Introducción En este trabajo tenemos como objetivo determinar los niveles de confort térmico de una vivienda. El confort térmico es una sensación neutra de la persona respecto a un ambiente térmico determinado. Para el mismo se tuvo en cuenta un modelo de vivienda con las siguientes características: Paredes bien aisladas de 25.00 cm de espesor !50 m 2 de "rea. #ec$o de madera de %5 cm de espesor 2&0 m 2 de "rea ventanas descubiertas de 0'(5 cm de espesor un "rea total de 2&m 2. En la reali)ación del mismo se anali)aron: • • • • •
*as partes +ue componen la estructura aislante *as condiciones ambientales e,ternas e internas *as dimensiones de los elementos utili)ados -alculo de las pérdidas ganancias de energía térmica Identificación de las )onas de maor menor perdida ganancia de energía termina
*uego de anali)ar dic$os factores $emos propuesto diferentes alternativas para lograr una aislación m"s eficiente.
ANÁLISIS DE LAS L AS PARTES PARTES QUE COMPONEN LA ESTRUCTURA AISLANTE
l reali)ar el aislamiento por el e,terior lo +ue estamos $aciendo es forrar materialmente todo el edificio' dejando una gran masa de material interior +ue' en el momento en +ue se interrumpe la emisión calórica' la temperatura interna desciende lentamente a causa de la irradiación de calor +ue efect/an las paredes en este caso como acumulación de calor. 1er figura %. #ambién se produce un intercambio de calor por la superficie del cerramiento' por lo tanto' anali)amos como act/an las partes aislantes en esta sección. 3igura 2
3igura %: Es+uema de muros E,teriores
3igura 2. Es+uema del tec$o
continuación se anali)aran cada uno de los materiales utili)ados en la vivienda.
Espuma de poliestireno expandido 4aterial aislante sintético derivado del benceno' +ue proviene de la dilatación de la $ulla o del petróleo. El poliestireno al ser uno de los mejores aislantes térmicos' se usa ampliamente en la construcción de edificios a$orradores de energía. n edificio aislado adecuadamente con espuma de poliestireno puede reducir la energía utili)ada para climati)arlo $asta un 607.
C!mara de aire El mejor aislante térmico es el vacío' pero debido a la gran dificultad para obtener mantener condiciones de vacío' éste se emplea en mu pocas ocasiones. En la pr"ctica se utili)a aire' +ue gracias a su baja conductividad térmica un bajo coeficiente de absorción de la radiación' constitue un elemento mu resistente al paso de calor . 8in embargo' el fenómeno de convección +ue se origina en las c"maras de aire aumenta sensiblemente su capacidad de transferencia térmica. dem"s el aire debe de estar seco' sin $umedad' lo +ue es difícil de conseguir en las c"maras de aire.
Pintura as"!lti#a
Es una solución asf"ltica en solvente de secado ultra r"pido. ct/a como imprimante de tec$ados asf"lticos e,igida por normas I94 5(6( de todo tipo. Por sus características' puede ser usado como protección anticorrosiva' impermeabili)aciones ligeras en metal' madera' fibrocemento' $ormigón' capa aisladora' medio de anclaje' etc.
A$otado %idr&"u'o (ISOTELCO) Revoque Premezclado de elevado poder Termoaislante, utilizado para paredes, cielorrasos y medianeras.
Ladrillos* te+as *os materiales de cer"mica ' como los ladrillos ' el vidrio la lo)a ' los ailantes los abrasivos ' tienen escasas conductividad tanto electrica como termica aun+ue pueden tener buena resistencia dure)a son deficientes en ductilidad ' conformabilidad resistencia al impacto.
CONDICIONES AM,IENTALES -omo mencionamos anteriormente' lo +ue este estudio busca es determinar los niveles de confort térmico de la vivienda en cuestión. 9ecordemos +ue el confort térmico depende de varios par"metros globales e,ternos temperatura del aire' velocidad del aire' $umedad relativa otros específicos internos actividad física desarrollada' cantidad de ropa o metabolismo de cada individuo' entre otros. *os par"metros e,ternos +ue interact/an entre sí para lograr un confort térmico son:
#emperatura del ambiente: rango de %& a 2( -
1elocidad del aire: rango de 0 2 m;s
En la casa a anali)ar' la temperatura e,terior es de =5-' la temperatura re+uerida para estar en un confort térmico es de 20-.
CÁLCULO DE LAS P-RDIDAS . /ANANCIAS DE LA ENER/0A T-RMICA Para poder trabajar con los distintas partes +ue componen la estructura' es necesario dimensionar cada elemento. En el plano siguiente se denotan claramente las dimensiones de la vivienda figura ! en las tablas +ue se encuentran a continuación se e,presan los espesores asignados a cada material' utili)ados para nuestros c"lculos. 3igura !: Plano de la vivienda
4uros e,teriores: MATERIAL
Aire Hidrófuo !"#$%T&'$( %adrillo vista %adrillo int. Pintura asf*ltica T$TA%
ESPESOR (m)
0,065 0,0)5 0,05 0,))5 0,005
0,25
#ec$o: MATERIAL
ESPESOR (m)
Poliestireno adera Teas Aislación idrófua
0,0+ 0,00,0/5 0,005 T$TA%
0,15
Para poder calcular la ra)ón con la +ue se debe suministrarle calor a la casa para +ue su temperatura esté a 20-' siendo =5- la temperatura e,terior' el primer c"lculo +ue se reali)a es el de la resistencia térmica de cada elemento. Para esto se utili)a la fórmula:
8iendo:
9i: resistencia de cada material ei: espesor de cada material >i: constante de conductividad de cada material i: "rea donde est" presente cada material
Para evitar la posibilidad de arrastrar errores de c"lculos' por practicidad' decidimos armar una tabla en el soft?are E,cel cargar los datos necesarios para obtener las resistencias buscadas $allamos la resistencia total de cada parte como la suma de las resistencias de los elementos +ue la componen.
