2013 n07 mayo art10 masatermica

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INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

DEPARTAMENTO : TECNOLOGÍA DEL HORMIGON 

DIVISION : Vivienda 

TITULO: Eficiencia energética del hormigón para la Consr!""ión deViviendas #oseni$les

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Masa térmica-R04-ERF - Página 1 - ICPA

INTRODUCCION

La toma de conciencia ambiental enla contr!cci"n ci#il e !n tema de #italim$ortancia% & en la act!alidad e deben

!mar lo enfo'!e ocial & econ"mico%a$ecto '!e todo debemo a$licar a la(ora de generar & !tili)ar er#icio% itema& $rod!cto*

Lo a$ecto mencionadoanteriormente no deben er coniderado enforma ailada% e debe act!ar de maneraintegral% in de+ar de lado ning,n criterio*Ete modo de $roceder e enmarca dentro

del conce$to de DESARROLLO SOSTENI-LE*La definici"n cl.ica de dearrollo

otenible% en!nciada en /012 $or la3omii"n M!ndial $ara el Ambiente & elDearrollo de la Nacione Unida 453ED6e7$rea:

%Desarrollo soseni$le es a&!'l&!e sais(a"e las ne"esidades del presene sin"ompromeer la "apa"idad de lasgenera"iones (!!ras de sais(a"er s!s

 propias ne"esidades)

3omo f!era mencionado% el conce$tode dearrollo otenible no conideraolamente el c!idado del ambiente% ino '!eintegra lo a$ecto econ"mico & ociale%como a8 también la ace$taci"n c!lt!ral* Porlo tanto $!ede indicare '!e laotenibilidad e a$o&a en 9 $ilaref!ndamentale interrelacionado:

En el cao $artic!lar de lacontr!cci"n% no e $oible $enar en !ndearrollo otenible in garanti)ar la$ro#ii"n & el em$leo de materiale locale%$ara minimi)ar el tran$orte de lo mimo

acti#idad '!e im$lica adem. de a!mentoen lo tiem$o% !n ele#ado con!mo decomb!tible & $or conig!iente ma&orgeneraci"n & emii"n de gae de efectoin#ernadero*

La b,'!eda e im$lementaci"n deaccione e iniciati#a '!e fa#ore)can eldearrollo otenible en la contr!cci"nre'!iere adem.% !n $roceo integrado '!e

contem$le el con+!nto de acti#idade '!e#an dede la e7tracci"n de la materia $rima(ata el final del ciclo de #ida de laedificaci"n*

El enfo'!e otenible% act!almente etrad!ce en lo llamado ;EDI<I3IOS VERDES=*Ello $oeen caracter8tica '!e generan !nba+o im$acto ambiental en toda ! eta$ade contr!cci"n o reforma% !tili)andomateriale reciclado% generando menore

cantidade de reid!o & $reentando$oteriormente d!rante la fae de !o%coto de mantenimiento inferiore% &a ea$or a(orro de energ8a & ag!a% $or ma&ord!rabilidad o amba*

3omo concl!i"n de lo e7$!eto%$!ede decire '!e el camino m.e'!ilibrado $ara lograr !n dearrollootenible en la contr!cci"n e el '!e econoce como ;Camino de las *R=:

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Masa térmica-R04-ERF - Página 2 - ICPA

Contribución del cemento y sus aplicacionesa la dimensión ambiental de lasostenibilidad. 

La $rinci$al a$licaci"n del cemento

et. dada $or er el com$onentef!ndamental del (ormig"n material '!ede$!é del ag!a% e el de ma&or con!moen el m!ndo* Por lo tanto% i e b!caanali)ar el im$acto ambiental del cemento%iem$re et. aociado al del (ormig"n*

El hormigón es un producto clave para el desarrollo sostenible de laconstrucción dado

!ue brinda la posibilidad de crearlas estructurasnecesarias parame"orar la calidadde vida de la

 población.

