Sistemas de ventilación en espacios cerrados para un control eficiente de aerosoles.

Abstract

La calidad del aire es un parámetro a controlar para poder habitar en un lugar cómodamente. El presente trabajo analiza el trayecto recorrido por los aerosoles exhalados al ambiente en un espacio cerrado causados tanto por el habla como por un estornudo. En él, se analizan tres escenarios; sin ventilación, con ventilación natural y con ventilación mecánica. Para ello, se define un estudio computacional de fluidos multifase basado en técnicas de Eulerian-Lagrangianas donde se tienen en cuenta la temperatura y la humedad relativa ambiente, así como la velocidad del aire y la presión. En cuanto a las partículas la evaporación, la transferencia de masa y la dispersión turbulenta se ha añadido para dar credibilidad al proyecto. La saliva que genera el cuerpo humano se ha modelado como una solución salina de 8,8 g por cada 100 ml. Los resultados muestran que el aula con una instalación de ventilación mecánica ofrece buenos resultados a la hora de un control eficiente de aerosoles, en comparación con un habitáculo sin ventilar o ayudándose de una ventilación natural. El chorro de aire inyectado en el espacio interior ofrece una humedad relativa prácticamente constante y una bajada de temperatura, ralentizando al proceso de evaporación de las partículas. Las pérdidas generadas por la ventilación natural son elevadas en comparación con los otros escenarios, haciendo casi imposible su recomendación.

Airearen kalitatea kontrolatu beharreko parametroa da, leku eroso batean bizitzeko. Lan honetan, airean egoten diren aerosolen ibilbidea aztertzen da, hizketak eta doministikuak sortutako eremu itxi batean. Bertan hiru agertoki aztertzen dira: aireztapenik gabe, aireztapen naturalarekin eta aireztapen mekanikoarekin. Horretarako, fluido konputazional multifuntzionalen azterketa bat definitzen da, Eul-Lagrangian-en tekniketan oinarritua, non kontuan hartzen baitira inguruneko tenperatura eta hezetasun erlatiboa, airearen abiadura eta presioa. Partikulei dagokienez, lurruntzea, masa-transferentzia eta sakabanatze zurrunbilotsua gehitu egin dira proiektuari sinesgarritasuna emateko. Giza gorputzak sortzen duen listua 100 ml-ko 8,8 g-ko gatz-soluzio gisa modelatu da. Emaitzak adierazten dute aireztapen mekanikoko instalazioa duen gelak emaitza onak ematen dituela aerosolen kontrol eraginkorra egiteko orduan, aireztatu gabeko gela batekin edo aireztapen naturalarekin alderatuta. Barne-espazioan injektatutako aire-zorrotadak ia konstantea den hezetasun erlatiboa ematen du, eta tenperatura jaitsi egiten da, partikulak lurruntzen mantsotzen. Aireztapen naturalak eragindako galerak handiak dira beste eszenen aldean, eta ia ezinezkoa da gomendatzea.

The air quality is a parameter to be controlled to be able to live in a comfortable place. This paper analyzes the trajectory of aerosols exhaled into the environment in an enclosed space caused by both speech and sneezing. In it, three scenarios are analyzed; without ventilation, with natural ventilation and with mechanical ventilation. To do this, we define a multi-phase computational fluid study based on Eulerian-Lagrangian techniques that takes into account temperature and ambient relative humidity, as well as air velocity and pressure. As for particles evaporation, mass transfer and turbulent dispersion has been added to give credibility to the project. The saliva that the human body generates has been modeled as a saline solution of 8.8 g per 100 ml. The results show that the classroom with a mechanical ventilation system offers good results when it comes to an efficient control of aerosols, compared to a cabin without ventilation or using natural ventilation. The air jet injected into the interior space offers a practically constant relative humidity and a drop in temperature, slowing down the process of evaporation of the particles. The losses generated by natural ventilation are high compared to the other scenarios, making their recommendation almost impossible.