AT&R"A% s o r uAire ,Hidrófuo
1 &#P&# !23m.1 $R !m( (
4R&A !m+(
0,0+
0,065
/50
0,05)
0,0)5
/50
%adrillo vista
0,
0,05
/50
%adrillo int.
0,
0,))5
/50
!"#$%T&'$(
R&#"#T. TR"'A !132(
R&#"#T. T$TA% !132(
0,009285 714 0,000840 336 0,000178 571 0,000410 714 0,010715 336
o 0 cPoliestireno e T
adera Teas
0,07-
0,0+
+0
0,0
0,0-
+0
0,
0,0/5
+0
0,001457 726 0,004017 857 0,000156 25 0,005631 833
8idrio
0, 0,0065
+
0,000290 179 0,000290 179
9eali)ados estos c"lculos' se utili)a el valor de la resistencia total de cada parte para $allar su correspondiente intensidad calorífica <' aplicando el concepto de 9esistencia en serie' de la forma:
Ecuación % @onde:
A#: amplitud de temperatura # interior B # e,terior 9t: 9esistencia total de la parte
Es decir +ue: Para los muros e,teriores: •
•
Para el tec$o:
•
Para las ventanas:
@e esta forma se calculó cual es la intensidad calorífica de cada parte. Para reali)ar un c"lculo de la intensidad calorífica de la vivienda en total' es necesario trabajar con el concepto de 9esistencia en paralelo. Para ello' $allamos la resistencia total de la forma:
Entonces' reempla)ando los valores:
plicando este valor en la e#ua#i&n 1' presentada anteriormente' obtenemos:
Por lo tanto' la intensidad calorífica necesaria para llegar a una temperatura de 20- en la vivienda estudiada es de C2C0&'6& D. #eniendo en cuenta esto' se reali)a el c"lculo de la ra)ón de flujo de calor a través de los muros' tec$os ventanas:
-omo podemos apreciar en los c"lculos anteriores' por las aberturas se d" una maor pérdida de calor' mientras los muros son los de menor conductividad térmica. 9espondiendo al problema +ue se nos presenta en segunda instancia' reali)aremos la estimación de la cantidad de calor +ue deber" suministrarse para aumentar la temperatura de la vivienda desde los %0- $asta los 20- en !0 minutos. Para calcular esto se utili)a la fórmula siguiente: AF -e .m. A# @onde: A: cantidad de calor -e: calor específico del aire 4: masa del aire A#: amplitud de temperatura -onociendo el valor de la densidad del aire' el volumen de aire presente' $allamos la masa de aire:
2 aire(3'4m5)
6ol aire
Masa aire
(m5) %'2
Ce aire(3783'918:C91) %'0%2
M aire (;') &60
(3') G00
&60
&500'& 20!!(&6'2%
>?@*>5=?
-on este dato' armamos la siguiente tabla +ue resuelve la cuestión' utili)ando el E,cel.
Por lo tanto' con AtF !0 minutos' el calor a suministrarle a la casa es de (GG&C'6G -al;min.
SOLUCIONES PROPUESTAS @esde el an"lisis reali)ado anteriormente podemos concluir +ue e,isten grandes pérdidas de calor con el sistema aislante propuesto' por lo +ue desde nuestro punto de vista' desarrollaremos una posible solución a este problema. 8e noto +ue la maor pérdida de calor se observa en la )ona de las aberturas' por este motivo' optamos por proponer' una abertura de doble vidrio con una c"mara de aire entre ambas' para evitar el problema característico de este tipo de ventanas +ue es el mantenimiento del interior libre de $ongos $umedad' es conveniente usar alg/n gas inerte en el interior' por ejemplo H2 o r a una ligera sobre presión alg/n tipo de sílica para absorber la $umedad agua el gas neutro impide el crecimiento de $ongos. En tanto para las paredes' en lugar de la c"mara de aire' colocaríamos espuma de poliuretano' a través de una proección de una capa de ! a ( cm lo +ue brindaría una mejor aislación térmica a +ue dic$o material posee una constante de conductividad pe+uea lo +ue le otorga maor resistencia. Para los tec$os' se pensó en reali)ar un cielorraso de durlocJ' con una buena separación con el tec$o de tejas' coloc"ndole una membrana aislante' recubierta con aluminio' lo +ue reducir" la perdida de calor.
Con#lusi&n *a aislación térmica es un tema sumamente importante a la $ora de $abitar una casa' a +ue una buena aislación' no solo protege' sino también cuida su ambiente interno del e,terno generando una e,celente $abitabilidad confort' consume menos combustible al calefaccionar o refrigerar evitando las ganancias de calor en verano perdidas de calor en invierno' lo +ue se traduce en a$orro de dinero. @ados los factores anteriores' nos pareció de gran interés tener conocimiento del tema' a +ue como futuros Ing. -iviles' debemos considerar todo lo relacionado a la aislación para +ue los futuros usuarios' se sientan en un confort térmico adecuado.