Se debe tener en c!enta '!e $ara !elaboraci"n e em$lea !na im$ortantecantidad de rec!ro nat!rale% $or ello% e

im$erioo (acer !n !o eficiente del mimo%die>ando (ormigone d!rable &recicl.ndolo al final de ! larga #ida ener#icio% con lo c!al e red!ce la neceidadde materiale #8rgene*

Una metodolog8a !tili)ada $araanali)ar el im$acto '!e tiene !n $rod!cto oer#icio e a tra#é de la c!antificaci"n de laenerg+a in"orporada en ! $roceo* Se tratade !n $rocedimiento c!&o fin e encontrar el#alor total de la energ8a no rec!$erable!tili)ada $ara la e7tracci"n% tran$orte%man!fact!ra de materia $rima% monta+e%intalaci"n% o$eraci"n & finalmente%deintalaci"n% demolici"n% reciclado &di$oici"n de ! materiale com$onente*

3omo e ober#a en la fig!ra /% el(ormig"n e !n material de contr!cci"notenible debido a ! ba+o ni#el de energ8a

incor$orada* S! $rod!cci"n e eficiente & !com$onente re'!ieren relati#o ba+o$roceamiento*

Ciclo de #idaLa manera m. $r.ctica de $oner en

e#idencia lo beneficio ambientale del(ormig"n% como motor del dearrollootenible% e mediante el an.lii del ciclo

de #ida de !na edificaci"n*

En el e'!ema de la fig!ra ? em!etran la fae $rinci$ale en la '!e edebe $retar e$ecial atenci"n a la (ora de$lanificar !n $ro&ecto a$licando !n criteriootenible* El an.lii detallado de cada !na

de ella% brinda !n marco #alioo $araidentificar el im$acto ambiental% al ig!al '!eo$ort!nidade de me+ora en el .mbito ocio@econ"mico*

E7iten do a$ecto im$ortantereferido a la energ8a $ara la $rod!cci"n: la ini"ial & la !ili,ada d!rane la vida -il * Parael cao del (ormig"n% la energ8a inicialincl!&e la re'!erida $ara la fabricaci"n delcemento% e7tracci"n de agregado%

elaboraci"n del (ormig"n% tran$orte%colocaci"n en obra & c!rado*

En el cao de la energ8a em$leadad!rante ! #ida en er#icio% e contem$la lanecearia $ara el mantenimiento% o$eraci"n%re$araci"n% reta!raci"n% o reem$la)o demateriale* Dado '!e el (ormig"n d!rable%re'!iere m!& ecao mantenimiento a lolargo del tiem$o% re!ltando '!e la energ8a

em$leada d!rante la fae de !tili)aci"n delmimo e m8nima*

Energía de producción primaria [GJ/t]

270

90

70

30

20

5

2

2

1,4

0,25

0 100 200 300

Aluminio

Acero inoxidable

Plasticos

Acero

Vidrio

Cemento Portland

Madera

Ladrillos

ormi!"n

A!re!ados

 $I%UR& '(  Energ)a necesaria para la producción demateriales usados en la construcción..!ene/ Con"ree0s "onri$!ion o s!saina$ledevelopmen 1 The 2o!rnal o( Green 3!ilding 4556  

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#enta"as del *ormigón

E7iten di#ero & reconocidoitema contr!cti#o '!e !tili)an el(ormig"n como material $rinci$al étocombinan la ailaci"n con !na de la

caracter8tica m. im$ortante '!e $oeeete material en lo referente a eficienciaenergética en edificio: el conce$to de +&,&T-R+IC&. 

Otro a$ecto del (ormig"n '!econtrib!&en a la dimeni"n ambiental de laotenibilidad on:

•  S! DURABILIDAD  frente a la accionedel entorno% manifetada como lae7tena #ida ,til '!e $oeen la obra

con m8nimo mantenimiento*

•  S! b!en COMPORTAMIENTO FRENTE AL

FUEGO% brindando $rotecci"n a la$erona & a ! biene*

•  S! contrib!ci"n $ara REDUCIR EL EFECTO

DE ISLA URBANA DE CALOR gracia a !color claro*

•  La $oibilidad de !tili)arSUBPRODUCTOS INDUSTRIALES

RECICLADOS  &a ea como adicioneincor$orada en el cemento o mediante! em$leo como agregado alternati#o%colaborando a red!cir la energ8a !tili)adaen ! $rod!cci"n*

Toda eta caracter8ticacontrib!&en a la red!cci"n de gae deefecto in#ernadero 4EI6% $rinci$almente el3O? & a minimi)ar la HUELLA DE CARBONO*

