La convección natural es el movimiento de un fluido provocado por diferencias de densidad. En el aire, una zona más caliente suele ser menos densa y tiende a ascender bajo la acción de la gravedad, mientras el aire más frío ocupa su lugar.
En arquitectura, este fenómeno puede favorecer ventilación, evacuación de calor y distribución térmica. Sin embargo, el movimiento no es ilimitado ni está garantizado: depende de la diferencia de temperatura, la altura disponible, el tamaño de las aberturas, las pérdidas de carga y la acción del viento.
Convección natural y efecto chimenea
Cuando existe una entrada de aire a menor altura y una salida superior, la diferencia de presión asociada a la temperatura puede generar un flujo vertical. Es el llamado efecto chimenea. A mayor separación vertical y diferencia térmica, mayor puede ser la fuerza impulsora, aunque el caudal real queda limitado por conductos, rejillas, giros y dimensiones de paso.
El mismo principio puede provocar efectos no deseados en edificios altos o mal sellados: infiltraciones, corrientes, transporte de olores y movimiento de aire entre plantas. Por eso debe distinguirse entre un recorrido diseñado y las fugas accidentales de la envolvente.
Cómo funciona una chimenea solar
Una chimenea solar incorpora una superficie que absorbe radiación y calienta el aire de un conducto. Al disminuir su densidad, el aire asciende y sale por la parte superior. Esa extracción genera una depresión que debe compensarse mediante una entrada de aire exterior situada en una zona adecuada.
Calentar el conducto puede reforzar el tiro cuando la diferencia natural de temperatura es pequeña. Para que funcione deben coordinarse captación solar, sección, altura, aislamiento, aberturas y recorrido del aire. Si la entrada está mal situada, la chimenea puede introducir aire demasiado caliente, contaminado o ruidoso.
Estratificación térmica
La estratificación es la variación vertical de temperatura dentro de un recinto. Puede ser apreciable en espacios de gran altura y con poca mezcla de aire, pero no implica que una planta superior vaya a estar siempre más caliente. Ventilación, climatización, radiación, cerramientos y movimiento de personas pueden reducir o modificar esa diferencia.
En invierno, una estratificación excesiva puede acumular calor fuera de la zona ocupada. En verano puede aprovecharse una salida alta para evacuar aire caliente, siempre que el aire de reposición sea más fresco y exista un recorrido continuo.
Variables que determinan el funcionamiento
- Diferencia de temperatura: entre el aire interior, el exterior y el conducto.
- Altura efectiva: separación vertical entre entrada y salida.
- Área libre: sección útil de huecos, rejillas y conductos.
- Resistencia del recorrido: giros, filtros, mosquiteras, compuertas y estrechamientos.
- Viento: puede ayudar o contrarrestar el tiro según fachada y presión.
- Temperatura del aire exterior: ventilar solo enfría cuando las condiciones exteriores son favorables.
Comprobaciones de proyecto
- Definir con claridad por dónde entra, circula y sale el aire.
- Evitar cortocircuitos entre admisión y extracción.
- Prever cierre y regulación para frío, viento fuerte, lluvia o contaminación exterior.
- Coordinar ventilación con acústica, seguridad, protección contra incendios y control de insectos.
- Comprobar que la estrategia de confort no sustituya los caudales higiénicos exigibles.
La convección se explica junto con conducción y radiación en la guía sobre cómo se transmite el calor en los edificios. El Documento Básico HS del CTE exige medios que aporten aire exterior suficiente y expulsen el aire viciado. La guía del IDAE sobre planeamiento energéticamente eficiente incluye criterios de patios y chimeneas solares.
¿Quieres mejorar la ventilación de una vivienda?
La posición de huecos y recorridos debe estudiarse junto con clima, ruido, calidad del aire y protección solar. Puedo integrarlo dentro de un proyecto de reforma.