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InstalacionesC-15

1º Cuatrimestre 2019

• Transmitancia térmica.

• Determinación coeficiente K

• Ordenanza 8757 Aspectos

Higrotérmicos

Introducción. Sustentabilidad

❑Aproximadamente un tercio de la energíamundial es consumida en el sector de laconstrucción. Dando el dudoso honor de serel mayor contribuyente de emisiones degases de efecto invernadero. Además,genera una gran cantidad de residuos. Esevidente que, para mejorar la eficiencia delos recursos, debe considerarse el sector dela construcción. (UNEP, 2009).

Introducción. Sustentabilidad

❑ Las ciudades, están creciendo rápidamente,especialmente en los países en desarrollo. Las zonasurbanas son ahora el hogar de alrededor del 50 porciento de la población del planeta, utilizan un buen 60por ciento de la energía disponible, y representan unaparte igual de las emisiones de carbono.

❑La rápida urbanización está afectando a los suministrosde agua, salud pública, medio ambiente y calidad devida, especialmente para los pobres. Los cambiosfundamentales en el desarrollo urbano tendrán quellevarse a cabo con el fin de construir un futurosostenible.

Introducción. Sustentabilidad

❑ Se ha definido como Desarrollo Sustentable:

Como aquel que aquel que garantiza

las necesidades del presente sin

comprometer las posibilidades de las

generaciones futuras para satisfacer

sus propias necesidades.

(Informe para la ONU encabezado por

la Dra. Brutland “Nuestro Futuro

Común”, 1987).

Edificio energéticamente ineficiente, inconfortable y derrochador Vs. Edificio energéticamente eficiente, confortable, y ahorrador de recursos. Fuente: E. Rosenfeld, 1984.

❑Cuál es el papel de nuestra profesión y la cátedra de Sustentabilidad en Ingeniería Civil en esto? ❑Si nos detenemos a reflexionar un momento veremos que …..DEMASIADO. ❑ Somos responsables al elegir la tecnología de confort en nuestros edificios y debemos pensar en un horizonte lejano, muy lejano…

Evaluación del comportamiento energético del Hábitat.

• Consideraremos cinco aspectos:

1. Análisis Bioclimático *

2. Climatización.

3. Iluminación.

4. Agua Caliente Sanitaria (ACS) (Calefones Solares) *

5. Energías Renovables. *

Aplicación NORMA IRAM 11900 Etiquetado energético en viviendas unifamiliares

Calor• La energía puede existir de diversas formas, como térmica, mecánica, cinemática,

potencial, eléctrica, magnética, química y nuclear.

• Calor: Forma de energía que se puede transferir de un sistema a otro como resultado de una diferencia de temperatura.

• La unidad internacional de Energía es el Joule [J]

• Relaciones útiles: 1Btu= 1055,056 J; 1 Cal = 4186,8 J

Para analizar la cantidad de transferencia de calor conforme un sistema pasa de un estado de equilibrio a otro debemos diferenciar tres modos diferentes: Conducción – Radiación – Convección Térmica

Mecanismos básicos de Transferencia de Calor• Conducción Térmica: Es una de las formas de transferencia de calor. Se produce cuando

existe un gradiente de temperatura entre las caras adyacentes de un sólido (principalmente) opaco o entre dos o más sólidos en contacto.

• La rapidez o razón de conducción de calor a través de un medio depende: configuracióngeométrica, espesor, material y la diferencia de temperatura.

• Para una superficie plana tenemos:

• Ley de Fourier de la Conducción de Calor.

• 𝑸 = −𝛌 𝑨𝑻𝟏−𝑻

𝟐

𝒆[W] (1)

𝛌: Coeficiente de conductividad Térmica. Característica de cada substancia y expresa la capacidad de conducir calor [W/m.K]

Nota: * Suponer piso adiabático. * Superficie pared sin descontar superficie ventana.* Superficie vidrio es por cada cara.

