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Problema de las filtraciones en ventanas y puertas
Descripción 
Cuando el viento fluye alrededor de un obstáculo, se producen desviaciones en el flujo, creando zonas de mayor y menor velocidad. En particular:
• Cuando el flujo es perpendicular al obstáculo, se crea una bifurcación en el flujo. Hay una corriente que se desvía hacia la izquierda (zona azul - velocidad perpendicular hacia arriba) y otra hacia la derecha (zona roja - velocidad perpendicular hacia abajo). Entre ambas zonas, hay una zona verde que corresponde a una zona sin velocidad.
• Cuando el obstáculo está rotado hacia la corriente, se observa que la bifurcación es menos pronunciada. En particular, no existe una zona verde sin flujo.
Para comprender el efecto del flujo, es necesario entender que la presión es menor cuando el flujo es más rápido y es máxima en las zonas sin velocidad. Por lo tanto, en el primer obstáculo se crea una zona de alta presión en el frente del obstáculo. Esta presión empuja las ventanas hacia el interior de la vivienda, creando fugas por las que el agua penetra.
Por lo tanto, existen dos estrategias para combatir la filtración:
Evitar situaciones de flujo frontal que creen zonas de alta presión. Esto se logra mediante el estudio de las corrientes y el diseño adecuado.
Asegurarse de que la presión dentro de la casa sea alta para crear una fuerza contraria a la que empuja las ventanas/puertas hacia el interior. Esto se logra sellando la casa y evitando fugas de aire del interior hacia el exterior.
Al modelar estos efectos, es importante tener en cuenta que:
El flujo de aire es turbulento y pueden formarse vórtices en la parte posterior de la casa.
Estos vórtices pueden generar puntos de alta presión en áreas que intuitivamente no deberían estar expuestas.
ID:(481, 0)
Clasificación de la hermeticidad de la ventana
Descripción
La clasificación de hermeticidad de la ventana se mide exponiendo la ventana a una diferencia de presión y rociar con agua midiendo el tiempo en que el agua es retenida no penetrando la ventana. La norma EN 12 208:2001 define la forma de realizar la medición y establece las siguientes clases:
| Presión [Pa] | Clase | Tiempo [min] |
| 0 | 1A | 15 |
| 50 | 2A | 20 |
| 100 | 3A | 25 |
| 150 | 4A | 30 |
| 200 | 5A | 35 |
| 250 | 6A | 40 |
| 300 | 7A | 45 |
| 450 | 8A | 50 |
| 600 | 9A | 55 |
| 750 | 10A | 60 |
| 900 | 11A | 65 |
| 1050 | 12A | 70 |
ID:(756, 0)
Presión sobre la superficie
Concepto
El presión sobre la superficie ($p_z$), que actúa de forma vertical a la superficie:
y por lo general es menor que el presión atmosférica ($p_0$) debido a los efectos del desplazamiento del aire de la densidad del aire ($\rho_a$) con la velocidad del viento con la altura ($V_z$).
En este caso, podemos modelarlo mediante la ecuación de Bernoulli con su término de energía cinética:
$\displaystyle\frac{1}{2} \rho_a V_Z^2$
Este factor se corrige con un factor que depende de la forma del cuerpo, el factor de forma aerodinámica ($C_a$), y un factor que se origina en las fluctuaciones debido a los vórtices de las turbulencias, el reducción de presión sobre la superficie ($q_z$), resultando en:
| $ q_z = \displaystyle\frac{1}{2} \rho_a V_z ^2 C_d C_a$ |
Con ello se puede calcular el presión sobre la superficie ($p_z$) resultando en:
| $ p_z = p_0 - q_z $ |
ID:(768, 0)
Mecanismo de filtración
Concepto
Las ventanas y puertas están expuestas a el diferencia de presión en superficie ($\Delta p$) entre el reducción de presión sobre la superficie ($q_z$) que existe en el exterior y el presión mínima ($p_{min}$) en el interior.
Cuando se producen bajas de presión en el entorno de la casa y ésta no es hermética, tiende a reducirse la presión en el interior por debajo de los valores de presión externa. Por lo tanto, el diferencia de presión en superficie ($\Delta p$) se define como:
| $ \Delta p = p_z - p_{min} $ |
el diferencia de presión en superficie ($\Delta p$) fluctúa en el tiempo y en algunos momentos puede superar el límite de presión que define la hermeticidad de la ventana.
