Materialidad II Resumen PDF

Materialidad II Unidad 1: Hacia una arquitectura con eficiencia energética 1. INTRODUCCIÓN Relacionar la arquitectura con una buena práctica ambiental, indicadores de sustentabilidad y eficiencia energética. La sustentabilidad definida también como “eficie...

Materialidad II Unidad 1: Hacia una arquitectura con eficiencia energética 1. INTRODUCCIÓN Relacionar la arquitectura con una buena práctica ambiental, indicadores de sustentabilidad y eficiencia energética. La sustentabilidad definida también como “eficiencia ambiental” se ocupa de la preservación de los recursos naturales del planeta pero avanza además hacia una relación integrada entre economía, ambiente y sociedad. Es primordial analizar y considerar los factores que pueden contribuir a producir un impacto negativo sobre el ambiente, evitando de esta manera su aplicación en las estrategias del diseño arquitectónico. Se quiere obtener edificios con alta eficiencia energética y un mejoramiento de las condiciones de habitabilidad. 2. PRINCIPIOS EN QUE SE BASA EL DESARROLLO SUSTENTABLE - La sustentabilidad ambiental: necesidad de preservar y respetar los recursos naturales. - La sustentabilidad económica: lograr la equidad entre los países desarrollados y los que están en vías de desarrollo. - La sustentabilidad social: está referida a lograr una mejora en la calidad de vida, satisfaciendo las necesidades de alimento, protección, abrigo, energía y trabajo. 3. CONSTRUCCIÓN SUSTENTABLE Si consideramos la particularidad de los tres principios arriba mencionados, se logrará evitar los efectos adversos que puede generar la construcción y poder promover proyectos de alta calidad ambiental. - Aspecto ambiental: Controlar los impactos que puedan producirse con las decisiones constructivas definidas sobre el ambiente físico y los ecosistemas. - Aspecto económico: Apoyar las economías locales y asegurar costos reales. Llevar a cabo una correcta elección de materiales a utilizar en los edificios, que tengan un bajo contenido energético tanto durante su extracción, producción, además de un menor consumo durante su vida útil, una mayor durabilidad y costos dentro de los límites de los recursos disponibles. - Aspecto social: Tiende a la capacitación, participación y cooperación de las tomas de decisiones en todos los niveles. 4. TIPOS DE ENERGÍAS La mayor parte de la energía que se utiliza en nuestro país se obtiene de los combustibles fósiles, es decir fundamentalmente del petróleo, gas y carbón. Con dichos combustibles se abastece el consumo residencial y para el consumo industrial. El problema es que son recursos naturales no renovables y que una vez usados no se renuevan produciendo a lo largo del tiempo su agotamiento. La energía es indispensable para el buen funcionamiento y desarrollo de la sociedad, por eso se piensa que la “calidad de vida” se mide según el consumo energético, pero este axioma está equivocado pues conspira contra la estabilidad ambiental y social si no se selecciona el origen de dicha energía. El uso de la energía obtenida con combustible fósil genera dos impactos: Impacto local: produciendo contaminación atmosférica directa y a la vez tanto del agua como del suelo en forma derivada. Impacto global: que induce tanto al cambio climático como al agotamiento de los recursos naturales. Energías renovables: pueden renovarse y por lo tanto preservan el medio ambiente que se obtienen de las fuentes naturales del planeta que son potencialmente inagotables ya que se van a recomponer por medios naturales. Hay dos grupos: ➔ Las energías renovables no contaminantes: energía solar, eólica, geotérmica, hidráulica, mareomotriz y undimotriz. ➔ Las energías renovables contaminantes: Son los biocombustibles. Pueden ser una alternativa a los combustibles fósiles. A este grupo se lo denomina contaminante porque emite dióxido de carbono (CO2) durante su combustión llegando a superar a los emitidos por los combustibles fósiles. La ventaja consiste en que ese CO2 va a ser utilizado para la futura generación de materia orgánica. 5. EL EFECTO INVERNADERO El planeta está cubierto por una capa de gases que componen lo que se llama atmósfera. Ellos son los encargados de absorber la radiación solar de onda larga que emite la Tierra hacia la atmósfera, una vez que ella ha sido calentada por esa radiación solar, impidiendo que esta vuelva directamente al espacio. Se produce así lo que se conoce como efecto invernadero. Este efecto es indispensable, ya que al retener parte de la energía que emite la tierra, se logra en ella una temperatura en orden a los 15°C lo que permite la existencia de vida en la misma. Pero lo negativo es que este efecto invernadero se está acentuando por las actividades que el hombre desarrolla en la Tierra al aumentarse la producción de dióxido de carbono, metano, óxido de nitrógeno, etc. provenientes del uso indiscriminado del petróleo, gas natural, etc. Esto provoca una serie de consecuencias entre las que podemos mencionar el calentamiento global de la Tierra y por ende a un progresivo cambio climático en el Planeta. Es necesario reducir el efecto invernadero actual con políticas y con el uso de energías renovables obtenidas de fuentes inagotables como la solar, la eólica, etc. que sirvan de complemento o sustitución. De no producirse el cambio deseado (evitar la acumulación de gases de EI), se aumentará la contaminación ambiental producida por el desequilibrio generado tanto por los procesos productivos y los materiales promovidos por la industria. 