en el edi icio no exis en en adas
si uadas en SE, po lo que la única di ección a es udio es la NO. Pa a es a di ección, se puede oma 4 m/s la
elocidad p omedio, ya que la anja e de es la dominan e. Po an o, modulo del ien o 4 m/s en di ección
NO.
73
Figu a 55. Plano de la i ienda con las sepa aciones ealizadas y la señalización de los huecos
Es e módulo de elocidad 4 m/s con un ángulo de 45º con espec o a la ho izon al, se descompone en no mal y
angen e pa a cuan i ica la p esión posi i a que ponemos en la inle .
Se oman las en anas abie as, y las pue as co ede as sólo una de las hojas abie as. Además la succión en el
pasillo puede se mayo ada si se iene en cuen a que es á en una zona SE con ien o p edominan e en el luga .
En FLUENT queda ía:
Figu a 56. Cap u as de la implemen ación en FLUENT
Se in oduce el módulo de la p esión en la en ana, y se imponen unas di ecciones se succión. Bien en
ca esinas, o simplemen e se elige la opción nomal y angencial. La igu a da una idea del abajo ealizado en
cada en ada
Los esul ados inales de los cálculos pa a cada hueco esul an:
En base a una buena en ilación de la i ienda, en p incipio queda ían desca ados los casos en los que solo
es án las en anas abie as, ya que se ap ecia un meno olumen e ec i o de ba ido.
En los cua o casos es an es las ca ac e ís icas son semejan es y ninguno es el cla o encedo . Sin emba go,
con is as a un u u o pues o en la ecnología del nigh -cooling (en iamien o de los mu os), se selecciona án
las con igu aciones en las que las elocidades en las zonas ce canas a los mu os in e io es sean mayo es en
media.
Nues os casos son po lo an o el B y el F.
Pa a sabe si exis e una sus ancial di e encia en e ambas con igu aciones es necesa io un es udio más
p o undo, pe o a p io i, se c ee que end án compo amien os simila es.
3.3.4.2 Zona 2
Figu a 72. Líneas de lujo gene adas pa a la con igu ación
de huecos en el caso 1
Figu a 73. Líneas de lujo gene adas pa a la con igu ación
de huecos en el caso 2
Figu a 74. Líneas de lujo gene adas pa a la con igu ación
de huecos en el caso 3
Figu a 75. Líneas de lujo gene adas pa a la con igu ación
de huecos en el caso 5
Figu a 76. Líneas de lujo gene adas pa a la con igu ación
de huecos en el caso 4
Figu a 77. Líneas de lujo gene adas pa a la con igu ación
de huecos en el caso 6
En es e caso, como se espe aba, ocu e algo simila ya que las eno aciones del ai e ence ado, c ece án a
medida que ambién c ezca la sección de los huecos de en ada.

81
Do mi o io
kg/s
Ren/h
caso 1
1.578
87.201
caso 2
0.747
41.279
caso 3
1.167
64.562
caso 4
0.759
41.943
caso 5
1.179
65.152
caso 6
1.177
65.042
Vol:
53.18 m3
Tabla 16. Can idad de ai e e acuado/in oducido en el ecin o
Además, se p esen a a con inuación un caso ex a en el que se supone la inclusión de una en ana en el
Do mi o io 1. El obje o de dicha modi icación se á el de a a de aumen a de mane a no able el ni el de
en ilación.
Figu a 78. Líneas de lujo gene adas pa a la con igu ación de huecos en el caso ex a
Do mi o io
kg/s
Ren/h
Caso ex a
1.647 kg/s
91.025 Ren/h
Tabla 17. Can idad de ai e e acuado/in oducido en el ecin o
3.3.5 Conclusiones
Ya que se han ealizado los es udios de las di e en es con igu aciones de huecos posibles po sepa ado,
ambién las decisiones se oma án aco des a es a agmen ación.
En p ime luga , dada la ca ac e ís ica ec o ial del ien o de componen e Su -Es e, es e incide de igual
mane a en los huecos Su y Es e de la achada. Es o p o oca que an o más aumen e la supe icie de huecos de
en ada, mayo se án los ni eles de en ilación has a un cie o pun o.
