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    UNIVERSIDAD DEL BO-BOFACULTAD DE ARQUITECTURA, CONSTRUCCIN Y DISEO

    ANLISIS Y EVALUACIN DEL PUENTE TRMICO, FRENTE DEENTREPISO, PARA SOLUCIN DE AISLACION POR CARAINTERIOR EN ESTRUCTURAS DE HORMIGN ARMADO.

    Evaluacin experimental con mtodo de cmara trmica e incidenciaa travs de simulacin TAS.

    TESIS PARA OPTAR AL GRADO DE MAGSTER EN HBITATSUSTENTABLE Y EFICIENCIA ENERGTICA

    AUTOR: NELSON ARIAS JIMENEZ

    PROFESOR GUA: ARIEL BOBADILLA MORENOIngeniero Civil MecnicoMster en Ciencias Aplicadas

    Univ. Catlica de Lovaina, Blgica

    CONCEPCION, 2012

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    NDICE GENERAL:

    Resumen: 4

    Abstract: 5

    Capitulo 1. Introduccin

    1.1 Preliminares (Generalidades) 6

    1.2 Referencia a trabajos anteriores 8

    1.3 Objetivos de la investigacin

    1.3.1 Objetivo general 10

    1.3.2 Objetivos Especficos 10

    Capitulo 2. Marco terico

    2.1 Puentes trmicos 11

    2.1.1 Definiciones y fundamentos bsicos 11

    2.1.2 Tratamiento (anlisis segn rgimen) 14

    2.1.3 Clasificacin de modelos de flujo de calor y sus transmitancias. 14

    2.1.4 Tipologas 20

    2.1.5 Efectos de los puentes trmicos 21

    2.1.6 Mtodos habituales de evaluacin de puentes trmicos 24

    2.2 Definicin caso tipo (puente trmico frente entrepiso) 35

    2.2.1 Factores de origen 36

    2.2.2 Efectos particulares 39

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    Capitulo 3. Metodologa

    3.1 Planteamiento metodolgico 40

    3.2 Evaluacin experimental, ensayo mediante cmara trmica de guarda. 43

    3.2.1 Diseo y elaboracin probeta 43

    3.2.2 Cmara trmica de guarda 45

    3.2.3 Ensayos 47

    3.3 Incorporacin valores U resultantes de ensayo experimental

    a un caso de estudio 57

    3.3.1 Resultados de valores integrados (U ponderados) 60

    3.4 Integracin de puentes trmicos al programa de simulacin TAS 61

    3.4.1 Programa de simulacin TAS 61

    3.4.2 Datos de entrada 62

    3.4.3 Procedimiento. 62

    3.4.4 Resultados modelacin TAS. 64

    3.5 Anlisis de resultados

    3.5.1 Anlisis resultados ensayo experimental 69

    3.5.2 Anlisis resultados simulacin caso de estudio 73

    Capitulo 4. Conclusiones y futuras lneas de investigacin:

    4.1 Conclusiones: 77

    4.2 Futuras lneas de investigacin: 84

    5 Bibliografa 85

    6 Anexos 87

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    Resumen:

    La actual necesidad de mejorar la calidad trmica de la envolvente, especficamente en el

    complejo de muros, ya sea en edificaciones nuevas como existentes, implica optar por

    una solucin de aislacin que puede estar ubicada por la cara interior o bien por la cara

    exterior del muro, si se trata de hormign armado (material predominante en la

    construccin de viviendas en altura en Chile).

    Teniendo en cuenta que cada una de las opciones tiene sus fortalezas y debilidades la

    opcin de aislacin por la cara interior del muro, a diferencia de la aislacin por la cara

    exterior, trae consigo la interrupcin del material aislante en el encuentro de la losa de

    entrepiso y los muros perimetrales. Esto genera un puente trmico conocido como frente

    de entrepiso, el que puede acarrear efectos como prdidas del calor interior y riesgo de

    condensaciones superficiales e intersticiales para la zona afectada.

    Conocer el impacto global de dicho puente ayudara en la toma de decisin respecto a la

    solucin de aislacin. Para ello la presente tesis pretende, a partir de las caractersticas

    generales de los puentes trmicos, decantar en las propiedades particulares del puente

    trmico frente de entrepiso, evaluar su comportamiento como singularidad mediante

    ensayos experimentales (cmara trmica) y su posterior incidencia en el comportamiento

    energtico global de una edificacin a travs de la integracin de resultados a la

    simulacin de un caso de estudio, modelado mediante un software de clculo de

    demandas energticas (TAS).

    Palabras claves:

    Puente trmico, frente de entrepiso, aislacin, hormign armado, vivienda en altura.

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    Abstract:

    The present need of improving the thermal quality of the built envelope, specifically of the

    walls complex, whether in new and existing buildings, means opting for an insulation

    solution which can be placed on the inner face or the outer face of the wall, if it is the case

    of reinforced concrete [most popular material in the construction of high-rise housing in

    Chile].

    Although each option has its strengths and weaknesses, opting for the insulation on the

    inside of the wall, unlike to the one installed on the outside of the wall, interrupts the

    continuity of the insulating material where the mezzanine slab and the perimeter walls

    meet. This generates a thermal bridge known as mezzanine front, which can produce

    effects such as interior heat losses and risk of surface and interstitial condensation to the

    affected area.

    Awareness of the global impact of the mentioned thermal bridge would help in the design

    decisions regarding the insulation solution. For that means, this thesis aims, from the

    general characteristics of the thermal bridges, to define the singular properties of the

    bridge under study, evaluate its behaviour through experimental tests [thermal chamber]

    and its subsequent incidence on the overall energetic behaviour of a building through the

    integration of results to the simulation of a case of study in a Thermal Analysis Simulation

    software [TAS].

    Key words:

    Thermal bridge, mezzanine front, insulation, reinforced concrete, high-rise housing.

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    1 Introduccin

    1.1 Preliminares (Generalidades)

    El consumo energtico referido al tem habitabilidad se ha transformado en una

    preocupacin global cuya problemtica convoca desde el ciudadano comn hasta el

    mundo empresarial y las autoridades de los respectivos gobiernos.

    Dicho conflicto se torna ms evidente en la medida que se contraponen la escasez de

    combustibles fsiles, el deterioro del medio ambiente y las demandas requeridas para

    asegurar los estndares de confortabilidad adquiridos por las cada vez ms pobladas

    naciones a la hora de enfrentar las inclemencias climticas.

    Frente a esto la respuesta de muchos pases, principalmente la comunidad europea, ha

    sido agudizar sus polticas frente al ahorro energtico, forjando un respaldo normativo

    (fruto de investigacin) que no solo incentiva la mejora en la calidad trmica de las

    edificaciones si no que tambin induce a sus ocupantes a un mejor uso de ellas.

    En el caso de Chile a contar de marzo del ao 2000 se pone en vigencia la primera etapa

    del programa de Reglamentacin sobre Acondicionamiento Trmico de Viviendas,

    Aislacin de techumbre, establecido por el Ministerio de Vivienda y Urbanismo (MINVU)

    y paso seguido la puesta en vigor de la segunda etapa Aislacin de muros, ventanas y

    pisos ventilados en enero del 2007, quedando pendiente una tercera etapa Certificacin

    energtica de las edificaciones.

    Dicha normativa pone en evidencia el inters por parte de las autoridades de priorizar una

    poltica de ahorro energtico basado en el concepto de incorporacin de aislacin trmica

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    en la envolvente de las edificaciones, como lo es el complejo de techumbre, muros

    exteriores, ventanas y pisos.

    Si bien en la prctica todos los proyectos de viviendas recepcionados a partir del ao

    2007 incorporan soluciones de envolvente, segn titulo 4, capitulo1 de la Ordenanza

    General de Urbanismo y Construcciones (OGUC), queda un alto porcentaje del total de

    viviendas operativas sin ninguna solucin de aislamiento trmico. representadas por un

    74% de viviendas que no se encuentran acogidas a ninguna exigencia trmica, las

    viviendas construidas antes del ao 2000, y un 19% que slo se encuentra acogida a la

    Primera Etapa de la Reglamentacin Trmica, es decir, slo cuentan con aislacin de

    techumbre, correspondiente a las viviendas construidas entre los perodos marzo de 2000

    y febrero de 2007 [1 p.21]

    Quedando como consiguiente un gran nmero de viviendas abiertas a proyectos de

    Reacondicionamiento trmico impulsados por la tendencia a mejorar sus condiciones de

    confort trmico como respuesta al escenario energtico ya mencionado.

    Para el caso especfico del mejoramiento trmico del complejo de muros, tanto en el caso

    de proyectos nuevos (que impliquen sumar capas en su superficie) como en el

    reacondicionamiento trmico para viviendas ya construidas, implica tomar la opcin de

    proyectar aislacin por la cara exterior de muros o bien por la cara interior, decisin que

    ser dictada por variables como el uso de los recintos y sus necesidades en la respuesta

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    de la calefaccin, restricciones constructivas, imposibilidad de sumar dimensiones (tanto

    al interior como al exterior del paramento), por nombrar las ms importantes.

    Si considerramos el hormign armado como materialidad predominante en las

    construcciones en altura y si la opcin de envolvente trmica fuera por la cara interior del

    muro, estaremos ante un potencial puente trmico, producido por la interrupcin del

    material aislante en el encuentro de la losa de entrepiso y los muros perimetrales.

    Interrupcin de la capa de aislacin que no ocurre cuando tomamos la opcin de aislar

    por la cara exterior del muro.

    Por lo tanto conocer el comportamiento del puente trmico antes descrito, no solo a nivel

    de su implicancia en las perdidas del calor interior, sino tambin frente a los riesgos de

    condensacin superficiales e intersticiales que este podra acarrear, se torna informacin

    de peso a la hora de tomar partido por la ubicacin del material aislante y por defecto la

    solucin de la envolvente trmica.

    1.2 Referencia a trabajos anteriores:

    Cabe sealar que en relacin a las definiciones de conceptos bsicos como tambin

    tipologas generales se tom como fuente alguna de las normativas existentes tanto

    Chilena como espaola, las que irn debidamente citadas.

    En [1] Reacondicionamiento trmico de viviendas en uso, se presenta el panorama

    nacional (Chile) respecto a la baja cobertura del mejoramiento trmico de las viviendas

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    construidas antes de la entrada en vigor de la reglamentacin trmica. Planteando

    soluciones de aislacin para el caso de los muros tanto por el exterior de estos como por

    el interior.

