Panel SIP y Metalcon

Universidad Austral de Chile Facultad de Ciencias de la Ingeniería Escuela de Ingeniería en Construcción

“ESTUDIO COMPARATIVO ENTRE MURO DE METALCÓN REVESTIDO CON PLACA OSB Y PANEL SIP APLICADO A UNA VIVIENDA TIPO UBICADA EN LA CIUDAD DE VALDIVIA EN TÉRMINOS DE EFICIENCIA ENERGÉTICA” Tesis para optar al Título de:

Profesor Guía: Sr. Rubén Seguel Vidal. Ingeniero Constructor. Licenciado en Ciencias de la Contrucción Diplomado en Eficiencia Energética y Calidad Ambiental en la Edificación

SERGIO ANDRÉS NAVARRETE SMITH VALDIVIA - CHILE 2012

Índice.

Contenido

Página

Índice Índice de figuras. Índice de fórmulas. Índice de gráficos. Índice de tablas Resumen Summary Introducción Objetivos Metodología Estructura de la Tesis Glosario

Capítulo I: Demanda Energética.

1

1.1

Demanda Energética.

1

1.1.1 Pérdidas por transmisión.

1

1.1.2 Pérdidas por infiltración.

2

1.1.3 Pérdidas por ventilación.

4

1.1.4 Energía ganada por equipos eléctricos.

5

1.1.5 Energía ganada por metabolismo humano.

6

1.1.6 Energía ganada por energía solar.

6

Índice.

Contenido

Página

Índice Índice de figuras. Índice de fórmulas. Índice de gráficos. Índice de tablas Resumen Summary Introducción Objetivos Metodología Estructura de la Tesis Glosario

Capítulo I: Demanda Energética.

1

1.1


1

1.1.1 Pérdidas por transmisión.

1

1.1.2 Pérdidas por infiltración.

2

1.1.3 Pérdidas por ventilación.

4

1.1.4 Energía ganada por equipos eléctricos.

5

1.1.5 Energía ganada por metabolismo humano.

6

1.1.6 Energía ganada por energía solar.

6

Contenido

Página

Capítulo II: Descripción de Materiales.

8

2.1

Panel Sip.

8

2.1.1 Beneficios de usar Paneles SIP

9

2.1.2 Tipos de Panel SIP.

9

2.1.3 Usos de Panel SIP.

10

2.1.4 Construcción con Muro de Panel SIP.

13

METALCON:

20

2.2.1 Características y Ventajas del METALCON.

22

2.2.2 Usos del METALCON.

23

2.2.3 Componentes Principales del sistema METALCON.

24

2.2.4 Construcción con muro de METALCON

27

2.2.5 Materiales a usar en la estructura de METALCON,

45

2.2

para efectos de Cálculos.

Capítulo III: Presentación de vivienda.

58

3.1

Descripción general de vivienda.

58

3.2

Muro compuesto Panel SIP.

58

3.3

Muro METALCON.

59

Capítulo IV: Análisis del complejo de muro según

61

normativas térmicas. 4.1

Análisis del complejo de muro construido con Panel SIP.

61

4.1.1 Análisis de Resistencia Térmica según NCh 853 of 91.

61

Contenido

4.2

Página

4.1.2 Análisis de Resistencia Térmica según método R100.

61

Análisis del complejo de muro construido con muro METALCON.

62

4.2.1 Análisis de Resistencia Térmica según NCh 853 of 91.

62

4.2.2 Análisis de Resistencia Térmica según método R100.

63

Capítulo V: Demanda energética de sistemas constructivos.

64

5.1

Análisis de demanda energética de muro de Panel SIP.

64

5.1.1 Pérdida de energía con Panel SIP.

64

5.1.2 Ganancia de energía con Panel SIP.

67

5.1.3 Demanda energética térmica real de energía

70

por Panel SIP. 5.1.4 Demanda de leña por mes con Panel SIP.

71

Análisis de demanda energética de muro METALCON.

72

5.2.1 Pérdida de energía con Muro METALCON.

73

5.2.2 Ganancia de energía con Muro METALCON.

76

5.2.3 Demanda real de energía por Muro METALCON.

78

5.2.4 Demanda de leña por mes con Muro METALCON.

79

Consumo económico de leña.

81

5.3.1 Consumo económico de leña con Panel SIP

83

5.3.2 Consumo económico de leña con Muro METALCON.

83

Capítulo VI.- Comparación gasto económico versus gasto térmico.

84

6.1

84

5.2

5.3

Análisis económico del gasto de leña en de las viviendas.

Contenido

6.2

Página

6.1.1 Presupuesto de Panel SIP.

84

6.1.2 Presupuesto de Muro METALCON.

84

Comparación de gastos.

85

Conclusiones

87

Referencia bibliografía

89

Anexo A Anexo B Anexo C Anexo D Anexo E

Índice de figuras.

Contenido

Página

Figura 1: Panel SIP.

8

Figura 2: Panel SIP apilados para envío

11

Figura 3: Construcción Casa con Panel SIP

12

Figura 4: Casa fabricada con Panel SIP.

12

Figura 5: Usos de Panel SIP.

13

Figura 6: Detalle anclaje a losa de sistema panel SIP.

14

Figura 7: Ejemplo de anclaje a losa de sistema panel SIP.

15

Figura 8: Detalle para amarra en esquinas con tornillos

16

en sistema panel SIP. Figura 9: Verificación de ángulo 90° para esquinas en sistema

16

panel SIP. Figura 10: Esquema colocación de paneles en sistema panel SIP

17

Figura 11: Esquema en isométrica de unión de paneles en sistema

17

panel SIP. Figura 12: Clavijas para unión de paneles en sistema panel SIP.

18

Figura 13: Montaje Panel SIP (a)

18

Figura 14: Montaje Panel SIP (b)

19

Figura 15: Montaje Panel SIP (c)

19

Figura 16: Esquema perspectivo premarco de ventana en sistema

20

panel SIP. Figura 17: Esquema General Vivienda Metalcon

21

Contenido

Página

Figura 18: Fijaciones, nomenclaturas y aplicación para

26

tornillos usados con METALCON. Figura 19: Perfiles Estructurales de Metalcon

27

Figura 20: Sistema de Anclaje para Cimiento, sobrecimiento y radier.

28

Figura 21: Anclaje distribuido Metalcon

29

Figura 22: Anclaje Tipo AN1 Metalcon

30

Figura 23: Layout en Radier.

31

Figura 24: Empalme de Soleras.

31

Figura 25: Construcción de muros y tabiques.

32

Figura 26: Encuentro Centro

33

Figura 27: Conexión de Pie Derecho a Canal (solera)

33


34

Figura 29: Detalle Refuerzo Dintel Vano de Ventana

35

Figura 30: Detalle de Antepecho de Ventana

35

Figura 31: Ubicación Diagonal y Placa Madera

36

Figura 32: Detalle Pletina estándar Gusset

37

Figura 33: Detalle Angulo tensor

37

Figura 34: Detalle Estabilizado Lateral

38

Figura 35: Instalación de los Muros y Tabiques Metalcon

39

Figura 36: Poliestireno expandido

41

Figura 37: Lana de vidrio

41

Figura 38: Lana Roca

41

Figura 39: Poliester

42

Contenido

Página

Figura 40: Poliuretano

42

Figura 41: Barrera de vapor

43

Figura 42: Volcanita ST (Estándar)

47

Figura 43: Volcanita RH (Resistente a la Humedad)

48

Figura 44: Volcanita RF (Resistente al Fuego)

49

Figura 45: Detalle aislación de muros

52

Figura 46: Croquis Panel SIP.

59

Figura 47: Croquis METALCON.

60

Figura 48: Perfil transversal de una troza de leña.

82

Índice de fórmulas.

Contenido

Página

(1):

qp=∑(U*A)

(Fuente: Sarmiento, 2007)

1

(2):

Qt = 24 * q p * 3600


1

(3):

Qmt = Qt * GDM


2

(4):

qa = 0.36 * V


2

(5):

Qi = 86,4 * q a

(Fuente: Seguel, 2009)

4

(6):

Qmi = Qi * GDM


4

(7):

qv= 0.36 * Vpers


4

(8):

Qv = 86,4 * q v


5

(9):

Qmv = Qv * GDM


5

(10): Ee = 0,5*A


5

(11): Eh = 0,08 kW * pers * hr * días del mes


6

(12): Es = R * Sv * fr


6

(13): Pci = ( Pcs – 600 * h) / (1 + h )

(Vignote et al ., 2005) 71

(14): L = [ Qmes / ( Pci x η )]

(Vignote et al ., 2005) 72

Índice de gráficos.

Contenido

Página

Gráfico 1: Comparación mensual de consumo de leña.

81

Gráfico 2: Recuperación según ahorro de consumo de leña.

85

Gráfico 3: Recuperación según ahorro de consumo de leña

86

utilizando tasa de interés

Índice de tablas.

Contenido

Página

Tabla 1: Grados Día Mes.

3

Tabla 2: Cálculo de V

4

Tabla 3: Irradiación global mensual y anual en diferentes

7

inclinaciones y AZIMUT (kWh/m 2) Tabla 4: Especificaciones Técnicas Volcanita ST (Estándar)

46

Tabla 5: Especificaciones Técnicas Volcanita RH

47

(Resistente a la Humedad) Tabla 6: Especificaciones Técnicas Volcanita RF

48

(Resistente al Fuego) Tabla 7: Tipos de AislanGlass

50

Tabla 8: Elementos constructivos Panel SIP

61

Tabla 9: Elementos constructivos del muro METALCON

62

Tabla 10: Demanda energética térmica por transmisión, Panel SIP

64

Tabla 11: Demanda energética térmica mensual por transmisión,

64

Panel SIP Tabla 12: Demanda energética térmica mensual requerida de

65

calefacción por infiltración en Panel SIP Tabla 13: Demanda energética térmica mensual requerida de

66

calefacción por ventilación en Panel SIP. Tabla 14: Resumen de pérdidas de energía con Panel SIP

67

Tabla 15: Ganancia de energía por metabolismo humano.

68

Contenido

Página

Tabla 16: Ganancia de energía por energía solar.

68

Tabla 17: Resumen de pérdidas de energía con Panel SIP

69

Tabla 18: Demanda energética térmica real de energía con Panel SIP

70

Tabla 19: Consumo anual de leña de Roble con Panel SIP

72

Tabla 20: Demanda energética térmica por transmisión,

73

Muro METALCON. Tabla 21: Demanda energética térmica mensual por transmisión,

73

Muro METALCON Tabla 22: Demanda energética térmica mensual requerida de

74

calefacción por infiltración en Muro METALCON Tabla 23: Demanda mensual requerida de calefacción por

75

ventilación en Muro METALCON. Tabla 24: Resumen de pérdidas de energía con Muro METALCON

75


76

Tabla 26: Ganancia de energía por energía solar.

77

Tabla 27: Resumen de pérdidas de energía con Muro METALCON

77

Tabla 28: Demanda energética térmica real de energía con

78

Muro METALCON Tabla 29: Consumo anual de leña de Roble con Muro METALCON

80

Tabla 30: Comparación económica de consumo de leña.

83

Tabla 31: Precio metro cuadrado Panel SIP.

84

Tabla 32: Precio metro cuadrado Muro METALCON.

84

Tabla 33: Resumen presupuestos.

85

Resumen.

Hoy en día, es muy importante conservar la energía en las viviendas, esto ya que es cada vez más costosa y escasa con el paso del tiempo. Es por esto que la industria está constantemente innovando en cuanto a materiales de construcción se refiere, pero: ¿Sabemos con certeza cuán eficientes son? Para responder esta pregunta es que en este texto se compararan dos formas de construcción de muros perimetrales para una vivienda tipo, con el fin de determinar cuál de ellos cumple de mejor forma la reglamentación dispuesta en nuestro país y cuál de ellos requiere una inversión inicial menor.

Summary.

Today, it is important to conserve energy in homes, since this is increasingly expensive and scarce over time. That is why the industry is constantly innovating in terms of building materials are concerned, but: Do we know for sure how effective are they? To answer this question is that in this text are comparing two forms of construction of external walls for housing type, in order to determine which best meets of the regulations imposed on our country and which of them requires a lower initial investment.

Introducción

En la actualidad, es muy importante conservar la energía térmica en las viviendas, esto ya que es cada vez más costosa y a la vez escasa con el paso del tiempo. Por esto es que constructivamente debemos innovar con los nuevos materiales que ofrece el mercado de la mano de la tecnología presente en nuestros días. Lo que se busca principalmente al hablar de eficiencia energética es generar un confort térmico para los habitantes de la vivienda, optimizando el uso de la energía térmica ya que se generan menos pérdidas de calor al exterior de la vivienda lo cual es clave al momento de reducir los costos en calefacción ya que al existir menos pérdidas de calor es menos el combustible que se utiliza para lograr una temperatura agradable dentro de la vivienda. Para construir aplicando la eficiencia energética tenemos múltiples posibilidades en cuanto a soluciones constructivas se refiere, por ejemplo; aislantes, revestimientos, sellos, etc. todos materiales pensados y diseñados en el confort térmico de la vivienda y sus ocupantes. El Ministerio de Vivienda y Urbanismo (MINVU) y la Ordenanza General de Urbanismo y Construcciones (OGUC) son los encargados de regular los estándares mínimos de la normativa en cuanto a eficiencia térmica se refiere entregando las herramientas de análisis para una buena elección de material y solución constructiva. El cómo poder evaluar eficiencia v/s costo es principalmente lo que se verá reflejado en este texto, ya que se contrastarán dos soluciones constructivas de complejo de muro diferentes, con materiales diferentes y por supuesto valores diferentes ante una misma situación de pérdida de energía térmica, la cual estudiará y buscará encontrar la solución constructiva más a fin. Para poder tomar una decisión acertada no solo influyen los precios y que tan eficiente es una opción de la otra, sino que también se deben tomar en cuenta factores como rango de la vivienda, ubicación, necesidades de la familia, etc.

Así entonces entonces con las herramientas de evaluación, un estudio de los materiales y conocimiento de factores externos se analiza, se estudia y se decide la mejor opción de construcción, ya sea para los distintos complejos en forma individual que forman una construcción o para la vivienda en su totalidad.

Objetivos.

Objetivo general Estudiar las características de los tipos de muros de construcción de la envolvente térmica de la vivienda a analizar, estos serán: Muro perimetral con Panel SIP y muro perimetral de METALCON, los cuales serán comparados para lograr definir cual posee una mejor eficiencia energética y cual resulta conveniente desde el punto de vista económico, tomando en cuenta lo recién mencionado.

Objetivos específicos. -

Estudiar el sistema de construcción de muros mediante la utilización de panel SIP como material innovador.

-

Estudiar el sistema de construcción de muros mediante el uso de METALCON revestido con panel OSB.

-

Analizar la ejecución de ambos sistemas, poniendo énfasis en el costo – eficiencia térmica de cada uno de ellos.

-

Comparar la demanda energética versus ahorro de una vivienda entre muros de METALCON revestido con panel OSB y otra con panel SIP aplicado a una vivienda en la ciudad de Valdivia.

Metodología.

El primer paso para iniciar esta investigación es decidir cuáles serán los materiales a comparar, estudiar y analizar térmicamente. Una vez determinados para su comparación, Panel SIP y Muro METALCON será necesario conocer las propiedades, usos, instalación y cualquier dato relevante para el análisis de estos materiales. En segundo lugar es necesario revisar la bibliografía necesaria para el análisis térmico del complejo de muro en las dos situaciones propuestas para comparar. Esta bibliografía corresponde a la normativa térmica compuesta por NCh 853 of 91 y el D.O. 04.01.10 la cual nos entrega la forma de comprobar si los complejos de muro a estudiar cumplen la actual normativa térmica según la zonificación correspondiente al emplazamiento estimado de la vivienda para este estudio, el cual es la ciudad de Valdivia, región de los Ríos, Chile. Una vez que se ha recopilado la bibliografía y decidido cuales serán los complejos de muro a comparar, se recopila la información correspondiente a la vivienda que se aplicaran estos materiales. Para ello es necesario contar con los planos de arquitectura y detalles de puertas y ventanas, los cuales afectan a la composición y estudio del muro, térmicamente hablando. Con todos los datos recopilados se procede a realizar la comprobación de los materiales en cuanto a cumplimiento de la normativa térmica, en caso de efectivamente cumplirla se procede al siguiente paso, de no cumplir la normativa se buscan alternativas que si lo hagan. Con los complejos de muro que cumplen la normativa térmica se procede a estudiar la demanda energética térmica de cada uno de ellos con el fin de determinar en cuál de ellos se produce el mayor ahorro en demanda anual de leña. Estos datos económicos serán considerados finalmente en Unidades de Fomento (UF). El siguiente paso es determinar el costo de construcción de cada uno de estos dos complejos que serán estudiados. Con el costo de construcción de

Panel SIP y Muro METALCON lograremos determinar la diferencia económica de la construcción. Con la diferencia económica de la construcción y la diferencia económica del ahorro de consumo de leña se hará un gráfico de recuperación, el cual mostrará en cuanto tiempo (medido en años) es recuperable la diferencia de construcción, acumulando año tras año la diferencia de ahorro térmico. Con todos los datos antes expuestos que se espera conseguir serán determinadas las conclusiones que arroja el estudio y/o análisis del complejo de muro hecho con Panel SIP y el complejo de muro hecho con Muro METALCON.

Estructura de Tesis

Básicamente la estructura de la tesis mostrará el orden de los componentes de ella y una breve descripción de cada uno de ellos. -

Índices: Indica la ubicación por página de los distintos componentes de la tesis.

-

Introducción: Indica las razones y directrices de esta tesis.

-

Objetivos: Indica de manera más precisa los puntos que se esperan en esta tesis

-

.

Metodología de trabajo: Indica el orden de los componentes de esta tesis.

-

Glosario: Contiene conceptos requeridos en el desarrollo de esta tesis.

-

Capítulo I: Demanda Energética. Contiene proceso teórico de formulas a utilizar durante el desarrollo de esta tesis.

-

Capítulo II: Descripción de Materiales. Contiene la descripción de los materiales que componen las dos clases de muros a estudiar y comparar en esta tesis.

-

Capítulo III: Presentación de vivienda. Se indican las características constructivas de la vivienda más relevantes para el desarrollo de esta tesis, realizando énfasis en los componentes de los muros a estudiar.

-

Capítulo IV: Análisis del complejo de muro según normativas térmicas. Se realiza un análisis usando la normativa térmica para comprobar que las clases de muros estudiados cumplan las normas mencionadas. Se utilizan métodos de resistencia térmica (Rt) y método de R100.