Es po an o que en la Zona 1, odos los casos es udiados implican el mismo ni el de en ilación. Además, los
casos 8 y 11 ealizan un mejo ba ido sin p oduci eci culaciones.
Sin emba go, es as no llegan a se azones de peso pa a la oma de decisiones, po lo que se p opone la
conside ación de la écnica Nigh -Cooling, y p ocu ando pa a ello que la con igu ación elegida p oyec e los
cho os de ai e con a las zonas de mayo densidad másica. Además, pod ía es udia se la posibilidad de
sus i ui las en anas po unas de hojas aba ibles, de al o ma que el amaño de hueco aumen e y po an o
ambién la en ilación de la habi ación.
En cuan o a la Zona 2, se ap ecia que con o me el hueco de en ada es mayo , ambién es más al o el ni el de
en ilación. Es po ello que de los casos inicialmen e plan eados, el “caso 1”, con las dos pue as abie as
esul a el más in e esan e, debido a que es el que mayo ni el de en ilación iene, además de se la
con igu ación exis en e en la i ienda.
Se puede obse a a su ez, que as la conside ación de dicho caso, más la inclusión de una en ana, el ni el
de en ilación po la acción del ien o ya es á sa u ando el ecin o po lo que la adición de dicho elemen o no
supone un c ecimien o no able en las eno aciones del ai e in e io . Así, se deses ima la implemen ación de
es e hueco.
3.4 APLICACIÓN 4: EVALUACIÓN DE AHORROS
3.4.1 Desc ipción
La ine cia é mica es un concep o cla e en las écnicas bioclimá icas ya que la capacidad de acumulación
é mica de las soluciones que con o man un elemen o a qui ec ónico es básica pa a consegui el adecuado
ni el de con o .
Es a medida de mejo a conlle a dos enómenos, uno de ellos es el de la amo iguación en la a iación de las
empe a u as, es deci , exis e mas a iación de empe a u as ex e io in e io en nues o edi icio que en uno
cons uido con ce amien os adicionales.
El segundo enómeno es el e a do de la empe a u a in e io espec o a la ex e io , es deci , el calo ganado
du an e las ho as de incidencia sola se cede al espacio in e io a as ho as después. Con es as soluciones de
ho migón a mado en las pa edes podemos ap o echa el calo ganado du an e las ho as de sol; en pe iodos de
in ie no podemos ap o echa es o pa a calen a el edi icio du an e las ho as de noche de o ma g a ui a.
Pa a implemen a es a iloso ía en el p esen e edi icio, se modi ican las soluciones cons uc i as pa los
ce amien os sus i uyendo los ce amien os adicionales po ce amien os de ho migón a mado en paneles
p e ab icados, ob eniendo los bene icios an es e lejados po las p opiedades in ínsecas de es e ma e ial.
A medida que el lujo de ai e ex e io aumen a du an e la noche, cae la empe a u a in e io y al mismo iempo
las elocidades ípicas de paso aumen an lo que se e leja en un mayo en iamien o del mu o. Si es o se da
sob e elemen os con poca ine cia, ápidamen e se alcanza el equilib io y cesa la ans e encia pe o si se
acen úa en pun os con ele ada ine cia é mica, es os elemen os con ibuyen a almacena ene gía y amo igua
los e ec os é micos ex e io es y así educi la demanda ene gé ica.
Figu a 79. Inc emen o de la ine cia en la en uel a del edi icio median e ce amien os de ho migón
La i egula idad empo al de la demanda de ene gía es á ue emen e in luenciada po las condiciones
me eo ológicas ex e nas pe o puede se compensada en pa e, no solo a a és del uso de elemen os
cons uc i os con ue e ine cia é mica sino ambién con el uso de soluciones écnicas que, en la es ación
es i al, a o ezca la e acuación de calo de es os elemen os y en épocas in e nales apues en po el
calen amien o de los mismos.