    Respecto a [5] Garcia, Modelado de puentes trmicos en la simulacin trmica de

    edificios, el autor realiza a partir de una completa recopilacin terica sobre puentes

    trmicos un barrido por diferentes mtodos de anlisis para estos ltimos, profundizando

    en los mtodos de simulacin a travs de software, ante la hiptesis de que en el

    mercado no existe el programa que realice simultneamente el anlisis singular de

    prdidas a travs de puentes y la integracin a un modelo global de demanda energtica,

    llegando a encontrar la combinacin optima entre los programas que le permiten dicho

    procedimiento.

    En [6] Regodon, Prdidas de calor y formacin de condensaciones en los puentes

    trmicos de los edificios. La publicacin se enfoca en los problemas derivados de la

    presencia de puentes trmicos, como son las prdidas de energa, condensaciones tanto

    superficiales como intersticiales y la formacin de mohos. Sin detenerse en un puente en

    particular.

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    1.3 Objetivos de la investigacin

    1.3.1 Objetivo general:

    Cualificar y cuantificar la incidencia del puente trmico frente de entrepiso para

    soluciones de aislamiento por la cara interior en edificaciones de hormign armado.

    Evaluando experimentalmente, las distintas posibilidades de aislacin para dicho punto

    constructivo. Y en base a los resultados entregados (valores U y temperaturas

    superficiales) establecer el impacto del puente analizado en funcin de los riesgos de

    condensacin y el aporte a las prdidas energticas globales de una edificacin.

    1.3.2 Objetivos Especficos:

    1.3.2.1 Comparar en relacin a las prdidas de energa el desempeo de la aislacin

    por la cara exterior y el interior del muro: a travs de resultados cuantificables

    arrojados por ensayo experimental y evaluacin de su incidencia en la demanda global de

    una edificacin tanto en calefaccin como de refrigeracin a travs de simulacin en

    software TAS.

    1.3.2.2 Comparar las temperaturas superficiales interiores en la zona del encuentro

    entre losa y muro, con el fin de establecer su comportamiento frente a potenciales riesgos

    de condensacin.

    1.3.2.3 Proponer soluciones constructivasque disipen el puente trmico, disminuyendo

    su impacto en las perdidas de energa y estabilizando sus temperaturas superficiales.

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    2 Marco terico

    En este captulo se exponen los conocimientos tericos bsicos sobre puentes trmicos,

    como fenmeno general, partiendo por su definicin que considera desde los factores que

    lo originan constructivamente hasta conceptos elementales de termodinmica que

    permiten familiarizarnos con su tratamiento, tipologa, efectos y mtodos de evaluacin.

    Una vez aportados las definiciones generales se da paso a la seleccin y definicin del

    caso de estudio.

    2.1 Puentes trmicos

    2.1.1 Definiciones y fundamentos bsicos:

    Puente trmico:Segn la NCh 3136/1 Of2008 [2], denomina puente trmico a parte de la

    envolvente de una edificacin que experimenta la disminucin de su resistencia trmica.

    Modificacin que puede originarse por:

    - Penetracin total o parcial de la envolvente del edifico por materiales con una

    conductividad trmica distinta; y/o

    - Un cambio en el espesor del revestimiento; y/o

    - Una diferencia entre las reas internas y externa, como intersecciones de paredes,

    suelos o techos.

    Los puentes trmicos dan lugar a cambios en los valores de flujos de calor y las

    temperaturas de las superficies, comparados con la estructura sin puentes. Trayendo

    como consecuencia directa no solo zonas de prdida del calor interior si no que

    representan factor de riesgo de condensaciones superficiales e intersticiales.

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    Envolvente trmica Esta compuesta por todos los cerramientos que limitan el espacio

    exterior de los recintos habitables de una edificacin, separando de esta manera las

    condiciones climatolgicas del exterior con las condiciones de confort trmico interior.

    Flujo de calor () es la cantidad de calor por unidad de tiempo que pasa a travs de una

    superficie. El flujo de calor se produce cuando existe una diferencia de temperatura entre

    distintos cuerpos o bien entre distintas zonas dentro de un mismo cuerpo, generndose la

    transferencia de el cuerpo o zona de mayor temperatura al de menor temperatura,

    mediante mecanismos de conduccin, conveccin y radiacin.

    = (Ec. 2.1)

    Donde:

    = flujo de calor [W]

    = cantidad de calor [J]t = tiempo [s]

    Transmitancia termica: Como definicin genrica se define como flujo de calor dividido

    por una unidad de medida (que represente la zona de paso del flujo) y por la diferencia de

    temperaturas entre los dos ambientes separados por dicho elemento. (esta definicin se

    precisa con los contenidos del punto 2.1.3 clasificacin de los modelos del flujo calor y sus

    transmitancias)

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    Puente trmico lineal: Puente trmico con una seccin en cruz uniforme en una

    direccin. Segn UNE-EN ISO 14683:1999 [3]

    Se manifiestan a lo largo de una determinada longitud, por ejemplo, entre la interseccin

    de dos cerramientos verticales exteriores que forman una esquina. (figura 2.1)

    Figura 2.1 Esquema puente trmico lineal

    Puente trmico puntual: Puente trmico con seccin en cruz no uniforme en cualquier

    direccin. (figura 2.2 )

    Este tipo de puentes se forman cuando un cerramiento aislado trmicamente es perforado

    por otro elemento con una alta conductividada trmica o en la interseccin de tres planos

    (fachada-fachada- losa).

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    Figura 2.2 Esquema puente trmico puntual

    2.1.2 Tratamiento (anlisis segn rgimen)

    En el anlisis del fenmeno de transmisin de calor se pueden considerar dos variables,

    una opcin es considerar un estado o rgimen permanente, que implica asumir un

    comportamiento estacionario, (esttico o puntual en el tiempo) ignorando el concepto de

    inercia trmica de los materiales ante las solicitudes trmicas del entorno, concepto que si

    aborda un anlisis en rgimen transitorio ya que representa un estudio dinmico del

    fenmeno, donde el flujo y la temperatura varan con el tiempo.

    2.1.3 Clasificacin de modelos de flujo de calor y sus transmitancias.

    Segn Castro [4]en el Modelo unidimensional(figura 2.3) se considera el flujo de calor

    de forma perpendicular al cerramiento, teniendo un comportamiento uniforme,

    unidireccionalmente en la medida que no cambiemos la continuidad del material que

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    conforman las capas, por lo tanto se trabajara con medidas de superficie para

    cuantificarlo.

    Figura 2.3 (modelo unidimensional)

    A este tipo de cerramiento asociamos el concepto de transmitancia trmica (U), definida

    como el flujo de calor, en rgimen estacionario, que pasa por unidad de superficie del

    elemento y por grado de diferencia de temperaturas entre los dos ambientes separados

    por dicho elemento.

    Se expresa en W/( m x K). Quedando definido tambin en funcin de su inverso:

    U =

    (Ec. 2.3)

    Donde:

    U = transmitancia trmica superficial de todo el elemento constructivo [W/(m x K)]

    RT = resistencia trmica total del elemento constructivo [(m x K)/W]

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    La resistencia trmica total (RT) del elemento constructivo constituido por capas trmica-

    mente homognea, se determina segn la siguiente expresin.

    RT= Rsi+ R1+ R2+ R3+ RN+ Rse (Ec. 2.4)

    Donde:

    R1,Rn = resistencia trmica de cada capa trmicamente homognea [(m x K)/W]

    Rsi, Rse = resistencia trmica superficiales correspondientes al aire interior y exterior respectivamente, de

    acuerdo a la posicin del cerramiento, direccin del flujo de calor [(m x K)/W].

    Valores disponibles en tabla 2 NCh 853 Of91

    La resistencia trmica de una capa trmicamente homognea viene definida por la

    siguiente expresin.

    R = (Ec. 2.5)

    Donde:

    e = espesor de la capa [m]

    = conductividad trmica, [W / m K)], valores disponibles en documentos oficialmente reconocidos.

    El Modelo Bidimensional, considera el flujo de calor transcurriendo en dos direcciones,

    (figura 2.4) como es el caso de un tramo en el muro en que se rompe la homogeneidad

    del paramento lo que impide analizar el comportamiento del flujo de calor como un

    fenmeno unidireccional en toda la superficie sino ms bien se utilizan unidades de

    longitud para abarcarlo.

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    La transmitancia trmica lineal (), asociada a los puentes trmicos lineales queda

    definida como el valor del flujo de calor en estado estacionario dividido por la longuitud y

    por la diferencia de temperatura entre los ambientes situados a cada lado del puente

    trmico.

    Se expresa en W/( m x K).

    Figura 2.4 (modelo bidimensional)

    En el Modelo tridimensional, las lneas de flujo de calor pueden ir en cualquiera de las

    tres direcciones, (fig. 2.5) modelo asociado directamente al concepto de puentes

    trmicos puntuales. Debiendo analizarse cada elemento de forma individual ya que no

    podr hacerse extensible de forma generalizada, por lo tanto no se expresar en unidades

    de superficie ni de longitud.

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    Figura 2.5 (modelo tridimensional)

    La transmitancia trmica puntual () es el valor del flujo de calor en estado estacionario

    dividido por la diferencia de temperatura entre los ambientes situados a cada lado del

    puente trmico, se expresa en W/ K.

    El coeficiente de acoplamiento trmico (L) Segn UNE-EN ISO 14683:1999 [3] est

    dado por el flujo de calor dividido por la diferencia de temperatura entre dos ambientes los

    cuales estn conectados trmicamente por medio del elemento de cierre en estudio.

    L =

    (Ec. 2.6)

    Donde:

    = flujo de calor [W]

    t1-t2 = temperatura interior y temperatura exterior respectivamente [K]

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    Cuando se calcula el coeficiente de acoplamiento trmico de la envoltura del edificio (L),

    es necesario aadir las transmitancias trmicas los elementos unidimensionales,

    bidimensionales y tridimensionales que constituyen el cerramiento, lo que incluye la

    transmitancia superficial puntual y lineal.

    De esta manera el coeficiente de acoplamiento trmico multiplicado por el valor de las

    dimensiones del espacio a considerar, nos dar una idea de la magnitud del flujo de calor

    que atraviesa la envolvente estudiada.

    L = UiAi+ j j + k (Ec. 2.7)

    Donde:

    L = es el coeficiente de acoplamiento trmico

    Ui = es la transmitancia termica de la parte i de la envolvente, el clculo se realiza de forma unidimensional

    Ai = es la area sobre la cual se aplica el valor de Ui

    j = es la transmitancia termica lineal del puente trmico lineal j

    j = es la longuitud sobre la cual se aplica el valor j

    La sumatoria del producto de estos 2 ltimos factores representa las prdidas producidas en los puentes

    trmicos lineales que estn definidos por un modelo geomtrico bidimensional.

    k = es la transmitancia termica puntual del puente trmico puntual k

    Este valor representa el valor de los puentes trmicos puntuales, definido a partir de la transmitancia trmica

    puntual que implica.