-

Capítulo V: Demanda energética de sistemas constructivos. Se concluye demanda energética de cada clase de muro, analizando sus pérdidas y ganancias de energía, logrando definir de manera anual el gasto de leña en cada caso.

-

Conclusión

-

Referencia bibliográfica

-

Anexos: Contiene información que no ha sido incluida en los capítulos anteriores, como por ejemplo: Planos y Normas.

Glosario. Los siguientes términos son un extracto del Manual de Aplicación de Reglamentación Térmica del Ministerio de Vivienda y Urbanismo 2006:

-

“Aislación

térmica: es la capacidad de oposición al paso de calor de un

material o conjunto de materiales, y que en construcción se refiere esencialmente al intercambio de energía calórica entre el ambiente interior y el exterior.

-

Albañilería armada: albañilería que lleva incorporados refuerzos de barras de acero en los huecos verticales y en las juntas o huecos horizontales de las unidades.

-

Albañilería confinada: es aquella reforzada con pilares y cadenas de hormigón armado, las cuales enmarcan completamente el sistema de ladrillos o bloques.

-

Barrera de vapor: lámina o capa que presenta una resistencia a la difusión del vapor de agua comprendida entre 10 y 230MN s/g.

-

Barrera de humedad: lámina o capa que tiene la propiedad de impedir el paso de agua a través del mismo.

-

Complejo de techumbre: conjunto de elementos constructivos que conforman una techumbre, tales como: cielo, cubierta, aislante térmico, cadenetas y vigas.

-

Complejo de muro: conjunto de elementos constructivos que conforman el muro y cuyo plano de terminación interior tiene una inclinación de más de 60º sexagesimales, medidos desde la horizontal.

-

Complejo de piso ventilado: conjunto de elementos constructivos que conforman el piso que no están en contacto directo con el terreno.

-

Complejo de ventana: conjunto de elementos constructivos que constituyen los vanos vidriados de la envolvente de la vivienda.

-

Conductividad térmica, λ: cantidad de calor que en condiciones

estacionarias pasa en la unidad de tiempo a través de la unidad de área de una muestra de material homogéneo de extensión infinita, de caras planas y paralelas y de espesor unitario, cuando se establece una diferencia de temperatura unitaria entre sus caras. Se expresa en W/m2 K. Se determina experimentalmente según la norma NCh 850 o NCh 851.

-

Envolvente térmica de un edificio: serie de elementos constructivos a través de los cuales se produce el flujo térmico entre el ambiente interior y el ambiente exterior del edificio. Está constituida básicamente por los complejos de techumbre, muros, pisos y ventanas.

-

Grados/día: en un período de un día, es la diferencia entre la temperatura fijada como "base", y la media diaria de las temperaturas bajo la temperatura de base, igualando a la "base" aquellas superiores a ésta. Dependiendo del período de tiempo utilizado, se puede hablar de grados/día, grados/hora, grados/año, etc.

-

Pérdidas por renovaciones de aire: pérdida de calor de un espacio interior que se produce por efecto de la renovación de aire.

-

Puente térmico: parte de un cerramiento con resistencia térmica inferior al resto del mismo, lo que aumenta la posibilidad de producción de condensaciones y pérdidas de calor en esa zona en invierno.

-

R 100: Según la norma NCh 2251 es la resistencia térmica que presenta un material o elemento de construcción, multiplicado por 100.

-

Resistencia térmica, R: oposición al paso del calor que presentan los elementos de construcción. Se pueden distinguir los siguientes casos:



Resistencia térmica de una capa material, R: para una capa de caras planas y paralelas de espesor e, conformado por un material homogéneo de conductividad térmica l, la resistencia térmica, R, queda dada por: R= e/l, y se expresa en m2K/W.



Resistencia térmica total de un elemento compuesto, RT: inverso de la transmitancia térmica del elemento. Suma de las resistencias de cada capa del elemento: RT=1/U, y se expresa en m2K/W.



Resistencia térmica de una cámara de aire no ventilada, Rg: resistencia térmica que presenta una masa de aire confinado (cámara de aire). Se determina experimentalmente por medio de la norma NCh 851 y se expresa en m2K/W.



Resistencia térmica de superficie, Rs: inverso del coeficiente superficial de transferencia térmica h, es decir: Rs=1/h, y se expresa en m2K/W. En el caso de un elemento compuesto por dos capas de distintos materiales con resistencias térmicas Ri y Re, y con una cámara de aire no ventilada con resistencia térmica Rg, la resistencia térmica total será: RT= Rsi + Ri + Rg+ Re + Rse. donde Rsi corresponde a la resistencia térmica de superficie al interior y Rse a la resistencia térmica de superficie al exterior.



Resistencia térmica total de elementos compuestos por varias capas homogéneas, RT: para un elemento formado por una serie de capas o placas planas y paralelas de materiales distintos en contacto entre sí, la resistencia térmica total, queda dada por: RT=1/U=Rsi+ Σ e/λ + Rse en que Σ e/λ = sumatoria de las resistencias térmicas de las

capas que conforman el elemento. Esta resistencia térmica total, RT, se expresa en m2 K/W.

-

Temperatura base: es la temperatura que se fija como parámetro para el cálculo de confort o requerimientos de calefacción.

-

Transmitancia térmica, U: flujo de calor que pasa por unidad de superficie del elemento y por grado de diferencia de temperatura entre los dos ambientes separados por dicho elemento. Corresponde al inverso de la resistencia térmica total RT de un elemento y se expresa en W/m2K. Se determina experimentalmente según la norma NCh 851 o bien por cálculo como se señala en la norma NCh 853. ” (MINVU, 2006)

1

Capítulo I: Demanda Energética. 1.1


La demanda energética se puede determinar calculando las pérdidas de calor y las ganancias de calor que se generan según los elementos constructivos de la vivienda, en este caso de los elementos constructivos a comparar en el complejo de muro: PANEL SIP y muro de METALCON. En primer lugar tenemos tres tipos de pérdidas de calor: Pérdida por transmisión, Pérdida por infiltración y Pérdida por ventilación. En segundo lugar tenemos tres tipos de energías que nos hacen ganar calor: Energía ganada por equipos eléctricos, Energía ganada por metabolismo humano y Energía ganada por radiación solar.

1.1.1 Pérdidas por transmisión. qp=∑(U*A)

(1) (Sarmiento, 2007)

Donde: U = Coeficiente total transferencia calor del elemento (W / m 2 ºC) A = Área de cada elemento o complejo (m2) q p = Calor de pérdidas al exterior (W / °C) Una vez que tenemos determinada la expresión qp la usamos en la siguiente expresión: Qt = 24 * q p * 3600


Donde: q p = Calor de pérdidas al exterior (W / °C) Qt = Demanda de calefacción (J / GD) por transmisión Cuando tenemos determinada la demanda de calefacción por transmisión (Qt) buscamos la demanda de energía, usando la expresión:

2

Qmt = Qt * GDM


Donde: Qt = Demanda de calefacción (J / GD) por transmisión GDM = GD del mes. Qmt = Demanda energía mensual requerida de calefacción (kJ / mes) por transmisión. En este momento aparecen en las expresiones usadas para los cálculos necesarios los GDM que son Grados Días Mes y estos se pueden encontrar en el libro Energía solar en arquitectura y Construcción de Sarmiento (2007). En la tabla 1 se encuentran los GDM para distintas ciudades de país, en esta tesis se usarán los GDM correspondientes para la ciudad de Valdivia.

1.1.2 Pérdidas por infiltración. qa = V * C * d qa = ( V * 1003 * 1,29 ) / 3600 qa = 0.36 * V


Donde: qa = Calor entregado al aire por ventilación o infiltración (W/ºC). V = Aire introducido por ventilación o infiltración (m3 / s). C = Calor específico aire, 1003 J / kg ºC d = Densidad aire, 1.29 kg / m3

El valor de V es necesario calcularlo de dos formas distintas; una para verano y otra para invierno. En la tabla 2, se expresan las dos formas necesarias para determinar V.

3

Tabla 1: Grados Día Mes.

Fuente: Sarmiento (2007)

4

Tabla 2: Cálculo de V

Fuente: Sarmiento (2007) Una vez que conocemos qa, usamos la siguiente expresión para conocer la demanda de calefacción por infiltración de aire: Qi = 86,4 * q a

(5) (Seguel, 2009)

Donde: qa = Calor entregado al aire por infiltración (W/ºC). Qi = Demanda de calefacción (J / GD) por infiltración Este tipo de demanda también se calcula de forma mensual y es necesario usar una nueva expresión que contiene GDM: Qmi = Qi * GDM


Donde: Qi = Demanda de calefacción (J / GD) por infiltración GDM = GD del mes. Qmi = Demanda energía mensual requerida de calefacción (kJ / mes) por infiltración.

1.1.3 Pérdidas por ventilación. qv = V * C * d qv = ( Vpers * 1003 * 1,29 ) qv = 0.36 * Vpers

(7) (Seguel, 2009)

Donde: qv = Calor entregado al aire por ventilación o infiltración (W/ºC).

5

Vpers

= Aire introducido por ventilación por persona (m3 / h). 10

lts/seg x pers (ASHBE) – 25 25 lts/seg (Fumadores), (Seguel, 2009) C = Calor específico aire, 1003 J / kg ºC d = Densidad aire, 1.29 kg / m3 Una vez que conocemos qv, usamos la siguiente expresión para conocer la demanda de calefacción por ventilación: Qv = 86,4 * q v


Donde: qv = Calor entregado al aire por ventilación (W/ºC). Qv = Demanda de calefacción (J / GD) por ventilación Este tipo de demanda también se calcula de forma mensual y es necesario usar una nueva expresión que contiene GDM: Qmv = Qv * GDM


Donde: Qv = Demanda de calefacción (J / GD) por ventilación GDM = GD del mes. Qmv = Demanda energía mensual requerida de calefacción (kJ / mes) por ventilación.

1.1.4 Energía ganada por equipos eléctricos. Todos los equipos eléctricos como: radios, televisores, ampolletas, computadores, etc. entregan calor a la vivienda y este valor es variable debido a la expresión. 0,5 – 5

(kWh/mes x m2), (Seguel, 2009), en esta

expresión debemos multiplicar por el número de metros cuadrados de la vivienda que analizamos y usamos el caso más desventajoso para efectos de cálculo, en esta oportunidad lo más desventajoso es menos ganancia de calor por lo tanto usaremos 0,5 (kWh/mes x m 2) y la expresión de cálculo queda. Ee = 0,5*A Donde:

(10) (Seguel, 2009)

6

Ee = Energía ganada por equipos eléctricos. (kW h /mes) A = Área de la vivienda (m 2)

1.1.5 Energía ganada por metabolismo humano. El cuerpo humano aporta energía a la vivienda, por lo tanto es necesario calcular la energía aportada por la familia por concepto de metabolismo humano, usando la siguiente expresión. Eh = 0,08 kW * pers * hr * días del mes

(11) (Seguel, 2009)

1.1.6 Energía ganada por energía solar. En este caso la energía entra a la vivienda a través de las ventanas, efecto de los rayos de sol que las atraviesan, según Donoso (2009), se determina mediante la siguiente expresión: Es = R * Sv * fr

(12) (Seguel, 2009)

Donde: Es = Calor aportado por la energía solar R = Radiación Solar Mensual (kWh mes – Tabla Tabla 4) fr = Transmisividad Vidrio (0,8) Sv = Área ventanas (m2) Debido a que en Valdivia no hay un punto de observación de RSM se usarán los datos correspondientes a la localidad más cercana, que en este caso es Pullinque, en la Tabla 3 se indican los valores a usar.

7

Tabla 3: Irradiación global mensual y anual en diferentes inclinaciones inclinaciones y AZIMUT (kWh/m2)

Fuente: Universidad Técnica Federíco Santa María (2008)

8

Capítulo II: Descripción de Materiales. 2.1

Panel Sip:

“Los Paneles SIP corresponden al concepto SIP (Structural Insulated

Panels – Panel Estructural Aislado) y son elementos modulares conformados por

dos

placas

que

pueden

ser

de

OSB

(Oriented-Strand-Board),

contrachapado u otro material similar, las cuales están firmemente adheridas mediante presión a un núcleo de Poliestireno Expandido de Alta Densidad (EPS HD), componentes que a través de un proceso industrial de fabricación bajo condiciones de estricto control y severas normas, se transforman en un elemento estructural de alta resistencia mecánica y gran capacidad de aislación térmica.” (Winter Panel, 2007) Figura 1: Panel SIP

Fuente: Louisiana Pacific Chile S.A (2010) Winter Panel, (2007) nos dice que desde el punto de vista práctico, el Panel SIP incorpora la estructura, la cubierta y la aislación en un sólo elemento, y se entrega listo para ser instalado en forma fácil y rápida. En el punto 2.1.1 de este texto Winter Panel, (2007) nos indica los beneficios de usar Panel SIP, así mismo la misma fuente nos entrega en el punto 2.1.2 los tipos de Panel SIP existentes.

9

2.1.1 Beneficios de usar Paneles SIP son: -

Rapidez en la Construcción: Los Paneles SIP se levantan rápidamente, ya sea cortándolos en obra o solicitándolos pre cortados.

-

Menor uso de mano de obra en terreno. Bastará sólo un equipo de tres hombres expertos en el Sistema Constructivo Panel SIP para levantar la estructura de una construcción de 200m 2 en sólo 23 días (incluida la cubierta y la aislación).

-

Menor tiempo en levantar la estructura implica menos daño y despilfarro de materiales y mínimo riesgo de demora por clima o eventualidades.

-

Mejor calidad estructural. Con paneles estructurales y el sistema constructivo asociado se puede lograr la resistencia suficiente para sobrellevar exitosamente sismos de gran magnitud, como ha quedado demostrado en Kobe, Japón, 1995, de magnitud 7.2 Richter.

-

Mejor aislamiento térmico. Estudios efectuados esta década en la Universidad de Washington (por encargo del Estado de Florida) han establecido que construir con SIP permite ahorros de energía en calefacción o aire acondicionado hasta 7 veces respecto de otros sistemas de aislamiento térmico menos exitosos.

2.1.2 Tipos de Panel SIP. Los paneles pueden ser estructurales (SIP) o no estructurales (tabiquería interior). Los muros de la vivienda en paneles energitérmicos estructurales soportan carga en el sentido axial (vertical) hasta 4 tons. por metro lineal de panel. Los espesores de aislación del Poliestireno expandido (EPS) generalmente son de 56mm, 68mm y 94mm. Las dimensiones de cada panel son dependientes de las placas; generalmente se usan de 122 cms de ancho, en largos de 244 o 488 cms de largo.

10

El espesor de las placas de OSB que generalmente se utiliza es de 11,1 mms y el contrachapado de 9,5 mms. Por ejemplo, con OSB, el muro estructural resultante es de 11,4 cms. de espesor nominal. Por otro lado, el espesor de cada panel dependerá del uso específico (muro, piso o techo) y de la zona geográfico-térmica donde será instalada la vivienda. Para zonas geográficas donde se requiera mayor valor R100 se utilizará un mayor espesor de núcleo.

a)

Peso Aproximado:

-

Panel SIP 75mm:48kg

-

Panel SIP 87mm: 48,5kg

-

Panel SIP 116mm: 49kg

b)

Tipos del Panel Termosip:

-

OSB-OSB

-

SMARTSIDE-OSB

-

SMARTPANEL-SMARTPANEL

-

TOPFORM-SMARTPANEL

-

TECHSHIELD-OSB

c)

Tipos de Tableros Estructurales:

-

OSB STANDARD: Panel estándar estructural, requiere revestimiento

-

OSB PLUS; Panel con protección antitermitas, requiere revestimiento

-

OSB GUARD: Panel con protección antitermitas, pudrición por hongos y retardafuego, requiere revestimiento

-

SMARTSIDE: No requiere revestimiento TOPFORM: No requiere revestimiento RF: Uso terminación exterior. Reemplaza yeso cartón TECHSHIELD: Foil de Aluminio (Barrera Radiante)

2.1.3 Usos de Panel SIP. El panel SIP puede ser usado en múltiples complejos de construcción, tales como:

11

-

Muros perimetrales.

-

Muros divisorios

-

Cubiertas

-

Entrepisos Generalmente cuentan con un rendimiento de 2,97 m2 por panel y una de

sus propiedades importantes es que tiene una resistencia al fuego de F15F180. La figura 2 nos muestra el panel SIP apilados para envío, la figura 3 el panel SIP durante la construcción de una vivienda y la figura 4 el panel SIP como estructura en una vivienda ya terminada. Figura 2: Panel SIP apilados para envío

Fuente: Louisiana Pacific Chile S.A (2010)

12

Figura 3: Construcción Casa con Panel SIP


Figura 4: Casa fabricada con Panel SIP


13

Por ejemplo el proveedor de panel SIP VASPANEL de la comuna de Independencia en la región Metropolitana, Chile nos muestra una tabla resumen con sus productos de panel SIP y sus múltiples usos. Figura 5: Usos de Panel SIP

Fuente: Vaspanel (2011)

2.1.4 Construcción con Muro de Panel SIP. En una primera instancia, se deben revisar exhaustivamente los paneles en el proceso de recepción, los cuales deben ser verificados en sus alturas, anchos y espesores, así mismo se debe verificar que se encuentren aplomados y que estén bien identificados para el posterior armado de la vivienda. Para esto es imprescindible contar con plano de modulación por tipo de vivienda en que se detalle la cantidad de paneles, las dimensiones de estos y la ubicación dentro de la vivienda. Una vez ya hormigonada la losa que servirá como base para los paneles, se procede a trazar la solera inferior del panel SIP, se debe tener especial cuidado con la línea de dicha solera, ya que esta dará la ubicación definitiva a los paneles que se instalaran. Se debe verificar si se trata de panel SIP con el revestimiento final incluido o revestimiento para colocar. Explicaremos en este caso una casa sin revestimiento, para ello se trazara descontando el espesor del tablero exterior del panel SIP.

