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Informe de Ensayo Nº 0701Y29S/5 Página 1 de 28

Universidad del País Vasco

Euskal Herriko Unibertsitatea

Informe nº:0701Y29S/5 zk-ko txostena

ESKATZAILEAREN DATUAK / DATOS DEL PETICIONARIO:

Izen-abizenak / Nombre...: Viguetas Navarra S. L.

Helbidea / Domicilio........: Pol. Areta. C/ Altxutxate nº 21.

Herria / Localidad............: 31620 Huarte (Navarra).

ENTSEIATU BEHARREKO MATERIALA / MATERIAL A ENSAYAR :

TS-0701-29. Sección de forjado (30+5) formado por capa de yeso, prelosa LECA de hormigón con arlita y hormigón de alta densidad, bovedillas de EPS de 19, 5 cm de altura y capa de compresión de 5 cm.

ESKATUTAKO ENTSEIUAK / ENSAYOS SOLICITADOS:

Caracterización térmica mediante simulación con software de Dinámica de Fluidos Computacional de un a sección de forjado de hormigón sometida a las condiciones térmicas de flujo de calor ascendente y descendente entre ambientes interiores y entre ambiente interior y exterior.

Egiaztagiri honek laborategian jasotako laginei egindako entseiuen emaitzen azalpena jasotzen du, hortaz, Eusko Jaurlaritzako Etxebizitza, Berrikuntza eta Kontrol Zuzendaritzako Etxegintzaren Kalitatea Kontrolatzeko Laborategiak bakar-bakarrik du berak entseiatutako ezaugarrien erantzukizuna, alegia, jasotako laginei dagozkienak eta ez produktuari oro har. Hemen biltzen diren ondorioek ez dituzte inolaz ere gainditzen entseiu horiek finkatzea uzten dituzten eragina eta esanahia. Ez zaie egiaztagiri honen berririk emango hirugarrenei, eskatzaileak berariazko baimena eman ezean, lan horiek izaera partikular eta isilpekoa baitute. Ez da agiri hau kopiatu edota argitaratzeko baimenik ematen, Eusko Jaurlaritzako Etxebizitza Berrikuntza eta Kontrol Zuzendaritzako Etxegintzaren Kalitatea Kontrolatzeko Laborategiak idatzizko baimena eman ezean, entseiuan lortutako emaitza guztiak jaso beharko direla bertan. Egiaztagiri hau Eusko Jaurlaritzako Etxebizitza, Herri Lan eta Garraio Sailak eta Euskal Herriko Unibertsitateak duten hitzarmenaren oinarri bezala, Etxegintzaren Kalitatea Kontrolatzeko Laborategiaren Arlo Termikoa lantzeko, igorri da.

Este certificado contiene la exposición de los resultados obtenidos en los ensayos a que han sido sometidas las muestras recibidas en el Laboratorio, por lo que el Laboratorio de Control de Calidad de la Edificación de la Dirección de Vivienda, Innovación y Control del Gobierno Vasco responde únicamente de las características por él ensayadas, referidas a las muestras recibidas y no al producto en general, y las conclusiones que aquí se formulan no exceden, en ningún caso, el alcance y significado que permiten establecer dichos ensayos. De este certificado no se facilitará información a terceros, salvo autorización expresa del peticionario, considerando estos trabajos de carácter particular y confidencial. No se autoriza la transcripción y/o publicación de este documento sin el consentimiento por escrito del Laboratorio de Control de Calidad de la Edificación de la Dirección de Vivienda, Innovación y Control del Gobierno Vasco, debiendo reflejarse en ella todos los resultados obtenidos en el ensayo. Este certificado se ha emitido en base al Convenio suscrito entre el Departamento de Vivienda, Obras Públicas y Transportes del Gobierno Vasco y la Universidad del País Vasco para el desarrollo del Área Térmica del Laboratorio de Control de Calidad en la Edificación.