    Generalmente la influencia de los puentes trmicos puntuales (en cuanto resultan de la interseccin de los

    puentes trmicos lineales) pueden despreciarse y as el trmino de correccin que comprende los puentes

    trmicos puntuales puede omitirse de la ecuacin (2.7)

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    2.1.4 Tipologas

    Si tomamos como referencia la UNE-EN ISO 14683:1999 [3], la cual cataloga los puentes

    trmicos, segn su localizacin (figura 2.7) asignndoles una nomenclatura que logra

    convencin en programas de simulacin como Lider o EuroKobra, como tambin la

    posibilidad de diferenciarlos de manera verstil, cuando estos se presentan de manera

    simultnea en un modelo.

    - Cubiertas (puentes trmicos tipo R)

    - Balcones (puentes trmicos tipo B)

    - Esquinas (puentes trmicos tipo C)

    - Suelos (puentes trmicos tipo F)

    - Paredes internas (puentes trmicos tipo IW)

    - Pilares (puentes trmicos tipo P)

    - Vanos de puertas y ventanas (puentes trmicos tipo W)

    Figura 2.7 Esquema que muestra en una edificacin la localizacin y el tipo de puente.

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    2.1.5 Efectos de los puentes trmicos

    Como ya plantebamos en la definicin de puente trmico el efecto de estos, no solo

    cobra incidencia en el cambio del ndice de flujo de calor, sino tambin la influencia en el

    cambio que experimentan las temperaturas superficiales y con esto el aumento de los

    riesgos de condensacin tanto a nivel superficial como intersticial.

    Las prdidas de calor por transmisin asignada a los puentes trmicos representan del

    orden del 15% del total (incluso fcilmente podran aumentar segn la complejidad del

    edificio [5 p.20] traducindose, de no ser resueltos, en un incremento de la potencia de

    los sistemas de climatizacin, disminuyendo el retorno de la inversin tras la aislacin de

    la envolvente.

    El otro efecto mencionado es la disminucin de la resistencia trmica que acarrean los

    puentes trmicos con directa influencia en los valores de las temperaturas superficiales,

    creando zonas fras dentro de un cerramiento relativamente caliente, aumentando con

    esto el riesgo de condensaciones tanto a nivel de las superficies internas de la envolvente

    como en el interior de sta, produciendo el fenmeno conocido como condensacin

    intersticial.

    La condensacin superficial Segn Regodon [6] se presenta como una patologa

    directa y evidente ya que esta acarrea generalmente la formacin de mohos (fig.2.8),

    agente indeseable en los edificios, los que traen como consecuencia:

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    - Impacto esttico, ya que irrumpe la homogeneidad de las terminaciones interiores.

    - Deterioro de los materiales orgnicos en los que crece, tales como pinturas, siliconas,

    acabados, papeles, telas, etc.;

    - Puede producir reacciones alrgicas a los ocupantes (por ejemplo, dolores de cabeza,

    irritaciones nasales y del sistema digestivo, asma) debido a la inhalacin de componentes

    voltiles y esporas que abundantemente se presentan en el ambiente;

    - Si el cuerpo humano lo absorbe (por ejemplo por va digestiva) causa enfermedades

    debidas a la formacin de sustancias cancergenas y venenosas.

    Figura 2.8 Aparicin de colonias de hongos en esquinas de la edificacin

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    A pesar que la transferencia de vapor es un proceso muy complejo de manera general

    podemos plantear que la condensacin se da cuando la temperatura superficial del

    elemento de cierre es inferior o igual al punto de roco del aire que est en contacto con

    dicha superficie. Siendo el punto de roco o temperatura de roco, la temperatura a la que

    empieza a condensarse el vapor de agua contenido en el aire.

    La normativa UNE EN ISO 13788:2002 [3] establece que adems del clima exterior

    (humedad y temperatura del aire) tres parmetros determinan el riesgo de condensacin

    superficial y la formacin de mohos:

    a) la calidad trmica de cada cerramiento exterior del edificio, representada por la

    resistencia trmica, sus puentes trmicos, su geometra y su resistencia superficial

    interior. La calidad trmica puede caracterizarse por el factor de superficie interior fRsi:

    b) el incremento de humedad interior (que influye en el punto de roco del aire).

    c) la temperatura del ambiente interior y el sistema de calefaccin.

    Para que ocurra la formacin y el crecimiento de mohos la humedad relativa en las

    superficies deber superar el 0,8 durante varios das.

    Por lo tanto la humedad en el ambiente es condicin imperante, por ejemplo en baos y

    cocinas, pero tambin est presente en dormitorios donde la produccin de humedad por

    parte de sus ocupantes es significativa, sumada a la falta de hbito respecto a la

    ventilacin.

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    En razn a lo ltimo, se tiene que El moho a menudo comienza en las esquinas,

    porque, entre otras razones, son lugares que, debido a la mnima circulacin de aire, la

    condensacin absorbida no puede secarse fcilmente [6 p.7]

    La condensacin intersticialcorresponde a las condensaciones producidas en el interior

    del cerramiento, producto del fenmeno de difusin de vapor desde el interior al exterior,

    causado por un desequilibrio de presiones internas-externas (o diferencia de presiones)

    de esta manera puede ocurrir que el vapor que va atravesando el cerramiento se

    encuentre con una capa cuya temperatura sea igual o menor a la temperatura de roco.

    Siendo la continuidad del aislamiento trmico una medida base para evitar el descenso de

    la resistencia trmica y con ello evitar la cada de la temperatura interior del cerramiento.

    Los efectos generados a raz de la condensacin intersticial no solo alcanza la calidad

    estructural de la edificacin debido a la degradacin de los materiales que conforman el

    cerramiento sino que tambin su calidad trmica, ya que la condensacin de vapor de

    agua en los materiales aislantes implica una baja o bien la perdida de sus propiedades de

    aislacin, aumentando su conductividad.

    2.1.6 Mtodos habituales de evaluacin de puentes trmicos

    Segn Regodon [6] ante la necesidad de manejar con anticipacin la mayor cantidad de

    informacin sobre el impacto en la edificacin de los puentes trmicos, es que se

    recomienda realizar una evaluacin de este fenmeno en la etapa de proyecto a partir de

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    los mtodos disponibles, inversin que cobra sentido si consideramos que una vez que la

    obra est construida es muy difcil remediar este tipo de anomalas.

    Poseer dicha informacin nos permitir tomar decisiones sobre el dimensionado de

    equipos de climatizacin, estimacin de la capas de aislacin o bien la correcta ubicacin

    de estas ltimas en virtud del uso proyectado, por nombrar algunas.

    Este punto no pretende profundizar en la operatoria de cada uno de los mtodos, pero si

    describir de manera general, su manera de abarcar la problemtica de los puentes

    trmicos, cabe destacar que todo los mtodos expuestos se enfocan en la evaluacin

    puntual de puentes trmicos y no en la integracin de estos valores al calculo energtico

    global de una edificacin.

    Evaluacin experimental de puentes trmicos

    Dentro de esta metodologa encontramos los ensayos de laboratorio que nos permiten la

    determinacin de las propiedades de transmisin y resistencia trmica de los elementos

    de edificacin.

    La NCh 851 Of2008 [7] establece dos mtodos alternativos: el mtodo de cmara trmica

    de guarda (CTG) y el mtodo de cmara trmica calibrada (CTC). Ambas cmaras estn

    previstas para las condiciones de contorno entre fluidos, normalmente el aire atmosfrico,

    cada uno a temperatura uniforme. La probeta se ubica entre una cmara caliente y una

    fra en las que se conocen y controlan las temperaturas del ambiente.

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    Las mediciones se realizan en estado estacionario en cuanto a temperatura del aire,

    temperatura superficial y potencia de entrada por el lado caliente de la cmara. A partir de

    estas mediciones, se calculan las propiedades trmicas de la probeta.

    Figura 2.9 Cmara trmica de guarda

    Mtodos generales de clculo a partir de un modelo geomtrico9

    La NCh 3136/1 Of2008 [2] establece las especificaciones de un modelo geomtrico

    tridimensional (3-D) y bidimensional (2-D) de un puente trmico para el clculo numrico,

    asumiendo un estado estacionario, tanto en los flujos de calor que permiten evaluar las

    prdidas de calor como en las temperaturas mnimas superficiales para evaluar el riesgo

    de condensacin.

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    Bajo el principio de que la distribucin de temperatura en un flujo de calor a travs de una

    edificacin se puede calcular si se conocen las condiciones de los limites y los detalles de

    construccin. En funcin de este propsito el modelo geomtrico se divide en una

    cantidad de celdas de materiales adyacentes, cada uno con una conductividad trmica

    homognea.

    Figura 2.10 Planos de simetra utilizados como planos de punto lmite (dimensin en milmetros).

    En la mayora de los casos, la construccin se puede dividir en varias partes (incluyendo

    el subsuelo, cuando sea apropiado), mediante el uso de planos de punto lmite, los que se

    debern escoger adecuadamente.de esta manera el modelo geomtrico constar del

    elemento o elementos centrales, los elementos de flanco y a veces el terreno. El modelo

    geomtrico quedar delimitado por los planos de corte, estos ltimos se debern ubicar

    en un plano de simetra (figura 2.10) si est a menos de 1 m del elemento central o al

    menos a 1 m del elemento central si no hay un plano de simetra cerca.

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    Para la determinacin de los coeficientes de acoplamiento y el flujo trmico para ms de

    dos entornos con temperaturas diferentes (por ejemplo, temperaturas internas diferentes o

    temperaturas externas diferentes), donde el ndice total de flujo de calor de la habitacin

    o edificacin se puede calcular a partir de:

    = { Li,j (i - j) } (Ec. 2.8)

    Donde:

    = ndice de flujo de calor [W]

    i = temperatura entorno i

    j = temperatura entorno j

    Li,j = coeficiente totales de acoplamiento entre cada par de ambientes.

    Donde si la habitacin o edificacin se particiona, el valor de Li,j (coeficientes totales de

    acoplamiento) se establece a partir de la ecuacin 2.9

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    Figura 2.11 Planos de corte de una envolvente trmica (extrado de NCh 3136/1).