6. ANÁLISIS DEL BALANCE ENERGÉTICO DE LA TIERRA Parte de la radiación directa del sol que ingresa en la atmósfera terrestre la absorbe la superficie terrestre al incidir sobre ella provocando así su calentamiento. Otra parte también es absorbida por la atmósfera. El resto es reflejada. Por otro lado, la Tierra absorbe de la atmósfera la radiación retornada del efecto invernadero sumados a los recibidos de la radiación solar. Falta considerar que la Tierra pierde calor sensible y calor latente por la evaporación del agua. La diferencia entre lo que absorbe la Tierra y lo que emite la Tierra alcanza una absorción que es lo que está produciendo en la superficie terrestre un aumento de temperatura que se traduce en los cambios de los climas. Calor Latente: Cant. de energía requerida por una sustancia para cambiar de fase (no de temperatura). Calor Sensible: Energía térmica asociada al cambio de temperatura de una sustancia (no de fase) 7. EMISIÓN DE GASES EFECTO INVERNADERO EN LOS USOS DIARIOS Hay una necesidad de reducir la emisión de los gases a la atmósfera que se generan al adoptar los combustibles fósiles. Es por ello importante conocer a través de qué usos para el desarrollo de la actividad humana estamos generando la producción de dichos gases. - El dióxido de carbono (CO2) cada día se acentúa más su emisión. Esta se produce por el uso indiscriminado del gas natural o el petróleo para la obtención de la energía necesaria para los consumos residenciales. - El vapor de agua se origina por la evaporación del agua líquida de los mares y océanos y por la transpiración de las plantas. La cantidad que se emite a la atmósfera depende del clima. - El óxido de nitrógeno (N2O) es la principal fuente de producción de los vehículos y de las plantas eléctricas. - El metano (CH4) Se obtiene cuando se realiza la descomposición anaeróbica de la basura, el estiércol por los excrementos del ganado, la digestión de los animales de cría y cuando se adopta el uso de gas natural, petróleo y carbón. 8. FUNCIÓN DE LA CAPA DE OZONO EN LA ATMÓSFERA El ozono es un gas compuesto únicamente por oxígeno. Se encuentra en la atmósfera con su mayor concentración en la “estratósfera”. Es un efectivo gas de invernadero. El 90% de ozono presente en la misma forma una capa que se ubica entre dichas alturas actuando como escudo protector frente a los peligrosos rayos ultravioletas (UV) emitidos por el sol. De allí que sea fundamental que dicha radiación pase por el filtro que forma dicha capa de ozono con la finalidad de proteger la vida humana, vegetal y animal en la Tierra. El sol emite tres tipos de rayos ultravioleta: - El UV-A: Atraviesa los vidrios produciendo la pérdida de color de telas, tejidos, papeles y materiales diversos porque son los que tienen menor energía. - El UV-B: Ellos producen quemaduras solares. - El UV-C: donde la capa de ozono va a absorber casi totalmente su paso por la atmósfera ya que su presencia en la Tierra es incompatible con la vida. Esta capa de ozono está amenazada por el uso de sustancias químicas que originan el adelgazamiento de la misma produciéndose el llamado “agujero de la capa de ozono” y por lo tanto los UV que la atraviesan van a incidir sobre la salud de los humanos, cultivos y materiales.. El uso de los CFC (Cloro Fluoro Carbono provoca gases de EI) que tienen un alto poder destructor del ozono, se emplea tanto en refrigeración y heladeras comerciales como en los aislamientos térmicos, en los aerosoles, en los solventes, en las pinturas y en los Halones que se utilizan en los incendios. Ellos son los principales responsables de los problemas mencionados ya que provocan contaminantes que se liberan en la atmósfera. 9. PAUTAS DE DISEÑO SUSTENTABLE Se basa en la consideración y aplicación, tanto a escala urbana, como arquitectónica y constructiva, de todas las decisiones de proyecto necesarias en cada uno de ellos. Esto debe ser considerado de modo de obtener la eficiencia energética requerida, con la responsabilidad sobre el impacto ambiental, social y económico que se pueda producir en el ambiente construido. Se pueden agrupar en secuencias proyectuales (análisis de sitio, implantación de proyecto, aspectos formales, espaciales, funcionales, y tecnológicos) logrando un ahorro deseado. Definir contenido de energía de los materiales, su compromiso térmico, y las técnicas constructivas, para obtener una baja demanda de energía. Verificando posteriormente cómo se comporta el edificio. 