Cada vez que esto ocurre, la ventana o puerta comienza a filtrar y el volumen de agua se puede estimar suponiendo un flujo laminar a través de un canal entre dos superficies con una distancia microscópica de largo de la junta de estanqueidad y un ancho igual al perímetro de la ventana o puerta.
ID:(770, 0)
Modelo
Concepto
Parámetros
Variables
Cálculos
a 
, luego, seleccione la variable: 
a 
Cálculos
Cálculos
Variable 
Dado Calcule 
Objetivo : Ecuación A utilizar 
Ecuaciones
$ C_a = 0.3445 \theta ^2 - 1.4961 \theta + 0.8$
C_a = 0.3445* theta ^2 - 1.4961* theta + 0.8
$ \Delta p = p_z - p_{min} $
Dp = p_z - p_min
$ J_V = \displaystyle\frac{ h ^3 L }{12 \eta }\displaystyle\frac{ \Delta p }{ d }$
J_V = h ^3* L * Dp /(12* eta * d)
$ p_z = p_0 - q_z $
p_z = p_0 - q_z
$ q_z = \displaystyle\frac{1}{2} \rho_a V_z ^2 C_d C_a$
q_z = rho_a * V_z ^2* C_d * C_a /2
$ V_z = \displaystyle\frac{2}{5} u \ln\left(\displaystyle\frac{ z }{ z_o }\right)$
V_z = 2* u * log( z / z_o )/5
ID:(767, 0)
Velocidad con la altura
Ecuación
La velocidad del viento con la altura ($V_z$) depende de la altura sobre el suelo ($z$). Por lo general, es prácticamente nulo en la superficie y alcanza el valor reportado en los informes meteorológicos a una altura de 10 metros. Su variación está influenciada por la rugosidad del terreno, expresada por la longitud de rugosidad ($z_o$), y por la velocidad de fricción ($u$), de la siguiente manera:
| $ V_z = \displaystyle\frac{2}{5} u \ln\left(\displaystyle\frac{ z }{ z_o }\right)$ |
ID:(757, 0)
Modelo de factor de forma aerodinámica
Ecuación
El factor de forma aerodinámica ($C_a$) puede ser modelado en función de el ángulo del viento ($\theta$) para estimar las contribuciones a la presión de las diferentes superficies del objeto. Este modelo se fundamenta en constantes que se derivan de mediciones realizadas en varios objetos diferentes:
| $ C_a = 0.3445 \theta ^2 - 1.4961 \theta + 0.8$ |
ID:(761, 0)
Reducción de la presión sobre la superficie
Ecuación
El reducción de presión sobre la superficie ($q_z$) es la presión por unidad de área en la que se reduce sobre la superficie del cuerpo. Se modela como una modificación del modelo de Bernoulli, caracterizado por la densidad del aire ($\rho_a$) y la velocidad del viento con la altura ($V_z$), corrigiendo la dinámica con la factor de respuesta dinámica ($C_d$) y la geometría con el factor de forma aerodinámica ($C_a$):
| $ q_z = \displaystyle\frac{1}{2} \rho_a V_z ^2 C_d C_a$ |
ID:(759, 0)
Presión en la superficie de un cuerpo
Ecuación
El presión sobre la superficie ($p_z$) es igual a el presión atmosférica ($p_0$) reducida en el reducción de presión sobre la superficie ($q_z$):
| $ p_z = p_0 - q_z $ |
ID:(776, 0)
Diferencia de presión en superficie
Ecuación
La presión en el interior tiende a ser igual a el presión mínima ($p_{min}$), por lo que el diferencia de presión en superficie ($\Delta p$) se obtiene restando el presión mínima ($p_{min}$) de el reducción de presión sobre la superficie ($q_z$):
| $ \Delta p = p_z - p_{min} $ |
ID:(769, 0)
Flujo de agua en ventanas
Ecuación
Se estima el flujo de filtración ($J_V$) asumiendo un modelo en el que la hermeticidad se logra con dos superficies de un grosor la distancia en la dirección del flujo ($d$) de una distancia entre contactos ($h$) con un ancho que corresponde a la perímetro de la superficie ($L$). El flujo es propulsado por el diferencia de presión en superficie ($\Delta p$) para mover el agua con una viscosidad ($\eta$) y se calcula mediante:
| $ J_V = \displaystyle\frac{ h ^3 L }{12 \eta }\displaystyle\frac{ \Delta p }{ d }$ |
ID:(771, 0)