14

A continuación instalaremos las soleras inferiores, en este caso utilizaremos de 2”x3”. Esta escuadría estará dada por el espesor del relleno

del panel, con la precaución de permitir el paso de los revestimientos interiores de cada panel SIP. Dicha solera queda afianzada a la losa, mediante pernos de anclaje o varillas roscadas los cuales se colocan en un proceso posterior al hormigonado

y

son

fijados

químicamente

mediante

los

productos

especificados por el proveedor de paneles SIP, (Esta información debe ser verificada con el proveedor en cada proyecto para validar tipo de anclaje, distancia entre anclajes, profundidad del anclaje entre otros). Un punto importante en la instalación de la solera inferior y superior al instalar los paneles, es el especial cuidado que se debe tener con las canalizaciones eléctricas y sanitarias que suban por muros. Figura 6: Detalle anclaje a losa de sistema panel SIP

Fuente: Constructora Novatec (2010)

15

Figura 7: Ejemplo de anclaje a losa de sistema panel SIP


En todas las uniones de paneles, como en los encuentros con las soleras y en las esquinas, se debe aplicar adhesivos y sellos de espuma de poliuretano compatibles con el poliestireno expandido, esto entregará una mejor capacidad estructural del conjunto, además de eliminar puentes térmicos y problemas de humedad. Luego se comienza a instalar los paneles perimetrales, siempre se debe iniciar el proceso de montaje de paneles por una esquina, ya que esto le da la estabilidad necesaria para la ejecución de la faena. Esto lo podemos ver en la figura 7. En el encuentro antes mencionado se colocan piezas de madera y se procede a amarrar con tornillos especiales (turbo screw), la idea de dicha pieza de madera es que el tornillo se enganche en un material más firme que el OSB que forma el panel. Antes de proceder a fijar los paneles se debe verificar que estos estén con un ángulo de 90°, verificando a todo lo alto del panel.

16

Figura 8: Detalle para amarra en encuentros con tornillos en sistema panel SIP


Figura 9: Verificación de ángulo 90° para encuentros en sistema panel SIP

Fuente: Louisiana Pacific Chile S.A (2010) Luego del montaje del primer encuentro, se procede a avanzar en el montaje de los paneles, estos se van colocando sobre la solera inferior con las fijaciones determinadas por proyecto. Para las uniones entre paneles se utilizan huinchas de OSB de 55 mm de ancho denominadas clavijas, las que van fijadas a los paneles alternando tornillos según especificaciones de proyecto. Es importante considerar dilatación de 4mm de ancho entre paneles según recomendaciones del proveedor.

17

Figura 10: Esquema colocación de paneles en sistema panel SIP


Figura 11: Esquema en isométrica de unión de paneles en sistema panel SIP


18

Figura 12: Clavijas para unión de paneles en sistema panel SIP


Se avanza en la instalación de paneles hasta completar el perímetro, una vez completo este se procede a chequear el plomo exterior, ya solo al estar terminada la estructura alcanza su rigidez definitiva.

Figura 13: Montaje Panel SIP (a)


19

Figura 14: Montaje Panel SIP (b)


Figura 15: Montaje Panel SIP (c)

Fuente: Louisiana Pacific Chile S.A (2010) Posteriormente se procede a instalar los pre-marcos en ventanas, dichos pre-marcos son de madera y tienen la misma escuadría que la solera inferior y superior, para la instalación del pre-marcos se debe retirar el exceso de poliestireno. Es importante señalar que la pieza superior e inferior que conforman el pre-marco debe pasar 5 cm hacia el panel adyacente para formar un hombro.

20

Figura 16: Esquema perspectivo pre-marco de ventana en sistema panel SIP

Fuente: Constructora Novatec (2010) Una vez instalado los pre-marcos se procede a la instalación de la solera superior, elemento que da la rigidez final a toda la estructura, dicha solera superior va fijada a los paneles mediante las fijaciones establecidas por el proveedor, cabe destacar que la unión de solera no debe coincidir con una unión de paneles, quedando traslapadas las uniones mínimo 30 cm.

2.2

METALCON:

Según lo expresado en el Manual de Construcción de METALCON de CINTAC en su edición de Abril de 2010 logramos saber que el METALCON es un sistema constructivo integral que permite materializar viviendas completas totalmente en seco, en el cual los muros perimetrales, tabiques, entrepisos, cielos y techos son soportados por una estructura de perfiles de acero galvanizado liviano. “La estructura de una vivienda de METALCON se conforma por: -

Muros perimetrales: Estos muros son el soporte estructural de toda la vivienda, construidos con montantes y soleras de acero estructural (Metalcon Estructural), revestidos con planchas para exteriores e interiores y una capa aislante en su interior.

-

Tabiques: Estos tabiques se construyen con montantes y soleras de acero (Metalcon Tabiques), revestidos normalmente con planchas de yeso cartón o fibrocemento.

21

-

Entrepisos: Para casas de 2 pisos o mansardas, se construye un envigado formado con perfiles de acero estructural, cubiertos con planchas de “OSB” o contrachapado de madera, sobre el cual se puede instalar

alfombra o cualquier otra solución de piso, incluso hasta una loseta liviana. -

Cielos: Bajo las vigas de los entrepisos o bien bajo las cerchas se coloca una estructura de Metalcon Cielos, sobre la cual se colocan las planchas de yeso cartón que forman el cielo de las habitaciones.

-

Techumbres: Las techumbres son estructuradas en su totalidad mediante perfiles Metalcon, para formar tanto las cerchas como las costaneras necesarias para soportar los techos. ” (CINTAC, 2010)

Figura 17: Esquema General Vivienda Metalcon

Fuente: CINTAC (2010)

22

2.2.1 Características y Ventajas del METALCON. Sistema estructural de acero galvanizado liviano, muy resistente gracias a su recubrimiento de zinc, reúne las características aptas para un clima marítimo. Esto implica una mayor "barrera" o "defensa" a la corrosión por algún tipo de infiltración de la humedad. -

Material no atacado por organismos.

-

Flexible: El proyectista puede diseñar sin restricciones, planificar etapas de ampliación o crecimiento. Admite cualquier tipo de terminaciones tanto exteriores como interiores. El sistema da la posibilidad de abordar temas desde ampliaciones en edificios existentes o viviendas unifamiliares nuevas hasta obras de varios pisos.

-

Menor Costo: Tomando como índice igual calidad de obra y terminaciones, los costos pueden reducirse un 20/25% con respecto a la construcción tradicional. Al racionalizar las tareas, los tiempos de obra se acortan, produciendo de esta manera un menor costo final de obra sin resignar calidad.

-

100% Reciclaje: La composición del acero producido en la actualidad incluye más de un 60% de acero reciclado, por lo que, desde un punto de vista ecológico, lo caracteriza como muy eficiente.

-

Optimización de Recursos: Por ser un sistema liviano, da la posibilidad de rapidez de ejecución incluyendo el panelizado, y posterior montaje. La ejecución de las instalaciones es realmente sencilla y muy eficiente. Estas características influyen en gran medida en el aprovechamiento de los materiales y de la mano de obra, ya que la planificación se hace más sencilla y precisa.

-

Indeformable en el tiempo: El Sistema METALCON utiliza materiales inertes y nobles. Estos componentes son pre-industrializados producidos bajo normas internacionales y con garantía del fabricante. Estas construcciones no se demuelen, se desarman con un alto grado de recuperación de materiales y se amplían con facilidad.

23

-

Facilidad constructiva para Instalaciones: Se ejecutan con facilidad. Las cañerías de agua, gas, electricidad, calefacción, baja tensión, etc. se distribuyen con suma rapidez pasando a través de aberturas incorporadas en el alma de los perfiles.

-

Versatilidad en Terminaciones: Los interiores y exteriores son a elección, todas las habituales y otras como el siding de madera, cemento o PVC, revestimientos de placas cementicias texturadas o biseladas, molduras, marcos perimetrales, etc.

2.2.2 Usos del METALCON. Con el sistema METALCON se puede construir: -

Viviendas completas

-

Segundos pisos

-

Mansardas

-

Ampliaciones

-

Casas Comerciales

-

Campamentos

-

Techumbres Multicines Tabiques y cielos de grandes tiendas, reacondicionamientos de viviendas y centros comerciales

-

Cubiertas y Revestimientos Según el Manual de Construcción METALCON, CINTAC (2010); el sistema

constructivo ofrece: -

Los perfiles METALCON son fabricados en acero estructural galvanizado y de alta resistencia ASTM A 653-94 Grado 40, lo que permite diseñar en bajos espesores, logrando estructuras livianas, resistentes e invariables ante el paso del tiempo.

-

Sus especiales dimensiones permiten el calce de los perfiles montantes dentro de las soleras, para hacer posible el armado de los diferentes componentes estructurales de la vivienda.

24

-

Familia de perfiles simples y reducidos, que facilita su diseño y manejo en obra, permitiendo a la vez construir todos los componentes estructurales de la vivienda.

-

Tablas de cálculo para diseño de vigas y columnas según sus propias necesidades constructivas (MANUAL DE DISEÑO METALCON).

-

Esquemas de encuentros y fijaciones típicas, en formato AUTOCAD, para los

diferentes

elementos

estructurales

(MANUAL

DE

DISEÑO

METALCON). -

Estándares de fabricación avalados por CINTAC, para los diferentes elementos constructivos de una vivienda (MANUAL DE DISEÑO METALCON).

2.2.3 Componentes Principales del sistema METALCON. Esta información se extrajo del Manual de Construcción de METALCON (CINTAC, 2010)

2.2.3.1

Canal o solera: (Metalcon tipo U)

Sus usos son: -

En la solera superior y solera inferior.

-

En la construcción de vigas y dinteles.

-

Como conector, apoyo y refuerzos en general.

-

Como elementos de unión.

2.2.3.2

Pie Derecho (Metalcon tipo C)

Sus usos son: -

Como pie derecho.

-

Como antiesador en conexiones y apoyos en general.

25

-

En la construcción de pilares, vigas y cerchas

2.2.3.3

Pletinas:

Sus usos son: -

Como diagonales para dar arriostramiento a un tabique estructural.

-

Como tensor en general.

-

Como conector entre dos elementos.

-

Como conector tipo escuadra 90º.

2.2.3.4

Portante 40R:

Sus usos son: -

En la confección de cielo raso se utiliza como soporte de placa.

-

Apoyo y estabilizador temporal utilizado durante las construcciones de cerchas, envigados, muros y tabiques.

2.2.3.5

Perfil AT:

Sus usos son: -

Permitir fijar el nivel para la confección de estructuras de cielo raso.

-

Prolongación de cuerda inferior de la cercha o larguero.

-

Colgador o tirante para prolongar el Conector TI al colgar el entramado de cielo raso de estructuras más altas

2.2.3.6

Costanera Omega:

Sus usos son: -

Como costanera de techo y cielos.

-

Para puntos de apoyo y como elemento estabilizador.

26

2.2.3.7

Tornillos:

-

Son resistentes a la corrosión.

-

Se atornillan con una distancia mínima al borde y entre ejes de 3 veces el diámetro del tornillo usado.

-

Deben penetrar dejando un mínimo de 3 hilos a la vista.

-

Los tornillos para conexiones entre dos elementos de espesor igual o superior a 0.85 mm deberán ser autoperforantes y con un mínimo de diámetro de 0.164 pulgadas (#8). ” (CINTAC, 2010)

Figura 18: Fijaciones, nomenclaturas y aplicación para tornillos usados con METALCON


27

Figura 19: Perfiles Estructurales de Metalcon


2.2.4 Construcción con muro de METALCON: La información correspondiente al punto 2.2.4 se extrajo del Manual de Construcción de METALCON (CINTAC, 2010).

2.2.4.1

“ANCLAJES:

El sistema METALCON, requiere ser anclado mediante diferentes opciones, cualquiera que sea el tipo de fundación, ya sea zapata corrida con

28

sobrecimiento, poyos aislados con vigas de fundación, o incluso radier con zarpa. Hay dos tipos de fundación comúnmente usadas con METALCON.

a) Sistema monolítico o radier con zarpa: Es un sistema en el cual se hormigona, el radier y la zarpa al mismo tiempo. Esto se obtiene encajonando la línea perimetral a ser construída y mediante un camión betonero, se rellena sin junturas y de una vez toda el área de la construcción.

b) Sistema Cimiento, Sobrecimiento y Radier: Este sistema es el más común, en el cual se hacen cada una de las etapas por separado. Esto se hace generalmente a mano, ya que permite detener la faena en diferentes puntos. Hay 4 tipos de Anclajes que pueden ser usados: -

Pernos de anclaje

-

Amarre con una tira de Pletinas Metalcon.

-

Anclaje de metal tipo AN1

-

Clavos y pernos de anclaje tipo “Hilti”

-

Anclajes estructurales de esquinas y de arriostramientos, tipo “Simpson” o similar.

Figura 20: Sistema de Anclaje para Cimiento, sobrecimiento y radier.


1)

Pernos de Anclaje: Los pernos los determinará el proyecto de cálculo en su dimensión y

ubicación, sin embargo se recomienda como mínimo usar pernos de acero de

29

12 mm de diámetro, 250 mm de largo con gancho de 50 mm en su parte inferior. El extremo recto sin el gancho tiene aproximadamente 50 mm de hilo, donde se instala una tuerca con golilla de 3 cm de diámetro por 3 mm de espesor. Estos pernos se instalan a 45 mm aproximadamente del borde perimetral del radier, de manera que queden en el centro de la canal (en el caso que la canal tenga 90 mm). Debido a que la canal tiene 0,85 mm de espesor, es necesario agregar un “suple” de refuerzo del mismo perfil de los pie derecho dentro de la canal,

como golilla atiesadora.

Figura 21: Anclaje distribuido Metalcon

Fuente: CINTAC (2010) Típicamente estos pernos van uno a 30 cm máximo del inicio del muro estructural y uno a cada lado de las puertas (en muros estructurales), luego va uno cada 1,2 metros máximo entre perno y perno. El plano de cálculo indicará la exacta ubicación de estos elementos. Es muy importante tomar nota de la posición donde se ubican los pie derecho, para que no coincidan con los pernos de anclaje.

2)

Clavos y Pernos Tipo Hilti: En los muros estructurales, éstos se recomiendan solamente como

suplemento a los anclajes anteriores. Como norma general instale un clavo

30

tipo “Hilti” de 1 1/2” con golilla incorporada directamente a la canal (solera

inferior), en el centro entre montante y montante. En los tabiques no estructurales como no es necesario utilizar pernos de anclaje, se instalan entre montante y montante.

3)

Anclajes Estructurales de esquinas y arriostramientos: Se utilizan preferentemente en las esquinas donde existe concentración de

esfuerzo y/o para tomar las cargas transmitidas por las diagonales de arriostramiento. La siguiente figura muestra el detalle del anclaje AN1. Figura 22: Anclaje Tipo AN1 Metalcon


2.2.4.2

TRAZADO

Antes de realizar el trazado se deberá limpiar la superficie que recibirá a los montantes de Metalcon, con un barrido si el material esta suelto o espátula si existen residuos de hormigón adheridos.

Empalme de Soleras. Una vez listo el radier, marcar todos los muros exteriores e interiores en el piso con un tizador, luego numerarlos. La canal o solera inferior va a seguir estas líneas. De esta manera el tabique queda siempre derecho, aunque los bordes del radier no estén regulares.

31

Figura 23: Layout en Radier

Fuente: CINTAC (2010) Alinear cada muro o tabique marcado en el radier con 2 canales (solera superior y solera inferior), previamente cortadas del mismo largo que el muro o tabique respectivo. Si es necesario empalme 2 canales (Figura Nº6) para alcanzar el largo adecuado de extremo a extremo. Figura 24: Empalme de Soleras

Fuente: CINTAC (2010) -

Marcar primero los pernos de anclaje, luego hacer las perforaciones correspondientes usando un taladro eléctrico con una broca de 1/2”.

-

Marcar las esquinas.

-

Marcar luego los encuentros de centro.

32

-

Ahora marcar las puertas y ventanas. Referirse a los detalles de la construcción de vanos para puertas y ventanas.

-

Por último, marcar los pie derecho a 40 o 60 cm de eje a eje, dependiendo de las especificaciones del plano de cálculo estructural.

2.2.4.3 -

CONSTRUCCIÓN DE MUROS Y TABIQUES

Ahora que se tienen las 2 soleras totalmente marcadas para su ensamblaje, sacar los 3 tornillos temporales y ponerlos frente a frente sobre el radier aproximadamente a 2,5 m.

-

Construir los extremos o esquinas del muro, como se muestra en la Fig. 7. Estos pie derecho o montantes se atornillan entre sí con tornillos # 8 ó # 6 x 11/2” cada 15 cm, según cálculo.

Figura 25: Construcción de muros y tabiques

Fuente: CINTAC (2010) Construir los encuentros de centro, teniendo en cuenta que el montante de encuentro vaya con la espalda hacia el tabique de centro. El largo de los montantes lo da el plano de estructuras. Ej: 2,40 m.

33

Figura 26: Encuentro Centro

Fuente: CINTAC (2010) Está listo para construir un muro o tabique. Instalar sin atornillar, primero las esquinas, luego los encuentros de centro y finalmente los montantes, siguiendo las marcas previamente hechas en las soleras. Recordar dejar el espacio libre (sin montantes) para las puertas y ventanas. Figura 27: Conexión de Pie Derecho a Canal (solera)

Fuente: CINTAC (2010) A continuación se debe atornillar todos los elementos de manera que cada perfil tenga 4 tornillos.

34



2.2.4.4

VANOS DE VENTANAS Y PUERTAS

Cada ventana y puerta exterior, está formada por 4 montantes de 0,85 mm como mínimo (2 montantes a cada lado) más una canal a ambos lados y un dintel compuesto o viga estructural (la medida y dimensión de acuerdo al plano de cálculo). -

1º Alinear y atornillar los 4 montantes, 2 a cada lado del vano.

-

2º Construir el dintel/viga e instálela en el vano.

-

3º Construir la mocheta para rebajar el dintel a la altura deseada de acuerdo al plano.

-

4º En el caso de las ventanas, armar el marco o vano de acuerdo a sus medidas. Como alternativa en ambos casos, para puertas y ventanas, instalar

piezas de 2” x 4” (en el caso de la canal de 92 mm) o piezas de 2” x 6” (en el

caso de la canal de 152 mm) en el vano, para tener un punto para clavar las pilastras. De lo contrario, tendrá que engomarlas o atornillarlas. Además si la longitud del vano (L) es mayor que 2,4 metros se requiere reforzar el antepecho usando una pieza de montante y canal del largo L.

35

Figura 29: Detalle Refuerzo Dintel Vano de Ventana


Figura 30: Detalle de Antepecho de Ventana


36

2.2.4.5

DIAGONALES

La función de éstas, es darle el arriostramiento necesario, de acuerdo al plano de cálculo. En el caso de no existir placas de corte, el arriostramiento se logra por medio de cruces, como diafragma de rigidización. La carga lateral, tiende a desplazar el panel en forma horizontal, la colocación de una pletina en diagonal al panel, conjuntamente con su anclaje en los extremos inferiores del mismo, resisten este esfuerzo. Figura 31: Ubicación Diagonal y Placa Madera.

