Qué es la CFD?

Grandes matemáticos / físicos de los siglos pasados han desarrollado ecuaciones para predecir el comportamiento de lo que nos rodea, los fluidos, usando ecuaciones diferenciales avanzadas. Sin embargo, esto se tuvo que calcular considerando el fluido a un nivel molar (1 mol = 6.022 x 10 ^ 23 moléculas), esto representa 3.346 * 10 ^ 25 moléculas solo por un litro de agua. Por lo tanto, los genios de esa época encontraron una forma de aproximarse al fenómeno que querían estudiar utilizando integrales, lo que reduce sus ecuaciones a menos de 10 variables. Desde entonces y gracias a la evolución de las computadoras, es posible resolver la ecuación de fluidos a un nivel cercano al molecular. 

Porqué usar la CFD?

El desarrollo de edificios y HVAC debe optimizarse para ahorrar costos, proporcionar un entorno seguro y permitir el entorno urbano estético. Por lo tanto, los ingenieros deben ser capaces de predecir con exactitud la velocidad del aire, la temperatura, la humedad y la concentración de contaminantes en la etapa de diseño. Las herramientas de CFD permiten visualizar, analizar y optimizar el ambiente interior y exterior a un bajo costo.

Cuando usar la CFD ?

Durante muchos años, el CFD solo se usó para aplicaciones de alta velocidad (aviones, cohetes, automóviles) por razones de seguridad. Ahora debemos aplicar este conocimiento al lugar donde las personas pasan en promedio el 87% de su vida: edificios.
Para que este ambiente sea confortable, acondicionado, eficiente y libre de contaminante, es necesario el análisis de CFD. 

CFD Exterior

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Desde toda la ciudad hasta edificios individuales, el CFD exterior permite evaluar el confort térmico de los peatones y el efecto isla de calor considerando las condiciones climáticas y las propiedades de las superficies.
Las superficies verticales de un edificio están sometidas a la fuerza del viento y es necesario conocer los coeficientes de presión exactos para los cálculos estructurales. Además, los mismos valores podrían proporcionar una gran comprensión para definir las aberturas para la ventilación natural.

CFD Interior

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La ventilación proporcionada por ventiladores o ventanas se analiza mediante CFD interior, donde las velocidades, la temperatura y la distribución se obtienen a la menor escala requerida.
El uso tradicional de la herramienta es obtener información sobre el confort térmico de los ocupantes, la eficiencia de distribución de la ventilación natural / mecánica y validar la dispersión adecuada de contaminantes (quirófano, proceso químico, sala de basura).

Dispersión de contaminantes -Imagen cortesía de Envenio, el software de CFD bajo demanda.

ACP de América Latina para el requisito
"Minimum Outdoor Ventilation" de LEED

Ventilación Natural Dinámica vinculada al Modelo Energético de Edificio

La temperatura en América Latina es generalmente superior a los 15 ° C y culturalmente la gente está acostumbrada a adaptar su ropa a las temporadas, por lo que casi nunca se instala calefacción y el enfriamiento se proporciona desde equipos de recirculación locales. Sin embargo, es importante que los espacios estén ventilados para reducir los niveles de contaminantes incluso sin ventilación mecánica. La certificación LEED reconoció la realidad y proporcionó una ruta de cumplimiento alternativa (ACP) que permite de modelar la ventilación natural en el modelo energético.

Los pasos a seguir para la representación eficiente de la ventilación natural son:
1. Simulación CFD exterior para definir la presión del viento para cada ventanas.
2. Simulación CFD interior para validar la distribución eficiente del aire
desde el suministro hasta el escape.
 3. Modelado energético acoplado a resultados multizona basados en la
​presión del viento del CFD.