En esta web leerán información sobre la emisión de olores en el medio ambiente, sobre mediciones olfatométricas y sobre modelos de dispersión. Cuando un científico o un consultor se topa con la emisión de olores en el interior de edificios, entra en arenas movedizas y en un campo delicado.
imagen: boca de impulsión de ventilación en la EDAR Galindo de Sestao
La eficacia de un sistema de ventilación tiene un papel fundamental en la renovación del aire en el interior de los edificios. La verificación de esta eficacia es un proceso de gran complejidad que requiere herramientas que sean capaces de predecir el comportamiento del aire o los contaminantes en el interior de los edificios. Y aquí toman su relevancia los modelos de simulación mediante Dinámica Computacional de Fluidos (DCF*), capaces de ayudar en la optimización de sistemas de ventilación en naves industriales y edificios.
Los sistemas de ventilación se suelen diseñar estableciendo un número mínimo de renovaciones de aire/hora (ren/h**), basados en la experiencia previa de la empresa instaladora y no en criterios de eficiencia del sistema o ahorro energético, tendiendo a establecerse sistemas con un mayor número de renovaciones hora, cuando con un número menor se podría conseguir el mismo efecto.
En la verificación de la eficacia de los sistemas de ventilación juega un papel importante la posición relativa de las entradas y salidas de aire, aunque también se deben considerar aspectos como la eficiencia energética, focalizando los esfuerzos del sistema en las proximidades de los focos emisores de olor y en las zonas de paso de personal.
Las aperturas realizadas en la nave mediante puertas y ventanas pueden modificar el patrón de flujo en el interior de la nave, haciendo ineficaz el sistema de ventilación propuesto y la presencia de obstáculos en el interior de la nave tales como tabiques pueden generar zonas con ventilación deficiente.
Dinámica computacional de fluidos
La dinámica computacional de fluidos es una importante herramienta de cálculo en fluidodinámica que usa métodos numéricos y algoritmos para resolver y analizar problemas que involucran flujos de fluidos, apoyándose en la potencia de cálculo de los ordenadores. Los modelos DCF son capaces de simular el comportamiento de los fluidos/partículas, tanto en el exterior como en el interior de edificios, permitiendo evaluar y cuantificar aspectos como la renovación del aire en el interior de la instalación, la edad media del aire, la eficacia del sistema de ventilación, patrones de flujo de aire, dispersión de contaminantes, perfiles de temperatura, etc., teniendo en cuenta, a su vez, aspectos como la influencia de las condiciones externas (meteorología), aperturas en la estructura (puertas y ventanas), geometrías (tabiques, muros y obstáculos), focos de calor, tipo y ubicación de entradas y salidas de aire del sistema de ventilación.
Para realizar una simulación mediante DCF, se siguen los siguientes pasos:
- Análisis de los fenómenos físicos más relevantes y recopilación de la información básica necesaria para la simulación, a partir de esto, se plantearán las condiciones iniciales y las condiciones de contorno del sistema.
- Generación de la geometría y reparación de los posibles errores de la misma.
- Realización del mallado. Discretización del dominio en celdas unidas por nodos, en los que se resolverán las ecuaciones diferenciales involucradas. Cuanto mayor número de celdas, mayor exactitud de la solución.
- Selección de las propiedades físicas y las propiedades de los fluidos.
- Especificación de las condiciones de contorno e introducción de valores iniciales.
- Selección de los modelos de turbulencia y los métodos de resolución numérica que utilizará el modelo para el cálculo.
- Resolución del problema. El tiempo necesario para la resolución del problema oscilará dependiendo de la complejidad o el grado de detalle requerido y la capacidad de computación.
- Post-procesado de los resultados obtenidos, que incluye la visualización de los mismos, en mapas de colores y vectores, y su evaluación para dar conformidad a la simulación realizada o plantear la aplicación de cambios en algún punto del proceso.
La empresa Aqualogy (antes Labaqua) proporciona un servicio de modelización mediante software de DCF a través del Departamento de Olfatometría y Modelizaciones Ambientales.
Un ejemplo de este trabajo es la optimización mediante DCF del sistema de ventilación del edificio de deshidratación de fangos de la EDAR Galindo de Sestao.
En este edificio se llevó a cabo la simulación de tres escenarios, en los que se varió la relación de caudales/extracción respecto del sistema de ventilación inicial propuesto. Tras la aplicación del modelo los resultados mostraron la ubicación/orientación más correcta de los puntos de impulsión y extracción del sistema de ventilación. Tras el análisis llevado a cabo con el modelo se comprobó la inexistencia de zonas estancadas o con una elevada edad media local del aire (con calidad de aire deficiente).
Así, podemos decir que la utilización de modelos de DFC es la base para la optimización y el diseño de sistemas de ventilación, resultando en una mejor calidad del aire y una disminución en los costes de operación asociados al consumo energético de los equipos de ventilación
* En inglés Computational Fluid Dynamics (CFD)
** En inglés ACH, del inglés Air Changes per Hour
** Conceptos de Ventilación
Ventilación: técnica que permite sustituir el aire ambiente interior de un recinto, considerado inconveniente por su falta de pureza, temperatura inadecuada o humedad excesiva, por otro de mejores características.
Patrón de flujo: movimiento y distribución del aire en el interior de un recinto. Depende de diversos factores, como son la geometría del recinto y la correcta ubicación de las impulsiones y extracciones de aire del recinto del sistema de ventilación.
Parámetros que afectan a la calidad de la ventilación:
Número de renovaciones hora (ren/h): relación entre el flujo de aire que entra al espacio cerrado y el volumen de éste, es decir, el número de veces por hora que un volumen igual al del espacio cerrado es extraído por hora.
Edad del aire: distribución espacial del tiempo que permanece el aire en la sala. Permite evaluar correctamente el patrón de flujo en el recinto. Se puede considerar desde dos escalas diferentes:
Edad media local del aire (EMLA): para un punto de un recinto cerrado, tiempo que las partículas contenidas en volumen diferencial alrededor del punto han estado en el recinto desde que entró desde la zona de impulsión. Permite detectar la formación de zonas muertas o estancadas en el interior del recinto, donde la ventilación puede ser pobre o inadecuada (se corresponde con elevados valores de EMLA).
Edad media del aire (EMA): valor medio de la edad media local en el total del volumen del recinto. Permite cuantificar el rendimiento del sistema de ventilación.
Eficiencia de un sistema de ventilación: relación entre el tiempo mínimo y el tiempo medio de reemplazo del aire en el recinto, buscando el equilibrio entre una buena calidad del aire y un diseño de caudales reducido.
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