La estratificación del aire es la separación del aire de un recinto en capas horizontales de distinta temperatura, con el aire caliente arriba y el frío abajo, porque el aire caliente es menos denso y asciende. En una nave con calefacción tradicional, cada metro de altura sobre el suelo supone unos 0,9 °C más de temperatura.
Ese número es el que convierte un fenómeno físico abstracto en un problema con factura. En una nave de 12 metros, significa que el aire junto a la cubierta está casi 11 °C más caliente que el que respira el operario, y ese calor se está escapando por el tejado.
El fenómeno afecta a cualquier espacio de techo alto, y es una de las razones por las que climatizar una nave industrial no funciona igual que climatizar una oficina. Si estás evaluando sistemas, conviene tener presente todas las opciones para enfriar una nave industrial antes de decidir.
Qué es la estratificación del aire
Cuando el aire se calienta, se dilata y su densidad baja. Al ser más ligero que el aire que lo rodea, sube. Si nada lo mezcla, se queda arriba y forma una capa estable. Debajo queda el aire más frío y más denso, que no tiene ningún motivo para subir. El resultado es un recinto dividido en estratos que no se mezclan entre sí.
- El aire caliente sube y se acumula bajo la cubierta
- El aire frío se queda a nivel del suelo, que es donde está la gente
- Sin circulación vertical forzada, las capas se mantienen separadas durante horas
- Cuanto más alto es el recinto, mayor es la diferencia entre la capa superior y la inferior
En una oficina de 2,7 metros el efecto es despreciable. En una nave de producción de 10 metros con puente grúa, no.
Cuántos grados se pierden por cada metro de altura
Con sistemas de calefacción tradicionales por aire, cada metro de altura sobre el nivel del suelo supone un incremento de temperatura de 0,9 °C. El dato procede de un artículo sobre sistemas calefactores publicado en la revista Técnica Industrial, editada por la Fundación Técnica Industrial, que lo ilustra con un caso concreto: en una nave de 12 metros de altura, para tener 20 °C a dos metros del suelo hay que aceptar 29 °C a nivel de cubierta.
Aplicado a las alturas habituales de nave, la diferencia entre la zona de trabajo y la cubierta queda así:
| Altura de la nave | Diferencia suelo-cubierta | Si a 2 m hay 20 °C, en cubierta hay |
|---|---|---|
| 6 m | 5,4 °C | 23,6 °C |
| 8 m | 7,2 °C | 25,4 °C |
| 10 m | 9,0 °C | 27,2 °C |
| 12 m | 10,8 °C | 29,0 °C |
| 15 m | 13,5 °C | 31,7 °C |
El gradiente no es una constante universal: depende del sistema de calefacción, del aislamiento de la cubierta y de la actividad de la nave. Los sistemas que calientan el aire directamente, como los aerotermos o los generadores de aire caliente, son los que más lo acentúan, porque introducen aire caliente que sube de inmediato. Los sistemas radiantes calientan los cuerpos y no el aire, así que apenas lo generan.
Qué te está costando la estratificación
Tiene tres efectos, y solo uno de ellos se ve en la factura.
Consumo de calefacción. El termostato está a dos metros del suelo y pide más calor porque ahí abajo no llega. La caldera o los aerotermos siguen produciendo, el aire caliente sigue subiendo y la temperatura a nivel de trabajo apenas se mueve. El calor útil acaba almacenado contra la cubierta, que suele ser el cerramiento peor aislado de la nave, y se pierde al exterior.
Confort y cumplimiento. El criterio del INSST sobre inconfort térmico local establece que la diferencia vertical de temperatura del aire entre 1,1 m y 0,1 m sobre el suelo, es decir entre la cabeza y los tobillos, debe ser inferior a 3 °C. En una nave estratificada, la sensación de pies fríos con ambiente cargado en altura es exactamente ese fenómeno. Y el Real Decreto 486/1997 sobre lugares de trabajo fija los rangos obligatorios en el puesto: entre 17 y 27 °C en trabajos sedentarios y entre 14 y 25 °C en trabajos ligeros.
Rendimiento del resto de equipos. Cualquier sistema de climatización trabaja contra la estratificación en lugar de con ella. Un equipo que impulsa aire frío a nivel de suelo pierde parte del efecto en cuanto ese aire empieza a mezclarse con la masa caliente que tiene encima.
Cómo corrige la estratificación un ventilador HVLS
Un ventilador HVLS (High Volume, Low Speed) es un ventilador de techo de gran diámetro, entre 2,4 y 6 metros, que gira a muy pocas revoluciones moviendo un volumen de aire enorme a baja velocidad. Esa combinación es justo lo que hace falta para deshacer los estratos: se necesita caudal, no velocidad.
En verano funciona en sentido normal y empuja el aire hacia abajo en columna, generando una brisa constante que reduce la sensación térmica entre 4 y 6 °C sobre las personas. En invierno se invierte el giro: el ventilador tira del aire hacia arriba por el centro y lo devuelve por las paredes, de modo que la capa caliente de la cubierta baja de forma progresiva y sin corriente molesta sobre los trabajadores. Las capas se mezclan y la temperatura se iguala en toda la altura.
El impacto en consumo de calefacción que Blizzcool observa con este funcionamiento invertido en instalaciones reales se sitúa entre el 20 y el 30%, y el coste de conseguirlo es bajo: un ventilador HVLS de 6 metros de diámetro no supera los 1,5-2 kW y cubre hasta 1.800 m² con una sola unidad.
El dimensionado importa más que la marca. Un equipo demasiado pequeño para la altura del recinto mueve el aire de la zona baja pero no llega a romper la capa superior, que es de donde hay que sacar el calor. Tienes los criterios de cálculo en la guía sobre qué potencia debe tener un ventilador de techo según el espacio.
Lo que no resuelve la estratificación
Conviene separar el problema de las soluciones que no lo son, porque es frecuente invertir en el sitio equivocado.
- Subir el termostato. Alimenta el fenómeno: más aire caliente producido significa más aire caliente acumulado arriba
- Ventiladores de pared o de pie. Mueven aire en horizontal sobre una zona concreta, útiles para refrescar a una persona, pero no generan circulación vertical en toda la altura
- Extractores de cubierta. Sacan el aire caliente fuera, que en verano interesa, pero en invierno expulsan justo la energía que se quiere recuperar
- Más aislamiento en cubierta. Reduce la pérdida, pero el calor sigue estando donde no hace falta y el operario sigue trabajando con frío
La estratificación solo se deshace mezclando el aire, y para mezclar el aire de un volumen de varios miles de metros cúbicos hace falta caudal, que es exactamente lo que aporta un ventilador de gran diámetro girando despacio.
Deshaz la estratificación de tu nave
Para saber qué equipo necesitas hacen falta tres datos: la altura libre bajo cubierta, la superficie a cubrir y si hay puente grúa, estanterías altas o lucernarios que condicionen el punto de anclaje. Con eso se calcula el diámetro y el número de unidades, y no al revés.
En Blizzcool trabajamos con ventiladores industriales de techo HVLS con diámetros desde 2.400 hasta 6.100 mm, pensados para naves altas y funcionamiento continuo. Pásanos las dimensiones de tu instalación y te decimos qué modelo cubre tu espacio y cuántas unidades necesitas.