Fuente: CINTAC (2010) Se aconseja colocar las diagonales con ángulos entre los 30º y 60º. Para colocar las diagonales se puede seguir el siguiente procedimiento: Colocar un gusset de Metalcon de 200x200 con tornillos autoperforantes 8x1/2” (cantidad según plano de cálculo) sobre el montante y la canal del

encuentro que va a recibir la pletina.

37

Figura 32: Detalle Pletina estándar Gusset

Fuente: CINTAC (2010) En el caso de los encuentros, cuando tenemos tres montantes no es necesario colocar el gusset, se fija la pletina directamente sobre los montantes. Entre la diagonal y la fijación en ambos extremos, nunca se atornillan las diagonales directamente a los montantes intermedios. Por lo general la especificación indica la colocación de pletinas por ambos lados del panel. Una vez colocadas las diagonales, se procede a realizar la tensión de éstas, mediante un accesorio llamado “ángulo tensor”.

Figura 33: Detalle Angulo tensor


38

Como estabilizador lateral se puede instalar una pletina horizontal a media altura del muro por ambas caras, atornillando a cada montante para finalmente colocar el bloqueador al giro en los extremos con un perfil en U. Figura 34: Detalle Estabilizado Lateral


2.2.4.6

INSTALACIÓN DE LOS MUROS Y TABIQUES METALCON

Una vez que tenga hecho un muro o tabique completo, asegurarlo al radier o al piso mediante los anclajes y apoyos temporales. -

Proceder a construir el siguiente muro o tabique

-

Una vez terminado, conectarlo al interior ya ubicado, atornillando los encuentros de centro como correspondan, usando tornillos #8/cada 15 cm.

-

Una vez atornillados estos encuentros, instale una pletina rectangular del ancho de la canal y de largo el doble que el ancho, sobre los encuentros de muro o tabique con un mínimo de 4 tornillos del #8, sobre cada muro o tabique.

39

Figura 35: Instalación de los Muros y Tabiques Metalcon


2.2.4.7

AISLACIÓN TERMICA Y BARRERA DE VAPOR

La vivienda, al igual que el cuerpo humano, está sometida a altas y bajas temperaturas. La manera natural de mantener el calor en el cuerpo es abrigándose. En construcción, esta protección está dada por la incorporación de la aislación térmica e inclusión de la barrera de vapor. Esta aislación tendrá como fin evitar los cambios bruscos de temperatura, disminuyendo la fuga o el ingreso de calor desde el interior al exterior o viceversa, lo que dependerá de la estación del año y de la zona climática en donde se sitúe la construcción. Por otra parte, y como resultado del uso de la vivienda, existirá una fuerte generación de vapor de agua o humedad, producto

de

actividades

cotidianas

tales

como

respirar,

cocinar,

calefaccionar, ducharse, etc. toda esta humedad no debe ingresar a los muros, por lo que se debe instalar una barrera de vapor continua, la que además, deberá permitir que cualquier fuga al interior del panel salga al exterior. Para esto se utiliza revestimientos y barreras semipermeables de modo de generar un hábitat sano para el grupo familiar. Una buena configuración de muro perimetral estructural es aquel que: -

No permite el ingreso de agua desde el exterior al interior.

40

-

Retarda la fuga de calor.

-

Permite la evacuación normal de vapor de agua. Todas estas variables incidirán directamente sobre el confort térmico,

elemento importante al momento de habitar la vivienda. El sistema constructivo C.E.A. (Construcción Energitérmica Asísimica) contempla en su desarrollo la inclusión de estas barreras, dado que la estructura de madera o metal genera cavidades que pueden ser rellenadas fácilmente con aislantes, además de barreras de viento y polvo por la cara exterior y barreras de vapor al interior. Todo buen sistema de aislación o barreras debe contemplar: -

Aislación a nivel de muros estructurales exteriores y cielo, es decir en toda la envolvente de la construcción.

-

Barrera de viento, polvo y agua lluvia entre el revestimiento final y la placa estructural.

-

Barrera de vapor entre la estructura del muro perimetral y la placa de yeso cartón. El uso de barreras y aislación disminuirá considerablemente el gasto en

calefacción.

2.2.4.7.1

Aislación Térmica

Los materiales más utilizados para aislación térmica son los siguientes:

a)

Poliestireno expandido: Espuma rígida abastecida en forma de

planchas de color blanco en diferentes espesores y dimensiones. Es elaborado sobre la base de derivados del petróleo; existen múltiples densidades según la aplicación.

41

Figura 36: Poliestireno expandido


b)

Lana de vidrio: Material compuesto por fibras de vidrio entrecruzadas,

incombustibles y estables. Se encuentra en una amplia variedad de formatos, espesores y densidades. Figura 37: Lana de vidrio


c)

Lana roca: Material compuesto por fibras de rocas basálticas

entrecruzadas

y

aglomeradas

con

adhesivos.

La

lana

de

roca

es

incombustible y estable. Se encuentra en una amplia variedad de formatos, espesores y densidades. Figura 38: Lana Roca


42

d)

Poliéster: Aislante en rollos a base de fibras sintéticas de poliéster. De

fácil instalación y manipulación, no absorbe humedad, es hipoalergénico e ignífugo. Figura 39: Poliester


e)

Poliuretano: Aislante térmico rígido que se caracteriza por una

estructura de pequeñísimas celdas cerradas, que contienen gas de baja conductividad térmica, que otorgan a este material su excelente capacidad aislante. Se obtiene cuando dos productos químicos, un Disocianato y un Poliol, se mezclan en presencia de un agente activador. Se puede aplicar insitu. Figura 40: Poliuretano


2.2.4.7.2

Barrera de vapor

De acuerdo a lo establecido por el Manual de Aplicación de Reglamentación Térmica (MINVU, 2006), la barrera de vapor es una lámina o capa que presenta una resistencia a la difusión del vapor de agua comprendida entre 10 y 230 MN s/g.

43

La barrera de vapor es por excelencia un film de polietileno de 20 micras en un ancho igual a la altura del muro a forrar. Esta barrera se instala al interior del muro entre la estructura y la placa de yeso. Las uniones deben ser traslapadas 20 cm, y reforzadas con cinta para embalaje.

Figura 41: Barrera de vapor


2.2.4.8

REVESTIMIENTOS.

2.2.4.8.1

Revestimientos Interiores.

El sistema METALCON utiliza los mismos revestimientos interiores que un muro o tabique de madera. Los revestimientos interiores más utilizados son: -

Placa de yeso cartón: Ésta se atornilla a los perfiles usando tornillos autorroscantes “Phillip” Fosfatados del # 6, de 1 a 1 1/4”, cada 15 cm en

cada perfil. -

Planchas de Fibrocemento: Se atornilla igual que la placa yeso cartón, pero hay que tener en cuenta que los tornillos en este tipo de material puede dejar parte de la cabeza a la vista lo que complica el enhuinchado y

44

empastado. Este problema se puede evitar con el uso de tornillos autotaladrantes (seft drilling) Rock- onn # 8 x 1 1/4”. -

Maderas tingladas o machihembradas: Al igual que las planchas de fibrocemento, usando 1 a 2 tornillos por tabla.

-

Estuco: Para darle un aspecto sólido, se puede estucar usando una malla con fieltro incorporado, tipo Malla / Estuco Davis Wire. Sobre este material se aplica un estuco corriente de 2,5 cm. Esta malla va atornillada a cada perfil con tornillos autorroscantes # 8 x 1/2” galvanizados y sin

ningún respaldo fuera de su propio papel fieltro. En el caso del estudio de esta tesis, el cálculo se realizara interiormente solo con placa de yeso cartón, el cual será descrito como material a continuación junto con los materiales a usar en la estructura METALCON.

2.2.4.8.2

Revestimientos Exteriores.

El sistema METALCON utiliza cualquier tipo de revestimiento disponible en el mercado. Los revestimientos exteriores más utilizados son: -

Planchas de Fibrocemento: Éstas van instaladas sobre un papel fieltro y un aislante de 10 mm como mínimo para evitar el puente térmico. Se atornillan con tornillos galvanizados autotaladrantes # 6 cada 15 cm.

-

Vinyl Siding: Este material se instala sobre una placa de madera tipo “OSB” que va atornillada a los montantes con tornillos auto taladrantes de

# 8 o # 6 cada 15 cm y un papel fieltro de 10 lb, para impedir la filtración de humedad. -

Estuco: Al igual que en revestimiento interior con estuco, pero agregándole un mínimo de 10 mm de poliestireno o una placa “OSB” Las

terminaciones con este sistema de estucado son las típicas de un afinado liso o con terminación rústica.

45

Es importante destacar que debido a que el metal tiene una conductividad térmica mayor que la madera, es necesario evitar un puente térmico con algún material aislante tipo poliestireno o madera. De lo contrario en zonas del país muy frías se podrían producir manchas delineando la silueta de los pie derecho.” (CINTAC, 2010).

2.2.5 Materiales

a

usar

en

la

estructura

de

METALCON,

para

efectos de Cálculos. 2.2.5.1

Yeso-Cartón

Más conocido en Chile como Volcanita, es un elemento constructivo compuesto por un núcleo de yeso y aditivos especiales revestido por ambas caras con cartón de alta resistencia. Se

utiliza

principalmente

para

la

conformación

de

soluciones

constructivas de tabiques y cielos interiores en proyectos de edificación. Su núcleo de yeso y revestimiento de cartón le confieren las cualidades más nobles de la piedra y la madera. Se asemeja a la piedra en su solidez, resistencia, estabilidad, durabilidad e incombustibilidad. Se asemeja a la madera en su flexibilidad, ductilidad y trabajabilidad. Las ventajas de construir con Volcanita son: -

Aislamiento acústico: Las placas de Volcanita, al formar parte de una solución constructiva con cavidad, ofrecen altos niveles de aislación acústica para evitar la transmisión de sonido entre un espacio a otro, sin tener un peso excesivo. La utilización de avilantes minerales tipo lana mineral mejoran aún más las clasificaciones acústicas.

-

Bajo Peso: Este elemento constructivo cuenta con mucho menor peso por mt2 que otros sistemas constructivos tradicionales.

-

Bajo costo en instalación: Ofrece menores costos de instalación que las construcciones de sistemas tradicionales, ya que se reducen los costos de manejo de materiales, facilitando la colocación de instalaciones eléctricas y sanitarias.

46

-

Rápida instalación: Construir tabiques con este sistema, reduce los costos por retardos propios en las construcciones durante el invierno, permitiendo así finalizar y ocupar los edificios con mayor rapidez, debido a su nivel de prefabricación. Las placas pueden almacenarse en obra, y se cortan e instalan con facilidad.

-

Fácil Terminación: Esta plancha logra superficies lisas, entregando una buena aceptación en la aplicación de pinturas y papel mural entre otros, permitiendo realizar retoques durante la vida de la vivienda.

-

Versatilidad: Los tabiques con Volcanita se pueden aplicar como muros divisorios, ductos para tuberías, cielos falsos, entre otros. Estas placas permiten además lograr superficies rectas o también curvas adaptándose a cualquier exigencia de diseño, módulo o dimensiones.

-

Producto no combustible: La plancha de Volcanita está construida principalmente con yeso, por lo tanto es un producto no combustible según consta en el certificado del DICTUC N° 858881 y tampoco propaga llama ni produce humo según consta en el certificado de NGC N° FH – 1334 – 2 (Norma ASTM E – 84 – 01). Los diferentes tipos de Volcanita en el mercado chileno son: Estándar (ST),

Resistentes al fuego (RF) y Resistentes a la humedad (RH).

Volcanita ST (Estándar) -

Se caracteriza por su color de papel blanco y su tapa lateral de color azulnegro

-

Posee conductividad térmica de 0.19W/Mk.

-

Para ser usada en soluciones constructivas de cielos rasos y tabiques Tabla 4: Especificaciones Técnicas Volcanita ST (Estándar)

Categoría Tipo Borde

Espesor

Ancho Largo

Peso

(mm)

(mt)

(mt)

(kg/mt2)

N° planchas paquete

Volcanita

ST

BB/BR

15

1,2

2,4 / 3

13,5

40

Volcanita

ST

BR

12,5

1,2

2,4 /3

10,5

50

47

Volcanita

ST

BB/BR

10

1,2

2,4 /3

7,5

70

Volcanita

ST

BB

8

1,2

2,4 /3

6,5

80

Abreviaturas: “RH” Resistente a la humedad, “BR” Borde Rebajado, “BB”

Borde Biselado Fuente: Volcan Chile (2010)

Figura 42: Volcanita ST (Estándar)

Fuente: Volcan Chile (2010)

Volcanita RH (Resistente a la Humedad) -

Se identifica por su color de papel verde y su tapa lateral verde

-


-

Para ser usada en Tabiques, Cielos rasos y protección a la humedad

Tabla 5: Especificaciones Técnicas Volcanita RH (Resistente a la Humedad)


Espesor Ancho Largo

Peso

(mm)

(mt)

(mt)

(kg/mt2)


Volcanita

RH

BR

15

1,2

2,4 / 3

13,5

40

Volcanita

RH

BR

12,5

1,2

2,4 /3

10,5

50

Abreviaturas: “RH” Resistente a la humedad, “BR” Borde Rebajado, “BB”

Borde Biselado Fuente: Volcan Chile (2010)

48

Figura 43: Volcanita RH (Resistente a la Humedad)


Volcanita RF (Resistente al Fuego) -

Se identifica por su color de papel rosado y su tape lateral rojo

-


-

Para ser usada en Tabiques, Cielos rasos y protección a la humedad Tabla 6: Especificaciones Técnicas Volcanita RF (Resistente al Fuego)


Espesor Ancho Largo

Peso

(mm)

(mt)

(mt)

(kg/mt2)


Volcanita

RF

BR

15

1,2

2,4 / 3

13,5

40

Volcanita

RF

BR

12,5

1,2

2,4 /3

10,5

50

Abreviaturas: “RH” Resistente a la humedad, “BR” Borde Rebajado. Fuente: Volcan Chile (2010)

49

Figura 44: Volcanita RF (Resistente al Fuego)

Fuente: Volcan Chile (2010) Para la Instalación se deberá tener tabiques aplomados y derechos, con aislamiento donde corresponda. Luego se instalará la volcanita, en forma vertical y distribuida según diseño, atornilladas a los perfiles mediante tornillos autorroscantes “Phillip” Fosfatados del # 6, de 1 a 1 1/4”, cada 15

cm en cada perfil. Las planchas deben estar separadas del piso 10mm.

2.2.5.2

Lana de vidrio (AislanGlass)

Según la ficha técnica del producto AislanGlass, Volcan Chile (2011) la lana de vidrio AISLANGLASS, es un producto que se fabrica fundiendo arenas con alto contenido de sílice a altas temperaturas más otros insumos, donde el resultado final es un producto fibroso de óptimas propiedades de aislamiento térmico y acondicionamiento acústico, de elevada resilencia y estabilidad dimensional. Gracias a diferentes procesos de fabricación adicionales, es posible obtener productos en múltiples formatos tales como rollos, paneles u otros, de

variados

espesores,

revestimientos adicionales.

densidades

y

que

pueden

tener

diferentes

50

Se utiliza principalmente para la aislación de tabiques, techumbres, pisos, muros perimetrales de viviendas, galpones y talleres industriales. Tabla 7: Tipos de AislanGlass

Producto

Descripción

Rollo

Rollo flexible sin

Libre

revestimientos Rollo flexible con papel kraft

Rollo

por una de sus caras como

Papel Una Cara

Principal Aplicación

Aislación de tabiques, cielos modulares, techumbres y muros perimetrales

soporte mecánico y barrera de vapor Rollo flexible con papel

Rollo AislanRoll

aluminio por una de sus

Aislación de techumbre de

caras como soporte

galpones industriales y

mecánico, barrera de vapor y ductos de aire acondicionado terminación interior

Panel

Panel rígido con caras sin

Libre

revestimiento

Panel

Panel con papel kraft por

papel una

una de sus caras como

cara

barrera de vapor

Aislación de tabiques y muros perimetrales y acondicionamiento acústico de ambientes


2.2.5.2.1

Características cuantitativas y/o cualitativas de AislanGlass.

Según la misma fuente anterior Volcan Chile (2011) las bondades principales de este material, tienen relación con la aislación térmica y acústica,

para

lo

cual

las

variables

de

espesor

y

densidad

son

preponderantes. Por lo cual se logra como beneficio altos estándares de confort en la vivienda y considerables ahorros de energía. Se debe tomar en cuenta que dependiendo del revestimiento aplicado en una de sus caras, es posible mejorar sus prestaciones respecto a una menor permanencia al vapor de agua, mayor capacidad radiante de calor, terminación y rendimiento acústico.

51

2.2.5.2.2 -

Ventajas

Alto Poder de aislación térmica: Presenta una elevada resistencia al paso de flujo calórico, entre un ambiente acondicionado y su entorno debido a su alto Coeficiente de Resistencia Térmica. Lo anterior es válido tanto en invierno como en verano.

-

Gran confort acústico: Otorga los beneficios de absorción y aislación acústicas, ya que su estructura elástica amortigua las ondas sonoras incidentes, logrando un excelente nivel de acondicionamiento acústico de ambientes y reducción de ruidos desde el entorno.

-

Ahorro de energía: Favorece la economía del hogar al impedir pérdidas de calor desde los ambientes hacia el entorno, lo cual redunda en menores gastos de calefacción y acondicionamiento térmico. Este material puede aplicarse en forma óptima en la aislación de techumbres de viviendas, pues cubre completamente la superficie sin dejar intersticios. Su uso evita la producción de monóxido de carbono y el deterioro de la capa de ozono, por el menor consumo de combustible.

-

Seguridad para las personas: No es inflamable ni combustible, no contribuye a la propagación del fuego y tampoco a la generación de gases tóxicos, los cuales pueden provocar fatalidades en caso de incendio.

-

Durabilidad y confiabilidad: Es un material químicamente inerte, presenta alta estabilidad dimensional respecto del paso del tiempo: no se asienta, no se deforma, es imputrescible, no se ve afectado por la humedad y no es atacada por plagas, tales como ratas, aves o insectos. Esto último, garantiza la inalterabilidad del producto a lo largo del tiempo.

-

Excelente trabajabilidad: Es un material liviano, fácil de cortar y manipular. Se amolda sin complicaciones a las irregularidades de las construcciones y superficies en donde se instala.