Vitoria-Gasteiz, 2010ko urriaren 7a En Vitoria-Gasteiz, a 7 de octubre de 2010




ÍNDICE

1. OBJETO............................................. ............................................... 3

2. SOLICITANTE........................................ ........................................... 3

3. NORMAS Y BASES DE DATOS UTILIZADAS................. ................ 4

4. MODELIZACIÓN....................................... ........................................ 4

4.1. Geometría y mallado. ............................... ................................................4

4.2. Conductividades térmicas ( λλλλ) de los materiales................................ ....6

4.3. Consideraciones generales y simplificaciones....... ...............................7

4.4. Resolución del problema con el programa FLUENT: .... ........................8

5. Resultados forjado base............................ ..................................... 9

5.1. Interior-Exterior. Flujo ascendente. ............... .........................................9

5.2. Interior-Exterior. Flujo descendente. .............. ...................................... 10

5.3. Interior-Interior. Flujo ascendente................ ......................................... 11

5.4. Interior-Interior. Flujo descendente. .............. ....................................... 12

6. Resultados Solucion Constructiva SC1 (Con parquet). ............. 13

6.1. SC1. Interior-Exterior. Flujo ascendente........... .................................... 13

6.2. SC1. Interior-Exterior. Flujo descendente. ......... .................................. 14

6.3. SC1. Interior-Interior. Flujo ascendente........... ..................................... 15

6.4. SC1. Interior-Interior. Flujo descendente.......... .................................... 16

7. Resultados Solucion Constructiva SC2 (Con baldosa) . ............ 17

7.1. SC2. Interior-Exterior. Flujo ascendente........... .................................... 17

7.2. SC2. Interior-Exterior. Flujo descendente. ......... .................................. 18

7.3. SC2. Interior-Interior. Flujo ascendente........... ..................................... 19

7.4. SC2. Interior-Interior. Flujo descendente.......... .................................... 20

8. Resumen de resultados. ............................. .................................. 21

9. VALIDEZ DE LOS RESULTADOS .......................... ....................... 23

ANEXO A ....................................................................................................... 24




1. OBJETO. En el presente informe se recogen los resultados de las simulaciones

según la norma UNE-EN 1745:2002 para la determinación de la

resistencia térmica de un forjado (30+5) compuesto por 1,5 cm de yeso,

una capa de hormigón con arlita de 3,5 cm, una prelosa de hormigón de

alta densidad (denominación comercial LECA), bovedillas de poliestireno

expandido de 19,5 cm de altura y 15 Kg/m3 de densidad y capa de

compresión de 5 cm, en cuatro situaciones:

a) Separación entre ambiente interior y exterior, flujo de calor

ascendente.

b) Separación entre ambiente interior y exterior, flujo de calor

descendente.

c) Separación entre ambientes interiores, flujo de calor ascendente.

d) Separación entre ambientes interiores, flujo de calor descendente.

Ademas de caracterizar térmicamente esa solución constructiva (forjado

base), se determinará igualmente en los cuatro casos anteriores la

resistencia y la transmitancia térmica de las siguientes soluciones

constructivas:

SC1) Forjado base + Lamina antimpacto (5 mm) + Mortero (80 mm) +

Parquet de madera (17 mm).

SC2) Forjado base + Lamina antimpacto (5 mm) + Mortero (80 mm) +

Baldosa (12 mm).

2. SOLICITANTE. EMPRESA: Viguetas Navarras S.L. DIRECCIÓN: Pol. Areta. C/ Altzutxate nº 21. 31620 Huarte (Navarra). PERSONA DE CONTACTO: Charo Ilundain




3. NORMAS Y BASES DE DATOS UTILIZADAS.

UNE-EN 1745:2002: “Fábrica de albañilería y componentes para fábrica.

Métodos para determinar los valores térmicos de proyecto”.

UNE-EN ISO 6946:1996: “Elementos y componentes de edificación.

Resistencia y transmitancia térmica. Método de cálculo”.

Base de datos de productos de construcción del LIDER (Programa

oficial para el cálculo de la demanda energética del Código Técnico de la

Edificación).

4. MODELIZACIÓN. Para la realización de la simulación en régimen estacionario, es necesario

definir previamente por un lado la geometría que va a ser estudiada y su

correspondiente mallado y por otro, las conductividades térmicas (λ) de los

materiales que conforman la solución constructiva.

