termografia y rehabilitación

TERMOGRAFÍA y REHABILITACIÓN DE EDIFICIOS Problemática de aislamientos y de defectos en la construcción

Juan María Hidalgo Vitoria-Gasteiz , 28 de febrero de 2014 2014ko otsailaren 28a, Vitoria-Gasteiz.

TERMOGRAFIA ETA ERAIKINEN BIRGAITZEA Isolamenduen egokitasuna eta eraikuntzaren akatsak

[email protected]

Laboratorio de Control de Calidad en la Edificación. Vitoria-Gasteiz, 28/02/2014

Termografía y reHabilitación de edificios

1. ¿QUÉ APORTA LA TERMOGRAFÍA A LA REHABILITACIÓN?

2. ALGUNOS ERRORES HABITUALES

3. NORMA EUROPEA DE ESTUDIOS IR EN EDIFICACIÓN: EN 13187:1998

4. REHABILITACIÓN DE EDIFICIOS

5. CONCLUSIONES

0. CONTENIDOS

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1. ¿QUÉ APORTA LA TERMOGRAFÍA A LA REHABILITACIÓN?

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Termografía y reHabilitación de edificios 4

1. 1. HERRAMIENTA DE ANÁLISIS PRELIMINAR

– Fuente útil de información, se puede combinar con:

estudios de patologías, ensayos, monitorización energética...

– No es invasiva, accesible a distancia y sin molestias a los habitantes.

– No es destructiva, se puede repetir la medida en distintas condiciones de uso.

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1.2. ¿QUÉ SE PUEDE DETECTAR?

– Irregularidades en los cerramientos, aislamiento, mala ejecución, grietas…

– Puentes Térmicos, son los puntos débiles de la envolvente térmica.

– Humedades incontroladas en los cerramientos.

– Diferencias de ocupación, actividad de los habitantes.

– Elementos estructurales expuestos.

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Ec. Stefan-Boltzmann



1.3. OTRAS APLICACIONES

– Infiltraciones de aire, termografía activa combinada con puerta ventilador.

– Mal funcionamiento de algunas instalaciones: eléctricas, calefacción,…

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2. ALGUNOS ERRORES HABITUALES

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– El color de los materiales afecta a la radiación infrarroja…

… El color se relaciona con el espectro visible

si absorben la luz y se calientan de distinta manera.

– Afecta mucho a las T. medidas.

– Tenerlo en cuenta siempre

que haya cambios de materiales.

– Especialmente en una valoración cuantitativa.

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2.1. LA EMISIVIDAD

3 5 9

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2.1. LA EMISIVIDAD

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Variación de Temperaturas según la Emisividad (0’75, 0’80, 0’85, 0’90, 0’95)

ɛ 0,75

ɛ 0,80

ɛ 0,85

ɛ 0,90

ɛ 0,95

ɛ 0,75 ɛ 0,80 ɛ 0,85 ɛ 0,90 ɛ 0,95



Emisividad (Tref)

Temperatura

aparente

2.1. LA EMISIVIDAD

Afecta más cuando las emisividades de los objetos son bajas.

Tabla de Temperaturas aparentes (Tref 0°C)

Importancia del Puente Térmico

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– Definir la ɛ de cada material NO es tarea fácil.

2.1. LA EMISIVIDAD

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• Medir la temperatura real del material.

• Utilizar cinta ɛ conocida



2.2. TEMPERATURA APARENTE REFLEJADA

-30 ºC -10 ºC 0 ºC +10 ºC

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Variación de Temperaturas según Temperatura Aparente Reflejada (-30, -10, 0, +10)

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- 30º

-10º

+/- 00

+10

- 30º -10º +/- 00 +10



T. aparente reflejada (Tref)

Temperatura

aparente


Es la radiación de todos los objetos del entorno que se “reflejan” en el edificio.

Afecta más cuando las emisividades de los objetos son bajas.

Tabla de Temperaturas aparentes (Ɛ 0,90)

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Importancia del Puente Térmico

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Se mide a partir de un objeto que refleje toda la radiación que recibe la fachada.

Empleando un difusor máximo o “papel de aluminio arrugado” se marca la emisividad en 1 y se mide su T.media (T con Ɛ=1).

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2.3. SOLEAMIENTO

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La radiación solar llega a los objetos que nos rodean, de dos maneras:

– La radiación difusa global se tiene en cuenta en la Temperatura Aparente Reflejada (Tref)

– La radiación directa, aporta gran cantidad de energía a los objetos.

