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¿Lo sabías? ¡La verdad detrás de la unidad mágica de flujo de aire!
El flujo de aire, o flujo de aire, se refiere al movimiento del aire. El aire es un fluido y las partículas fluyen naturalmente desde áreas de alta presión a áreas de baja presión. La presión atmosférica está estrechamente relacionada con la altitud, la temperatura y la composición. En ingeniería, el flujo de aire se refiere a la cantidad de aire que pasa a través de un equipo específico por unidad de tiempo. Esto se puede describir en términos de flujo volumétrico o flujo másico, estando la conexión entre ambos determinada por la densidad del aire, que es función de la ley de los gases ideales. El movimiento del aire puede iniciarse por medios mecánicos (como operar un ventilador eléctrico o manual), o puede ocurrir pasivamente por diferencias de presión presentes en el ambiente.
Tipos de movimiento del aire
Al igual que otros fluidos, el aire puede presentar modos de flujo tanto laminar como turbulento.
A medida que el aire pasa a través de geometrías como conductos, conductos anchos, canales abiertos o superficies aerodinámicas, el tamaño y la forma del perfil de flujo pueden verse afectados por una variedad de factores, incluidas las propiedades del fluido, su estructura física y su energía. añadiendo componentes como bombas de papel.El flujo laminar ocurre cuando el aire fluye suavemente y tiene un perfil de velocidad parabólico; el flujo turbulento ocurre cuando ocurren irregularidades durante el flujo de fluido, cambiando la dirección del movimiento y haciendo que el perfil de velocidad sea plano.
Unidad de flujo de aire
Las unidades típicas para expresar el flujo de aire son:
- Calculado por volumen: m3/min (metros cúbicos por minuto), m3/h (metros cúbicos por hora), ft3/h (pies cúbicos por hora), ft3/min (pies cúbicos por minuto), l/s (litros por segundo)
- Calculado por masa: kg/s (kilogramos por segundo)
El flujo de aire también se puede describir en términos de cambios de aire por hora (ACH), que representa la reposición completa del volumen de aire que llena el espacio en cuestión. En el campo de la ciencia de la construcción, los valores ACH más altos a menudo corresponden a envolturas con más fugas en edificios más antiguos.
Instrumentos para medir el flujo de aire
Los instrumentos que miden el flujo de aire se denominan medidores de flujo de aire, mientras que los anemómetros también se pueden utilizar para medir la velocidad del viento y el flujo de aire interior. Existen varios tipos de anemómetros, incluidos anemómetros de sonda recta diseñados para medir la velocidad del aire, anemómetros de paletas giratorias y anemómetros de bulbo caliente diseñados para medir el volumen del flujo de aire. Estos instrumentos pueden usar cables ultrasónicos o resistivos para medir la transferencia de energía entre el dispositivo de medición y las partículas que pasan.
Por ejemplo, un anemómetro de alambre caliente puede calcular los caudales de aire analizando la temperatura reducida del alambre, ya que la resistencia del metal cambia con la temperatura, lo que afecta los efectos del enfriamiento convectivo.
Simulación de flujo de aire
El flujo de aire se puede simular mediante modelos de dinámica de fluidos computacional (CFD) o observarse experimentalmente mediante el funcionamiento de un túnel de viento. Esto se puede utilizar para predecir patrones de flujo de aire alrededor de automóviles, aviones y embarcaciones oceánicas, así como la infiltración de gas en las envolturas de los edificios. Los modelos CFD pueden rastrear el flujo de sólidos a través del sistema y, por lo tanto, pueden usarse para analizar concentraciones de contaminantes en ambientes interiores y exteriores.
Equipo para controlar el flujo de aire
Un dispositivo utilizado para regular el flujo de aire en un conducto se llama compuerta. Un dispositivo de este tipo se puede utilizar para aumentar, disminuir o detener por completo el flujo de aire. Los dispositivos más sofisticados se denominan controladores de aire, que no sólo regulan el flujo de aire sino que también lo generan y procesan.
Propósito del flujo de aire
La medición del flujo de aire es necesaria en muchas aplicaciones, como ventilación (para determinar cuánto aire se reemplaza), transmisión neumática (para controlar la velocidad del aire y la fase de transporte) y motores (para controlar la relación aire-combustible). La neumática es una rama de la dinámica de fluidos que se centra en la medición, simulación y control del flujo de aire. La gestión del flujo de aire es un tema central en campos tan diversos como la meteorología, la aviación, la medicina, la ingeniería mecánica, la ingeniería civil, la ingeniería ambiental y las ciencias de la construcción.
Flujo de aire en edificios
En la ciencia de la construcción, a menudo se presta atención a la conveniencia del movimiento del aire, como la ventilación y la infiltración contrastantes. La ventilación se define como la introducción de aire fresco del exterior en otro espacio interior y la descarga simultánea del aire de escape del interior al exterior. Esto se puede lograr mediante medios mecánicos (como el uso de rejillas de entrada de aire o compuertas y ventiladores para inducir el flujo de aire a través de los conductos) o estrategias pasivas (también conocidas como ventilación natural).
La ventilación natural tiene una ventaja económica sobre la ventilación mecánica porque generalmente requiere menos energía para funcionar pero sólo puede utilizarse en determinados momentos y en condiciones exteriores.
La relación entre el flujo de aire, el confort térmico y la calidad ambiental interior general
El movimiento del aire es fundamental cuando se considera en el diseño para cumplir con los estándares de confort térmico de los ocupantes. Diferentes velocidades de movimiento del aire pueden afectar positiva o negativamente la percepción del calor o el frío de un individuo, afectando así su comodidad. Un movimiento de aire (ventilación) adecuado, adecuadamente controlado y diseñado es importante para la calidad ambiental interior (IEQ) y la calidad del aire interior (IAQ) en general, ya que proporciona el aire fresco necesario y emisiones de escape eficientes.
Comprender el misterio del flujo de aire puede permitirnos controlar y mejorar nuestro entorno de vida. ¿Sentirás su encanto?