Las a iaciones é micas ex e io es son, en ocasiones, ue emen e a iables, pudiéndose encon a a iaciones
de 14ºC en Se illa, 12ºC en Mad id o 11ºC en Ba celona. Po ello, el uso de elemen os másicos con g an
capacidad de abso be calo esul a un buen sis ema pa a amo igua es as a iaciones (como los mu os de
ho migón del edi icio) si se combina con una es a egia de e ige ación ap opiada. Po ello su ge el concep o
de Nigh cooling en el que se in en a a o ece el en iamien o de los elemen os con mayo ine cia, elemen os
que equie en un pe iodo de iempo ela i amen e la go pa a en ia se (la noche) pa a que de es e modo su
empe a u a du an e las ho as de sol sea lo más baja posible.
83
Pa a implemen a es a iloso ía en el p esen e edi icio, se sus i uye la en ilación na u al po en ilación
o zada po medios mecánicos (ex ac o es en los baños) du an e las ho as noc u nas pa a así e ige a lo
an es posible los ce amien os con masa é mica capaces de acumula el io has a el día siguien e.
Po encia
Caudal
Máximo
Peso
Dimensiones
máximas
P ecio
ap oximado
Ma ca
Modelo
kW
m3/h
db
kg
mm
CASALS
BD 25/25 M6 1/5 3V
0.15
2600
57
18
407 X 376 X 350
260 €
Tabla 18. Ejemplo Ven ilado pa a 25 en/h en salón y 4 en/h en do mi o ios
A medida que el lujo de ai e ex e io aumen a du an e la noche, cae la empe a u a in e io y al mismo iempo
las elocidades ípicas de paso aumen an lo que se e leja en un mayo en iamien o del mu o. Si es o se da
sob e elemen os con poca ine cia (ce amien os adicionales), ápidamen e cesa la ans e encia pe o si se
acen úa en pun os con ele ada ine cia é mica como son los ce amien os de ho migón ejecu ados, es os
elemen os con ibuyen a almacena ene gía y amo igua los e ec os é micos ex e io es, educiendo la
demanda ene gé ica y mejo ando el con o in e io de las i iendas.
En la siguien e igu a se mues a la simulación po o denado , donde se obse a es a es a egia de en ilación,
el mo imien o de ai e y sus elocidades, cuidando siemp e los umb ales de discon o pa a las zonas
ocupadas.
Figu a 80. Simulación en ilación
En la simulación po o denado se obse a es a es a egia de en ilación, el mo imien o de ai e y sus
elocidades, cuidando siemp e los umb ales de discon o pa a las zonas ocupadas.
3.4.2 Cálculo de h median e CFD
El es udio de la en ilación noc u na iene especial in e és cuando se in oducen elemen os masi os de al a
ine cia é mica ya que un uso e icien e de la misma, cuando es a se ac i a adecuadamen e a a és de la
en ilación noc u na, puede incu i en un impo an e aho o ene gé ico en el edi icio.
La idea que pe sigue la en ilación noc u na es acen ua la e ige ación de es os elemen os masi os du an e
las ho as en que las empe a u as ex e io es son meno es du an e la noche. De es e modo, dado que la ine cia
de es os elemen os ho migonados es ela i amen e ele ada, oda la capacidad igo í ica que haya sido
almacenada du an e es as ho as, se á de u ilidad du an e las ho as cen ales del día pues o que igualmen e
mues a una cie a len i ud a la ho a de calen a se.
El hecho de pone el én asis en el coe icien e de película noc u no se e espaldado en la medida en que una
mayo apidez en la ex acción de ene gía du an e la e apa de e ige ación, incu i á en una meno
empe a u a “pun a” en las ho as cen ales del día donde la demanda de e ige ación pod ía se máxima a
igualdad de pa áme os medioambien ales.
Po ello, pa a el cálculo de los coe icien es de película ocasionados po el inc emen o de la en ilación, se
elabo a un modelo numé ico median e la he amien a in o má ica FLUENT donde, a a és de elemen os
ini os, se esuel e el mo imien o del ai e en el ecin o así como la capa lími e que se desa olla sob e las
pa edes.
Pa a ello, con obje o de inc emen a al máximo el alo de es e coe icien e, se inc emen an al máximo las
eno aciones ho a del sis ema sin ob ene alo es de elocidades excesi os que puedan ocasiona discon o .
Con es os alo es, pos e io men e se esuel e un p oblema cuasi-es aciona io en el que, suponiendo que el ai e
ans ie e de o ma es aciona ia se obse a la e olución de la empe a u a de la sala en el caso de usa
ho migón y de usa un ce amien o adicional.