-

Economía: Entrega todos estos beneficios a un precio competitivo. Además, debido a su alta resiliencia, permite reducir los costos de almacenamiento y transporte. Las aplicaciones mayoritarias de la lana de vidrio en aislación térmica y acústica de cielos, techumbres, tabiques

52

interiores y muros perimetrales de viviendas, que es en donde se obtiene su mayor aprovechamiento.

2.2.5.2.3

Instalación de lana de vidrio:

Se indica en el Manual Práctico de Construcción, Louisiana Pacific LP Chile S.A (2010) que es necesario para iniciar la instalación de la aislación en muros medir la separación o espacio libre entre pies derechos, y proceder a cortar los rollos en el ancho, antes de retirar el embalaje. Es conveniente cortar el material a medida que se requiera. Figura 45: Detalle aislación de muros

Fuente: Constructora Novatec (2010) A continuación se debe acomodar el aislante entre los pie derechos y llenar bien la abertura desde arriba hacia abajo y cortando ahora el largo de cada cavidad. Con la ayuda de la corchetera manual se mantiene en la posición deseada del material y entonces se procede de igual manera para los lugares más estrechos, cuidando de no dejar espacios sin aislación. Al momento de instalar la lana de vidrio se debe tener en cuenta: •

No prensar el material aislante (lana de vidrio) debido a que disminuye

su espesor, el aire retenido en su interior, y por lo tanto su valor R cambia. •

No deben quedar espacios libres entre las estructuras, ya que se

perderá la eficiencia energética durante toda la vida útil de la vivienda.

53

Si se instalaron elementos eléctricos tales como cajas de distribución, cañerías y en ductos en los muros exteriores, se debe colocar el material aislante con precisión alrededor de dichos elementos, entre los mismos y sobre la cara exterior del muro para reducir al mínimo la compresión del material aislante. Se debe envolver bien el aislante alrededor de las cañerías, los cables, las cajas y los conductos eléctricos. En las paredes exteriores siempre se debe instalar el material aislante por detrás de las cañerías de agua. Con la lana de vidrio en posición procedemos a instalar la barrera de vapor. Para esto recomendamos comprar rollos de polietileno de 20 micras en mangas dobles de 1,2 m si nuestra casa es de 2,4 m de altura interior. Se instala por la cara interior del tabique perimetral y fijada a los pie derechos mediante corchetes cada 15 cm. El traslape transversal debe ser de 20 cm como mínimo y reforzado con cinta para embalaje. Una vez instalados el material aislante y la barrera de vapor, el muro está listo para ser revestido interiormente con la placa de yeso cartón correspondiente de acuerdo a lo descrito en el Manual Práctico de Construcción, Louisiana Pacific LP Chile S.A (2010).

2.2.5.3

Tableros OSB (Oriented Strand Board):

La siguiente información se extrajo de la empresa Tecno Panel, distribuidora del material que se describe. Es un panel estructural de astillas o virutas de madera, orientadas en forma de capas cruzadas para aumentar su fortaleza y rigidez, unidas entre sí con resina fenólica aplicada bajo alta presión y temperatura. Se pueden destacar las siguientes características del panel OSB: -

Resistencia mecánica

-

Rigidez

-

Aislación

-

Capacidad para absorber diferentes solicitaciones.

54

El tablero OSB tiene una amplia aplicación en el sector construcción de viviendas, en todos los tipos existentes, dentro de los cuales se destacan como tableros estructurales formados por hojuelas rectangulares de madera, dispuestas en capas entrelazadas perpendicularmente, unas con otras. Cabe destacar que si un tablero no posee laminación cruzada por diseño, éste presentará debilidades estructurales aleatorias imposibles de predecir, lo cual implica un alto riesgo para la constructora y el cliente final. Según se describe en el Manual Práctico de Construcción, Louisiana Pacific LP Chile S.A (2010), las hojuelas son mezcladas con ceras y adhesivos para posteriormente ser sometidas a altas temperaturas y presiones, dando origen a los tableros LP OSB de 8 x 16 pies, que poseen las características de resistencia y rigidez que resultan de la laminación cruzada de las capas. Esta característica es fundamental para obtener la certificación como tablero estructural para viviendas por la entidad internacional APA (Engineered Wood Association, USA), que certifica más del 70% de los tableros estructurales para las viviendas en países desarrollados como EE.UU. y Canadá. Los tableros son luego dimensionados, sellados en sus cantos, y embalados en pallets para su posterior despacho a los clientes. Como resultado se obtienen tableros libres de nudos y grietas, estables y uniformes, que son fáciles de cortar, clavar o atornillar, utilizando herramientas de uso común. Además, se destaca que la superficie de una de las caras es rugosa, otorgando una característica antideslizante (techos) y/o mayor área específica de adherencia (muros y pisos). La familia de tableros LP OSB estructurales para la vivienda cuenta con distintos tipos de productos, dependiendo del grado de protección que el usuario requiera contra termitas y hongos. Esta protección dependerá de la concentración de aditivos, como el Borato de Zinc (inofensivo para el ser humano), que posean los distintos tableros.

55

El uso de tableros estructurales para la vivienda LP OSB ha permitido implementar en Chile el sistema constructivo C.E.A. (Construcción Energitérmica Asísmica), mediante el cual se construyen el 95% de las viviendas en países desarrollados. El sistema consiste en entramados de vigas y pies derechos de madera o metal, estructurados con tableros LP OSB tanto en techumbres, muros y pisos, generando paneles que cuentan con un aislante adecuado, y son revestidos exterior e interiormente con la terminación escogida. Este sistema tiene innumerables beneficios por sobre los métodos tradicionales de construcción: -

Mayor velocidad de construcción

-

Menor costo en materiales y mano de obra

-

Ahorro en mantención futura

-

Ahorro de costos en calefacción

-

Sobresalientes características asísmicas

-

Mejor calidad de vida

-

En resumen, mayor eficiencia, mejor calidad y menores costos para construir.

2.2.5.3.1 -

Cualidades tablero OSB:

Certificación

APA:

Único

tablero

estructural

con

garantía

de

cumplimiento de normas internacionales para aplicación en viviendas, APA es la entidad que certifica la mayor cantidad de tableros estructurales para

viviendas

en

EE.UU.

y

Canadá

(90%).

Esta

certificación

fundamentalmente es posible dadas las características de rigidez y resistencia que otorga la laminación cruzada de las fibras (hojuelas). -

Antideslizante: Desarrollado especialmente para disminuir las caídas por deslizamiento en la instalación en techumbres.

-

Superficie específica extendida: Otorga una mejor adherencia al momento de aplicar una terminación en techumbres, muros y pisos.

56

-

Fijación extrema de la hojuela: Mayor adherencia de la terminación exterior por no existir soplado.

-

Protección contra termitas: Aditivo natural, Borato de Zinc inofensivo para el ser humano (LP OSB Plus y LP OSB Guard).

-

Protección contra hongos: Triple concentración de Borato de Zinc que impide la pudrición (LP OSB Guard).

-

Retardador del fuego: El Borato de Zinc actúa como retardador de Fuego (LP OSB Guard).

-

Mejor instalación: Permite revisar fácilmente la horizontalidad (plomo) de los tableros unos con otros.

-

Mayor seguridad: Destaca las aristas del tablero previniendo accidentes en su manipulación en obra.

2.2.5.3.2

Instalación tableros OSB

Los tableros LP OSB Home no deben estar en contacto directo con el hormigón o albañilería. Mantener una distancia nivelada mínima de 15 cm. entre el borde inferior del tablero y el nivel del suelo. No instale tableros LP OSB Home sobre estructuras de madera encorvada o saturada de humedad, ya que el tablero copiará todas las imperfecciones de la estructura. Para la fijación de estos tableros de revestimientos es necesario saber que se instalan con clavos o tornillos, lo que dependerá de la base a revestir, sobre estructura de madera, fijar con clavos galvanizados tipo pallet o estriados. Sobre metal con tornillos cabeza de trompeta. Atornillar o clavar los tableros a 1 cm del borde, cada 15 cm en el perímetro y cada 30 cm en los apoyos interiores. Los tableros LP OSB Home deben ser fijados directo a la estructura de muros y las uniones de tablero deben quedar fijados a un pie derecho. El uso de adhesivos estructurales del tipo AFG-01, ayuda a un mejor desempeño de la estructura y contribuye a disminuir los puentes térmicos.

57

Para el caso de sellado de cantos, dilataciones y perforaciones del tablero OSB ocurre que los cortes y perforaciones realizadas en los tableros deben ser sellados con una pintura tipo óleo común o un sellador de cantos para evitar la penetración de la humedad. Se debe contemplar una dilatación mínima de 3 mm en todo el perímetro de la placa. Se debe tener siempre en cuenta y mucho cuidado con mantener el lado rugoso al exterior, los tableros tienen una cara lisa y una rugosa, para prevenir accidentes en techumbres, el lado antideslizante debe quedar al exterior. Las techumbres pueden resultar extremadamente resbalosas cuando están mojadas o tienen hielo. Por este motivo se recomienda que los instaladores usen zapatos de goma antideslizante y que la instalación de la plancha OSB sea con su superficie rugosa hacia arriba, esto según el Manual Práctico de Construcción, Louisiana Pacific LP Chile S.A (2010).

58

Capítulo III: Presentación de vivienda 3.1

Descripción general de vivienda.

En este punto nos referimos a descripción general debido a que el complejo que se estudiará y comparará en esta tesis es solo el complejo de muros por lo que los demás componentes constructivos de la vivienda serán obviados y para efectos de cálculos se tomarán como un valor constante no mencionado, siendo descritas de forma detallada las especificaciones de los complejos de muros de Panel SIP y METALCON. El emplazamiento de la vivienda será en la cuidad de Valdivia, región de Los Ríos, Chile. Tanto los revestimientos exteriores como interiores serán considerados como componentes no variables ya que serán los mismos en ambos tipos de muro, no se toman en cuenta para los cálculos. Los planos que representan la planta de la vivienda y los detalles de puertas y ventanas se encuentran en el Anexo A de esta tesis. La vivienda cuenta con un área de 42 m2 El área de los muros perimetrales es de 50,43 m2 El espesor de los muros es de 83,1 mm., el que de acuerdo a lo dispuesto en planos y especificaciones técnicas se compone desde exterior a interior por: -

Placa de OSB: 11,1 mm.

-

Metalcón 62CA085 (Solera): 62 mm.

-

Volcanita ST: 10 mm.

3.2

Muro compuesto Panel SIP.

El Panel SIP está compuesto por dos placas de tablero OSB de espesor 9,5mm y poliestireno expandido de 66 mm. Como se muestra en la Figura 46.

59

3.3

Muro METALCON.

El muro METALCON está compuesto por paneles de acero galvanizado liviano. Fijados a estos paneles van por su interior placas de Yeso-Cartón de espesor 10mm, luego una capa de polietireno cuya función es ser una barrera de humedad y finalmente un revestimiento interior tipo. Por su exterior la estructura de acero tiene fijada un tablero OSB de espesor 11,1mm. Al interior de estos paneles de acero galvanizado se encuentra el material aislante, en este caso, lana de vidrio con un espesor 50 mm. La Figura 47 muestra un croquis de la estructura METALCON. Figura 46: Croquis Panel SIP

Fuente: Elaboración Propia

60

Figura 47: Croquis METALCON.

Fuente: Elaboración Propia.

61

Capítulo IV: Análisis del complejo de muro según normativas térmicas. 4.1

Análisis del complejo de muro construido con Panel SIP.

Para poder realizar este análisis usaremos los datos contenidos en la siguiente tabla 8. Tabla 8: Elementos constructivos Panel SIP

Espesor

Densidad

Conductividad Térmica

m

Kg/m³

W/(m K)

OSB

0,0095

700

0,13

Poliestileno Expandido

0,066

15

0,0413

OSB

0,0095

700

0,13

Componente

Fuente: Elaboración propia.

4.1.1 Análisis de Resistencia Térmica según NCh 853 of 91. Rt = Rsi + Σ (e / λ )+ Rse + Rg Es necesario conocer los valores Rse y Rsi los que para este caso son:

- Rse = 0,05 - Rsi = 0,12 - Rg = 0; no queda aire atrapado en el complejo. Entonces nos queda: Rt = 0,05 + 0,12 + [ (0,0095/0,13)+(0,066/0,0413)+ (0,0095/0,13) ] Rt = 1,91(m2 *K/W) Para una zona térmica 5, la resistencia térmica requerida para muros perimetrales es de 0,63 (m2 *K/W). Por lo tanto Panel SIP cumple con la exigencia del Reglamento Térmico usando NCh 853 of 91.

4.1.2 Análisis de Resistencia Térmica según método R100. R100 = (e / λ) x 100

62

Lo cual para este caso toma los valores de : R100 = (0,066 / 0,0413) x 100 R100 = 159,81 (m2 *K/W). Son requeridas 50 (m2 *K/W) para el método R100 según el Reglamento térmico vigente, por lo tanto, el Panel SIP también cumple los requisitos térmicos actuales para el método ya mencionado.

4.2

Análisis del complejo de muro construido con muro METALCON.

Para poder realizar este análisis usaremos los datos contenidos en la siguiente tabla 9. Tabla 9: Elementos constructivos del muro METALCON

Espesor

Densidad

Conductividad Térmica

m

Kg/m³

W/(m K)

Yeso Cartón

0,010

700,00

0,26

Lana de vidrio

0,05

14,00

0,045

OSB

0,0111

690,00

0,12

Componente


4.2.1 Análisis de Resistencia Térmica según NCh 853 of 91. Rt = Rsi + Σ (e / λ )+ Rse + Rg Es necesario conocer los valores Rse y Rsi los que para este caso son:

- Rse = 0,05 - Rsi = 0,12 - Rg = 0,012 ≈ 0; este valor es debido a que se genera una cámara de aire de espesor 0,012 mt. en el complejo de muro con METALCON, producto de la diferencia entre los 62 mm de solera y los 50 mm de aislación. Según NCh 853 of 91 este valor se considera en los cálculos cuando es mayor o igual a 20 mm. de espesor. Entonces nos queda:

63

Rt = 0,05 + 0,12 + [ (0,010/0,26)+(0,05/0,045)+(0,0111/0,12)+0] Rt = 1,41(m2 *K/W) Para una zona térmica 5, la resistencia térmica requerida para muros perimetrales es de 0,63 (m 2 *K/W). Por lo tanto muro METALCON cumple con lo pedido en Reglamento Térmico usando NCh 853 of 91.

4.2.2

Análisis de Resistencia Térmica según método R100.

R100 = (e / λ) x 100

Lo cual para este caso toma los valores de: R100 = (0,05 / 0,045) x 100 R100 = 111,11 (m2 *K/W). Son requeridas 50 (m2 *K/W) para el método R100 según el Reglamento térmico vigente, por lo tanto, el muro METALCON también cumple los requisitos térmicos actuales para el método ya mencionado. Por lo tanto luego de realizados estos análisis nos damos cuenta que ambos sistemas constructivos aplicados a los muros perimetrales de la vivienda y que luego serán comparados en base a eficiencia energética cumplen con las normativas térmicas vigente.

64

Capítulo V: Demanda energética de sistemas constructivos. 5.1

Análisis de demanda energética de muro de Panel SIP.

Para poder llegar a determinar la demanda energética del Panel SIP es necesario saber que se determinarán en primer lugar las pérdidas de energía que se generan por este elemento constructivo y luego se determinarán las ganancias de calor a las que se ve sometida la vivienda que usará panel SIP en sus muros.

5.1.1

Pérdida de energía con Panel SIP.

5.1.1.1

Pérdida de energía por transmisión.

Tabla 10: Demanda energética térmica por transmisión, Panel SIP.

Material Complejo Transmitancia térmica Área Panel SIP

Muro

U

m2

0,52

50,43

Qp

Qt

kJ / GD KW h/ GD 26,34

0,63

Fuente: Elaboración propia. Si queremos conocer la demanda energética térmica mensual por transmisión para el panel SIP debemos realizar los siguientes cálculos y conocer la tabla de Grados Días Mes que se mostró en el capítulo I de esta tesis: Tabla 11: Demanda energética térmica mensual por transmisión, Panel SIP

Qt

Material

Enero

Panel SIP

0,63

88,00

55,64

Febrero

Panel SIP

0,63

89,00

56,27

Marzo

Panel SIP

0,63

138,00

87,25

Abril

Panel SIP

0,63

202,00

127,72

Mayo

Panel SIP

0,63

269,00

170,08

Junio

Panel SIP

0,63

304,00

192,21

Julio

Panel SIP

0,63

330,00

208,64

Agosto

Panel SIP

0,63

320,00

202,32

KW h/GD

GDM

Qmt

Mes

kJ / mes

65

Septiembre Panel SIP

0,63

272,00

171,97

Panel SIP

0,63

217,00

137,20

Noviembre Panel SIP

0,63

163,00

103,06

Diciembre Panel SIP

0,63

120,00

75,87

Octubre


5.1.1.2

Pérdida de energía por infiltración de aire.

Como vimos en el Capítulo I en este caso se deben considerar dos valores para la pérdida por infiltración de aire ya que uno corresponde al periodo aproximado de primavera-verano y el otro corresponde al periodo aproximado otoño-invierno. En el primer periodo mencionado se toma 1,5 veces el valor real del volumen del edificio y en el segundo periodo mencionado el valor tomado es del doble del volumen de la vivienda.

Tabla 12: Demanda energética térmica mensual requerida de calefacción por infiltración en Panel SIP

Qi

Mes

kJ/GD

GDM

Qmi kW h / mes

Enero

4.506,97

88,00

110,17

Febrero

4.506,97

89,00

111,42

Marzo

4.506,97

138,00

172,77

Abril

6.009,29

202,00

337,19

Mayo

6.009,29

269,00

449,03

Junio

6.009,29

304,00

507,45

Julio

6.009,29

330,00

550,85

Agosto

6.009,29

320,00

534,16

Septiembre

6.009,29

272,00

454,04

Octubre

4.506,97

217,00

271,67

Noviembre

4.506,97

163,00

204,07

Diciembre

4.506,97

120,00

150,23


66

5.1.1.3

Pérdida de energía por ventilación.

Se usarán las fórmulas indicadas en Capítulo I, debido a que este tipo de perdida usa valores fijos en cuanto a volúmenes, personas, etc. es el mismo valor que se utiliza tanto para Panel SIP como Muro METALCON.

Tabla 13: Demanda energética térmica mensual requerida de calefacción por ventilación en Panel SIP.