Por ello, la Temperatura superficial varía y con ella la Temperatura aparente.

– Ej.: 27nov a las 9:30h, cielo despejado y Taire 1°C, fachada S.

15



2.3. SOLEAMIENTO

La radiación solar llega a los objetos que nos rodean, de dos maneras:

– La radiación difusa global se tiene en cuenta en la Temperatura Aparente Reflejada (Tref)

– La radiación directa, aporta gran cantidad de energía a los objetos.

Por ello, la Temperatura superficial varía y con ella la Temperatura aparente.

– Ej.: 27nov a las 9:30h, cielo despejado y Taire 1°C, fachada S.

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2.3. SOLEAMIENTO

¿Cuanto puede afectar? MUCHO, en 1h de sol de invierno, ha subido 10ºC la T de las fachadas… Las partes sombreadas por vegetación se han calentado de forma parcial.

Y el resto, aún en fachadas norte están afectadas por la radiación difusa, aunque en menor medida.

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3. NORMA EUROPEA DE ESTUDIOS IR EN EDIFICACIÓN

EN 13187:1998

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3.1. FUNDAMENTACIÓN

NORMA EN 13187:1998, Thermal performance of buildings. Qualitative detection of thermal

irregularities in building envelopes. Infrared method (ISO 6781:1983 modificada).

Define al inicio los principales conceptos y parámetros que participan.

Sus principios son:

- La distribución de T de fachada emite IR que puede medirse a partir de la radiación IR aparente.

- Las diferencias en la temperatura superficial, se pueden deber a:

- Irregularidades en el aislamiento, contenido de humedad, infiltraciones,...

Basada en otras anteriores:

- EN ISO 7345:1987 Thermal insulation - physical quantities and definitions

- EN ISO 9288:1996 Thermal insulation - Heat transfer by radiation

Para poder determinar causas y efectos se debe cumplir un procedimiento

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3.2. CONDICIONES

Características del sistema medición IR: Precisión suficiente, resolución y nitidez en la grabación de imágenes.

Requisitos para el test: Especificaciones del equipo de medida.

Características de la envolvente del edificio.

Propiedades radiativas de la superficie.

Factores climáticos favorables (∆T >10-15°C, no lluvia, no niebla, condiciones similares en horas previas)

Accesibilidad al edificio

Influencia del entorno (Tref)

Otros factores según el caso

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3.3. PROCEDIMIENTO

- Se estudian las partes de la envolvente a analizar:

Materiales, dimensiones de fachadas, orientación.

- Se anotan datos atmosféricos durante la prueba (datos climatológicos)

- Si se van a estudiar las infiltraciones:

Generar depresión >5Pa desde el lado caliente, con el suficiente tiempo para detectar los puntos.

- Se comprueban los efectos de las bocas de ventilación en la envolvente más cercana.

- Se controla el efecto de los sistemas de acondicionamiento, pudiendo apagarse previamente si fuera necesario para evitar interferencias en la medición.

- Se realizan estimaciones del campo de temperaturas de la envolvente, para comprobaciones in situ.

Se apartan si fuera necesario los elementos accesorios que dificulten la inspección, mobiliario,…

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3.3. PROCEDIMIENTO

- La precisión de medida de la Temperatura aparente será del ±10% o de ±0,5°C (la mayor)

- Mediciones o comprobación de la Emisividad y la Temperatura aparente reflejada.

- Se comienza con una inspección preliminar y se profundiza en los detalles encontrados.

- En caso de posibles reflejos, se variará la posición de la medición.

En general, al variar la posición se corrigen los reflejos.

- Se señala la ubicación de los puntos de medición y de toma de datos.

- Si las termografías muestran infiltraciones importantes, se debe valorar la medición de su caudal.

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3.4. EVALUACIÓN

- Se determinan unas temperaturas de referencia a partir de:

Proyecto original.

Cálculos estacionarios en condiciones similares al promedio.

Simulaciones de frentes de forjado.

Ensayos de laboratorio o in situ.

- En la evaluación se anotan todas las diferencias respecto a la estimación prevista.

- Si las variaciones no pueden explicarse a través del comportamiento energético previsto por instalaciones, materiales, etc… se considerarán defectos constructivos.

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3.4. EVALUACIÓN

- Se identifican algunos defectos habituales a raíz de sus patrones característicos de T.aparente:

Irregularidades por comparación con otros puntos similares en otra posición del edificio.