$I%UR& ( Es!uema del Ciclo de #ida de un Edi/icio

 Reciclaje y eliminación de residuos

 Elaboración del Hormigón Demolición

 Extracción de materias primas

Uso Diseño y Construcción

C C C I I I C C C L L L O O O  D D D E E E  V V V I I I D D D  A  A  A  D D D E E E  

U U U N N N  A  A  A  E E E D D D I I I F F F I I I C C C  A  A  A C C C I I I Ó Ó Ó N N N  

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E/iciencia energ0tica en edi/icios

Di#ero et!dio dem!etran '!e laenerg8a !tili)ada en calefacci"n% il!minaci"n& refrigeraci"n de edificio alcan)a

a$ro7imadamente el 0BC de la totalcon!mida% e decir '!e la in!mida en lafae de contr!cci"n e inferior al /BC de laem$leada d!rante toda la #ida en er#icio*Eto (ace '!e la oc!$aci"n & !o de la#i#ienda ean la eta$a en la '!e e$rod!cen lo ma&ore ni#ele de emii"n deEI% $rinci$almente en forma de di"7ido decarbono 43O?6% & $or ello re!lta eencialred!cir el con!mo de energ8a d!rante la

fae de !o de lo edificio mediante die>oadec!ado & cond!cta re$onable*

Un e+em$lo del con!mo de energ8aen !n edificio reidencial e m!etra en lafig!ra 9*

$I%UR& 1( Consumo de energ)a en una vivienda tipo.!ene/ Con"ree (or energ71e((i"ien $!ildings 8

E!ropean Con"ree 9la(orm

Para $oder contr!ir edificio '!eean confortable & eficiente en término

de energ8a% todo lo fl!+o de calor% comoa8 también lo factore & $ar.metro '!e$!eden inter#enir en el balance energéticodeben er tenido en c!enta*

Lo $rinci$io b.ico de fl!+o deenerg8a '!e e manifietan a tra#é de laen#ol#ente de !n edificio e m!etran en lafig!ra * E m!& im$ortante entender comoéto interact,an dentro del ambiente $aracrear el clima '!e e7$erimentamo en !interior* El et!dio% control & mane+o

eficiente de eto fl!+o $ermite red!cireniblemente el con!mo de energ8a*

-.icamente la energ8a cal"rica etranmitida $or conducción% convección &o 

radiación.

$I%UR& 2( Es!uema de los /lu"os de energ)a.!ene/ Con"ree (or energ7 e((i"ien $!ildings1The$ene(is o( hermal mass1E!ropean Con"ree 9la(orm

  La conducción e dearrolla a tra#éde lo materiale "lido '!e forman laen#ol#ente del edificio* La cond!cti#idadtérmica de$ende del ti$o de material% !e$eor & ! contenido de (!medad*

  La convección  e $rod!ce a tra#éde lo fl!ido en n!etro cao el aire% '!e alcalentare e m!e#e en forma acendente*S! mo#imiento debe controlare mediante elmane+o de la #entilacione% la infiltracione

& f!ga de aire* Lo edificio deben er cada#e) m. (ermético a fin de e#itar fl!+o nodeeado*

  La radiación  e la tranmii"n delcalor a tra#é de la emii"n de ondaelectromagnética $or efecto de !ngradiente de tem$erat!ra% dede !n c!er$o(acia el entorno afecta a toda la!$erficie e7$!eta al ol* In#ol!cra

f!ndamentalmente a la $arte #idriada &$!ede #ar8a con la latit!d del l!gar & laorientaci"n del edificio* 

Iluminación y

aplicaciones

Calefaccion de agua

Cocina

Calefaccion de

ambientes

Iluminación y aplicaciones Calefaccion de agua Cocina Calefaccion de ambientes 

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La direcci"n & magnit!d de lo fl!+ode calor $!eden #ariar d!rante el d8a% a lolargo del a>o & también en f!nci"n de la)ona* Adem.% la $reencia de $erona &artefacto tiene !n efecto m!& marcado

debido a la energ8a '!e emiten*

Anali)ando eto% $r.cticamente (a&do ob+eti#o im$ortante en c!anto aldeem$e>o energético en edificio:

/6  Minimi)ar la cantidad de energ8a '!econ!me*

?6  Aeg!rar '!e mantenga !natem$erat!ra interior confortable

$ara ! oc!$ante% in $érdida niganancia no deeada de calor*

Una manera de red!cir la energ8ademandada en la fae de !o de la#i#ienda% e incor$orar $rinci$io de die>o'!e ca$italicen lo beneficio de la energ8aolar% en la .rea de ma&or tiem$o deoc!$aci"n 4Die!o So"ar Paivo6* Se concretaorientando adec!adamente la abert!ra%em$leando alero de manera tal '!e eanca$ace de $ermitir el ingreo de lo ra&oolare en lo mee m. freco% con !naeficiente #entilaci"n en lo mee m.cal!roo*

La cla#e de !na caa '!e enat!ralmente c.lida en in#ierno & freca en#erano e el efecto de la combinaci"n de larotaci"n di!rna de la Tierra alrededor de !$ro$io e+e% & de la inclinaci"n de étere$ecto de ! "rbita alrededor del ol* El$rimer fen"meno $ro#oca lo cambio entreel d8a & la noc(e% mientra '!e el eg!ndo eel re$onable '!e e e7$erimentan entre elin#ierno & el #erano*

Debido a ete ,ltimo $atr"n% la alt!raalcan)ada $or el ol al mediod8a en #erano ema&or a la '!e e regitra en in#ierno% comoe m!etra en la fig!ra F:

El die>o baado en ela$ro#ec(amiento de la energ8a olarincidente en la #i#ienda% e #ale% en la )onade clima tem$lado a fr8o% de materiale decontr!cci"n de gran maa en combinaci"ncon otro de caracter8tica ailante% como$or e+em$lo% lo $anele de (ormig"n $aram!ro '!e incor$oran ailante en !interior*

Mediante die>o de ete ti$o%$!eden lograre me+ore condicione de(abitabilidad% red!ciendo la neceidad decalefaccionar o refrigerar !n determinadoambiente $or medio mec.nico o eléctrico%lo '!e im$lica !na red!cci"n de la demandade energ8a*

Lo $io de (ormig"n% la $aredeinterna & e7terna com$!eta $ormateriale "lido% la orientaci"n de la

$I%UR& 3( Incidencia del ,ol en 4uenos &ires

En el solsi"io de 2!nio: "!ando "omien,a elinvierno: la al!ra del #ol al mediod+a es de apenas*;<=Trans"!rre el invierno 7 pa!lainamene almediod+a la al!ra de n!esra esrella vaa!menando hasa llegar a >>< en el e&!ino""io de#epiem$re: "!ando "omien,a la primavera en esehemis(erio=La primavera avan,a 7 "!ando llega el verano?solsi"io de Di"iem$re@: la al!ra del #ol es de 6<=El verano am$i'n avan,a 7 "!ando llega ele&!ino""io de Mar,o ora ve, el #ol esarB a >><

so$re el hori,one al mediod+a res meses desp!'sllega n!evamene el solsi"io de 2!nio 7 el "i"lo serepie=

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#entana% la e+ec!ci"n de alero & tec(odebidamente ailado on elemento aanali)ar% como e $!ede ober#ar en la fig!raig!iente:

En )ona de gran am$lit!d térmicadiaria% la #i#ienda on ca$ace de aborberla energ8a olar a tra#é de la #entana% &almacenarla en la gran maa de la loa%m!ro & tec(o% con la $oibilidad de erliberada "lo c!ando la tem$erat!ra del airedimin!&e a #alore menore a lo de etoelemento% mediante el mecanimo de la

radiaci"n* Ete itema !tili)a la ca$acidadde almacenar calor 4o maa térmica6 del(ormig"n $ara moderar la tem$erat!rae7trema tanto en #erano como en in#ierno*

Una conideraci"n adicional a teneren c!enta e la $oici"n del norte geogr.fico%dado '!e la altit!d del ol en el cielo #ar8aconforme lo (ace la latit!d del l!gar* Debidoa eto% e debe $retar e$ecial atenci"n al.ng!lo de incidencia de lo ra&o olare enel interior del edificio*