    Mtodos simplificados y valores por defectos

    Segn UNE EN ISO 13788:2002 [3] para puentes trmicos lineales cabe la posibilidad de

    utilizar mtodos simplificados para obtener una estimacin de su transmitancia trmica

    lineal. Para ello se presenta la norma UNE EN ISO 14683:1999 la cual propone un

    catlogo de valores por defectos para los parmetros principales como son el coeficientetrmico de acoplamiento lineal (L2D) y la transmitancia trmica lineal () respecto al

    puente analizado.

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    Parmetros que son considerados a partir de rgimen estacionario y cuyo campo de

    aplicacin se orienta a puentes trmicos lineales discretos (nmero finito) que tienen lugar

    en las uniones de los elementos de las edificaciones, no aplicable para puentes asociados

    a ventanas, marcos de las puertas o muros cortina.

    La norma considera valores para 7 puentes trmicos descritos en 2.1.4 Tipologas donde

    Para cada tipo de puente trmico y localizacin de la capa aislante principal la tabla 2

    (incluida en la norma) da un perfil del diseo de cada detalle, el coeficiente de

    acoplamiento trmico lineal bi-dimensional L2D, y tres valore de .(figura 2.12)

    - i basado en las dimensiones internas;

    - oi basado para todas las dimensiones internas;

    - ebasado para las dimensiones externas.

    Figura 2.12 Extracto de tabla 2 valores por defecto de transmitancia lineal para puentes tipo F.

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    En el anexo B incluido en la norma se expone un ejemplo para la utilizacin de estos

    valores por defecto de cuando se calcula las prdidas de calor por transmisin

    Evaluacin a travs de software

    Dentro del recurso de anlisis de puentes trmicos a travs de programas informticos

    existe una gran variedad, desde programas que solo abarcan el anlisis de la

    transferencia de calor bidimensional en rgimen permanente hasta los que lo logran en

    rgimen transitorio incluyendo la posibilidad de simular puentes trmicos en dos o tres

    dimensiones.

    Sin embargo, ni unos ni otros ofrecen la posibilidad de estudiar el comportamiento global

    de edificio, esto es, acoplando los balances de carga de la envolvente con el resto de

    cargas, ganancias y tcnicas de control que forman el modelo completo, con lo que el

    problema quedara resuelto. [5 p.9]

    A pesar de este ltimo dato es interesante ver el espectro que cubren estos software con

    sus debilidades y fortalezas, si consideramos el bajo costo que significan en relacin al

    costo de un ensayo de laboratorio o a la simplificacin en la operativa frente al clculo

    numrico.

    Para ello haremos una descripcin general de algunos de estos programas.

    Kobra

    El programa Kobra contiene un atlas de puentes trmicos bidimensionales, resueltos en

    estado permanente. Donde cada pgina de dicho atlas contiene varias opciones de

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    detalles de construccin, cuando se selecciona un detalle, aparece un informe con un

    anlisis de puente trmico, es decir, informacin relevante sobre el riesgo de

    condensacin y el efecto de la prdida de calor (La resistencia superficial interior, las

    prdidas de calor, los valores de U, coeficiente de acoplamiento (L2D) y la Transmitancia

    trmica del puente. Ver figura 2.13

    Dentro de las caractersticas del programa se encuentra en los hechos de que los datos

    se pueden editar: medidas, materiales y condiciones de contorno se puede modificar

    fcilmente, y que posteriormente el campo de la temperatura se vuelve a calcular

    utilizando la tcnica de balance de energa precisa. Por lo tanto, las isotermas y las lneas

    de flujo de calor puede ser representado de una manera clara.

    Figura 2.13 Pantalla de resultado, izquierda: detalle de construccin y a la derecha: resultados.

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    Una de las grandes limitaciones que posee el programa es que funciona a travs del

    sistema operativo MS-DOS generando errores en las versiones de Windows superiores a

    95/98 y Windows NT/2000.

    Therm

    Therm es un programa de clculo de calor en 2 dimensiones en rgimen estacionario por

    lo que resulta especialmente til para los clculos de las caractersticas trmicas de los

    puentes trmicos de edificaciones. Con una interface bastante amigable, permite exportar

    archivos dxf, como trazado base para el dibujo que dar cuerpo al detalle a analizar.

    Para la incorporacin de los datos de materiales se puede acudir tanto a su librera o bien

    ser modificados por el usuario y tras introducir las condiciones de contorno pertinentes, el

    programa devolver la distribucin de temperaturas (con lo que es identificable el punto

    de mnima temperatura superficial interior) y el valor de las transmitancias. Lo que podr

    ser complementado con graficas de isotermas, lneas de flujos trmicos o diagramas de

    colores. (figura 2.14)

    Fig 2.14 diagramas de flujos y lneas isotrmicas entregado por Therm.

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    Heat 3

    Este es un programa de anlisis en tres dimensiones de conduccin de calor transitoria y

    de estado estacionario. Cuenta con un sistema integrado de pre-procesador que recoge

    los datos de entrada, las condiciones de frontera y las propiedades de los materiales

    pueden ser fcilmente editadas o bien aadidas por el usuario, poseyendo para estas

    ltimas una extensa lista de materiales por defecto.

    El post-procesador muestra la geometra, materiales, malla numrica, las condiciones de

    frontera, la temperatura y los campos de flujo de calor. La figura de tres dimensiones se

    puede girar en el espacio, y los detalles de especial inters se pueden ampliar. (fig. 2.15)

    Fig 2.15 interface Heat 3, en el lado izquierdo el pre-procesador y en la parte inferior derecha el post-

    procesador entregando la modelacin 3D.

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    2.2 Definicin caso tipo (puente trmico frente entrepiso)

    Fig 2.16 Fotomontaje que recrea la interrupcin del aislamiento por parte de la losa de entrepiso

    Tras la introduccin terica a la problemtica general de los puentes trmicos, se plantea

    hacer foco en un puente en particular, el puente trmico frente de entrepiso (figura 2.16).

    La eleccin proviene ante a su potencial presencia en las soluciones de envolventes

    trmicas cuando estas contemplan la capa de aislamiento por la cara interior del

    paramento perimetral.

    Situacin que se presenta en el caso de las construcciones de hormign armado (material

    predominante en las viviendas en altura en chile) que debido a su condicin monoltica

    implica ubicar la capa de aislacin para sus muros en la cara exterior o bien por la cara

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    interior, esta ltima opcin rrtrae consigo la interrupcin de la continuidad del aislamiento

    trmico por la losa de entrepiso en su encuentro con el muro perimetral, provocando el

    puente trmico antes mencionado.

    Si bien la opcin de ubicar la capa aislante por el exterior cumple el objetivo de generar

    una envolvente continua ya que no presenta interrupciones, nos encontraremos con

    distintos factores que nos obligarn o bien nos harn optar por una solucin de aislacin

    por la cara interior.

    Decisin que cobra vigencia tomando en consideracin el escenario nacional referente al

    bajo porcentaje de viviendas operativas que cuentan con soluciones de aislacin,

    particularmente en lo que refiere el caso de aislacin de muros, generando como

    consecuencia un amplio porcentaje de viviendas abiertas a proyectos de

    reacondicionamiento trmico.

    2.2.1 Factores de origen

    Los factores que determinan la ubicacin de la aislacin por el interior del cerramiento y

    por consiguiente la formacin del puente trmico definido para estudio, tienen distintos

    orgenes, a continuacin se presentan los ms recurrentes.

    Conservacin de fachada exterior, esto ocurre generalmente en rehabilitacin trmica

    de edificios patrimoniales donde las fachadas cuentan con ornamentos que haran muy

    complejo llevar a cabo una solucin de aislacin por el exterior del paramento, quedando

    la aislacin por interior como la opcin ms viable. (figura 2.172.18)

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    Fig 2.17 Proyecto de restauracin y ampliacin donde se requera conservar fachada exterior

    Fig 2.18 Detalles constructivos de solucin de aislacin por interior de muros perimetrales en funcin

    de la conservacin de la fachada exterior, para el caso del proyecto figura 2.17.

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    Incapacidad de coordinar a todos los propietarios (vivienda colectiva) para una

    solucin de aislacin por la cara exterior del muro, este caso se genera cuando la

    iniciativa de aislar la envolvente de un bloque o edificio de departamentos se encuentra

    con la dificultad de la coordinacin de todos los propietarios para una solucin integral de

    aislacin por la cara exterior, dejando como alternativa soluciones individuales que

    implica la aislacin por la cara interior del muro de las unidades habitacionales

    interesadas.

    Aislacin interior en funcin del tiempo de respuesta del sistema de climatizacin ,

    si una edificacin o bien buena parte de sus recintos tendrn uso intermitente por parte de

    sus ocupantes, es recomendable el aislamiento por el interior ya que de esta manera al

    separar el espacio habitado de la masa trmica de los muros se reduce el tiempo de

    respuesta como tambin la energa que demandaran los equipos de climatizacin para

    lograr el nivel de confort deseado en un tiempo determinado. A diferencia de colocar la

    aislacin por el exterior del muro, la respuesta para el usuario ser ms lenta ya que el

    equipo deber no solo calentar el aire sino deber entregar energa a la masa expuesta

    del muro, lo que se traducir en una perdida ms lenta del calor o el frio entregado una

    vez apagado el equipo de climatizacin debido al aporte de la inercia trmica que posee la

    masa del muro.

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    2.2.2 Efectos particulares

    Tomando en cuenta lo expuesto en el punto 2.1.5 Efectos de los puentes trmicos, se

    deben sumar los efectos particulares del puente trmico en estudio, siendo el ms

    relevante el componente geomtrico de este nudo constructivo, ya que si consideramos la

    cada de las temperaturas superficiales (punto frio) en la zona del puente trmico y le

    agregamos la mala ventilacin de esta area debido al ngulo recto generado por el

    encuentro de la losa y el paramento de muro, se consigue que la condensacin generada

    no pueda secarse fcilmente, potenciando la proliferacin de moho. (figura 2.19)

    Fig 2.19 Esquema de la mala ventilacin en zona de puente trmico (factor geomtrico del nudo)

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    3 Metodologa

    Tras la exposicin en el captulo anterior del estado actual del conocimiento, respecto a la

    definicin y problemtica general de los puentes trmicos, sus habituales mtodos de

    clculo y finalmente la definicin de un caso particular de estudio. Es que se desarrolla en

    el presente captulo la metodologa que permitir llevar a cabo los objetivos planteados en

    esta tesis de investigacin.

    Para guiar este proceso, se presentar la estructura a seguir, en que se detallarn los

    mtodos tanto a nivel de la evaluacin experimental, como la integracin de resultados en

    un caso de estudio y el posterior anlisis mediante un software de simulacin del

    comportamiento trmico global de edificaciones.