4.1. Geometría y mallado. La definición de la geometría a analizar se ha realizado con el preprocesador

GAMBIT 2.2 a partir de los planos suministrados por el solicitante del

ensayo. En la Figura 1 se muestra la geometría a analizar, donde se ha

aprovechado la periodicidad de la solución constructiva, escogiendo una

unidad repetitiva con el fin de simplificar el proceso de cálculo y disminuir el

esfuerzo computacional.




Figura 1: Geometría del modelo del forjado base y materiales. 1- Yeso. 2- Hormigón con Arlita. 3- Hormigón Alta Densidad.

4- Poliestireno expandido. 5- Capa Compresión.

Las dimensiones principales de la zona simulada son:

Tabla 1: Dimensiones del modelo geométrico

En la geometría definida existen elementos de diferentes formas y tamaños.

Por ello ha sido necesario utilizar una malla con distintas características. Se

ha combinado el tipo de malla Map (estructurada y cuadrilateral) con el tipo

Pave (no estructurada y cuadrilateral). El grado de discretización es de 1

mm, salvo en las zonas de adaptación de la malla a los cambios de forma

donde se ha aumentado ligeramente el número de nodos, generando una

malla formada por 210.324 elementos para el caso del forjado base,

271.629 para el caso SC1 y 268.629 para el caso SC2. De esta manera se

consigue una malla que se adapta de manera satisfactoria a la geometría.

En la siguiente imagen se puede apreciar el esquema de mallado empleado.

Anchura (b) [m] 0,600

Altura (h) [m] 0,350

1 2

3

4

5

4

1,5 cm 3,5 cm

5,5 cm

5 cm

19,5 cm

8,5 cm




Figura 2: Mallado del bloque

4.2. Conductividades térmicas (λλλλ) de los materiales

Los valores de conductividad térmica empleados para el yeso, los dos tipos

de hormigón empleados en la prelosa (con arlita y de alta densidad), el

hormigón de la capa de compresión, el mortero y la baldosa han sido

obtenidos de la base de datos de productos de construcción del programa

LIDER.

Para las bovedillas, la lámina antimpacto y el parquet se han utilizado los

valores suministrados por el solicitante del ensayo, a partir de ensayos y

catálogos de productos.

En la tabla de la página siguiente se resumen los valores empleados en la

simulación.




Tabla 2: Conductividades térmicas empleadas

Material λλλλ [W/mK]

Yeso 0,40

Hormigón con Arlita 0,219

Hormigón alta densidad (prelosa) 2,00

EPS (Bovedillas) 0,037

Hormigón de compresión 1,65

Lámina antimpacto 0,04

Mortero 1,09

Parquet 0,10

Baldosa 1,00

4.3. Consideraciones generales y simplificaciones Para la realización de la simulación se han asumido las siguientes hipótesis:

• El problema para el cálculo de la resistencia térmica, es estacionario y

lineal.

• La resolución se plantea en dos dimensiones (2D).

• Las conductividades térmicas son constantes e isotrópicas.

• A las partes laterales de la zona simulada se le imponen condiciones de

simetría/periodicidad, por lo que el flujo de calor es unidireccional.

• Se aplica un gradiente térmico conocido (20 ºC) entre los ambientes a

ambos lados de la muestra.

• Las resistencias térmicas superficiales empleadas han sido las descritas

en el Codigo Técnico de la Edificación (DB-HE-1: Apéndice E).

Tabla 3: Resistencias térmicas superficiales para la simulación

Sentido del flujo de calor Rsi [m2�K/W] Rse [m2�K/W]

Ascendente 0,10 0,04

Descendente 0,17 0,04




4.4. Resolución del problema con el programa FLUENT:

Para la resolución del problema, se ha empleado el programa FLUENT,

versión 6.2. Se trata de un software de Dinámica de Fluidos Computacional

(CFD), muy extendido tanto a nivel industrial como académico y de

investigación, con aplicación en multitud de sectores.

