Estudio de los fenómenos aeráulicos y de condensación de las zonas de vaso de una piscina en rehabilitación: difusión de aire, mezcla y control de la condensación en los paramentos.
Este estudio se centra en las zonas de vaso de una piscina en rehabilitación en Montreuil. El modelo CFD recoge los volúmenes de aire del vaso cubierto y las paredes en contacto con el exterior.
La condensación se produce cuando el aire húmedo y caliente entra en contacto con una superficie fría: muros, paredes y acristalamientos, más fríos que el aire ambiente, enfrían el aire húmedo y provocan la condensación.
Lo esencial. Estudio CFD de las zonas de vaso de una piscina en rehabilitación en Montreuil, en ambiente cálido y húmedo (de 27 a 28 °C, del 60 al 65 % HR). Tras una auditoría con cámara térmica, EOLIOS modelizó el vaso cubierto y su difusión (rejillas de suelo a lo largo de las fachadas, boquillas direccionales, conductos difusores), estudió la edad media del aire y cartografió la condensación superficial. El sistema resulta dimensionado para mantener una franja a la altura de una persona sin condensación hasta −7 °C exteriores, mientras que algunas zonas de cubierta quedan por vigilar con el gran frío.
Un vaso cubierto suma tres condicionantes rara vez reunidos en otros lugares: una temperatura elevada, una humedad importante y una vasta lámina de agua que se evapora de forma continua. Esta evaporación inyecta vapor en el aire sin descanso; la ventilación debe evacuarlo para mantener la humedad relativa de consigna y proteger el edificio. Es lo que hace de la piscina uno de los entornos más exigentes de la ingeniería HVAC.
El control se basa en un equilibrio estrecho. La temperatura del aire se mantiene ligeramente por encima de la del agua para limitar la evaporación, mientras que la humedad relativa se mantiene en torno al 60-65 %. Demasiado baja, acelera la evaporación y el enfriamiento de los bañistas; demasiado alta, favorece la condensación y el deterioro del edificio.
Temperatura a la que el aire, al enfriarse, alcanza la saturación y comienza a depositar agua. En cuanto una pared baja del punto de rocío del aire ambiente, el vapor se condensa en ella. Todo el reto consiste en mantener las superficies por encima de esta temperatura.
Cantidad de vapor de agua aportada al aire por la evaporación del vaso y de las superficies mojadas. Depende de la temperatura del agua, de la agitación de la superficie y de la velocidad del aire; es lo que la central de tratamiento de aire debe compensar.
Con el respaldo de su experiencia, los ingenieros EOLIOS realizaron previamente una auditoría in situ, para poner de relieve las distintas problemáticas del edificio antes de llevar a cabo el estudio CFD sobre todo el volumen. La termografía infrarroja revela las zonas de impulsión y sus efectos hasta bajo cubierta, así como las diferencias de prestación entre las partes antiguas y las rehabilitadas. Esta lectura térmica orienta después la elección de los puntos de medida y las hipótesis del modelo numérico.
El control de la temperatura del aire lo asegura el sistema HVAC (calefacción, ventilación, climatización). El reparto de caudales sigue la documentación as-built HVAC, identificando individualmente cada punto de impulsión y su caudal. Las boquillas de impulsión se consideran equilibradas, con el caudal fijado individualmente desde cada boquilla. La simulación CFD restituye después los campos de velocidad y de temperatura en todo el volumen.
La mayor parte del aire se impulsa mediante rejillas de suelo a lo largo de los muros cortina; todos los puntos de impulsión existentes se conservan e integran en el modelo CFD. La representación en tubo de corriente permite comprender los desplazamientos de aire y los efectos de mezcla del volumen, desde las rejillas de difusión de las fachadas. Se verifica así que el aire alcanza efectivamente los acristalamientos a tratar y que ninguna vena cortocircuita directamente hacia los retornos.
Los ingenieros compusieron distintos escenarios para responder a las necesidades del cliente, por ejemplo un complemento de difusión de 20 000 m³/h (dos conductos difusores bajo cubierta) con la adición de boquillas direccionales. La edad media del aire caracteriza el tiempo medio que pasa el aire en el volumen entre su impulsión y su retorno, un indicador clave de la calidad de la renovación.
Tiempo medio que una partícula de aire pasa en el volumen entre el instante en que es impulsada y aquel en que es retornada. Cuanto más baja es, mejor es la renovación del aire; una edad elevada señala una zona estancada.
Por encima de la lámina de agua, el confort depende ante todo del control de la velocidad del aire. Sobre la piel mojada, la menor corriente de aire acentúa la sensación de frío y acelera la evaporación: se buscan por tanto velocidades bajas en la zona de baño, sin crear por ello bolsas de aire estancado.