Variables UnidadLegajo

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9a m 6,00 8,00 8,00 8,00 6,00 6,00 8,00 10,00 12,00 8,00b m 8,00 10,00 12,00 8,00 10,00 12,00 8,00 10,00 12,00 8,00

h m 3,00 3,00 3,00 3,00 3,50 3,50 3,50 3,00 3,00 3,00Sup. Vidrio m2 1,50 3,00 4,50 6,00 1,50 3,00 4,50 6,00 8,00 6,00

Kp W/m °C 0,67 2,69 1,84 2,67 1,88 1,71 0,80 0,88 2,64 0,92Kt W/m °C 0,68 0,86 0,98 1,23 2,58 3,23 0,68 0,86 0,98 0,98Kv W/m2 °C 5,80 4,20 3,50 3,20 2,80 1,80 5,80 4,20 3,50 3,20esp p m 0,30 0,30 0,20 0,25 0,25 0,45 0,45 0,45 0,15 0,15esp t m 0,25 0,30 0,35 0,40 0,25 0,30 0,20 0,15 0,35 0,40

Ti °C 20,00 22,00 20,00 18,00 19,00 21,00 19,00 21,00 22,00 18,00Te °C 35,00 33,00 32,00 30,00 36,00 30,00 29,00 30,00 28,00 35,00

TP2a. Transmitancia Térmica. Cantidad de energía que atraviesa un cuerpo en la unidad de tiempoCalcule:a) La pérdida de calor mensual, suponiendo las temperaturas Ti y Te constantes; b) El costo de la energía para el propietario siendo el costo de la electricidad 8,5 $/KWh; c) Proponga medidas para reducirel costo a la mitad.

Tasa de pérdida de Calor: [Q/h]

RECORDAR…

• El proceso de transmisión de calor por conducción está basado en el contacto directo entredos cuerpos, sin intercambio de materia.

• Siempre y cuando haya un gradiente de temperatura. Siendo la dirección del flujo desde latemperatura mayor a la menor.

• Si hacemos la simplificación del que el flujo sea ESTACIONARIO, UNIDIRECCIONAL y elmaterial es ISÓTROPO, la ley de FOURIER queda en su versión simplificada de la siguientemanera:

𝑸 = −𝛌 𝑨𝑻𝟏−𝑻

𝟐

𝒆[W]

Mecanismos básicos de Transferencia de Calor. Símil eléctrico.

• Si analizamos el flujo de calor ahora por unidad de superficie tenemos:

• Planteamos el símil eléctrico de la siguiente manera:

𝒒𝒙 = −𝛌 𝑨𝑻𝟏−𝑻

𝟐

𝒆[W m-2]

Conducción Térmica Conducción Eléctrica

Tasa Flujo calor: Q (Potencia) Corriente eléctrica: i

Diferencia Temperatura: -(T1- T2) Dif Potencial: V1 – V2

Resistencia Térmica: e/ k A Resistencia eléctrica: R

ΔV ≈ ΔT

I ≈ Q

R ≈ e k-1 A-1

Mecanismos básicos de Transferencia de Calor. Símil eléctrico.

• En serie:

T1

TAB TBC

T2

RA RB RC

𝒒𝒙 =𝑻𝟏− 𝑻𝟐𝑹𝒆𝒒

𝑹𝒆𝒒 = 𝑹𝑨 + 𝑹𝑩+ 𝑹𝑪

Observar que el flujo de calor es el mismo para todas las caras.

Podemos usar la analogía eléctrica para resolver problemas más complejos...

• En paralelo:

T1 TAB TBC

RA

RB

RC

RB’

T2T2T1

TAB TBC

A

B’

B C𝒒𝒙 =

𝑻𝟏− 𝑻𝟐𝑹𝒆𝒒

𝑹𝒆𝒒 = 𝑹𝑨 + 𝑹𝑰𝑰 + 𝑹𝑪 𝑐𝑜𝑛 𝑹𝑰𝑰-1 = RB-1 + RB’

-1

𝑹𝑰𝑰 = RB RB’ (RB + RB’ )-1

TP2.b Transmitancia Térmica. Pared compuesta.