Qv

Mes

kJ/GD

GDM

Qmv kW h/ mes

Enero

11.197,44

88,00

273,72

Febrero

11.197,44

89,00

276,83

Marzo

11.197,44

138,00

429,24

Abril

11.197,44

202,00

628,30

Mayo

11.197,44

269,00

836,70

Junio

11.197,44

304,00

945,56

Julio

11.197,44

330,00

1.026,43

Agosto

11.197,44

320,00

995,33

Septiembre

11.197,44

272,00

846,03

Octubre

11.197,44

217,00

674,96

Noviembre

11.197,44

163,00

507,00

Diciembre

11.197,44

120,00

373,25

Fuente: Elaboración propia. Con el fin de facilitar la lectura de estos datos se presenta a continuación una tabla resumen de las pérdidas de energía que se producen en la vivienda al construir con la opción Panel SIP.

67

Tabla 14: Resumen de pérdidas de energía con Panel SIP

Qmt

Qmi

Qmv

Total pérdida

Mes

Material

Enero

Panel SIP

55,64

110,17

273,72

439,52

Febrero

Panel SIP

56,27

111,42

276,83

444,52

Marzo

Panel SIP

87,25

172,77

429,24

689,25

Abril

Panel SIP

127,72

337,19

628,30

1.093,20

Mayo

Panel SIP

170,08

449,03

836,70

1.455,80

Junio

Panel SIP

192,21

507,45

945,56

1.645,22

Julio

Panel SIP

208,64

550,85

1.026,43

1.785,93

Agosto

Panel SIP

202,32

534,16

995,33

1.731,81


171,97

454,04

846,03

1.472,04

Panel SIP

137,20

271,67

674,96

1.083,83

Noviembre Panel SIP

103,06

204,07

507,00

814,12

Diciembre Panel SIP

75,87

150,23

373,25

599,35

TOTAL

13.254,59

Octubre

kw h/mes kw h/mes kw h/mes

kw h/mes

Fuente: Elaboración propia

5.1.2

Ganancia de energía con Panel SIP.

5.1.2.1

Ganancia de energía por artículos eléctricos.

Se usa siempre el caso menos favorable para efecto de los cálculos, por eso se usará la formula usando el valor 0,5 (Kw/mes x m 2) y multiplicándolo por el área de la vivienda. (Kw/mes x m2). Ee = 0,5*42 Ee = 21 (Kw/mes)

5.1.2.2

Ganancia de energía por metabolismo humano.

Eh = 0,08 Kw * pers * hr * días del mes.

68


Mes

Personas Horas N° días del mes

Ganancias kWh /mes

Enero

5

12

31

148,80

Febrero

5

12

28

134,40

Marzo

5

12

31

148,80

Abril

5

12

30

144,00

Mayo

5

12

31

148,80

Junio

5

12

30

144,00

Julio

5

12

31

148,80

Agosto

5

12

31

148,80

Septiembre

5

12

30

144,00

Octubre

5

12

31

148,80

Noviembre

5

12

30

144,00

Diciembre

5

12

31

148,80


5.1.2.3

Ganancia de energía por energía solar.

Al finalizar el Capítulo I se indica que para determinar el valor necesario para las ganancias de energía por energía solar se utilizará la Tabla 3, a partir de estos datos y los datos de las aéreas de ventanas de la vivienda los cuales se encuentran en el anexo A logramos los siguientes resultados. En necesario destacar que estos valores serán los mismos para panel SIP y Muro METALCON.

Tabla 16: Ganancia de energía por energía solar. RSM Mes

Sv

RSM

Sv

RSM

Sv

R

Sv

Sur

Este

Este

Norte

Norte Oeste Oeste

Sur

kWh

kWh

kWh

mes

m2

mes

m2

mes

m2

kWh mes

Fr

Es

m2

Enero

77,10

3,51

119,90

0,90

74,00

2,10

119,90

0

0,80 427,14

Febrero

69,50

3,51

100,70

0,90

49,30

2,10 100,70

0

0,80 350,48

Marzo

74,80

3,51

79,60

0,90

39,80

2,10

79,60

0

0,80 334,21

Abril

57,80

3,51

48,20

0,90

26,00

2,10

48,20

0

0,80 240,69

69

Mayo

36,40

3,51

28,60

0,90

16,10

2,10

28,60

0

0,80 149,85

Junio

31,00

3,51

23,10

0,90

12,40

2,10

23,10

0

0,80 124,51

Julio

33,70

3,51

25,90

0,90

14,20

2,10

25,90

0

0,80 137,13

Agosto

49,80

3,51

40,40

0,90

22,30

2,10

40,40

0

0,80 206,39

Septiembre

65,70

3,51

60,00

0,90

33,50

2,10

60,00

0

0,80 283,97

Octubre

70,30

3,51

96,20

0,90

46,20

2,10

96,20

0

0,80 344,28

Noviembre

70,10

3,51 104,60

0,90

63,10

2,10

104,60

0

0,80 378,16

Diciembre

76,50

3,51 118,70

0,90

78,90

2,10

118,70

0

0,80 432,83


Con el fin de facilitar la lectura de estos datos se presenta a continuación una tabla resumen de las ganancias de energía que se producen en la vivienda al construir con la opción Panel SIP.

Tabla 17: Resumen de ganancias de energía con Panel SIP

Ee

Eh

Es

Total Ganancia

Mes

Material

Enero

Panel SIP

21,00

148,80

427,14

596,94

Febrero

Panel SIP

21,00

134,40

350,48

505,88

Marzo

Panel SIP

21,00

148,80

334,21

504,01

Abril

Panel SIP

21,00

144,00

240,69

405,69

Mayo

Panel SIP

21,00

148,80

149,85

319,65

Junio

Panel SIP

21,00

144,00

124,51

289,51

Julio

Panel SIP

21,00

148,80

137,13

306,93

Agosto

Panel SIP

21,00

148,80

206,39

376,19


21,00

144,00

283,97

448,97

Panel SIP

21,00

148,80

344,28

514,08

Noviembre Panel SIP

21,00

144,00

378,16

543,16

Diciembre Panel SIP

21,00

148,80

432,83

602,63

Octubre


kw h/mes

5.413,65 Fuente: Elaboración propia.

70

5.1.3

Demanda energética térmica real de energía por Panel SIP.

Se habla en este punto de demanda energética térmica real ya que en el punto 5.1.1 se habló de pérdidas, siendo estas las la energía que el muro dejaba escapar de la vivienda. Se entenderá entonces como pérdida real y de ahora en adelante para efectos de cálculo como el resultado de que a las pérdidas ya obtenidas por escape se le restan las ganancias de energía determinadas en 5.1.2. En algunos resultados el valor de la sustracción será negativo, lo cual indica que no existe pérdida real de energía en aquel mes, sino que la vivienda gana energía, para estos casos en las tablas de datos se marcarán como 0 (cero) ya que no hay demandas de energía que aporten al consumo de combustible usado como calefacción en la vivienda.

Tabla 18: Demanda energética térmica real de energía con Panel SIP

Material

Mes

Total

Total

Demanda

perdidas

ganancias

mensual

Factor

kw

Conversión

kW h/ mes

Panel SIP Panel SIP Panel SIP Panel SIP Panel SIP Panel SIP Panel SIP Panel SIP Panel SIP Panel SIP

kW h/ mes

Pérdida

h/mes

mensual Kcal/mes

Enero

439,52

596,94

-157,42

859,85

0,00

Febrero

444,52

505,88

-61,37

859,85

0,00

Marzo

689,25

504,01

185,24

859,85

159.276,94

Abril

1.093,20

405,69

687,52

859,85

591.158,97

Mayo

1.455,80

319,65

1.136,15

859,85

976.913,63

Junio

1.645,22

289,51

1.355,71

859,85

1.165.697,62

Julio

1.785,93

306,93

1.478,99

859,85

1.271.706,10

Agosto

1.731,81

376,19

1.355,62

859,85

1.165.621,99

Septiembre

1.472,04

448,97

1.023,07

859,85

879.683,45

Octubre

1.083,83

514,08

569,74

859,85

489.891,42

71

Panel SIP Panel SIP

Noviembre

814,12

543,16

270,96

859,85

232.981,46

Diciembre

599,35

602,63

-3,28

859,85

0,00

TOTAL ANUAL

TOTAL ANUAL

186,69

kWh/año

165.069,80

Kcal/año


5.1.4

Demanda de leña por mes con Panel SIP.

Para poder determinar la demanda energética térmica mensual y acto seguido la demanda mensual de combustible a usar en la vivienda debemos mencionar que en esta oportunidad el combustible será Leña de Roble, por lo que es necesario introducir el termino de Poder calorífico según la literatura encontrada en Vignote et al. (2005) el poder calorífico superior del Roble es 4.606 (Kcal/Kg) y con este valor se debe obtener el poder calorífico inferior usando: Pci = ( Pcs – 600 * h) / (1 + h )

(13) (Vignote et al., 2005)

Donde: Pci = Poder calorífico inferior Pcs = Poder calorífico superior h = humedad de la madera En la actualidad en la ciudad de Valdivia se consume leña certificada la cual es considerada leña seca con 25% de humedad. Entonces: Pci = ( Pcs – 600 * h) / (1 + h ) Pci = ( 4606 – 600 * 0,25) / (1 + 0,25 ) Pci = 3.564,8 (Kcal/Kg) Por la misma literatura sabemos que el rendimiento térmico del calefactor a leña es 0,65. El próximo paso es determinar la cantidad de metros cúbicos estéreo de leña (L) que se necesitan en la vivienda, para ello tenemos:

72

L = [ Qmes / ( Pci x η )]

(14) (Vignote et al., 2005)

Donde: L = Cantidad de leña mensual (Kg) Qmes = Pérdida de Calor Total mensual (Kcal) Pci = Poder calorífico inferior leña. η = Rendimiento térmico del calentador

Tabla 19: Consumo anual de leña de Roble con Panel SIP Pérdida mensual

Rendimiento

L

L

Calefactor

Kg

m3

3.256,30

0,65

0,00

0,00

0,00

3.256,30

0,65

0,00

0,00

Marzo

159.276,94

3.256,30

0,65

75,25

0,10

Panel SIP

Abril

591.158,97

3.256,30

0,65

279,30

0,38

Panel SIP

Mayo

976.913,63

3.256,30

0,65

461,55

0,63

Panel SIP

Junio

1.165.697,62

3.256,30

0,65

550,74 0,75

Panel SIP

Julio

1.271.706,10

3.256,30

0,65

600,83

Panel SIP

Agosto

1.165.621,99

3.256,30

0,65

550,71 0,75

Panel SIP Septiembre

879.683,45

3.256,30

0,65

415,61

0,57

Panel SIP

489.891,42

3.256,30

0,65

231,45

0,32

Panel SIP Noviembre

232.981,46

3.256,30

0,65

110,07

0,15

Panel SIP Diciembre

0,00

3.256,30

0,65

0,00

0,00

Material

Mes

Panel SIP

Enero

0,00

Panel SIP

Febrero

Panel SIP

Octubre

Kcal/mes

Pc

TOTAL

0,82

3.275,51 4,49


5.2

Análisis de demanda energética de muro METALCON.

Para poder llegar a determinar la demanda energética del Muro METALCON es necesario saber que se determinaran en primer lugar las pérdidas de energía que se generan por este elemento constructivo y luego se determinaran las ganancias de calor a las que se ve sometida la vivienda que usará panel Muro METALCON.

73

5.2.1

Pérdida de energía con Muro METALCON.

5.2.1.1

Pérdida de energía por transmisión.

Tabla 20: Demanda energética térmica por transmisión, Muro METALCON. Material Muro METALCON

Transmitancia térmica Área qp Qt U m2 kJ / GD KW h/ GD Muro 0,71 50,43 35,71 0,86 Fuente: Elaboración propia.

Complejo

Si queremos conocer la demanda energética térmica mensual por transmisión para el Muro METALCON debemos realizar los siguientes cálculos y conocer la tabla de Grados Días Mes que se mostró en el capítulo I de esta tesis: Tabla 21: Demanda energética térmica mensual por transmisión, Muro METALCON

Qt GDM KW h/GD Enero Muro METALCON 0,86 88,00 Febrero Muro METALCON 0,86 89,00 Marzo Muro METALCON 0,86 138,00 Abril Muro METALCON 0,86 202,00 Mayo Muro METALCON 0,86 269,00 Junio Muro METALCON 0,86 304,00 Julio Muro METALCON 0,86 330,00 Agosto Muro METALCON 0,86 320,00 Septiembre Muro METALCON 0,86 272,00 Octubre Muro METALCON 0,86 217,00 Noviembre Muro METALCON 0,86 163,00 Diciembre Muro METALCON 0,86 120,00 Fuente: Elaboración propia. Mes

5.2.1.2

Material

Qmt kJ / mes 75,42 76,28 118,28 173,13 230,56 260,56 282,84 274,27 233,13 185,99 139,71 102,85

Pérdida de energía por infiltración de aire.

Como vimos en el Capítulo I en este caso se deben considerar dos valores para la pérdida por infiltración de aire ya que uno corresponde al periodo aproximado de primavera-verano y el otro corresponde al periodo aproximado

74

otoño-invierno. En el primer periodo mencionado se toma 1,5 veces el valor real del volumen del edificio y en el segundo periodo mencionado el valor tomado es del doble del volumen de la vivienda.

Tabla 22: Demanda energética térmica mensual requerida de calefacción por infiltración en Muro METALCON

Qi

Mes

kJ/GD

GDM

Qmi kW h / mes

Enero

4.506,97

88,00

110,17

Febrero

4.506,97

89,00

111,42

Marzo

4.506,97

138,00

172,77

Abril

6.009,29

202,00

337,19

Mayo

6.009,29

269,00

449,03

Junio

6.009,29

304,00

507,45

Julio

6.009,29

330,00

550,85

Agosto

6.009,29

320,00

534,16

Septiembre

6.009,29

272,00

454,04

Octubre

4.506,97

217,00

271,67

Noviembre

4.506,97

163,00

204,07

Diciembre

4.506,97

120,00

150,23


5.2.1.3

Pérdida de energía por ventilación.

Se usaran las formulas indicadas en Capítulo I, debido a que este tipo de perdida usa valores fijos en cuanto a volúmenes, personas, etc. es el mismo valor que se utiliza tanto para Panel SIP como Muro METALCON.

75

Tabla 23: Demanda energética térmica mensual requerida de calefacción por ventilación en Muro METALCON. Qv

Mes

kJ/GD

GDM

Qmv kW h/ mes

Enero

11.197,44

88,00

273,72

Febrero

11.197,44

89,00

276,83

Marzo

11.197,44

138,00

429,24

Abril

11.197,44

202,00

628,30

Mayo

11.197,44

269,00

836,70

Junio

11.197,44

304,00

945,56

Julio

11.197,44

330,00

1.026,43

Agosto

11.197,44

320,00

995,33

Septiembre

11.197,44

272,00

846,03

Octubre

11.197,44

217,00

674,96

Noviembre

11.197,44

163,00

507,00

Diciembre

11.197,44

120,00

373,25

Fuente: Elaboración propia. Con el fin de facilitar la lectura de estos datos se presenta a continuación una tabla resumen de las pérdidas de energía que se producen en la vivienda al construir con la opción Panel SIP.

Tabla 24: Resumen de pérdidas de energía con Muro METALCON Qmt Qmi Qmv Total perdida kw h/mes kw h/mes kw h/mes kw h/mes Enero Muro METALCON 75,42 110,17 273,72 459,31 Febrero Muro METALCON 76,28 111,42 276,83 464,53 Marzo Muro METALCON 118,28 172,77 429,24 720,28 Abril Muro METALCON 173,13 337,19 628,30 1.138,62 Mayo Muro METALCON 230,56 449,03 836,70 1.516,28 Junio Muro METALCON 260,56 507,45 945,56 1.713,57 Julio Muro METALCON 282,84 550,85 1.026,43 1.860,12 Agosto Muro METALCON 274,27 534,16 995,33 1.803,76 Septiembre Muro METALCON 233,13 454,04 846,03 1.533,19 Octubre Muro METALCON 185,99 271,67 674,96 1.132,62 Noviembre Muro METALCON 139,71 204,07 507,00 850,77 Diciembre Muro METALCON 102,85 150,23 373,25 626,33 TOTAL 13.819,37 Fuente: Elaboración propia. Mes

Material

76

5.2.2

Ganancia de energía con Muro METALCON.

5.2.2.1

Ganancia de energía por artículos eléctricos.

Se usa siempre el caso menos favorable para efecto de los cálculos, por eso se usará la formula usando el valor 0,5 (Kw/mes x m 2) y multiplicándolo por el área de la vivienda. (Kw/mes x m2). Ee = 0,5*42 Ee = 21 (Kw/mes)

5.2.2.2

Ganancia de energía por metabolismo humano.

Eh = 0,08 Kw * pers * hr * días del mes Tabla 25: Ganancia de energía por metabolismo humano.

Mes

Personas Horas N° días del mes

Ganancias kWh /mes

Enero

5

12

31

148,80

Febrero

5

12

28

134,40

Marzo

5

12

31

148,80

Abril

5

12

30

144,00

Mayo

5

12

31

148,80

Junio

5

12

30

144,00

Julio

5

12

31

148,80

Agosto

5

12

31

148,80

Septiembre

5

12

30

144,00

Octubre

5

12

31

148,80

Noviembre

5

12

30

144,00

Diciembre

5

12

31

148,80


5.2.2.3

Ganancia de energía por energía solar.

Al finalizar el Capítulo I se indica que para determinar el valor necesario para las ganancias de energía por energía solar se utilizará la Tabla 3, a

77

partir de estos datos y los datos de las aéreas de ventanas de la vivienda los cuales se encuentran en el anexo A logramos los siguientes resultados. En necesario destacar que estos valores serán los mismos para panel SIP y Muro METALCON. Tabla 26: Ganancia de energía por energía solar. RSM Mes

Sv

Norte Norte kWh

m2

mes

RSM

Sv

RSM

Sv

R

Sv

Oeste

Oeste

Sur

Sur

Este

Este

kWh

m2

mes

kWh mes

kWh

m2

mes

Fr

Es

m2

Enero

77,10

3,51

119,90

0,90

74,00 2,10 119,90

0

0,80 427,14

Febrero

69,50

3,51

100,70

0,90

49,30 2,10 100,70

0

0,80 350,48

Marzo

74,80

3,51

79,60

0,90

39,80 2,10

79,60

0

0,80 334,21

Abril

57,80

3,51

48,20

0,90

26,00 2,10

48,20

0

0,80 240,69

Mayo

36,40

3,51

28,60

0,90

16,10 2,10

28,60

0

0,80 149,85

Junio

31,00

3,51

23,10

0,90

12,40 2,10

23,10

0

0,80 124,51

Julio

33,70

3,51

25,90

0,90

14,20 2,10

25,90

0

0,80 137,13

Agosto

49,80

3,51

40,40

0,90

22,30 2,10

40,40

0

0,80 206,39

Septiembre 65,70

3,51

60,00

0,90

33,50 2,10

60,00

0

0,80 283,97

Octubre

70,30

3,51

96,20

0,90

46,20 2,10

96,20

0

0,80 344,28

Noviembre

70,10

3,51

104,60

0,90

63,10 2,10 104,60

0

0,80 378,16

Diciembre

76,50

3,51

118,70

0,90

78,90 2,10 118,70

0

0,80 432,83


Con el fin de facilitar la lectura de estos datos se presenta a continuación una tabla resumen de las ganancias de energía que se producen en la vivienda al construir con la opción Muro METALCON.