El flujo térmico que atraviesa un forjado, varía de un punto a otro (cuando

éste no es homogéneo), por lo que el valor de q (medido en W/m2) del

cerramiento es un promedio de valores en diferentes puntos.

La resistencia térmica aire-aire del forjado se obtiene dividiendo el salto de

temperaturas existente (20 ºC) entre el valor del flujo de calor q (en W/m2)

que proporciona el programa.

q

TTR ext

T

−= int (1)

El valor de la transmitancia U (W/m2�K) de la solución constructiva se

obtiene a partir de la inversa de la resistencia térmica aire-aire (RT) según:

sisseT RRRRU

++== 11

(2)




5. RESULTADOS FORJADO BASE

5.1. Interior-Exterior. Flujo ascendente.

En la siguiente figura se muestra la distribución de temperaturas obtenida:

Figura 3: Contorno de temperaturas

Los resultados que se obtienen tras realizar la simulación, se resumen en la

siguiente tabla:

Tabla 4: Resultados para el caso de forjado separador de ambiente interior

y exterior. Flujo ascendente

q [W/m2] 19,562

RT [m2�K/W] 1,02

U [W/m2�K] 0,98




5.2. Interior-Exterior. Flujo descendente.




siguiente tabla:


y exterior. Flujo descendente

q [W/m2] 17,776

RT [m2�K/W] 1,12

U [W/m2�K] 0,89




5.3. Interior-Interior. Flujo ascendente.




siguiente tabla:

Tabla 6: Resultados para el caso de forjado separador de ambientes

interiores. Flujo ascendente

q [W/m2] 18,115

RT [m2�K/W] 1,10

U [W/m2�K] 0,91




5.4. Interior-Interior. Flujo descendente.




siguiente tabla:


interiores. Flujo descendente

q [W/m2] 15,885

RT [m2�K/W] 1,25

U [W/m2�K] 0,80




6. RESULTADOS SOLUCION CONSTRUCTIVA SC1 (CON PARQUET)

6.1. SC1. Interior-Exterior. Flujo ascendente.




siguiente tabla:



q [W/m2] 13,965

RT [m2�K/W] 1,43

U [W/m2�K] 0,70




6.2. SC1. Interior-Exterior. Flujo descendente.




siguiente tabla:



q [W/m2] 13,329

RT [m2�K/W] 1,50

U [W/m2�K] 0,67




6.3. SC1. Interior-Interior. Flujo ascendente.




siguiente tabla:



q [W/m2] 13,401

RT [m2�K/W] 1,49

U [W/m2�K] 0,68




6.4. SC1. Interior-Interior. Flujo descendente.




siguiente tabla:



q [W/m2] 12,236

RT [m2�K/W] 1,63

U [W/m2�K] 0,62




7. RESULTADOS SOLUCION CONSTRUCTIVA SC2 (CON BALDOSA)

7.1. SC2. Interior-Exterior. Flujo ascendente.




siguiente tabla:



q [W/m2] 15,726

RT [m2�K/W] 1,27

U [W/m2�K] 0,79




7.2. SC2. Interior-Exterior. Flujo descendente.




siguiente tabla:



q [W/m2] 14,910

RT [m2�K/W] 1,34

U [W/m2�K] 0,75




7.3. SC2. Interior-Interior. Flujo ascendente.




siguiente tabla:



q [W/m2] 15,005

RT [m2�K/W] 1,33

U [W/m2�K] 0,76




7.4. SC2. Interior-Interior. Flujo descendente.




siguiente tabla:



q [W/m2] 13,556

RT [m2�K/W] 1,47

U [W/m2�K] 0,68




8. RESUMEN DE RESULTADOS.

En la siguiente tabla se recogen los resultados obtenidos:

Muestra forjado base:

Muestra SC1 (Forjado base + Lamina + Mortero + Parquet):

Muestra SC2 (Forjado base + Lamina + Mortero + Baldosa):