* Calcular el flujo de calor en la pared compuesta de la figura.

Unidad 1 2 3 4 5 6 7

A cm 2,50 3,00 2,00 2,50 2,00 3,00 2,00

B cm 25,00 20,00 30,00 35,00 30,00 45,00 15,00

C cm 1,00 1,50 2,00 2,00 2,50 1,00 1,50

Ka W /mK 1,16 0,93 0,89 1,13 1,30 1,16 0,93

Kb W /mK 0,81 0,91 1,10 0,81 0,91 1,10 1,10

Kc W /mK 1,16 0,93 0,89 1,13 1,30 1,16 0,93

Ti °C 20,00 22,00 20,00 18,00 19,00 21,00 19,00

Te °C 35,00 33,00 32,00 30,00 36,00 30,00 29,00

Rsi ; Rse ver Tabla 2- Resistencias Superficiales (m2.K/W) IRAM 11601:2002 página 8

http://www.rosario.gov.ar/mr/normativa/reglamento-de-edificacion/seccion-7.-de-los-aspectos-higrotermicos-y-demanda-energetica-de-las-construcciones/decreto-no-985-2013

Decreto Nº 985/2013

http://www.rosario.gov.ar/normativa/ver/visualExterna.do?accion=verNormativa&idNormativa=75004

Ordenanza Nº 8757/2011:

Aspectos Higrotérmicos y Demanda Energética de la Construcción.

https://www.rosario.gob.ar/web/tramites/certificado-de-aspectos-higrotermicos-y-eficiencia-energetica

http://www.rosario.gov.ar/tramitesonline/tramite.do?id=567

http://www.rosario.gov.ar/web/ciudad/planeamiento-urbano/edificacion/arquitectura-sustentable/certificado-de-aspectos

TP2.c Cálculo de la Ordenanza 8757 .

• Calcular en base a la ordenanza 8757 la envolvente de su vivienda y verificar el cumplimiento de la norma.

• Proponer una mejora a la envolvente si la misma NO verifica para obtener el Certificado de cumplimiento de los aspectos higrotérmicos y de eficiencia energética

https://www.rosario.gob.ar/web/tramites/certificado-de-aspectos-higrotermicos-y-eficiencia-energetica

Software de análisis de proyectos de energía limpia: RETScreen®

V4.1

Análisis de Caso:Vivienda interés social.

Sistema Actual vs Ordenanza 8757.

Se pueden modificar→

Vivienda Tipo 8,00 x 8,66

Ubicación: San Carlos Sud

Caso Base Muro según Figura;

Caso Propuesto: Ordenanza 8757

Muro Ventana Puerta

(m²) (m²) (m²)

Norte 23,38 1,40 1,80

Este 21,60 4,80

Sur 23,38 8,40

Oeste 21,60 1,20

K = W/m² K

Caso Base 1,53 5,80 2,07

C. Propuesto 0,74 2,80 2,07

Superficie Cubierta (m²) = 62,47

h (m) = 2,7

Volumen (m³) = 168,67

Ktecho = 2,50 W/m² K

Ktechoprp = 0,38 W/m² K

http://www.inti.gob.ar/construcciones/pdf/ahorros_aislamiento_termico.pdf

Referencias Bibliográficas de Normas IRAM: 11.549: Acondicionamiento térmico de edificios. Vocabulario. 11.601: Aislamiento térmico de edificios. Métodos de cálculo. Propiedades de los componentes y elementos de construcción en régimen estacionario.11.604: Coeficiente volumétrico de pérdidas de calor G. 11.605: Acondicionamiento térmico de edificios. Condiciones de habitabilidad en edificios. Valores máximos de transmitancia térmica en cerramientos opacos.

Muchas gracias !!!mvega@fceia.unr.edu.ar

Alguna pregunta????Alguna observación ???Algún aporte???

Anexo 1: Otras Aplicaciones

Anexo 2:

http://www.efficientwindows.org/nfrc.php

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