    3.1 Planteamiento metodolgico.

    -Evaluacin experimental, ensayo mediante cmara trmica de guarda:

    A partir del puente trmico en estudio (frente de entrepiso) y con el propsito de evaluar el

    comportamiento de dicho nudo ante distintas posibilidades de aislamiento, se establecen

    4 casos de anlisis, los que sern materializados a partir de una probeta de hormign

    armado y ensayado a travs del mtodo experimental en cmara trmica de guarda.

    Caso 1: sin aislacin

    Caso 2: con solucin de aislacin por el exterior del muro.

    Caso 3: con solucin de aislacin por el interior del muro (puente trmico)

    Caso 4: con solucin de aislacin por el interior del muro (con ruptura de puente trmico)

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    De estos ensayos se podr obtener un levantamiento de las temperaturas superficiales en

    distintos puntos del nudo como tambin los valores U para cada solucin.

    -Incorporacin valores U resultantes de los ensayos experimentales a un caso de estudio:

    Si bien el ensayo experimental nos entrega informacin contundente en termino del

    comportamiento de las temperaturas superficiales, relevantes a la hora evaluar riesgos de

    condensacin, es en el caso de las perdidas energticas que el valor entregado (valor U

    de cada solucin) debe ser integrado a un modelo que evale el comportamiento global

    de una edificacin para as establecer la real incidencia del puente trmico en las

    demandas energticas totales.

    Como se tiene el valor U (arrojado por ensayos) de la solucin constructiva con o sin

    puente solo basta tener el valor U del resto de las superficies del muro para sumrselas a

    los valores de cada ensayo y obtener un valor U ponderadoque se pueda ingresar al

    programa de simulacin.

    -Simulacin a travs del software TAS para evaluar la incidencia del puente trmico:

    Obtenidos los valores U ponderados (valores que incluyen la solucin con y sin puente

    trmico) sern incorporados en la simulacin generada mediante el software TAS del caso

    de estudio, lo que permitir conocer la demanda energtica, paso seguido comparar los

    resultados de cada caso y finalmente lograr establecer el aporte del puente trmico en las

    prdidas globales.

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    Cronograma metodologa.Nomenclatura: (UEC)= U ensayo cmara, (UM) U muro, (UP) U ponderado

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    3.2 Evaluacin experimental, ensayo mediante cmara trmica de guarda.

    3.2.1 Diseo y elaboracin probeta:

    El diseo de la probeta replica el nudo analizado (encuentro losa de entrepiso con muro

    perimetral). En este caso estar dado por una porcin de muro de hormign armado que

    en su centro proyecta un voladizo que recrea la losa en su encuentro con el paramento

    vertical.

    A nivel de superficies se contemplaron las dimensiones necesarias para disponer las

    capas de aislacin tanto en muros como losas, segn lo requerido por los casos de

    anlisis proyectados.

    Se considero 15 cm. de espesor en muro y losa para representar la dimensin comn en

    muros en obra gruesa para esta materialidad en edificios habitacionales, el resto de las

    medidas responden a los requerimientos de la cmara trmica de guarda.

    Figura 3.1 Corte y elevacin frontal dimensionadas de la probeta de frente de entrepiso.

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    Confeccin probeta:

    Material probeta: Hormign armado H-25, espesor 15 cm. tanto para muro como para losa.

    Material aislacin muro: poliestireno expandido, espesor 5 cm. densidad 20 Kg/M3

    Material aislacin losa (solucin): poliestireno expandido, espesor 1 cm. densidad 30 Kg/M3

    Fig 3.2 Estructura, moldaje y elaboracin de probeta hormign armado.

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    3.2.2 Cmara trmica de guarda:

    Tomando en consideracin lo expuesto en el punto 2.1.6 Evaluacin experimental de

    puentes trmicos sobre lo que dicta la NCh 851 Of2008 [7] respecto al mtodo de

    cmara trmica de guarda (CTG), se debe agregar que esta se encuentra diseada para

    probetas de proporcin vertical (ensayos de muros) que van montadas en un anillo entre

    una cmara caliente y una fra, que representan las temperaturas interior y exterior

    respectivamente. Por esta razn se debi solucionar la cabida de la probeta a ensayar

    (frente de entrepiso), agregando un segundo anillo que permita generar la distancia

    necesaria para el volado que representa la losa. (figura 3.3)

    Figura 3.3 Esquema en planta de la cmara trmica de guarda en la primera imagen de izquierda a derecha

    se muestra el procedimiento para el ensayo de una probeta de muro, en la segunda imagen se aprecia la

    adaptacin que se realizo para dar cabida a la probeta de frente de entrepiso.

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    Fig. 3.4 Imagen superior: cmara trmica de guarda dispuesta para recibir anillo (soporte para probeta)Imagen intermedia: esquema disposicin probeta en anillos 1 y 2.Imagen inferior: Anillo 1 y 2 fijados y sellados, instalados en cmara trmica de guarda..

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    3.2.3 Ensayos:

    Una vez montada la probeta los anillos, se realizan las revisiones de sellado para evitar

    prdidas trmicas por flancos, paso seguido se distribuyen las termocuplas (sensores de

    temperatura). Para este caso se consideran 8 termocuplas de medicin de aire en el lado

    caliente y 8 por el lado frio, para el caso de las termocuplas de medicin de la temperatura

    superficial de la probeta se fueron agregando en la medida que se iban incorporando o

    bien modificando las capas de aislacin (ver disposicin segn cada caso de ensayo) con

    el objeto de tener el registro de la temperatura, no solo en la capa superficial del aislante

    sino tambin en la superficie del paramento de hormign.

    En el caso particular de la losa, se dispusieron termocuplas a partir del ngulo de

    encuentro entre la losa y el muro a 8 cm, 18 cm y 28 cm. y as evaluar la cada de la

    temperatura conforme se aproxima al punto de discontinuidad de la capa de aislamiento.

    Fig 3.5 Disposicin termocuplas de medicin tanto de aire como de superficieen lado frio (izquierda) y lado caliente (derecha).

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    Respecto a la seccin de la losa que queda expuesta de la probeta con el propsito de

    controlar y evitar las ganancias de temperatura por dicha superficie, se agrego una capa

    de aislacin de poliestireno expandido de densidad 30 kg/m3 y 1 cm de espesor para

    todos los ensayos. (Ver fig 3.5)

    Tanto las condiciones de ensayo como los periodos de medicin, se realizaron conforme

    a lo que dicta la NCh 851 Of2008 [7]. Para este caso se produjo un perodo de

    estabilizacin de 3 das, dando inicio a las mediciones a un ritmo de dos horas en

    perodos desde las 8 de la maana hasta las 20 horas, de 2 a 3 das por cada caso de

    estudio.

    Los resultados se pasaron a una planilla que contiene el flujo de calor entregado, las

    temperaturas del aire y de las superficies de la probeta, tanto en el lado fro como en lado

    caliente de la cmara. Se confecciona un registro con la fecha y hora en que las

    condiciones de estabilidad responden a lo establecido en la norma antes citada (el detalle

    de los resultados se encuentra en el anexo A).

    Los resultados considerados en el informe por caso son:

    - El valor U para cada solucin.

    - Las temperaturas del aire tanto para el lado frio como para el lado caliente.

    - Las temperaturas superficiales tanto del lado interior como del lado exterior de la

    probeta.

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    Caso 1

    Encuentro de losa de entrepiso con muro exterior, sin aislacin

    Material: Muro Hormign armado 15 cm.

    Figura 3.6 Disposicin de termocuplas para registro de temperaturas superficiales para el caso 1

    TERMOCUPLAS1, 2, 3, 4

    TERMOCUPLAS1e, 2e, 3e, 4e, 5e

    TERMOCUPLAS1e, 2e, 3e, 4e, 5e

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    Resultados temperaturas superficiales y temperatura del aire en (C) lado fro y caliente.

    Valor U en (W/m2K) caso 1.

    Fig. 3.7 Esquema resultado, para ensayo caso 1

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    Caso 2

    Encuentro de losa de entrepiso con muro exterior, con aislacin

    por la cara externa del muro.

    Material: Muro Hormign armado 15 cm.

    Aislacin muro: Poliestireno expandido dens. 20 kg/m, Esp. 5 cm

    Fig. 3.8 Disposicin de termocuplas para registro de temperaturas superficiales para el caso 2

    TERMOCUPLAS1e, 2e, 3e, 4e, 5e

    TERMOCUPLAS7e, 8e, 18e, 20e

    TERMOCUPLAS1, 2, 3, 4

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    Resultados temperaturas superficiales y temperatura del aire en (C) lado fro y caliente.

    Valor U en (W/m2K), caso 2.

    Fig. 3.9 Esquema resultado, para ensayo caso 2

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    Caso 3

    Encuentro de losa de entrepiso con muro exterior, con aislacin

    por la cara interior del muro.

    Material: Muro Hormign armado 15 cm.

    Aislacin muro: Poliestireno expandido dens. 20 kg/m, Esp. 5 cm

    Fig. 3.10 Disposicin de termocuplas para registro de temperaturas superficiales para el caso 3

    TERMOCUPLAS1e, 2e, 3e, 4e, 5e

    TERMOCUPLAS17, 2, 3, 4

    TERMOCUPLAS5, 6, 7, 18

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    Resultados temperaturas superficiales y temperatura del aire en (C) lado fro y caliente.

    Valor U en (W/m2K), caso 3.

    Fig. 3.11 Esquema resultado, para ensayo caso 3

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    Caso 4

    Encuentro de losa de entrepiso con muro exterior, con aislacin

    por la cara interior del muro, con solucin de puente a travs de

    aislacin en losa.

    Material: Muro Hormign armado 15 cm.

    Aislacin muro: Poliestireno expandido dens. 20 kg/m, Esp. 5 cm

    Aislacin losa: Poliestireno expandido dens. 30 kg/m, Esp. 1 cm.

    Fig. 3.12 Disposicin de termocuplas para registro de temperaturas superficiales para el caso 4

    TERMOCUPLAS1e, 2e, 3e, 4e, 5e

    TERMOCUPLAS17, 19, 20, 21

    TERMOCUPLAS5, 6, 7, 18

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    Resultados temperaturas superficiales y temperatura del aire en (C) lado fro y caliente.

    Valor U en (W/m2K), caso 4.

    Fig. 3.13 Esquema resultado, para ensayo caso 4

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    3.3 Incorporacin valores U resultantes de ensayo experimental a un caso de

    estudio.

    Con el fin de evaluar la incidencia del puente trmico analizado en las perdidas de energa

    de un recinto o bien de una edificacin, se incorporaran los valores U resultantes del

    ensayo en cmara trmica (UEC) al clculo global de un caso de estudio.