+asa T0rmica

La maa 4o inercia6 térmica e definecomo la ca$acidad de !n material deaborber calor% almacenarlo% &$oteriormente liberarlo% entreg.ndolo alambiente*

En general% a ma&or $eo e$ec8fico

de lo materiale de contr!cci"n% me+orer. ! ca$acidad $ara almacenar grande

cantidade de calor & en conec!enciatendr.n !na maa térmica ele#ada*

Pro&ectando la en#ol#ente deledificio con materiale de coniderable maa

térmica% e $!eden red!cir la tem$erat!rae7trema '!e e7$erimentan lo !!ariodentro de la #i#ienda* De eta manera% elogra '!e la tem$erat!ra interior $romedioea moderada a lo largo del a>o% & $orconig!iente% en término de (abitabilidad%e obtiene !n me+or ni#el de confort*

Adicionalmente% la !tili)aci"n demateriale con gran maa térmica $!edered!cir la energ8a necearia $ara

calefaccionar & refrigerar !n local (ata !n?F C% com$arado con !na #i#iendacontr!ida con materiale li#iano% con ba+amaa térmica= ?#!saina$le Energ7 A!hori71Vi"oria@=

T&45& ' +ateriales de Construcción y +asa t0rmica

.!ene/ 9assive #olar Design 8 CEMENT CONCRETE A##OCIATION O. A#TRALIA 

La maa térmica e $artic!larmenteim$ortante $ara el confort en clima dondela tem$erat!ra de #erano on alta & e7ite!na gran am$lit!d térmica% no iendo tanim$ortante% $ero 8 beneficioa% en )onadonde la tem$erat!ra en #erano no ontan ele#ada* Si la $ro$iedad no e bienmane+ada% en determinada it!acione

donde el ingreo de l!) olar a la #i#ienda elimitado% la maa térmica $odr8a a!mentar

$I%UR& 6( Incidencia de la energ)a solar en distintoselementos !ue integran la envolvente de una vivienda= 

MATERIALMASA TGRMI3A

3a$acidad Vol!métrica de3alor 4Hm

9*J6

Ag!a /1K

ormig"n ?BKB

Arenica /1BB

-lo'!e de tierra com$rimida /2B

Placa de <ibro@3emento /F9B

Ladrillo /9KB

M!ro de Adobe /9BB

-lo'!e de ormig"nLi#iano

FFB

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lo re'!erimiento de calefacci"n enin#ierno*

La caracter8tica m. rele#antedeeada en lo materiale con gran maa

térmica on: Ala Densidad   3!anto m. deno%

ma&or e ! maa térmica@

3!ena Cond!"ividad T'rmi"a  Elmaterial debe $ermitir '!e el calor fl!&a atra#é !&o% $ero i la cond!cti#idad edemaiado grande% la energ8a aborbida eliberada tan r.$idamente '!e no $ermite elefecto de ac!m!laci"n re'!erido*

3aFa Re(le"ividad   La !$erficieoc!ra% de color mate o con te7t!ra%aborben ma&or cantidad de energ8a '!e lal!minoa% !a#e & reflectante* Un b!endie>o $or e+em$lo% $ermite '!e el $iorefle+e cierta cantidad de energ8a (acia !nm!ro de alta maa térmica% a fin deo$timi)ar ! ca$acidad de almacenar calor*

Comportamiento y e/ectos estacionales dela +&,& T-R+IC&*

#erano

Inicialmente% el material con granmaa térmica $oee !na tem$erat!ra menora la del aire circ!ndante% $or lo tanto act,acomo !n dii$ador* Al aborber calor de laatm"fera% la tem$erat!ra del aire interior emenor d!rante el d8a% dando como re!ltado!na me+ora en el confort in neceidad de !nitema de acondicionamiento de aireadicional 4fig!ra 26*

D!rante la noc(e% el calor elentamente liberado (acia la corrientefreca $ro#eniente de la #entilaci"nnat!ral% o e7$!lado mediante e7tractorede aire o im$lemente e entregado (acia elinterior del ambiente* La tem$erat!rainterna d!rante la noc(e $!eden erligeramente ma&ore '!e i e (!bieran

em$leado materiale con $oca maatérmica in embargo% con la menoretem$erat!ra '!e nat!ralmente e

e7$erimentan en la (ora noct!rna% ee$erable '!e éta e enc!entren dentro dela )ona de confort*