Pa a ello se sigue el siguien e esquema:
Figu a 81. Mallado del ecin o a es udia , salón
Figu a 82. Se imponen las condiciones de con o no
Resuel o el p oblema luido mecánico se ob ienen los siguien es esul ados sob e los coe icien es de película:
Tpa ed
(K)
Tin e io
(K)
Q emi ido
(W)
A ea de ans e encia
(m2)
H
(W/m2K)
Zona
300
293.2
260.7
8.194
4.6
Pa ed1
300
293.2
75.7
4.450
2.5
Pa ed10
300
293.2
83.4
5.204
2.3
Pa ed11
300
293.2
219.6
8.438
3.8
Pa ed2
300
293.2
262.6
7.867
4.9
Pa ed3
300
293.2
60.5
4.455
1.9
Pa ed4
300
293.2
82.5
6.984
1.7
Pa ed5
300
293.2
142.3
6.840
3.0
Pa ed6
300
293.2
45.6
1.505
4.4
Pa ed7
85
300
293.2
109.1
6.510
2.4
Pa ed8
300
293.2
72.5
4.199
2.5
Pa ed9
300
293.2
329.1
22.111
2.2
suelo
300
293.2
329.9
22.111
2.2
echo
Tabla 19. Valo es de h media en cada una de las pa edes
De es e modo, se iden i ican las pa edes con mayo coe icien e de película donde debe coloca se la ine cia.
A con inuación se mues a la disc e ización ealizada:
Figu a 83. Disc e ización ealizada
A con inuación se mues a la e olución é mica del ecin o du an e las ho as noc u nas y se comp ueba que en
ningún momen o se supe an elocidades de 1 m/s en ningún pun o del salón.
Figu a 84. E olución é mica del ecin o ho as noc u na
Figu a 85. Velocidad del ai e en el salón.
Es e da o asegu a la iabilidad écnica de la solución al cumpli las condiciones e mohig omé icas ípicas de
espacios acondicionados. [17]

3.4.3 HULC
3.4.3.1 Desc ipción del caso
La geome ía de la i ienda uni amilia en bloque queda de la siguien e o ma
Figu a 86. Geome ía i ienda uni amilia
Figu a 87. Geome ía i ienda uni amilia (2)
Figu a 88. Dimensiones i ienda uni amilia
Sin emba go, el es udio CFD se ha cen ado en el salón, po lo que se ealiza ambién un modelo del salón pa a
analiza el p oblema de o ma más p ecisa.
A con inuación, se mues a una abla con los dis in os ipos de ma e ial y medidas de espeso que se pueden
u iliza en la de inición de un ce amien o.
Tipo de
ma e ial
Mo e o de
cemen o o cal
pa a albañile ía
Ho migonaco
Expandido con
dióxido de
ca bono CO2
Mo e o de
yeso
Espeso (m)
0.02
0.10
0.08
0.10
0.015
Tabla 20. Tipología ce amien o
Se han añadido dos en anas de id io doble e ical, de dimensiones a con inuación mos adas:
Figu a 89. Dimensiones en ana 1
Figu a 90. Dimensiones en ana 2
3.4.3.2 Pa áme os ca ac e ís icos
En p ime luga , esul a necesa io plasma el inicio del p oblema de la ca ac e ización mensual/es acional de la
demanda ene gé ica del edi icio. Suponiendo que du an e un cie o pe iodo se desea man ene una empe a u a
in e io cons an e, el balance global de ene gía sob e el edi icio puede exp esa se como:
Dónde:
Demanda ene gé ica del edi icio
: T ans e encia de calo a a és de los ce amien os opacos, id iados y sus uniones como consecuencia de
la di e encia de empe a u a en e el ex e io y el in e io .
: In e cambio de ene gía o iginada po la en ada olun a ia ( en ilación) o in olun a ia (in il ación) de ai e
del ex e io .
: T ans e encia hacia el ai e debida a la adiación sola .
: T ans e encia hacia el ai e debida a las uen es in e nas, es deci , ocupan es, iluminación y equipo
di e so.