    El objeto de estudio de las demandas energticas es el departamento tipo A-A1 (57,74

    M2) ubicado en el tercer piso del bloque A, del condominio de edificios Los Encinos en la

    ciudad de Chillan. (ver figura 3.14 - 3.15)

    Fig. 3.14 planta ubicacin departamento 301 (caso estudio) en bloque A

    Fig. 3.15 ubicacin en fachada, departamento 301 (caso estudio) en bloque A

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    Como se tiene el valor U, arrojado por ensayo (UEC) de la solucin constructiva con o sin

    puente, que abarca no solo el encuentro de la losa con el muro sino tambin un

    porcentaje de este ultimo respecto a la totalidad del paramento por lo tanto solo basta

    tener el valor U del resto de las superficies del muro (UM), sumarlo a los valores de cada

    ensayo y obtener un valor U ponderado (UP), este ultimo ser incorporado como valor

    nico por cada caso en el programa de simulacin.

    El valor (UM) ser calculado de forma manual a partir de la NCh 853.Of91 [8]

    En la figura 3.17 y 3.18, se grafica y detalla, la proporcin que abarca el valor (UEC) y

    (UM) en la totalidad de las superficies de la envolvente. (detalle calculo completo por cada

    caso, anexo B)

    En el caso 1, para el encuentro de losa de entrepiso con muro exterior sin aislacin.

    Valor U zona encuentro muro perimetral y losa (ensayo cmara): 3.72 W/m2 K (UEC)Valor U zona muro perimetral (calculo manual, NCh 853 Of: 91): 3.816 W/m2 K (UM)

    Fig. 3.16 Esquema en planta de los muros de la envolvente del departamento comprometidos en el clculo,primero se grafican los muros en el sentido longitudinal al bloque A, luego en el sentido transversal.

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    SM1 X (UEC) = UM1

    SM2 X (UM) = UM2

    SM3 X (UEC) = UM3

    2.99 X 3.72 = 11.12

    4.41 X 3.816 = 16.82

    5.15 X 3.72 = 19.15

    Fig.3.17, Esquema en corte de la superficie que abarcan los valores (UEC) y (UM) en muros longitudinales.

    SM4 X (UEC) = UM4

    SM5 X (UM) = UM5

    SM6 X (UEC) = UM6

    (4.14 + 0.47) X 3.72 = 17.14

    (6.95 + 0.79) X 3.84 = 29.74

    (4.14 + 0.47) X 3.72 = 17.14

    Fig. 3.18 , Esquema en corte de la superficie que abarcan los valores (UEC) y (UM) en muros transversales.

    El valor U resultante (UP) debe estar en funcin del porcentaje de superficie que

    representa tanto el valor (UEC) como (UM) dentro de la totalidad de los muros de la

    envolvente a analizar, para ello se utilizara la frmula del U ponderado.

    (UM1 + UM2 + UM3 + UM4 + UM5 + UM6) / SME sumatoria (superficie muros envolvente) = UP

    (11.12 + 16.93 + 19.15 + 17.14 + 29.74 + 17.14) / 29.51 = 3.76 W/m2 K

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    3.3.1 Resultados de valores integrados (U ponderados):

    Caso 1 Encuentro de losa de entrepiso con muro exterior, sin aislacin

    Material: Muro Hormign armado 15 cm.

    Valor U zona encuentro muro perimetral y losa (resultado ensayo): 3.72 W/m2 K (UEC)Valor U zona muro perimetral (calculo manual, NCh 853 Of: 91): 3.816 W/m2 K (UM)

    Valor U ponderado caso 1: 3.75 W/m2 K

    Caso 2 Encuentro de losa de entrepiso con muro exterior, con aislacin porcara externa del muro.

    Material: Muro Hormign armado 15 cm.Aislacin muro: Poliestireno expandido dens. 20 kg/m, Esp. 5 cm

    Valor U zona encuentro muro perimetral y losa (resultado ensayo): 0.86 W/m2 K (UEC)Valor U zona muro perimetral (calculo manual, NCh 853 Of: 91): 0.639 W/m2 K (UM)

    Valor U ponderado caso 2: 0.76 W/m2 K

    Caso 3 Encuentro de losa de entrepiso con muro exterior, con aislacin porcara interior del muro.

    Material: Muro Hormign armado 15 cm.

    Aislacin muro: Poliestireno expandido dens. 20 kg/m, Esp. 5 cm.

    Valor U zona encuentro muro perimetral y losa (resultado ensayo): 0.90 W/m2 K (UEC)Valor U zona muro perimetral (calculo manual, NCh 853 Of: 91): 0.639 W/m2 K (UM)

    Valor U ponderado caso 3: 0.79 W/m2 K

    Caso 4 Encuentro de losa de entrepiso con muro exterior, con aislacin porinterior del muro con solucin de puente a travs de aislacin en losa.

    Material: Muro Hormign armado 15 cmAislacin muro Poliestireno expandido dens. 20 kg/m, Esp. 5 cmAislacin losa Poliestireno expandido dens. 30 kg/m, Esp. 1 cm.

    Valor U zona encuentro muro perimetral y losa (resultado ensayo): 0.69 W/m2 K (UEC)Valor U zona muro perimetral (calculo manual, NCh 853 Of: 91): 0.639 W/m2 K (UM)

    Valor U ponderado caso 4: 0.66 W/m2 K

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    3.4 Integracin de puentes trmicos al programa de simulacin TAS

    Como se mencionaba en puntos anteriores, con el objeto de poder evaluar la incidencia

    de los puentes trmicos en las perdidas energticas para el caso de estudio

    (departamento) y ya establecidos los valores U ponderados para cada una de las 4

    variaciones de aislacin del nudo analizado se ingresaran los valores a simulaciones

    realizadas en un software de anlisis de comportamiento trmico global para

    edificaciones..

    3.4.1 Programa de simulacin (TAS)

    Como se mencionaba en el punto 2.1.6 Evaluacin a travs de software, ninguno de los

    programas especficos para el clculo de puentes trmicos ofrece la posibilidad de

    integrarlos de manera automtica al estudio global de un edificio.

    Para ello se utilizara Tas que es un programa que simula el comportamiento trmico de

    los edificios (Global), donde se incorporan los valores obtenidos a travs de ensayos.

    Dentro de las principales aplicaciones del programa son la evaluacin del desempeo

    ambiental, la prediccin del consumo de energa, el anlisis de las opciones de ahorro y el

    impacto de energa segn su orientacin.

    El enfoque fundamental adoptado por A Tas es la simulacin dinmica, esta tcnica sigue

    el estado trmico del edificio a travs de una serie de registro cada hora, proporcionando

    al usuario una imagen detallada de la forma en que el edificio se comportara

    trmicamente, no slo en condiciones extremas de diseo, sino a lo largo de un ao

    tpico.

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    3.4.2 Datos de entrada

    Programa: TAS V9.2.1.3

    Base Climtica correspondiente a la ciudad de Chilln: Fuente Meteonorm 6.0

    Recinto de estudio: Depto 301

    Bloque: A

    Orientacion: Nor-Oriente

    Zonificacin: Una nica zona de estudio correspondiente al depto 301.

    Rango de T: 20-25

    Infiltraciones de aire: 1ach las 24 hrs.

    Aportes internos (I,O,E): 6.7w/m2 las 24 hrs (Valor que comprende aportes por

    iluminacin, ocupacin y equipamiento)

    Propiedad de materiales obtenidas de la NCh 853.Of91 [8]

    3.4.3 Procedimiento.

    Por no ser TAS un programa de evaluacin de puentes trmicos, se ingresa en la opcin

    que permite modificar los valores U para la envolvente comprometida en el clculo, los U

    ponderados (UP) resultantes de la integracin en el punto 3.3.1.

    -Caso 1 valor U ponderado: 3.75 W/m2 K, para el encuentro de losa en muros sin

    aislacin.

    -Caso 2 valor U ponderado: 0.76 W/m2 K, para el encuentro de losa en muros con

    aislacin por el exterior.

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    -Caso 3 valor U ponderado: 0.79 W/m2 K, para el encuentro de losa en muros con

    aislacin por el interior, presencia de puente trmico.

    -Caso 4 valor U ponderado: 0.66 W/m2 K, para el encuentro de losa en muros con

    aislacin por el interior, con solucin de puente trmico, compuesta por una franja de

    poliestireno expandido de 40 cm. sobre y bajo la losa, partiendo del muro.

    Los valores que se mantendrn fijos para las cuatro simulaciones, sern:

    -Valor U de ventanas: 5,75 W/m2 K

    -Valor U de los muros colindantes con otras unidades: 3.42 W/m2 K

    -Valor U tabiques interiores: 0,77 W/m2 K

    -Valor U losa de entre piso: 3,27 W/m2 K (flujo vertical ascendente)

    2,24 W/m2 K (flujo vertical descendente)

    De esta manera se realizan cuatro simulaciones a partir de los valores expuestos,

    teniendo la posibilidad de comparar la demanda energtica de la solucin sin puente

    trmico con la solucin con puente trmico.