Tabla 27: Resumen de ganancias de energía con Muro METALCON Ee

Eh

Es

Total Ganancia

Mes

Material

Enero

Muro Metalcon

21,00

148,80

427,14

596,94

Febrero

Muro Metalcon

21,00

134,40

350,48

505,88

Marzo

Muro Metalcon

21,00

148,80

334,21

504,01

Abril

Muro Metalcon

21,00

144,00

240,69

405,69


kw h/mes

78

Mayo

Muro Metalcon

21,00

148,80

149,85

319,65

Junio

Muro Metalcon

21,00

144,00

124,51

289,51

Julio

Muro Metalcon

21,00

148,80

137,13

306,93

Agosto

Muro Metalcon

21,00

148,80

206,39

376,19

Septiembre Muro Metalcon

21,00

144,00

283,97

448,97

Muro Metalcon

21,00

148,80

344,28

514,08

Noviembre Muro Metalcon

21,00

144,00

378,16

543,16

Diciembre Muro Metalcon

21,00

148,80

432,83

602,63

Octubre

5.413,65


5.2.3

Demanda energética térmica real de energía por Muro METALCON.

Se habla en este punto de demanda real ya que en el punto 5.2.1 se habló de pérdidas, siendo estas las la energía que el muro dejaba escapar de la vivienda. Se entenderá entonces como pérdida real y de ahora en adelante para efectos de cálculo como el resultado de que a las pérdidas ya obtenidas por escape se le restan las ganancias de energía determinadas en 5.2.2. En algunos resultados el valor de la sustracción será negativo, lo cual indica que no existe pérdida real de energía en aquel mes, sino que la vivienda gana energía, para estos casos en las tablas de datos se marcaran como 0 (cero) ya que no hay demandas de energía que aporten al consumo de combustible usado como calefacción en la vivienda. Tabla 28: Demanda energética térmica real de energía con Muro METALCON Material Muro METALCON Muro METALCON Muro METALCON Muro METALCON Muro METALCON Muro METALCON Muro

Mes

Total Total gananci perdidas as kW h/ kW h/ mes mes

Perdida mensual

Factor

Perdida mensual

kw h/mes

Conversión

Kcal/mes

Enero

459,31

596,94

-137,64

859,85

0,00

Febrero

464,53

505,88

-41,36

859,85

0,00

Marzo

720,28

504,01

216,27

859,85

185.955,51

Abril

1.138,62

405,69

732,93

859,85

630.210,22

Mayo

1.516,28

319,65

1.196,63

859,85

1.028.917,51

Junio

1.713,57

289,51

1.424,06

859,85

1.224.467,81

Julio

1.860,12

306,93

1.553,19

859,85

1.335.502,69

79

METALCON Muro Agosto METALCON Muro Septiembre METALCON Muro Octubre METALCON Muro Noviembre METALCON Muro Diciembre METALCON

1.803,76

376,19

1.427,57

859,85

1.227.485,34

1.533,19

448,97

1.084,23

859,85

932.267,31

1.132,62

514,08

618,53

859,85

531.842,51

850,77

543,16

307,61

859,85

264.493,11

626,33

602,63

23,70

859,85

20.380,92

200,14

TOTAL ANUAL Kcal/m2año

175.750,55

TOTAL ANUAL kWh/m 2-año


5.2.4

Demanda de leña por mes con Muro METALCON.

Para poder determinar la demanda energética térmica mensual y acto seguido la demanda mensual de combustible a usar en la vivienda debemos mencionar que en esta oportunidad el combustible será Leña de Roble, por lo que es necesario introducir el termino de Poder calorífico según la literatura encontrada en Vignote et al. (2005) el poder calorífico superior del Roble es 4.606 (Kcal/Kg) y con este valor se debe obtener el poder calorífico inferior usando: Pci = ( Pcs – 600 * h) / (1 + h ) Donde: Pci = Poder calorífico inferior Pcs = Poder calorífico superior h = humedad de la madera En la actualidad en la ciudad de Valdivia se consume leña no certificada la cual es considerada con 35% de humedad. Entonces: Pci = ( Pcs – 600 * h) / (1 + h ) Pci = ( 4606 – 600 * 0,35) / (1 + 0,35 ) Pci = 3.256,30 (Kcal/Kg) Por la misma literatura sabemos que el rendimiento térmico del calefactor a leña es 0,65.

80

El próximo paso es determinar la cantidad de metros cúbicos estéreo de leña (L) que se necesitan en la vivienda, para ello tenemos: L = [ Qmes / ( Pci x η )] Donde: L = Cantidad de leña mensual (Kg) Qmes = Pérdida de Calor Total mensual (Kcal) Pci = Poder calorífico inferior leña. Η = Rendimiento térmico del calentador

Tabla 29: Consumo anual de leña de Roble con Muro METALCON. Material

Mes

Muro Enero METALCON Muro Febrero METALCON Muro Marzo METALCON Muro Abril METALCON Muro Mayo METALCON Muro Junio METALCON Muro Julio METALCON Muro Agosto METALCON Muro Septiembre METALCON Muro Octubre METALCON Muro Noviembre METALCON Muro Diciembre METALCON

Perdida mensual Kcal/mes

Pc

0,00

Rendimiento

L

L

Calefactor

Kg

m3

3.256,30

0,65

0,00

0,00

0,00

3.256,30

0,65

0,00

0,00

185.955,51

3.256,30

0,65

87,86

0,12

630.210,22

3.256,30

0,65

297,75

0,41

1.028.917,51

3.256,30

0,65

486,12

0,67

1.224.467,81

3.256,30

0,65

578,51

0,79

1.335.502,69

3.256,30

0,65

630,97

0,86

1.227.485,34

3.256,30

0,65

579,93

0,79

932.267,31

3.256,30

0,65

440,46

0,60

531.842,51

3.256,30

0,65

251,27

0,34

264.493,11

3.256,30

0,65

124,96

0,17

20.380,92

3.256,30

0,65

9,63

0,01319

TOTAL

3.487,45

4,78


81

Gráfico 1: Comparación mensual de consumo de leña. 1,00 0,90 0,80 ) 3 m0,70 ( a ñ e 0,60 l e d l a 0,50 u s n e 0,40 m a d n 0,30 a m e D0,20

Panel SIP

Muro METALCON

0,10 0,00

Meses del año


5.3

Consumo económico de leña.

En el punto anterior se llegó a concluir la cantidad de leña requerida para los consumos determinados. La comercialización de leña se realiza en base a metros cúbicos entre los cuales existen vacíos de aire generado por los espacios entre las trozas. Existen antecedentes de cálculos de estos vacíos, por ejemplo el Método de Bitterlich, expresado en Lema (1979). En este estudio comparativo sólo puede determinar bajo suposición de que las trozas son idealmente redondeadas por un radio d/2, están inscritas en un cuadrado de lado d y apiladas de forma ordenada.

82

Figura 48: Perfil transversal de una troza de leña.

Fuente: Elaboración propia. Si se define R como el factor de reducción que necesitamos para conocer la real cantidad de metros cúbicos comerciales de leña a utilizar. R = ((d/2)2 * π)/ d2 R=π/4 R = 0,785 Entonces el factor de reducción requerido (R) es de 0,785. Tomando el valor de la Unidad de Fomento (UF) al día 16 de Enero de 2012, el cual es de $22.343 y con la referencia del precio del metro cubico de Leña certificada en la ciudad de Valdivia el cual en promedio varia cerca de los $30.000, se puede determinar el gasto en UF de leña anual de la vivienda en los dos casos constructivos. Se toma este valor -que es de leña certificada y pese a que se utiliza leña no certificada para efectos de cálculosconsiderando el escenario más desfavorable. Primero buscamos el precio real ($r) del metro cubico a utilizar, teniendo en cuenta el factor de reducción: $r = 30000/0,785 = 38.217 Usando una densidad del Roble de 710 Kg/m 3 logramos determinar que el precio del kg de leña de roble es de $54.

83

5.3.1 Consumo económico de leña con Panel SIP. El consumo anual de leña con el Panel SIP 3.275,51 kg y realizando una sencilla operación matemática sabemos que el precio del kg de leña es 0,00241686 UF. Por lo que el consumo económico del Panel SIP es: Cp= 3.275,51 * 0,00241686 Cp= 7,92 UF

5.3.2 Consumo económico de leña con Muro METALCON. El consumo anual de leña con el Panel SIP 3.487,45 kg y realizando una sencilla operación matemática sabemos que el precio del kg de leña es 0,00241686 UF. Por lo que el consumo económico del Panel SIP es: Cp= 3.487,45 * 0,00241686 Cp= 8,43 UF Con estos dos últimos puntos se llega a la conclusión que el Panel SIP, económicamente hablando es 0,512 UF más económico en términos térmicos.

Tabla 30: Comparación económica de consumo de leña.

Material Panel SIP Muro METALCON

Consumo Anual Kg 3.275,51

Precio Kg de leña UF 0,002416864

Gasto Anual UF 7,92

3.487,45

0,002416864

8,43

Fuente: Elaboración propia

Ahorro UF 0,512 0,00

84

Capítulo VI.- Comparación gasto económico versus gasto térmico. 6.1

Análisis económico del gasto de leña en de las viviendas.

6.1.1

Presupuesto de Panel SIP.

En la tabla 31 veremos un resumen del precio por metro cuadrado del Panel SIP, teniendo en cuenta el valor de los materiales y su puesta en obra. Tabla 31: Precio metro cuadrado Panel SIP.

Materiales

Unidad Cantidad Precio Unitario Total

Panel SIP

m2

1

13.322

13.322

Jornalero

Día

0,2

25.000

5.000

% Leyes Sociales

%

55

5.000

2.750 21.072

Fuente: Elaboración Propia. Dada la tabla 31 podemos determinar que el precio por metro cuadrado del Panel SIP es $21.072 o bien 0,94311417 UF.

6.1.2

Presupuesto de Muro METALCON.

En la tabla 32 veremos un resumen del precio por metro cuadrado del Muro METALCON, teniendo en cuenta el valor de los materiales y su puesta en obra. Tabla 32: Precio metro cuadrado Muro METALCON.

Materiales

Unidad Cantidad Precio Unitario

Total

Muro METALCON

m2

1

10.372,0

10.372,0

Jornalero

Día

0,23

25.000

5.750,00

% Leyes Sociales

%

55,00

5.750

3.162,5 19.284,5

Fuente: Elaboración Propia.

85

Dada la tabla 32 podemos determinar que el precio por metro cuadrado del Panel SIP es $19.285 o bien 0,86313387 UF. La tabla 33 muestra un resumen de los presupuestos de construcción. Tabla 33: Resumen presupuestos. Superficie

Precio m2

m2

$

UF

UF

UF

50,43

21.072

0,94311417

47,56

0,00

50,43

19.285

0,86313387

43,53

4,03

Muro

Material Panel SIP Muro METALCON

Precio

Precio m2

Muro

Diferencia


6.2

Comparación de gastos.

Tenemos una diferencia de 0,267 UF en cuanto al consumo de leña a favor del panel SIP, lo cual quiere decir que el Panel SIP gasta 0,267 UF menos en leña que el Muro METALCON. Por otro lado tenemos una diferencia de 4,03 UF entre el precio de construcción del Panel SIP y Muro METALCON, siendo el más costoso Panel SIP. Gráfico 2: Recuperación según ahorro de consumo de leña. 6,00 5,00 4,00 F U3,00

Diferencia economica 2,00 Ahorro termico de Panel SIP 1,00

Años

0,00 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10


86

Este gráfico como cualquier otro de este texto no esta sometido a ningna tasa de interes en sus valores, es decir, no se está considerando el valor del dinero a través del tiempo. Según lo visto en gráfico 2, si vamos acumulando lo ahorrado en consumo de leña por el Panel SIP, que es el material comparado con mejor eficiencia energetica, nos demoramos 8 años en igualar la diferencia que se produce en el gasto de construcción en donde el material con costo más elevado es justamente el Panel SIP. Ahora, si aplicamos la tasa social de descuento, que en la actualidad es de 6% anual, el tiempo de recuperación de la diferencia de inversión entre el muro de Metalcon y el Panel SIP es de 11 años de acuerdo al gráfico 3, es decir, es mayor que el tiempo de recuperación al no considerar ningún tipo de tasa de interés. Gráfico 3: Recuperación según ahorro de consumo de leña utilizando tasa de interés. 5 4,5 4 Diferencia Económica

3,5

Ahorro térmico de Panel SIP 3 F U2,5

2 1,5 1 0,5 0 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10


11

12

Años

87

Conclusiones.

La primera conclusión que podemos determinar es que tal como quedó expresado en el capítulo IV, tanto el Panel SIP con las dimensiones expresadas en este texto en el capítulo III, como el Muro METALCON con las dimensiones también expresadas en el capítulo III cumplen con la normativa térmica vigente en la actualidad para la zonificación térmica 5 a la cual pertenece la ciudad de Valdivia por un amplio margen. A través del capítulo V se puede concluir que entre el Panel SIP y Muro METALCON la forma constructiva que entrega mayor eficiencia energética a la vivienda es la constituida por Panel SIP, ahorrando una diferencia de 0,512 UF (0,3 m3) de leña al año con respecto al Muro METALCON. De este capítulo también podemos concluir que los materiales analizados tienen un excelente comportamiento térmico en los meses de pleno verano como son Enero y Febrero ya que no generan pérdida de energía térmica alguna, logrando la diferencia en Diciembre entre los dos materiales ya que Panel SIP no genera pérdida de energía pero Muro METALCON si lo hace aunque de una forma mínima. Analizando el capítulo VI se observa una diferencia de 4,03 UF con respecto al gasto de construcción, siendo esta diferencia a favor del Muro METALCON que resultó ser de construcción más económica comparado con Panel SIP. Se concluye una recuperación a 8 años de la diferencia del gasto de construcción versus el ahorro en consumo de leña anual. Tal como se indicó en el Gráfico 2. En forma general se puede concluir que térmicamente hablando los dos materiales (Panel SIP y Muro METALCON) son similares, debido a que la diferencia de ahorro anual es mínima comparada con los años de recuperación. Entonces, al momento de construir no solo debe importarnos la inversión y recuperación de la inversión que presente un material, si no que se deben tener en cuenta otras variables que puedan encarecer el proyecto como por ejemplo la época del año a construir, los traslados, etc. debido a que el Panel SIP no puede permanecer más de 15 días en contacto permanente con la lluvia.

88

Para este tipo de casa al construirla de forma particular se recomienda elegir Panel SIP, debido a que la diferencia de construcción de 4,03 UF es recuperable en 8 años y además la forma de construcción es menos dificultosa que la de Muro METALCON.

89

Referencia Bibliográfica.

CINTAC. 2010. Manual de Construcción de METALCON. (Disponible en: http://www.cintac.cl/novedades/wpcontent/uploads/2010/03/Metalcon_Manual_de_Construccion.pdf Consultado el 12 de Diciembre de 2011)

CONSTRUCTORA

NOVATEC.

2010.

Procedimiento

para

paneles

estructurales SIP. Valdivia

DONOSO, N. 2009. ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO EN MEJORAS DE EFICIENCIA ENERGÉTICA PARA VIVIENDAS DE PRECIO ENTRE 1000-3000 UF.

Tesis Ing. Civil. Univ. de Chile, Fac. Cien. Físicas y

Matemáticas. 197 p.

INSTITUTO DE LA CONSTRUCCION. (2006). Manual de Aplicación de Reglamentación Térmica. Santiago. Edicolor. (159179)

INSTITUTO NACIONAL DE NORMALIZACION (INN). 1991. Acondicionamiento t érmico – Envolvente térmica de edificios – Cálculo de resistencias y transmitancias térmicas (Norma NCh 853 of 91)

LOUSIANA PACIFIC LP CHILE S.A. 2010. Manual práctico de construcción LP. Santiago. 376 p. (154277)

LOUSIANA PACIFIC LP CHILE S.A. 05 de Mayo 2010. Ficha técnica Panel SI P (Disponible en: http://www.lpchile.cl/save_file.php?file=PSIP_COMTEC_050510.pdf&d ir=folletos Consultado el 05 de Diciembre de 2011)

90

MINISTERIO DE VIVIENDA Y URBANISMO (MINVU). 2006. Manual de Aplicación

Reglamentación

Térmica

-

Ordenanza

General

de

Urbanismo y Construcciones – Artículo 4.1.10.

SARMIENTO, P. 2007. Energía solar en arquitectura y construcción. Santiago. RIL editores. 346p. (9789562845458)

SEGUEL, R. 2007. ESTUDIO APLICACIÓN D.O. 04.01.2006 SOBRE AISLACIÓN TÉRMICA EN VIVIENDAS SOCIALES DINÁMICAS SIN DEUDA (VSDSD) DEL TIPO 33.06 m2 Y 48.9 m2 EN PUNTA ARENAS. Tesis Ing. Constructor. Univ. Austral de Chile, Fac. Cien. Ing. 82 p.

SEGUEL, R. 2009. SIMULACIÓN ENERGÉTICA. Diplomado en Eficiencia Energética y Calidad Ambiental CIVA – UACh.

UTFSM. 2008. IRRADIANCIA SOLAR EN TERRITORIOS

DE

LA

REPÚBLICA DE CHILE. Santiago. Proyecto CHI/00/G32. 248 p.

VASPANEL.

2011.

Vaspanel

Presentación

Oficial.

(Disponible

en:

http://vaspanel.cl/web/images/vpo.pdf Consultado 06 de Diciembre de 2011)

VIGNOTE, S; I. MARTINEZ. 2005. Tecnología de la madera. 3 ed. Madrid. Mundi-Prensa Libros. 678 p.