El balance an e io es álido pa a cualquie égimen sin más que asigna en cada momen o el signo ap opiado
a los di e en es lujos de calo . Po consiguien e, se puede hace una p ime a dis inción en e la ene gía que “se
uga” del edi icio (pé didas)y la ene gía que “en a”(ganancias), esul ando:
La demanda de ene gía de un edi icio no es más que el lujo de ene gía ideal que se equie e apo a en
cale acción o ex ae en e ige ación pa a man ene el espacio en unas cie as consignas de con o . Dicho
es o, se puede en ende que en el caso de cale acción las ganancias de ene gía sea un e ec o ú il, que
maximizado puede hace que no se equie a ni la ope ación de un equipo de clima ización; y en su caso en
e ige ación, el e ec o de que exis an ugas de ene gía en o ma de pé didas es posi i o. Con es o, la demanda
ene gé ica de un edi icio, no es más que la di e encia en e las pé didas de ene gía que iene y las ganancias
ne as o ú iles que ecibe pa a cale acción; y la di e encias en e las ganancias ecibidas y las pé didas ne as o
ú iles que iene. Es impo an e señala que los e ec os dinámicos apa ecen ecogidos en es a o mulación al
habla de “ lujos ne os” como se puede e en el epíg a e co espondien e; y que po con ención es e
dinamismo se ecoge en la ene gía ú il pa a educi la demanda.
Po an o, a lo la go de las siguien es líneas se de alla el concep o de pé didas ( ansmisión, in il ación y
en ilación), ganancias ( adiación y uen es in e nas), y sus co espondien es alo es ne os o ú iles.
De ca a al modelo desa ollado, la en ilación e in il ación apa ecen ag upadas en o ma de unas
eno aciones ho a equi alen es. Quedando la o mulación de la siguien e o m
Concluyendo, una p ime a ap oximación de los in e cambios po ansmisión a a és de la epide mis del
edi icio puede se :
Pa a modela las ganancias sola es se hace uso del á ea sola su equi alen e , y de la adiación in eg ada
su inciden e e ec i a . Resul ando:
Dónde el Á ea sola su equi alen e ASSE es la elación en e la adiación que eciben las en anas en sus
co espondien es o ien aciones y con las somb as p opias y/o lejanas que engan, y la adiación que ecibi ían
si es u ie an o ien adas al su sin ningún ipo de somb a.
En los siguien es pun os se calculan los pa áme os ene gé icos del edi icio. Es os pa áme os son ú iles pa a la
elabo ación de un modelo simpli icado mensual o pa a la ealización de una diagnosis del caso.
3.4.3.3 T ansmisión, en ilación e in il aciones
Los pa áme os ene gé icos e e idos a las pé didas del edi icio son:
- UA [W/K] = 68 eniendo en cuen a el e ec o de los puen es é micos, que oma un alo de 29.5
[W/K].
- [W/K]= 4.7
Pa a ob ene los se han ealizado pasadas sucesi as en las que se ha man enido una empe a u a unidad
cons an e en el in e io del espacio con unas exci aciones con ec i o- adian es ex e io es nulas. En cada
pasada se ha anulado alguno de los e ec os:
- Pasada 0: se man iene un g ado de empe a u a in e io . El lujo de calo en égimen pe manen e es el
debido a las pé didas po ansmisión, en ilación e in il aciones
- Pasada 1: se anula el e ec o de la en ilación e in il aciones. El calo suminis ado pa a man ene 1ºC
en el in e io del espacio se debe al e ec o de la ansmisión en el edi icio
- Pasada 2: se anulan los puen es é micos. De es a o ma sob e la pasada 1 se es ima la con ibución de
los puen es é micos a las pé didas.
- Pasada 3: Sob e el caso 2 se ac i a el e ec o de in il aciones y en ilación. Así se puede compa a 0 y
3 pa a ob ene
3.4.3.4 Ganancias
Pa a el cálculo del e ec o de las ganancias se an a ealiza pasadas en e olución lib e. Las pasadas a ealiza
son 3.
- Pasada 4: e olución lib e del caso nominal
- Pasada 5: se anula el e ec o de la adiación, pa a ello del a chi o climá ico se hace nula la exci ación
di ec a y di usa
- Pasada 6: sob e la pasada 5 se anula el e ec o de las uen es in e nas.