10. ESTRATEGIAS DE DISEÑO A NIVEL URBANO 1. Implantación: Para la elección del sitio posible a adoptar para instalar el proyecto, debe tenerse en cuenta una serie de consideraciones: Las vistas disponibles del entorno, las pautas culturales de los usuarios, las condiciones del lugar, el paisaje que el mismo brinda, el clima donde está inserto dicho paisaje, así como con la posibilidad de contar con una calidad ambiental sin la presencia de ningún tipo de contaminante que pueda incidir tanto en la calidad del aire, como del cielo, la topografía y vegetación existente. 2. Tipo de suelo: su capacidad portante, la ausencia de arcillas expansivas, que no esté contaminado y sin la presencia de elementos químicos. Contar con la disponibilidad de elementos infraestructurales básicos (agua potable, red cloacal, evacuación del agua de lluvia, que la zona no sea inundable, que cuente con un buen drenaje y que se pueda disponer de brisas constantes a los efectos de utilizarlos como ventilación natural.) Se debe tener facilidad de acceso al sitio elegido contando con rutas y/o caminos necesarios para ello, un buen acceso a los medios de transporte para su vinculación con escuelas, comercio, etc. 3. Optimizar su emplazamiento aprovechando al máximo las disponibilidades arriba mencionadas: Esta es la tipología a adoptar, el aprovechamiento de las mejores orientaciones para lograr en los locales la mayor captación de la radiación solar durante el invierno y disponer de espacios exteriores bien soleados y protegidos de los vientos dominantes. Evitar el emplazamiento en zonas donde se genera la “isla de calor”. Del mismo modo evitar en el diseño la aparición de elementos que originan la misma. Para ello se deberá reducir las superficies impermeables o de color oscuro para evitar su calentamiento diario a causa de la radiación solar, ya que luego durante la noche se va a transmitir al espacio exterior en forma de calor. Se evitaría de esta manera el aumento de la temperatura ambiente. Para evitar este problema se deberán promover espacios verdes incrementando además la existencia de árboles y adoptando además superficies reflectivas en los pisos, decisiones todas que tenderán a mejorar el confort humano. 11. ESTRATEGIAS DE DISEÑO A NIVEL ARQUITECTÓNICO Posibles estrategias de diseño a considerar para tender a una arquitectura sustentable que tenga un bajo impacto ambiental, una destacable eficiencia energética y que reduzca además el costo operativo durante la vida útil del edificio: A) La sustentabilidad y el acondicionamiento natural de los edificios: considerar en el proceso de diseño arquitectónico de los edificios la aplicación de sistemas pasivos cuyo objetivo básico será reducir al máximo el gasto energético que va a demandar el tratamiento global del mismo. Los edificios consumen una cantidad de energía para llevar a cabo su control térmico, lumínico y acústico. Por eso se hace necesario la aplicación de una serie de estrategias a desarrollar durante la elaboración del proyecto, comenzando con un buen estudio del “factor de forma” más conveniente para el edificio, ya que según la decisión adoptada con la misma, va a depender la longitud de la envolvente y su costo. Por otro lado se debe resolver su composición ya que ella actúa como “filtro ambiental”a la luz, el agua de lluvia, y los vientos. Es importante llevar a cabo un análisis de las bondades que brindan las distintas orientaciones disponibles, con la finalidad de obtener de ellas el mayor confort posible en los distintos locales. Se deberá contar con una buena protección exterior de las aberturas para evitar la radiación solar directa sobre los vidriados durante el día de verano y la pérdida de calor durante la noche del invierno, considerando que el usuario pueda disponer de distintas posibilidades del uso de las mismas, disponiendo de un manejo eficiente para satisfacer sus exigencias según necesidades del momento. Es indispensable un correcto aislamiento térmico de las superficies opacas y de las zonas vidriadas eliminando la existencia de puentes térmicos, así como el obtener una relación establecida entre ambas superficies para conseguir un buen aprovechamiento de la iluminación natural que se requiera. También la envolvente debe proteger de los ruidos generados desde el exterior y evitar la transmisión de los provocados en el interior. De este modo lograremos un “acondicionamiento natural” del edificio utilizando positivamente los elementos que brinda la naturaleza y empleando los recursos que se disponen sin recurrir a los acondicionamientos artificiales. Estudio más detallado para la solución de las envolventes: Es necesario decidir cómo se van a resolver, tanto los cerramientos