Secciones frías o calientes por construcción: unión entre distintos materiales, perfilería,…

Puntos fríos o calientes por geometría: esquinas y salientes sobreexpuestos.

Las infiltraciones a través de grietas o uniones de materiales con grandes saltos y formas irregulares.

Falta de aislamiento localizado en un tramo de envolvente.

Presencia anormal de agua con comportamiento inercial mayor.

Los efectos combinados son habituales y han de ser estudiados con mayor detenimiento, se

recomienda variar las condiciones de funcionamiento o climatológicas y repetir un estudio de contraste.

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3.5. INFORME

- Se diferencia entre un informe completo y uno simplificado (reducido).

- El informe completo recoge prácticamente toda la información estudiada durante el test:

Instrumentación empleada.

Documentación del edificio (materiales, orientación, estructura, instalaciones,…)

Fechas y horas de las visitas.

Parámetros radiativos de la envolvente y el entorno.

Condiciones internas (funcionamiento, horario de calefacción, etc).

Condiciones externas (T. aire exterior, precipitaciones, radiación solar, en las 12h anteriores).

Diferencias de presión interior-exterior por fachadas (si se estudian las infiltaciones).

Ubicación de las termografías (indicando la posición relativa con el objeto medido).

Defectos detectados y comparación con partes con funcionamiento correcto.

Otros estudios complementarios realizados, historial de termografías, etc.

…

- Se indican las diferencias respecto a las condiciones óptimas para el estudio IR

(se justifica el incumplimiento de las exigencias o recomendaciones de la norma).

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4. CASOS PRÁCTICOS: REHABILITACIÓN

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4.1. EDIFICIOS DE DISTINTOS PERIODOS

Casco viejo: edificios reformado, casuística diversa

T -5

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T -5

C, ɛ 0,9

Cuanto afecta el Cambio de material (Ɛ ladrillo):

Ladrillo

Piedra

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T -5

C, ɛ 0,7


Cuanto afecta el Cambio de material (Ɛ ladrillo):

Ladrillo

Piedra

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Años 70: anteriores a norma NBE CTE-79.

Casos de calefacción central homogénea.

T -5

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Años 90 y 2000: norma NBE CTE-79.

T 0

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Caso de calefacción individual, fachada Oeste ¿QU

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Caso de calefacción individual, fach W, interior

T 21

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T 0

C

Caso de calefacción individual, fachada Este ¿QU

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Caso de calefacción indiv., fach E, interior. Detalle de cocina, baldosas baja ε… reflejan.

T 21

C

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Caso de calefacción individual, fach E, interior. Detalle de esquina fría interior

T 21

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4.2. PUNTOS SINGULARES DE LA ENVOLVENTE

Detalle de rejillas de ventilación:

T 15

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23.0 °C

26.6 °C

24

25

26

4.2. PUNTOS SINGULARES DE LA ENVOLVENTE

Disconfort térmico local vivienda rehabilitada:

22.1 °C

26.0 °C

23

24

25

13.7 °C

17.6 °C

14

15

16

17

Vivienda ampliada con balcón cerrado y aislado.

Con problemas de confort. Estudio IR:

- Espacio estabilizado 12 horas a 26°C.

- Se miden las Temp. interiores y exteriores

- Efecto pared fría (fachada sin aislar)

- Efecto techo frío (forjado de bajocubierta)

- Puentes térmicos en pilar y frentes forjado

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4.3. PATOLOGÍAS

2008: Edificio previo al CTE, sujeto a la NBE CTE-79

Tras 4 años de ocupación, presenta humedades interiores y exteriores. ¿QU

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4.3. PATOLOGÍAS

2008: Edificio previo al CTE, sujeto a la NBE CTE-79. 4 años de ocupación

Pilares en esquinas de fachada : ¿QU

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4.3. PATOLOGÍAS

2008: Edificio previo al CTE, sujeto a la NBE CTE-79. 4 años de ocupación

Fachadas y techos ¿QU

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4.3. PATOLOGÍAS

2008: Edificio previo al CTE, sujeto a la NBE CTE-79

Propuesta: Estudio básico ¿QU

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ES

TERMOGRAFÍA

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4.3. PATOLOGÍAS

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ES

Resultados Termografías (I)

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4.3. PATOLOGÍAS

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Resultados Termografías (II)

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4.3. PATOLOGÍAS

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ES

Resultados Termografías (II)

No se aprecian puentes térmicos significativos: diferencias ext de 1,5°C, no justifican las humedades.