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    Figura.3.19, Modelacin en TAS del bloque A,

    3.4.4 Resultados modelacin TAS:

    Se presentaran por cada caso el grafico de demanda energtica anual y la tabla de

    valores mensuales. Grficos y tablas anuales, mensuales y diarias en (Anexo C)

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    Valor en kWh

    Mes Calefaccion Enfriamiento Ganancia solar Aportes internos (I,O,E)

    1 0,00 98,47 524,73 249,71

    2 2,39 58,62 434,37 225,543 40,89 5,99 448,35 249,71

    4 352,77 0,00 336,87 241,65

    5 863,75 0,00 203,91 249,71

    6 1185,11 0,00 176,04 241,65

    7 1255,18 0,00 187,73 249,71

    8 1037,88 0,00 267,44 249,71

    9 731,71 0,00 348,94 241,65

    10 348,42 0,00 458,62 249,71

    11 88,85 0,00 489,01 241,65

    12 4,08 19,38 479,85 249,71

    Total 5911,04 182,45 4355,87 2940,11

    Peak 3,28 1,01 3,35 0,34

    Dia 159 3 235 1

    Hora 8 16 11 1

    Peaks

    calefaccion

    Dia 159, hora 8

    Peaks

    enfriamiento

    Dia 3, hora 16

    Peaks ganancia

    solar

    dia 235, hora 11

    Peaks

    aportes internos (I,O,E)

    Dia 1, hora 1

    CASO 1 Correspondiente al encuentro de losa en muros sin aislacin., se tiene una

    demanda anual de 5911.04 Kw/hora en calefaccin.(ver fig. 3.203.21)

    Fig. 3.20 Grafico demanda energtica anual para el caso 1

    Fig. 3.21 Tabla con el detalle mensual de las demandas energticas para el caso 1

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    Valor en kWh

    Mes Calefaccion Enfriamiento Ganancia solar Aportes internos (I,O,E)

    1 0,00 146,86 524,73 249,71

    2 0,00 81,69 434,37 225,54

    3 2,94 9,13 448,35 249,71

    4 184,11 0,00 336,87 241,65

    5 541,16 0,00 203,91 249,71

    6 764,56 0,00 176,04 241,65

    7 813,39 0,00 187,73 249,71

    8 660,08 0,00 267,44 249,71

    9 436,06 0,00 348,94 241,65

    10 171,61 0,00 458,62 249,71

    11 26,22 0,00 489,01 241,65

    12 0,00 43,18 479,85 249,71

    Total 3600,12 280,86 4355,87 2940,11

    Peak 2,33 0,92 3,35 0,34

    Dia 195 3 235 1

    Hora 8 15 11 1

    Peaks

    calefaccion

    Dia 195, hora 8

    Peaks

    enfriamiento

    Dia 3, hora 15

    Peaks

    ganancia Solar

    Dia 235, hora 11

    Peaks

    aportes internos (I,O,E)

    Dia 1, hora 1

    CASO 2 Correspondiente alencuentro de losa en muros con aislacin por el exterior, se

    tiene una demanda anual de 3600.12 Kw/hora en calefaccin. (ver fig. 3.223.23)

    Fig. 3.22 Grafico demanda energtica anual para el caso 2

    Fig. 3.23 Tabla con el detalle mensual de las demandas energticas para el caso 2

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    Valor en kWh

    Mes Calefaccion Enfriamiento Ganancia solar Aportes internos (I,O,E)1 0,00 155,04 524,73 249,71

    2 0,00 89,31 434,37 225,54

    3 6,20 10,44 448,35 249,71

    4 191,05 0,00 336,87 241,65

    5 544,00 0,00 203,91 249,71

    6 769,45 0,00 176,04 241,65

    7 814,76 0,00 187,73 249,71

    8 661,52 0,00 267,44 249,71

    9 440,12 0,00 348,94 241,65

    10 174,34 0,00 458,62 249,71

    11 26,90 0,21 489,01 241,65

    12 0,00 50,53 479,85 249,71

    Total 3628,34 305,53 4355,87 2940,11

    Peak 2,38 1,00 3,35 0,34

    Dia 195 3 235 1Hora 8 15 11 1

    Peaks

    calefaccion

    Dia 195, hora 8

    Peaks

    enfriamiento

    Dia 3, hora 15

    Peaks ganancia

    solar

    Dia 235, hora 11

    Peaks

    aportes internos (I,O,E)

    Dia 1, hora 1

    CASO 3 Correspondiente alencuentro de losa en muros con aislacin por el interior,

    presencia de puente trmico, se tiene una demanda anual de 3628.34 Kw/hora encalefaccin. (ver fig. 3.243.25)

    Fig. 3.24 Grafico demanda energtica anual para el caso 3

    Fig. 3. 25 Tabla con el detalle mensual de las demandas energticas para el caso 3

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    Valor en kWh

    Mes Calefaccion Enfriamiento Ganancia solar Aportes internos (I,O,E)

    1 0,00 159,32 524,73 249,71

    2 0,00 91,86 434,37 225,54

    3 5,28 10,93 448,35 249,71

    4 184,05 0,00 336,87 241,65

    5 529,23 0,00 203,91 249,71

    6 750,60 0,00 176,04 241,65

    7 794,61 0,00 187,73 249,71

    8 644,49 0,00 267,44 249,71

    9 427,22 0,00 348,94 241,65

    10 167,14 0,00 458,62 249,71

    11 25,15 0,35 489,01 241,65

    12 0,00 53,70 479,85 249,71

    Total 3527,76 316,16 4355,87 2940,11

    Peak 2,35 1,01 3,35 0,34

    Dia 195 3 235 1hora 8 15 11 1

    Peaks

    calefaccion

    Dia 195, hora 8

    Peaks

    enfriamiento

    Dia 3, hora 15

    Peaks

    ganancia solar

    Dia 235, Hora 11

    Peaks

    aportes internos (I,O,E)

    Dia1, hora 1

    CASO 4 Correspondiente alencuentro de losa en muros con aislacin por el interior, con

    solucin de puente trmico, se tiene una demanda anual de 3527.76 Kw/hora encalefaccin.(ver fig. 3.263.27)

    Fig. 3.26 Grafico demanda energtica anual para el caso 4

    Fig. 3.27 Tabla con el detalle mensual de las demandas energticas para el caso 4

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    3.5 Anlisis de resultados:

    3.5.1 Anlisis resultados ensayo experimental:

    Temperaturas superficiales, registradas en la superficie de la probeta a travs de

    termocuplas, estas se intensifican en la losa a partir del ngulo de encuentro con el muro

    para poder evaluar la cada de la temperatura conforme se acercan al punto de

    interrupcion de la capa de aislamiento, para el caso del puente trmico.

    Para poder comparar las temperaturas crticas entre casos (probetas) considerando que

    cada ensayo fue desarrollado a temperaturas interiores y exteriores distintas, tomaremos

    el factor de temperatura de la superficie interior, como factor comparativo ya que este

    trabaja en funcin de la diferencia de temperaturas interior y exterior.

    - Factor de temperatura de la superficie interior (fRsi): Cociente entre la diferencia de

    temperatura superficial interior y la del ambiente exterior y la diferencia de temperaturas

    del ambiente interior y exterior.

    f Rsi = (Ec. 3.1)

    Adems la calidad trmica del cerramiento exterior puede caracterizarse por dicho factor,

    el que no deber ser inferior a un factor de temperatura mnimo (calculado por formula o

    bien referenciado por tabla, NCh 1973 of 2008) el que est asociado a parmetros de

    humedad relativa y finalmente acta como criterio de no condensacin

    Se tomar como rea de anlisis las superficies del lado interior sobre la losa.

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    Para el caso 1 muro exterior sin aislacin.

    - Temperatura del aire medida, Interior de 27.90 C y

    exterior de 6.43C exterior.

    - La cada de la t en la superficie de losa, entre el punto

    de medicin 2(22.56C), ms cercano al muro y el 4

    (25.57C) ms lejano, es de 3.01 C, y una temperatura

    del muro 1de 21.24C.

    - Con un f Rsi(punto 2) = 0.75,

    - Con un f Rsi(punto 4) = 0.89

    - Con un f Rsi(punto 1) = 0.68

    Para este caso la temperatura superficial y f Rsims baja,

    se da en el muro (punto 1), debido a su proximidad al

    exterior y la baja resistencia trmica de este, dejando a la

    losa en una situacin ms favorable.(fig. 3.28)

    Para el caso 2 muro con aislacin por exterior.

    - Temperatura del aire medida, Interior de 33.73C y

    exterior de 7.33C exterior.

    - La cada de la t en la superficie de losa, entre el punto

    de medicin 2 (31.62C), ms cercano al muro y el 4

    (32.71C) ms lejano, es de 1.09 C, para una

    temperatura del muro 1de 30.97C.

    - Con un f Rsi(punto 2) = 0.92

    - Con un f Rsi(punto 4) = 0.96

    - Con un f Rsi(punto 1) = 0.89

    Para este caso la temperatura superficial y f Rsison ms

    altos y similares entre s, debido al aporte de la aislacin

    y la continuidad de esta, dndose el valor ms bajo en el

    muro (punto 1) debido su proximidad con el exterior

    (fig 3.29)

    Fig. 3.28 Seccin interior caso 1

    Fig. 3.29 Seccin interior caso 2

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    Para el caso 3 muro con aislacin por interior.

    - Temperatura del aire medida, Interior de 33.73 C y

    exterior de 6.83C exterior.- La cada de la t en la superficie de losa, entre el punto

    de medicin 2(26.48C), ms cercano al muro y el 4

    (31.47C) ms lejano, es de 4.99 C, para una

    temperatura del muro 17de 30.69C.

    - Con un f Rsi(punto 2) = 0.73

    - Con un f Rsi(punto 4) = 0.91

    - Con un f Rsi(punto 17) = 0.88

    Para este caso la temperatura superficial y f Rsims baja,

    se da en la losa (punto 2), debido a ser el punto ms

    prximo a la interrupcin del material aislante y el

    exterior, generndose mayor diferencia con los otros

    puntos de medicin. (fig. 3.30)

    Para el caso 4 muro con aislacin por interior

    (solucion).

    - Temperatura del aire medida, Interior de 34.81C y

    exterior de 6.74C exterior.

    - La cada de la t en la superficie de losa, entre el punto

    de medicin 19 (31.09C), ms cercano al muro y el 21

    (33.27C) ms lejano, es de 2.18C, para una

    temperatura del muro 17de 31.88C.

    - Con un f Rsi(punto 19) = 0.86

    - Con un f Rsi(punto 21) = 0.94

    - Con un f Rsi(punto 17) = 0.89

    Para este caso la temperatura superficial y f Rsims baja,

    se da en la losa (punto 19), debido a ser el punto ms

    prximo a la interrupcin del material aislante y el

    exterior, con la diferencia que al estar la losa con una

    barrera de aislacin se disminuye la diferencia con los

    otros puntos de medicin. (fig. 3.31)

    Fig. 3.31 Seccin interior caso 4

    Fig. 3.30 Seccin interior caso 3

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    Al comparar el factor de temperatura de la superficie interior por caso, especficamente el

    punto de medicin superficial de la losa ms cercano al ngulo de encuentro con el muro,

    Caso 1: f Rsi(punto 2) = 0.75

    Caso 2: f Rsi(punto 2) = 0.92

    Caso 3: f Rsi(punto 2) = 0.73

    Caso 4: f Rsi(punto 19) = 0.86

    Tenemos que el valor ms bajo se encuentra en el caso 3 (presencia de puente trmico),

    poseyendo la mayor diferencia con los otros puntos de medicin registrados dentro de la

    misma solucin.

    En el caso 4 al disipar el puente trmico por medio de la capa de aislacin incorporada a

    la losa no solo se sube el valor del factor de anlisis, sino que se acerca este ltimo al

    resto de los valores registrados de la solucin.