$igura 7( Es!uema del /uncionamiento de la +asaT0rmica en #ER&NO

La ca$acidad de la maa térmica de

ni#elar la fl!ct!acione en la tem$erat!rainteriore% e m!etra a modo de e+em$lo enel gr.fico de la fig!ra F* Un die>o adec!adode alero & #entilacione $ermite red!cir laganancia de calor & me+orar ! dii$aci"n*

Invierno

En el (emiferio !r% la maa térmicaen $io o m!ro aborbe el calor irradiado$or el ol a tra#é de la #entana con

orientaci"n norte% ete & oete* D!rante lanoc(e% el calor e grad!almente liberado enla (abitaci"n% a medida '!e la tem$erat!radel aire interior dimin!&e* Eto mantiene!na tem$erat!ra tem$oralmenteconfortable% red!ciendo la neceidad decalefacci"n !$lementaria mediante et!fa! otro itema* Adicionalmente% $arte delcalor $ro#eniente de eto artefacto $!edeer almacenado en lo elemento '!e tienen

eta $ro$iedad* ora de$!é '!e e a$agala calefacci"n% la lenta liberaci"n del calorac!m!lado mantiene !na tem$erat!raconfortable en el ambiente% fig!ra 1*

$igura 8( Es!uema del /uncionamiento de la +asaT0rmica en IN#IERNO 

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Conideracione $ina"e

E neceario di$oner de grande.rea de abert!ra bien orientada & conalero '!e reg!len la ombra $ara '!ef!ncione adec!adamente el itema*

La maa térmica del (ormig"n red!ceel con!mo de energ8a al moderar laneceidad de calefacci"n & de refrigeraci"ndel edificio* Dic(a inercia térmica $rod!ce elefecto de amortig!ar la tem$erat!ra%$!diendo red!cir (ata entre K & 1 3 ladiferencia entre ! #alor e7terior e interior &retraando el comien)o de lo $ico% talcomo e re$reenta en la fig!ra 0%

manteniendo !n ambiente interiortérmicamente m. etable & confortable*

Eta caracter8tica colabora con lared!cci"n de lo gato de o$eraci"n de !na#i#ienda* Por lo tanto% a&!da a lograr !nae'!idad ocial a tra#é de la $ro#ii"n decoto m. acceible* Adicionalmente% laetabilidad térmica '!e e logra en elinterior de la #i#ienda de (ormig"n con !ndie>o adec!ado contrib!&e a $ro$orcionar

#i#ienda m. confortable & de me+orcalidad% lo '!e im$lica !n a!mento en #alorde re#enta del inm!eble*

Otro beneficio e !n menor coto dein#eri"n aociado con itema decalefacci"n m. im$le% #entilaci"n &e'!i$o de acondicionamiento de aire% &menore coto de o$eraci"n #inc!lado*

En c!anto a lo beneficio referido alentorno% $!ede decire '!e !na de la$rinci$ale #enta+a de !tili)ar & o$timi)ar lamaa térmica $ro$ia del (ormig"n e lared!cci"n de emii"n de gae de efectoin#ernadero debido al a(orro de energ8a '!ee $!ede e7$erimentar a lo largo de la #idaen er#icio de la edificaci"n*

Dado !ue una proporción importante de lasemisiones de CO provienen de las viviendasy 0stas poseen una larga vida 9til una

 pe!ue:a disminución en su consumo deenerg)a produce ahorros muy signi/icativos.

Lo a(orro in(erente motrado enla fig!ra /B% e obtienen olamenteconiderando !na ele#ada inercia térmica en!n edificio% mientra '!e lo $otenciale elogran con !n die>o $enado & o$timi)ado$ara ma7imi)ar la eficiencia energética*

$I%UR& ;( Evolución diaria de las temperaturas 

020

4060

80100

 Ahorro Inherente

 Ahorro Potencial0

100

200

300

kg CO2/m2

 Años

 Ahorros Anuales de CO2

$I%UR& '<( &horros de CO por +asa T0rmica.!ene/ Con"ree (or energ71e((i"ien $!ildings

ERO9EAN CONCRETE 9LAT.ORM 

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