¿QUÉ PUEDE HACERSE EN ESTOS CASOS?

47



4.3. PATOLOGÍAS

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ES

TERMOGRAFÍA

T. + H.R. Puentes Térmicos

MONITORIZACIÓN

Ampliar el ESTUDIO con otras herramientas:

48



4.3. PATOLOGÍAS

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Temperatura aire

H.R. aire

Resultados Monitorización (I)

49



4.3. PATOLOGÍAS

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ES

Interior

Exterior

Temp. Rocío

Resultados Monitorización (II) T.int en Puente térmico de Forjado

50



Tres causas combinadas:

- Puente térmico en pilares y mochetas.

- Poca permeabilidad de la fachada.

- Uso inadecuado de las viviendas

CONCLUSIONES:

4.3. PATOLOGÍAS

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PUR - Barrera Vapor

Permeabilidad del edificio

A partir de:

- Monitorización de T y HR en espacios con problemas

- Simulación por elementos finitos del puente térmico

CUIDADO!! Esto NO se podía detectar sólo con termografía…

51



4.4. VIVIENDAS REHABILITADAS

Edificios años 60:

Barrio levantado con mismos sistemas y materiales, permite comparación con otros edificios del mismo periodo sin rehabilitar.

Estado ACTUAL

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Edificios años 60: Estado REFORMADO

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ES

Barrio levantado con mismos sistemas y materiales, permite comparación con otros edificios del mismo periodo sin rehabilitar.

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Edificios años 60:

T 0

C

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ES

Estado ACTUAL

FORJADO:

+/- 2 ⁰C

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Edificios años 60:

T 0

C

Estado REFORMADO

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FORJADO:

+/- 1 ⁰C

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Edificios años 60:

T 0

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Estado ACTUAL

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DIF. HORIZ.:

+/- 5 ⁰C

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Edificios años 60:

T 0

C

Estado REFORMADO

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ES

DIF. HORIZ.:

+/- 1 ⁰C

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Edificios años 60:

T 0

C

Estado ACTUAL

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ES

FORJADO:

+/- 3 ⁰C

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Edificios años 60:

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Estado REFORMADO

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5. CONCLUSIONES

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5. CONCLUSIONES (I)

Repaso: ¿QUÉ APORTA LA TERMOGRAFÍA A LA REHABILITACIÓN?

– HERRAMIENTA DE ANÁLISIS PRELIMINAR

• Fuente útil de información, se puede combinar con estudios de patologías, ensayos o monitorización energética.

• No es invasiva, se mide a distancia y se minimizan las molestias a los habitantes.

• No es destructiva, se puede repetir en con distintas condiciones.

– DETECTA:

• Irregularidades en los cerramientos, aislamiento, mala ejecución, grietas…

• Puentes Térmicos, son los puntos débiles de la envolvente térmica.

• Humedades incontroladas en los cerramientos.

• Diferencias de ocupación, actividad de los habitantes.

• Elementos estructurales expuestos.

– APLICACIONES ADICIONALES:

• Infiltraciones de aire, termografía activa combinada con puerta ventilador.

• Mal funcionamiento de algunas instalaciones: eléctricas, calefacción,…

– Y muchas más utilidades…

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5. CONCLUSIONES (II)

– ES UNA HERRAMIENTA ÚTIL, VERSÁTIL Y ECONÓMICA.

– NO CONVIENE TOMAR CONCLUSIONES PRECIPITADAS

– SON MUY IMPORTANTES LOS PARÁMETROS DEL ENTORNO

– HAY QUE COMPRENDER LOS FENÓMENOS Y CONTRASTAR CON MEDICIONES AÑADIDAS

– ANTE CASOS IMPORTANTES, CONVIENE ASESORARSE CON ESPECIALISTAS DE CONFIANZA

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Este trabajo ha sido posible gracias al Programa de Formación de Investigadores del DEUI del Gobierno Vasco, con su soporte económico como becario predoctoral.

TERMOGRAFÍA y REHABILITACIÓN DE EDIFICIOS Problemática de aislamientos y de defectos en la construcción

Vitoria-Gasteiz , 28 de febrero de 2014 2014ko otsailaren 28a, Vitoria-Gasteiz.

TERMOGRAFIA ETA ERAIKINEN BIRGAITZEA Isolamenduen egokitasuna eta eraikuntzaren akatsak

Muchas gracias por su atención,

Mila esker denoi!

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termografia y rehabilitación

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