La calidad del aire se juega en el mismo lugar. Los subproductos de desinfección del cloro, entre ellos la tricloramina, son volátiles y se concentran justo encima del agua, donde respiran los nadadores. Un barrido bien orientado capta estos contaminantes y los dirige hacia los retornos, en vez de dejarlos acumularse.
Compuesto volátil producido por la reacción del cloro con las materias orgánicas aportadas por los bañistas. Concentrada a ras del agua, provoca irritaciones oculares y respiratorias; la ventilación debe evacuarla lo más cerca posible de su fuente.
Los intercambios convectivos de las paredes están ligados a la velocidad del aire de superficie: una pared bien barrida se mantiene cerca de la temperatura interior, mientras que una pared poco barrida en zona muerta tiende hacia la temperatura exterior (riesgo de condensación). Para las dos fachadas, un manto de aire calienta la superficie acristalada mediante la difusión desde bancos.
El sistema de difusión aparece dimensionado para combatir las paredes frías y la aparición de condensación en las fachadas: garantiza, para −7 °C exteriores, que una franja a la altura de una persona permanezca siempre tratada eficazmente. En condiciones invernales severas (< 5 °C), pueden no obstante aparecer trazas de condensación en la zona de cubierta, tras los obstáculos aeráulicos (vigas, pilares, montantes).
Región poco barrida por la difusión, donde el aire se estanca. La pared intercambia allí poco con el aire caliente del vaso cubierto y su temperatura tiende hacia el exterior, lo que la hace propensa a la condensación. El comportamiento del aire caliente que asciende corresponde al efecto de acumulación térmica.
Para recordar. Incluso con un sistema dimensionado para −7 °C, pueden persistir trazas de condensación en cubierta tras los obstáculos aeráulicos. La CFD localiza con precisión estas zonas muertas para dirigir las correcciones antes de las obras.
Tratar la humedad de un vaso cubierto tiene un coste. La deshumidificación, asegurada por una central de doble flujo y a menudo una bomba de calor, moviliza una parte importante del gasto energético, junto al calentamiento del agua y del aire nuevo. Recuperar el calor del aire extraído antes de expulsarlo es una palanca esencial de ahorro.
La simulación ayuda a dimensionar con el mayor ajuste. Al comparar los escenarios de difusión y de caudal, evita la sobreventilación, que despilfarra energía y reseca innecesariamente el aire, así como el subdimensionamiento, que deja aparecer condensación e incomodidad. El objetivo es mantener la consigna con el caudal estrictamente necesario.
Para recordar. En una piscina, confort, conservación del edificio y factura energética se deciden juntos. Objetivar los flujos de aire mediante la simulación permite arbitrar sin sobredimensionar e inscribir la rehabilitación en el tiempo.
Condensación, auditoría térmica y difusión de aire: las respuestas a las preguntas que se hacen operadores y promotores antes de un estudio CFD.
El vaso cubierto es cálido y muy húmedo (de 27 a 28 °C, del 60 al 65 % HR). En contacto con las paredes frías (acristalamientos, muros poco aislados), el aire húmedo se enfría por debajo de su punto de rocío y el agua se deposita, degradando materiales y estructura. La CFD localiza estas superficies de riesgo y verifica que la difusión las mantenga calientes, como en nuestro proyecto de centro acuático en Hauts-de-Seine.
La termografía infrarroja revela in situ las zonas de impulsión, sus efectos hasta bajo cubierta y las diferencias de prestación entre partes antiguas y rehabilitadas. Estas mediciones aportan un estado inicial fiable que sirve para calibrar el modelo numérico sobre el comportamiento real del edificio.
Es el tiempo medio que el aire pasa en el volumen entre su impulsión y su retorno. Una edad baja traduce una buena renovación; una edad elevada señala una zona estancada, a menudo correlacionada con los riesgos de condensación e incomodidad. La simulación la cartografía para comparar los escenarios de difusión.
Creando un manto de aire caliente a lo largo de los acristalamientos, mediante bancos o rejillas de suelo que tratan directamente la fachada. La CFD verifica que este barrido se mantenga hasta las condiciones exteriores más frías e identifica las zonas muertas donde es necesario un complemento de difusión.
Sí. Partiendo de lo existente, la simulación prueba complementos específicos (conductos difusores, boquillas direccionales, reorientación) y cuantifica su efecto antes de las obras. Se corrigen así los puntos débiles al coste justo, sin sobredimensionar ni perturbar la explotación.
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Simulación CFD de una piscina en rehabilitación en Montreuil: difusión de aire en el vaso cubierto, mezcla a lo largo de las fachadas acristaladas y cartografía de las zonas con riesgo de condensación. El vídeo restituye los desplazamientos de aire y las temperaturas de superficie que guían el dimensionamiento de la difusión.
PiscinaCentro Acuático — Hauts-de-Seine
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