De es a mane a se puede ob ene el inc emen o de empe a u as que supone cada uno de los e ec os en alo
p omedio mensual. Es e inc emen o de empe a u as se elaciona á di ec amen e con el lujo de calo ganado.
Las e apas ealizadas son:
89
- Cálculo de empe a u a media in e io pa a los meses de junio, julio, agos o y sep iemb e
- Cálculo de la adiación global in eg ada en esos meses
- Cálculo de la empe a u a media ex e io
[W/K]
68
ºC
JUNIO
JULIO
AGOSTO
SEPTIEMBRE
T1=Temp. In e io Nominal (Pasada 4)
29.66
33.83
34.86
32.68
T2=Temp. In e io NO Rad (Pasada 5)
25.71
29.55
30.81
29.33
TEXT: Temp. Ex e io
23.44
26.85
26.79
24.41
RAD=Radiación [Wh]
215773
234556
213658
159787
T1-TEXT
6.22
6.98
8.07
8.27
T2-TEXT
2.27
2.70
4.03
4.92
Inc . Temp. Debido a Rad
3.95
4.28
4.05
3.34
ASSE (m2/m2)
0.0012
0.0012
0.0013
0.0014
Tabla 21. Tempe a u a media in e io , adiación global y empe a u a media ex e io
3.4.4 Ven ilación noc u na
Ya an es se ha dicho que el en ilado p opo ciona 2600 m3/h, po lo que conside ando el olumen del salón
se ienen 10.2 Ren/h de ai e en el espacio.
Cálculo:
En p ime luga se ealizan pasadas con la he amien a a iando el ni el de en ilación noc u na. El obje i o es
conoce cuál es el aho o es imado po la he amien a sin el uso de la capacidad adicional.
Demanda
Re ige ación
kWh/m2
Aho o [%]
Sin Ven. Noc u na
20.87
-
2 ACH
17.14
17.84
4 ACH
14.06
32.60
6 ACH
12.34
40.87
8 ACH
11.35
45.58
10 ACH
10.75
48.48
12 ACH
10.36
50.35
10.2 ACH
10.70
48.70
Tabla 22. Demanda e ige ación y aho o
Es os esul ados es án calculados conside ando un coe icien e de ans e encia con ec i o de 2 W/m2K pa a
las pa edes e icales y 4.3 W/m2K pa a las ho izon ales. Aho a bien, g acias al abajo ealizado, es os
coe icien es de ans e encia pueden modi ica se pa a los elemen os de ine cia.
h
(W/m2K)
Zona
4.6
Pa ed1
3.8
Pa ed2
4.9
Pa ed3

97
7
[1]
«Di ec i a 2010/31/UE del Pa lamen o Eu opeo y del Consejo ( e undición)».
[2]
[En línea]. A ailable: h p://ec.eu opa.eu/p og ammes/ho izon2020/en/.
[3]
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[4]
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[5]
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con igu a ions: alida ion wi h wind unnel measu emen s and analysis o physical and nume ical
di usion e ec s.».
[6]
R. CL, «Dayligh ing design and analysis».
[7]
S. T. Ka a a P, «Ai low assessmen in c oss en ila ed.».
[8]
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con ec i e hea ans e modelling. Ene gy Build.».
[9]
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based design».
[10]
J. A. B eesch H, Pe o mance e alua ion o passi e cooling in o ice.
[11]
N. PV, «Spedi ica ion o a wo dimensional es case».
[12]
S. H, ol. Ube das Ve hal en ebene ho izon ale Zulu s ahlen.
[13]
P. M. S. M. H. A. Michels, E ec o biomass concen a ion on he p oduc i i y o Te aselmis suecica in
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[14]
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[15]
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[16]
Mapa es a égico de uido ciudad de Málaga. [Pe o mance]. Ayun amien o de Málaga.
[17]
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[18]
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[19]
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[20]
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lows,» C. R. Mecanique, p. 582, 2009.
[21]
S. T. A. A. Ka a a P, Ai low assessmen in c oss en ila ed.
[22]
S. H., Übe das Ve hal en ebene ho izon ale Zulu s ahlen.
99