1. Yeso

2. Hormigón con arlita

3. Hormigón alta densidad

4. EPS (Bovedilla)

5. Hormigón capa compresión

1

3

3

6

8

6

8

1. Yeso



4. EPS (Bovedilla)


6. Lámina antimpacto

7. Losa de mortero

8. Parquet

1. Yeso



4. EPS (Bovedilla)


6. Lámina antimpacto

7. Losa de mortero

8. Baldosa




Tabla 16 – Resumen de resultados. Resistencia térmica [m2�K/W]

CASO FB SC1 SC2

Interior-Exterior. Flujo ascendente 1,02 1,43 1,27

Interior-Exterior. Flujo descendente 1,12 1,50 1,34

Interior-Interior. Flujo ascendente 1,10 1,49 1,33

Interior-Interior. Flujo descendente 1,25 1,63 1,47

Tabla 17 – Resumen de resultados. Transmitancia térmica [W/m2�K]

CASO FB SC1 SC2

Interior-Exterior. Flujo ascendente 0,98 0,70 0,79

Interior-Exterior. Flujo descendente 0,89 0,67 0,75

Interior-Interior. Flujo ascendente 0,91 0,68 0,76

Interior-Interior. Flujo descendente 0,80 0,62 0,68

En Vitoria-Gasteiz, a 7 de octubre de 2010 ,

Este documento no debe reproducirse total o parcialmente sin la aprobación por escrito del Laboratorio.




9. VALIDEZ DE LOS RESULTADOS

La validez del programa utilizado se ha comprobado siguiendo el

procedimiento descrito en el ANEXO D de la norma UNE-EN 1745:2002.

Para ello se ha calculado un caso de referencia y se ha verificado que las

desviaciones respecto a los valores proporcionados por la norma son

inferiores al 2%.

En el Anexo A se recogen los resultados del procedimiento de validación.




ANEXO A

VALIDACIÓN DEL SOFTWARE UTILIZADO SEGÚN

PROCEDIMIENTO RECOGIDO EN EL ANEXO D DE LA

NORMA UNE-EN 1745:2002

CASO 1




Figura A.1 - Geometría del bloque de la norma

Dicho bloque tiene un ancho de 250 mm (b) por 300,2 mm (d) de espesor.

Las conductividades térmicas que establece la norma son:

λλλλ [W/mK]

Material 0,350

Cavidad tipo 1 0,082

Cavidad tipo 2 0,074

Tabla A.1 - Conductividades de los materiales de la norma

El problema ha sido resuelto utilizando una malla Pave no estructurada y

cuadrilateral con grado de discretización de 1.5 mm, generando un total de

32.633 elementos.

Material

1

2




Figura A.2 - Malla del bloque de la norma

Aplicando un salto térmico de 20 ºC entre el ambiente exterior y el

ambiente interior, el flujo de calor por unidad de profundidad que resuelve

el programa resulta:

Ambiente Exterior Ambiente Interior

qFLUENT [W/m] -2,8286 2,8284

Tabla A.2 - Flujos de calor calculados por FLUENT

Con este dato se pueden obtener el resto de las magnitudes térmicas de

interés para compararlas con los resultados de la norma calculados

analíticamente.




Magnitudes Valores

UNE-EN 1745

Valores

FLUENT

Desviación

[%]

U [W/m2K] 0,5656 0,5657 0,018

RT aire-aire [m2K/W] 1,7680 1,7677 0,016

Rt superficie-superficie

[m2K/W] 1,598 1,5977 0,017

λλλλequivalente [W/mK] 0,188 0,188 0,057

Tabla A.2 - Resultados y comparación con la norma

La norma UNE-EN 1745 permite una desviación del 2% en el cálculo en la

conductividad térmica, por lo tanto el software utilizado (FLUENT) es válido

al presentar una desviación máxima del 0,057%.

En definitiva, el cumplimiento de esta norma asegura que para el cálculo de

la resistencia térmica y la conductividad térmica el procedimiento realizado

con el programa FLUENT es correcto.

A continuación se representan las distribuciones de temperatura a lo largo

del bloque de la norma:




Figura A.3 - Contorno de temperaturas del bloque de la Norma UNE–EN 1745:2002

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