    Para el caso 1 y 2 el valor de la temperatura y el factor en el punto de medicin analizado,

    resulta no ser el ms bajo dentro cada solucin, (ya que el valor menor se encuentra en

    muros) siendo la diferencia entre casos el alza global del valor de los factores debido a la

    incorporacin de aislacin en el caso 2.

    El caso 3 se presenta como la solucin ms desfavorable. Si consideramos que el

    encuentro losamuro posee dificultad para la ventilacin y concentrar en este lugar el

    punto ms frio de la solucin potenciara el riesgo de condensacin, ante el escenario de

    que se presenten factores, como la baja de temperatura del ambiente o el incremento de

    la humedad interior.

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    Valores U, respecto a estos la mayor diferencia se genera para el caso 1 debido a la

    ausencia de aislacin, mientras que entre el caso 2 y 3 que representan la solucin de

    aislacin por el exterior e interior del muro respectivamente, la diferencia es mnima.

    Siendo el caso 4 que logra una variacin mayor, ponindose por encima del caso 2, al

    presentar un valor ms bajo de transmitancia trmica.

    Caso 1: valor U ensayo cmara = 3.72 W/m2 K

    Caso 2: valor U ensayo cmara = 0.86 W/m2 K

    Caso 3: valor U ensayo cmara = 0.90 W/m2 K

    Caso 4: valor U ensayo cmara = 0.69 W/m2 K

    Se debe recordar que estos resultados representar el valor para el rea puntual que

    abarca la probeta por lo cual conforme a lo expuesto en el captulo de metodologa para

    conocer su incidencia en las prdidas globales de una edificacin, se integraran al clculo

    de las demandas energticas de un caso de estudio.

    3.5.2 Anlisis resultados simulacin caso de estudio:

    La demanda arrojada tras la simulacin en el programa computacional TAS, para el

    departamento 301, Bloque A (57,74 m2), Condominio Los Encinos, Chillan.

    Caso 1: Resultado demanda anual en calefaccin: 5911,04 kWh

    Resultado demanda anual en refrigeracin: 182,45 Kwh

    Desempeo energtico

    Demanda energa calefaccin: 102,37 kWh/m2ao

    Demanda energa refrigeracion: 3,15 kWh/m2ao

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    Caso 2: Resultado demanda anual en calefaccin: 3600,12 Kwh

    Resultado demanda anual en refrigeracin: 280,85 Kwh

    Desempeo energtico

    Demanda energa calefaccin: 62,35 kWh/m2ao

    Demanda energa refrigeracin: 4,86 kWh/m2ao

    Caso 3: Resultado demanda anual en calefaccin: 3628,34 Kwh

    Resultado demanda anual en refrigeracin: 305,52 Kwh

    Desempeo energtico

    Demanda energa calefaccin: 62.83 kWh/m2ao

    Demanda energa refrigeracin: 5.29 kWh/m2ao

    Caso 4: Resultado demanda anual en calefaccin de 3527,76 Kwh

    Resultado demanda anual en refrigeracin: 316,16 Kwh

    Desempeo energtico

    Demanda energa calefaccin: 61,09 kWh/m2ao

    Demanda energa refrigeracion: 5.47 kWh/m2ao

    Conocida la demanda global energtica que incluyo la integracin de los valores de las

    singularidades analizada (resultados de ensayo) tenemos que:

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    Tomando como referencia el caso 2 (aislacin por cara exterior del muro), ya que

    representa la solucin aislada sin presencia de puentes trmicos.

    Para efectos de la demanda anual de calefaccin:

    Fig. 3.32 Grafico comparativo por caso, de la demanda energtica anual de calefaccin

    Al comparar el caso 2 con el caso 3 (aislacin por cara interior, presencia de puente

    trmico) se tiene que el caso 3 requiere 28, 22 kWh extra, sobre la demanda anual de

    calefaccin arrojada por el caso 2, lo que se traduce en que el impacto del puente trmico

    en las perdidas de calor sea de un 0.77%.

    El caso 4 (aislacin por cara interior con solucin de puente trmico), tiene un consumo

    menor en 72.36 KWh (2%) comparado con el caso 2.

    El caso 1 (solucin desprovista de aislacin) demuestra 2310.92 KWh, un 39.09% de

    demanda extra en comparacin al caso 2. (fig. 3.32)

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    Para efectos de la demanda anual de refrigeracin:

    Fig. 3.33 Grafico comparativo por caso, de la demanda energtica anual de refrigeracin.

    Tomando tambin como referencia el caso 2, se tiene que el caso 3 (aislacin por cara

    interior, con presencia de puente trmico) requiere 24,67 KWh un 8.07% extra de

    energa para lograr la T de confort establecida.

    El caso 4 (aislacin por cara interior con solucin de puente trmico), requiere 35.31 KWh

    un 11.16% extra, sobre la que arroj el caso 2.

    Finalmente para el caso 1 (solucin desprovista de aislacin) implica 98.4 KWh un

    35.03% de energa menos que lo arrojado como demanda por el caso 2. (fig. 3.33)

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    4 Conclusiones y futuras lneas de investigacin:

    4.1 Conclusiones:

    En relacin al nudo en anlisis frente de entrepiso, tras la comparacin de las demandas

    anuales de energa en calefaccin, entre la solucin con aislacin por cara exterior del

    muro y la solucin por la cara interior (presencia de puente trmico), podemos concluir la

    baja incidencia de dicho puente, representado por un a diferencia de un 0.77%.

    (fig. 3.34).

    Fig. 3.34 Grafico de la demanda energtica anual de calefaccin donde se compara la

    diferencia entre el caso 2 (aislacin por cara exterior del muro) y el caso 3 (aislacin por cara

    interior del muro, con presencia de puente trmico).

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    Si bien el impacto para efecto de calefaccin al ubicar la aislacin por la cara interior del

    muro es mnimo, s tiene un impacto de mayor relevancia en las demandas de

    refrigeracin. Ya que en relacin al caso 2, el caso 3 presenta un 8.07% de consumo

    extra, mientras que el caso 4 aumenta en un 11.16%. (fig. 3.35).

    Fig. 3.35 Grafico de la demanda energtica anual de refrigeracin donde se visualiza el

    incremento de energa, al incorporar aislacin por la cara interior tanto del muro (caso 3) como

    del muro y la losa (caso 4), en comparacin con la solucin de aislacin por la cara exterior del

    muro. (caso 2).

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    Siendo el punto ms relevante el comportamiento de las temperaturas superficiales,

    ya que estas presentaron diferencias significativas para el caso del puente trmico, donde

    se genero una diferencia de 4.99C entre el punto de la losa ms prximo al muro y el

    punto ms lejano de medicin. (fig. 3.36).

    Fig. 3.36 levantamiento de las temperaturas superficiales para

    el caso 3 (aislacin por la cara interior del muro, presencia de

    puente trmico). Donde se aprecia la diferencia de temperatura

    entre el punto ms cercano al punto interrupcin del material

    aislante y el ms lejano.

    Diferencia de temperaturas en la superficie que cobra valor ante un posible descenso de

    las temperaturas del recinto o el aumento de la humedad interior, trayendo consigo riesgo

    de condensacin para la superficie ms fra.

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    A lo que sumamos el factor geomtrico propio de la zona afectada por el puente, (ngulo

    recto en encuentro muro- losa) que implica dificultad para la circulacin de aire y con ello

    el deficiente secado de condensaciones superficiales. Lo que no solo expone la

    mencionada zona a la formacin de mohos sino tambin al riesgo de saturacin de

    humedad intersticial en el material aislante, bajando su resistencia trmica y con ello

    potenciales prdidas de calor. (fig. 3.37).

    Fig. 3.37 Esquema de la dificultad de ventilacin en

    zona de puente trmico (factor geomtrico del nudo).

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    Por lo tanto despus de evaluar el comportamiento de las temperaturas superficiales en

    un puente trmico lineal y en consideracin de la dificultad de ventilacin con la que

    cuentan producto de su geometra se reafirman la necesidad de tratar los puentes

    trmicos puntuales (rincones) con mayor atencin, respecto al riesgo de

    condensacin ya que al ser el encuentro de tres planos este ltimo se potencia. Dicho lo

    anterior en consideracin que para efectos de clculo de prdida de calor, muchas veces

    se desprecian por tratarse de la interseccin de puentes trmicos lineales, no siendo

    evaluados como singularidad. (fig. 3.38).

    Fig. 3.38 Esquema puente trmico puntual.

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    Respecto a la solucin propuesta para disipar el puente trmico, (capa de aislacin sobre

    la losa) no solo logra subir las temperaturas superficiales sino que esencialmente

    disminuye considerablemente la diferencia entre ellas, evitando un punto particularmente

    frio en la zona de baja ventilacin (rincn), (fig. 3.39).

    Fig. 3.39 levantamiento de las temperaturas superficiales del caso 3, aislacin por la cara interior del muro

    con presencia de puente trmico (izquierda) y el caso 4, aislacin por la cara interior del muro, con solucin de

    puente trmico (derecha). Donde se aprecia la estabilizacin de las temperaturas superficiales interiores para

    el caso 4.

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    Adems en relacin a este tem las pruebas demostraron que con 40 cm. que abarque

    dicha capa de aislacin sobre y bajo la losa, es suficiente para lograr los efectos recin

    descrito sobre la zona de puente. (fig. 3.40).

    Fig. 3.40 Detalle constructivo que representa solucin para disipacin de puente trmico a partir de franja de

    poliestireno expandido de espesor 1 cm. y 30 kg/m de densidad. En la cara superior de la losa se propone la

    franja de 40 cm. que cumple el requerimiento, mientras que en la cara inferior de la losa por un tema

    constructivo se deja que la plancha de poliestireno cubra toda la superficie del recinto para que no acuse el

    cambio de material.

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    4.2 Futuras lneas de investigacin:

    - Segn los resultados de los valores U entregados por los ensayos experimentales, se

    genera una diferencia entre el caso 2 (aislacin por el exterior del muro) y el caso 4

    (aislacin por el interior de muro como sobre y bajo de la losa), arrojando este ltimo caso

    un valor U inferior que el caso 2 que representa la ausencia de puente trmico.

    Profundizar en los parmetros que determinan dicha diferencia se plantea como una

    variable interesante de investigacin futura.

    - A partir de los resultados trabajados en la presente tesis, tanto a nivel de valores U como

    de temperaturas superficiales, resultara de gran valor poder incorporar la variante del

    porcentaje de humedad en el ambiente, que sumada a la contenida en los materiales nos

    podra dar una ecuacin con variables mas acotadas a la hora evaluar el riesgo de

    condensacin para el puente trmico de frente de entrepiso.

    - Incorporar la evaluacin del aporte de la mas