El Código Técnico de la Edificación recoge las diferente aspectos que se deben considerar para garantizar la seguridad de los edificios, siendo estas las condiciones que han de tenerse en cuenta a la hora de llevar a cabo el diseño y dimensionado de un edificio y por lo tanto de sus estructuras.
La acción debida al viento tiene una gran importancia a la hora de llevar a cabo el diseño de la estructura y garantizar los niveles de seguridad, cumpliendo lo indicado en el DB SE-AE pero también influye mucho en las condiciones de ventilación de los edificios.
Los cálculos de la acción del viento se recogen en el CTE en el Documento Básico SE-AE (Acciones), referente al apartado de seguridad estructural. Es importante hacer mención a que este apartado sólo aplica a edificios que estén situados por debajo de altitudes de 2000 metros y con una esbeltez menor de 6. En las ubicaciones situadas a altitudes superiores así como en el caso de edificios demasiado esbeltos, deben de considerarse efectos que son muy relevantes a la hora de garantizar la seguridad: las acciones dinámicas debidas al viento. Aunque la finalidad de estos cálculos es garantizar la seguridad estructural del edificio también son de gran utilidad para sistemas de ventilación. Tienen una metodología sencilla de seguir y aplicar siempre de acuerdo con la homogeneidad de toda la normativa.
La acción del viento que actúa perpendicularmente a la superficie y para cada punto expuesto (que puede ser un elemento cualquiera de la estructura) puede expresarse mediante la presión estática que, que se puede calcular según:
Esta acción del viento da lugar a que se produzca una diferencia de presión entre diferentes zonas del edificio, lo que da lugar a sobrepresiones y depresiones, en función de la situación de la superficie respecto del viento incidente. Esta presión, junto con las diferentes condiciones de temperatura en el interior del edificio y en el exterior, da lugar a que se origine un flujo de aire de renovación en los sistemas de ventilación natural (por aberturas) o en los sistemas híbridos, un sistema en el que se combinan el tiro natural con la ventilación mecánica en las ocasiones en las que las condiciones de temperatura y viento no sean suficientes.
El viento que incide sobre este rodete, diseñado teniendo en cuenta el uso de adecuados perfiles aerodinámicos, da lugar a una rotación del mismo que crea una depresión en el conducto y por lo tanto una aspiración del aire de las viviendas a las que presta servicio el conducto.
Es importante hacer notar que los sistemas que realicen la evacuación por sistemas de ventilación natural están permitidos sólo en unas contadas ocasiones, como algún tipo de garaje, los almacenes de residuos y trasteros que cumplan ciertas consideraciones. Por ello debemos considerar que la solución basada en ventilación natural no es una solución que se pueda considerar de forma general. Tras este análisis y teniendo en cuenta el mecanismo que origina la ventilación natural, el fenómeno de ventilación natural en un sistema híbrido se produce de forma combinada por la acción del viento y el efecto convectivo, de tiro natural, por la diferencia de temperaturas y densidades del aire.
Esta acción del viento viene condicionada por las condiciones climáticas en cada momento pero también por las condiciones microclimáticas del entorno, debidas a la acción de edificios cercanos, objetos u obstáculos. El propio fundamento de operación de estos sistemas hace que la ventilación no pueda ser controlada ni garantizada en ningún momento lo que da lugar a que no exista un control efectivo sobre la renovación de aire en el interior del edificio ni sobre el caudal impulsado y las condiciones del aire introducido. Esto conlleva que no se pueda garantizar el confort adecuado y que se produzca una renovación de aire que, al no ser óptima, elevará la demanda energética del edificio.
Lo sistemas combinados con sistemas de control mecánico, y especialmente contando con unidades finales de regulación de caudal en cada estancia, permiten aportar la cantidad de aire y en las condiciones requeridas en cada momento, de forma independiente a la acción del viento sobre el edificio.
Una solución más avanzada y con mejor comportamiento global son los sistemas higrorregulables, que además de independizar la operación respecto de las condiciones climáticas exteriores, garantizan la impulsión de aire necesaria en cada local en cada momento.
