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Room: Physics
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Ventilación con recuperación — Respira aire fresco sin tirar tu energía por la ventana

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1. El dilema de ventilar 🚪🌬️

Cada edificio — desde una cabaña en los Alpes hasta un hospital de alta eficiencia — tiene que elegir entre aire limpio y pérdidas térmicas.
Abrir la ventana en invierno es como “darle vacaciones” a tu caldera. La solución moderna es el Recuperador de Calor (HRV/ERV), un intercambiador que “roba” parte del calor (o del frío) al aire que expulsas y se lo entrega al que entra.

Definición operativa

\[ \dot Q_{\text{rec}} = \varepsilon\,\dot m\,c_p\,\bigl(T_{\text{sal}} - T_{\text{ent}}\bigr) \]

Símbolo Significado Unidades
\(\varepsilon\) Eficiencia térmica \(0\!−\!1\)
\(\dot m\) Caudal másico de aire \(kg\,s^{-1}\)
\(c_p\) Calor específico (aire) \(J\,kg^{-1}\,K^{-1}\)

Un \(\varepsilon = 0{,}8\) equivale a “reciclar” un 80 % de la energía que, de otro modo, se escaparía por el extractor.


2. Tipos de recuperadores 🧊🔥

Distintos núcleos para distintas misiones.

Tipo Esquema Pros Contras
Placas contrapaso Canales paralelos con flujo inverso Alta \(\varepsilon\) (≈ 0.9), cero mezcla de aires Núcleo largo ⇒ \(\Delta P\) alto
Flujo cruzado 90° entre corrientes Compacto, barato \(\varepsilon\) 0.6 – 0.75
Rotor entálpico (ERV) Disco giratorio aluminio/sílice Recupera calor y humedad; tamaño reducido Mantenimiento, posible carry‑over de contaminantes

Dato retro: el primer intercambiador rotativo patentado (1948) venía de la industria papelera, donde se usaba para recuperar vapor en secadoras de celulosa.


3. Balance de energía del módulo 📐

En régimen estacionario y caudales iguales:

\[ \varepsilon = \frac{T_{\text{ent,salida}} - T_{\text{ext}}}{T_{\text{int}} - T_{\text{ext}}} . \]

Intuitivamente, es el “porcentaje de precalentamiento” gratuito.
Con \(\varepsilon = 0{,}8\) un aire exterior a 0 °C sale rumbo a las estancias a ≈ 20 °C si tu interior está a 25 °C.


4. Caudal, presión y ventiladores 🚁

El confort necesita caudal constante, pero mover aire cuesta potencia:

\[ P = \dot V\,\Delta P \qquad \bigl[W\bigr] \]

Ingeniería de compromiso
A más superficie de intercambio → ↑ \(\varepsilon\) pero también ↑ \(\Delta P\). Diseñar HRV es bailar entre ambas curvas.


5. Intercambio de humedad 💧

En climas secos o tropicales importa la entalpía latente. Un ERV con rotor de sílice equilibra humedades:

\[ \dot Q_{\text{lat}} = \varepsilon_{\text{lat}}\,\dot m\,h_{\text{fg}}\,(w_{\text{int}} - w_{\text{ext}}) \]

Así evitas garganta reseca en enero… o condensación en julio.


6. Caso práctico: casa pasiva 🏠⚡

Datos reales de proyecto
\(\dot V = 0{,}1\,m^{3}\,s^{-1}\) (≈ 0.35 ACH), \(\Delta T = 20\,K\).
Sin HRV:

\[ \dot Q \approx 2400\,W \]

Con \(\varepsilon = 0{,}85\):

\[ \dot Q_{\text{neto}} \approx 360\,W \]

Moraleja: el ventilador (≈ 40 W) “compra” 2 kW de calor de retorno — un ROI energético de 50 ×.


7. Mantenimiento & filtros 🛠️

El HRV es tan bueno como limpio esté:


8. Puentes y fugas 😬

Un buen núcleo puede arruinarse con conductos malos.
Regla de pulgar: tubería ≥ R‑4 (\(0{,}7\,m^{2}\,K\,W^{-1}\)) + cinta butílica continua. Cada codo no sellado es un bypass de calor.


9. Mitos frecuentes ❌

  1. “Cinco minutos de ventana = HRV” → picos de \(\dot Q\) enormes y cero recuperación.
  2. “Solo sirve en clima frío” → en verano recupera frío o regula humedad vía ERV.
  3. “Recupera el 100 %” → segunda ley: \(\varepsilon < 1\) siempre.

10. Conclusión & qué sigue 🚦

Ventilar ≠ desperdiciar energía: con un HRV/ERV respiras aire saludable y mantienes el confort sin arruinar la factura.

← Aislantes y coeficiente U — Cómo atrapar el calor… o expulsarlo del cohete.
→ Trabajo‑Energía a Fondo — Del martillo al colisionador: el Teorema en acción.


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