VOLCAN CHILE. 2010. Ficha Técnica Volcanita ST. (Disponible en: http://www.volcan.cl/imagenes/productos/fichas/ficha-volcanitast.pdf Consultado el 05 de Diciembre de 2011)

91

VOLCAN CHILE. 2010. Ficha Técnica Volcanita RH. (Disponible en: http://www.volcan.cl/imagenes/productos/fichas/ficha-volcanitarh.pdf Consultado el 05 de Diciembre de 2011)

VOLCAN CHILE. 2010. Ficha Técnica Volcanita RF. (Disponible en: http://www.volcan.cl/imagenes/productos/fichas/ficha-volcanitarf.pdf Consultado el 05 de Diciembre de 2011)

VOLCAN CHILE. 2011. Ficha Técnica Aislanglass. (Disponible en: http://www.volcan.cl/imagenes/productos/fichas/volcan_triptico_aisl an_glass_10963.pdf Consultado el 05 de Diciembre de 2011)

WINTER PANEL. 2007. Ficha Técnica Panel SIP. (Disponible en: http://www.winterpanel.cl/preguntas.html#0 Consultado el 05 de Diciembre de 2011)

Anexo A Figura A1: Planta de arquitectura.

Fuente: Inmobiliaria Aconcagua (2011)

Figura A2: Detalles de puertas y ventanas.

Fuente: Inmobiliaria Aconcagua (2011)

Anexo B

Tablas Artículo 4.1.10 ORDENANZA GENERAL DE URBANISMO Y CONSTRUCCIÓN Tabla B1 TECHUMBRE

MUROS

PISOS VENTILADOS

ZONA U

Rt

U

Rt

U

Rt

[W/m2•°K] [m2•°K/W] [W/m2•°K] [m2•°K/W] [W/m2•°K] [m2•°K/W]

1

0,84

1,19

4

0,25

3,6

0,28

2

0,6

1,67

3

0,33

0,87

1,15

3

0,47

2,13

1,9

0,53

0,7

1,43

4

0,38

2,63

1,7

0,59

0,6

1,67

5

0,33

3,03

1,6

0,63

0,5

2

6

0,28

3,57

1,1

0,91

0,39

2,56

7

0,25

4

0,6

1,67

0,32

3,13

Fuente: MINVU (2006)

Tabla B2

PISOS

TECHUMBRE

MUROS

R100 (*)

R100 (*)

1

94

23

23

2

141

23

98

3

188

40

126

4

235

46

150

5

282

50

183

6

329

78

239

7

376

154

295

ZONA

VENTILADOS R100 (*)

Fuente: MINVU (2006) (*) Según la norma NCH 2251: R100 = valor equivalente a la Resistencia térmica [m2•°K/W]x 100

Tabla B3

VENTANAS DVH Vidrio ZONA

Doble Vidriado Hermético ( c ) 3,6

Monolítico (b)

W/m2•°K >

U < 2,4

U>2,4

W/m2•°K

W/m2•°K (a)

1

50%

60%

80%

2

40%

60%

80%

3

25%

60%

80%

4

21%

60%

75%

5

18%

51%

70%

6

14%

37%

55%

7

12%

28%

37%

Fuente: MINVU (2006) (a) La doble ventana que forme una cámara de aire, se asimila al DVH, con valor U entre 3,6 y 2,4 W/m2K (b) Vidrio monolítico: De acuerdo a la NCh 132, se entenderá por aquel producto inorgánico de fusión, que ha sido enfriado hasta un estado rígido sin cristalización, formado por una sola lámina de vidrio. (c) Doble vidriado hermético (DVH): De acuerdo a la NCh 2024, se entenderá por doble vidriado hermético el conjunto formado por dos o más vidrios paralelos, unidos entre sí, por un espaciador perimetral, que encierran en su interior una cámara con aire deshidratado o gas inerte.

Anexo C Plano Zona Térmica Región de Los Lagos


Anexo D

Extracto de Manual de Reglamentación Térmica vigente. (MINVU, 2006)

1) “Complejos de Techumbre, muros perimetrales y pisos ventilados. a) Exigencias: La envolvente de una vivienda está constituida por complejos de techumbre, muros, pisos ventilados y ventanas, los cuales separan el espacio interior del espacio exterior. Estos complejos de techumbre, muros y pisos ventilados deberán cumplir con la transmitancia térmica total (U) o con la resistencia térmica total (RT), especificada para la zona térmica que corresponda a la comuna o localidad, en la cual se emplaza la vivienda. Estas exigencias se encuentran en la Tabla B.1 del Anexo B. Las zonas térmicas de la Región de los Ríos están señaladas en el Anexo C. Las comunas pueden contener hasta tres zonas. La división entre una zona y otra, dentro de una misma comuna, la determina una cota de nivel, la que va variando a lo largo del país y señalándose tanto en la tabla como en cada plano. 1.1) Techumbres: Se considera complejo de techumbre al conjunto de elementos constructivos que lo conforman, tales como cielo, cubierta, aislación térmica, cadenetas y vigas. a) En el caso de mansardas o paramentos inclinados, debe considerarse complejo de techumbre todo elemento cuyo cielo tenga una inclinación de 60º sexagesimales, o menos, medidos desde la horizontal.

Complejo de Techumbre con inclinación menor a 60°


Complejo de Techumbre con inclinación mayor a 60°

Fuente: MINVU (2006) Esta discriminación obedece a que el flujo térmico cambia de ascendente a horizontal cuando el ángulo es mayor a 60º sexagesimales. b) Es necesario que el material aislante térmico o la solución constructiva especialmente especificada cubra de manera continua toda la superficie

del cielo y se prolongue por sobre las cadenas y soleras, de manera que éstas queden también aisladas térmicamente y no se constituyan en puentes térmicos importantes. Dado que no es posible cubrir completamente el complejo de techumbre con el aislante térmico, éste sólo puede interrumpirse por elementos estructurales de la techumbre, tales como cerchas, vigas y/o por tuberías, ductos o cañerías de las instalaciones domiciliarias.

Aislación en cielo sobre costaneras.

Fuente: MINVU (2006) Aislación en cielo siguiendo línea de costaneras


Aislación en cielo con ondulación sobre costaneras

Fuente: MINVU (2006) c) Es importante evitar y minimizar la ocurrencia de “puentes térmicos”, ya que en éstos se puede producir condensación, (que afecta especialmente a los materiales humedeciéndolos y deteriorándolos), también pérdida importante de calor. Por ese motivo los materiales aislantes térmicos o las soluciones constructivas especificadas en el proyecto de arquitectura, deberán cubrir el máximo de la superficie de la parte superior de los muros en su encuentro con el complejo de techumbre, tales como cadenas, vigas o soleras, conformando un elemento continuo por todo el contorno de los muros perimetrales. Aislación en cielo en encuentro con muro perimetral de albañilería


Aislación en cielo en encuentro con muro perimetral de madera

Fuente: MINVU (2006) d) Para obtener una continuidad en el aislamiento térmico de la techumbre, todo muro o tabique que sea parte de ésta, tal como lucarna, antepecho, dintel u otro elemento que interrumpa el acondicionamiento térmico de la techumbre y delimite un local habitable o no habitable, deberá cumplir con la misma exigencia que le corresponda al complejo de techumbre. Distribución de aislación en muro considerado como techumbre


e) Para toda ventana que forme parte del complejo de techumbre de una vivienda emplazada entre la zona 3 y 7, ambas inclusive, cuyo plano tenga una inclinación de 60º sexagesimales, o menos, medidos desde la horizontal, se deberá especificar una solución de doble vidriado hermético, cuya transmitancia térmica debe ser igual o menor a 3,6 W/m2K.

Correcta solución de ventana en complejo de techumbre emplazada entre zona 3 y 7


Incorrecta solución de ventana en complejo de techumbre emplazada entre zona 3 y 7

Fuente: MINVU (2006) 1.2)

Muros:

Se considera complejo de muro al conjunto de elementos constructivos que lo conforman y cuyo plano de terminación interior tenga una inclinación de más de 60º sexagesimales, medidos desde la horizontal. Complejo de muro con plano de terminación interior mayor a 60°


a)

La reglamentación térmica es aplicable a todos aquellos muros o tabiques perimetrales (MP) (soportantes y no soportantes) que limiten los espacios interiores de la vivienda con el exterior o con uno o más locales abiertos, por lo tanto, estas exigencias no son aplicables a muros medianeros (MM) que separen unidades independientes de vivienda y tampoco a los muros interiores (MI) ni a los tabiques interiores (TI).

b)

Los recintos cerrados contiguos a una vivienda, tales como bodegas, leñeras, estacionamientos e invernaderos serán considerados como recintos abiertos para efectos de esta reglamentación; por lo tanto, las exigencias de la reglamentación son aplicables solamente a los paramentos que se encuentran contiguos a la envolvente de la vivienda.

c)

Para minimizar la ocurrencia de puentes térmicos en tabiques perimetrales, los materiales aislantes térmicos o soluciones constructivas especificadas en el proyecto de arquitectura, sólo podrán estar interrumpidos por elementos estructurales tales como pies derechos, diagonales estructurales y/o por tuberías, ductos o cañerías de las instalaciones domiciliarias. Distribución de aislación al interior de un muro.


d)

En aquellos muros de albañilería confinada, no será exigible el valor de U de la Tabla B.1 del Anexo B en los elementos estructurales tales como pilares, cadenas y vigas.

e)

Cuando el complejo muro incorpore materiales aislantes, la solución constructiva deberá considerar barreras de humedad y/o de vapor, según el tipo de material incorporado en la solución constructiva y/o estructura considerada. Distribución de barreras de humedad y/o vapor.


f)

La reglamentación térmica no establece exigencias para las puertas. En el caso de puertas vidriadas exteriores, deberá considerarse como superficie de ventana la parte correspondiente al vidrio de la misma y cumplir con las exigencias para ventanas.

Distribución para puertas vidriadas.

Fuente: MINVU (2006) 1.3)

Pisos Ventilados:

Se considera complejo de piso ventilado al conjunto de elementos constructivos que lo conforman, que no están en contacto directo con el terreno. Los planos inclinados inferiores de escaleras o rampas que estén en contacto con el exterior también se considerarán como pisos ventilados. De esta manera se pueden distinguir pisos sobre pilotes y voladizos; pisos sobre recintos ventilados o no habitables, tales como estacionamientos, leñeras u otros.

Complejo de piso ventilado

Fuente: MINVU (2006) Para minimizar la ocurrencia de puentes térmicos en pisos ventilados, los materiales aislantes térmicos o soluciones constructivas especificadas en el proyecto de arquitectura, sólo podrán estar interrumpidos por elementos estructurales del piso o de las instalaciones domiciliarias tales como vigas, tuberías, ductos o cañerías. Distribución de aislación en pisos ventilados


Alternativas para cumplir las exigencias térmicas definidas en el Manual de aplicación de Reglamentación Térmica.

1.

Consiste en la incorporación de un material aislante etiquetado con el

R100 correspondiente a la Tabla B.2 que se encuentra en el Anexo B. Para ello se deberá especificar y colocar un material aislante térmico incorporado o adosado al complejo de techumbre, al complejo de muro o al complejo de piso ventilado cuyo R100 mínimo rotulado según la norma técnica NCh 2251. 2.

Esta alternativa se presenta especialmente para aquellas soluciones

cuya sofisticación, innovación, rentabilidad o repetitividad ameritan un Certificado de Ensaye otorgado por un Laboratorio de Calidad de la Construcción. Mediante este certificado se puede demostrar el cumplimiento de la transmitancia o resistencia térmica total de la solución del complejo de techumbre, muro y piso ventilado. 3.

Para el caso de soluciones constructivas sofisticadas o individuales, la

posibilidad de calcular el comportamiento térmico puede ser una alternativa interesante y rentable. Este cálculo deberá ser realizado por profesionales competentes tales como arquitectos, ingenieros civiles, constructores civiles o ingenieros constructores y se efectuará en conformidad a la norma oficial NCh 853 of 91. 4.

Especificar una solución constructiva para el complejo de techumbre,

muro y piso ventilado que corresponda a alguna de las soluciones inscritas en el Listado Oficial de Soluciones Constructivas para acondicionamiento térmico, confeccionado por el Ministerio de Vivienda y Urbanismo. Este listado tiene por objeto facilitar la especificación, construcción y control de soluciones constructivas frecuentes. Está a cargo de la Unidad de Tecnologías de la Construcción y se puede consultar en la página web www.minvu.cl 1.4)

Ventanas:

Se considera complejo de ventana a los elementos constructivos que constituyen los vanos vidriados de la envolvente de la vivienda.

A. Porcentaje máximo de superficie de ventanas respecto a paramentos verticales de la envolvente: Las exigencias para ventanas están contenidas en la Tabla B.3 que se encuentra en el Anexo B, y se basan en una relación entre la superficie total de ventanas – considerando el tipo vidriado- y la superficie total de paramentos verticales de la envolvente, según la zona donde se emplaza la vivienda. Para determinar el porcentaje máximo de superficie de ventanas de un proyecto de arquitectura se debe realizar los procedimientos indicados en los puntos a) y b) del Artículo 4.1.10 que se presentan a continuación. a) Superficie de paramentos verticales: En este caso los paramentos verticales de la envolvente, corresponden a todos los muros perimetrales de la vivienda, incluidos los muros medianeros que separen una unidad de vivienda con un predio o con otra unidad de vivienda. El cálculo de superficie de paramentos verticales se debe considerar sólo la superficie interior de estos muros. Paramento vertical


b) Superficie de ventanas: La reglamentación térmica no establece exigencias para marcos de ventanas, palillaje o formas, de manera que la superficie de ventanas corresponde al vano completo del muro. La superficie de ventanas de la vivienda corresponderá a la suma total de todos los vamos vidriados, considerando los marcos. Las ventanas salientes aumentan la superficie de ventanas, por lo tanto, en el cálculo se debe considerar el desarroll o completo de la parte vidriada”. Elementos para cálculo de ventanas salientes

Fuente: MINVU (2006) Fuente: MINVU (2006).

Anexo E.

Extracto de NCh 853 of 91 de INN, (1991):

“Métodos

de cálculo de la resistencia térmica total y de la

transmitancia térmica de elementos constructivos.

-

Resistencias térmicas de superficie En la Tabla 2 se dan los valores Rsi , Rse y ( Rsi + Rse ) que deben

considerarse para los cálculos señalados en esta norma, según el sentido del flujo de calor, la posición y situación del elemento separador y la velocidad del viento. Tabla 2: Resistencias térmicas de superficies

Fuente: INN (1991)

-

Elementos simples y homogéneos. Para un elemento de caras planas y paralelas, de espesor e , conformado

por un solo material de conductividad térmica λ , la resistencia térmica total

queda dada por: R t = 1 / U = Rsi + e / λ + Rse

en que: e/ λ = resistencia térmica del material; R si = resistencia térmica de superficie al interior; R se = resistencia térmica de superficie al exterior. -

Elementos compuestos por varias capas homogéneas. Para un elemento formado por una serie de capas o placas planas y

paralelas de materiales distintos en contacto entre sí, la resistencia térmica total, queda dada por: R t = 1 / U = Rsi + Σ (e / λ )+ Rse

en que: Σ (e/ λ) = sumatoria de las resistencias térmicas de las capas que

conforman el elemento. -

Elementos con cámaras de aire. Cuando el elemento está formado por capas o placas planas y paralelas

separadas entre sí, que dejan cámaras de aire, la resistencia térmica de éstas se calcula como sigue: -

Resistencia térmica de las cámaras de aire. La resistencia térmica aportada por la cámara dependerá de la ventilación

que en ella se tenga. Por su parte, el grado de ventilación de las cámaras puede relacionarse como sigue: -

Para elementos verticales se considera el cociente entre la sección total de orificios o rendijas de ventilación al exterior, ( S ) la longitud de la cámara de aire medida horizontalmente, ( l ).

-

Para elementos horizontales se considera el cociente entre la sección total de orificios o rendijas de ventilación al exterior, ( S ) y la superficie de la cámara de aire, A . Dependiendo, entonces, del grado de ventilación de la cámara, se pueden

distinguir tres casos de elementos con cámara de aire:

Caso a - Elementos con cámara de aire no ventilada. Se consideran las cámaras de aire como no ventiladas cuando se cumplen las siguientes condiciones: S/l

menor que 20 cm2/m para elementos verticales.

S /A

menor que 3 cm2/m2 para elementos horizontales.

En este caso, la resistencia térmica del elemento se calcula por la fórmula siguiente: Rt = 1 / U = Rsi + Ri + Rg + Re + Rse En la Figura 1 se pueden obtener los valores que deben considerarse en el cálculo de las resistencias térmicas que ofrecen las cámaras de aire no ventiladas, cuando éstas presentan espesores iguales o mayores a los óptimos de resistencia térmica y sus paredes tienen emisividades similares, ε1 = ε2; o bien, una de sus paredes está conformada por materiales corrientes

de construcción, tales como: madera, hormigón, ladrillos, vidrio, papeles no metálicos, etc., cuya emisividad es igual a 0,9 y la otra pared presenta valores de emisividad diferente.

Figura 1: Abaco para el cálculo de resistencias térmicas

Fuente: INN (1991)

Caso b - Elementos con cámara de aire medianamente ventilada. Se consideran las cámaras de aire como medianamente ventiladas cuando se cumplen las siguientes condiciones: 20 ≤ S / l

< 500 cm2/m para elementos verticales.

3≤S/A

< 30 cm2/m2 para elementos horizontales.

En este caso, la transmitancia térmica del elemento se calcula por la fórmula siguiente: U = 1 / Rt = U1 + α(U2 – U1)

en que: U1 = es la transmitancia térmica del elemento calculada bajo el supuesto que la cámara no está ventilada (Caso a). U2 = es la transmitancia térmica del elemento calculada bajo el supuesto que la cámara se encuentra muy ventilada (Caso c). α = es un coeficiente de ventilación de la cámara, que toma el valor de 0,4

para elementos horizontales y el valor de la Tabla 3 para elementos verticales. Tabla 3: Coeficientes de ventilación de cámaras verticales

Fuente: INN (1991)

Caso c - Elementos con cámara de aire muy ventilada. Se consideran las cámaras de aire como muy ventiladas cuando se cumplen las siguientes condiciones: S/l

mayor o igual que 500 cm2/m para elementos verticales.

S/A

mayor o igual que 30 cm2/m2 para elementos horizontales.

En el cálculo de la resistencia térmica total del elemento se pueden presentar dos situaciones:

1)

El aire dentro de la cámara se mantiene en reposo En este caso se desprecia la resistencia de la cámara de aire, R g , y la del

forrado exterior del elemento, R e.

Panel SIP y Metalcon

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