opacos, como los cerramientos vidriados, a los efectos de regular el intercambio de energía entre el interior y el exterior para disminuir la transferencia térmica de la misma que se produce precisamente a través de la envolvente. Resolver cerramientos opacos y vidriados, regular el intercambio de energía para disminuir la transferencia térmica Cerramientos opacos: Puede ser un cerramiento pesado, con masa y espesor importante donde se va a acumular la radiación solar y va a ser emitida posteriormente al local o puede ser como cerramiento liviano con espesores de materiales que tengan una elevada capacidad de aislación térmica deteniendo el ingreso del calor generado por radiación, evitando el recalentamiento del aire interior En el caso de protección térmica de los cerramientos opacos constituye una resolución constructiva de las medianeras, deben ser macizas formadas por ladrillos comunes o piedra de espesor 30 cm, no se puede adoptar la doble hoja con cámara de aire, esto conlleva a tener que poner una frazada adosada a la solución del lado interior permitiendo el calentamiento de esta medianera durante el día. Definido el tipo de muro obtendremos los valores de transmisión térmica como de condensación superficial e intersticial. Cerramiento horizontal: formado por los techos, es necesario también aquí clasificarlos según su peso en: techos pesados y techo livianos. Las soluciones a proponer para los mismos deben tener en cuenta que el sol actúa fundamentalmente en el verano sobre las superficies horizontales calentándose y alcanzando altas temperaturas en el aire que las rodea. Por ello es importante la configuración de los mismos, las que en todos los casos deben contar con una buena aislación térmica y con la necesidad de disponer de materiales en su faz superior con color y textura que reflejen la mayor radiación incidente. Soluciones: cubierta ajardinada, cubierta invertida, estas dos tienen la aislación térmica en la cara superior, logrando una cubierta fría y aumentando la vida útil de los materiales. Cerramientos vidriados: el sol incidiendo sobre ellos provoca una carga térmica importante sobre los locales si no se toman recaudos de diseño necesarios para atemperar los mismos. Aquí nos encontramos con aberturas que deberán resolver en ellas una serie de interrogantes: cómo se ventilarán los locales de acuerdo a su accionamiento, cómo se enfrentarán los problemas de infiltración de aire que se pueden producir a través de las uniones entre marco y hoja, qué se tomará ante la posible existencia de puentes térmicos que pueden existir en la abertura, cómo evitar el ingreso del agua de lluvia y de la condensación del vapor sobre los vidrios adoptando la solución más conveniente para enviar los mismos al exterior y no permitir el vuelco hacia el interior del local. El problema más importante es la cantidad de energía radiante de longitud de onda corta, a la que está expuesta la abertura, parte es absorbida, parte reflejada pero la mayor parte es transmitida al interior, pero el vidrio es opaco a las radiaciones de longitud de onda larga. Una de la solución puede ser adoptar distintos tipos de vidrios y diferentes revestimientos o Proponer protecciones exteriores, que se pueden disponer según la orientación.Se pueden utilizar como vidrios monolíticos o como doble vidriado hermético (DVH) con cámara de aire entre ellos con una serie de ventajas. El ingreso del sol es beneficioso para el invierno ya que las superficies interiores pueden captar la radiación recibida y emitirla durante la noche, pero es negativa para el verano por las razones ya explicitadas. Ésta es la causa por la cual deben proponerse para las aberturas protecciones exteriores móviles para evitar esa incidencia directa del sol en el verano y para preservar el calor recibido durante el día de invierno y que no se pierda por transmisión durante las noches del mismo. Por otro lado se pueden disponer, según la orientación de los locales en estudio, de aleros, toldos, parasoles para evitar ese ingreso directo. Posibles variantes de diseño que pueden adoptarse: Norte es la orientación preferida. Aleros fijos o móviles o presencia de galerías utilizadas durante todo el año, además permiten receder las superficies vidriadas y que no sean accesibles al exterior reforzandose con parasoles fijos horizontales.  Oeste: deben ser tratadas especialmente en el verano ya que reciben importantes cargas térmicas emitidas por el sol y donde además la temperatura del aire exterior ha ido aumentando paulatinamente e incidiendo sobre las mismas. pensar elementos verticales móviles o fijos. Sur: No recibe radiación del sol durante 6 meses y los otros 6 meses las cargas térmicas bajas durante la mañana. Pero a la tarde se hace un problema porque la altura del sol es baja y la carga térmica aumenta por lo que debe tratarse. En los edificios en altura con estructura independiente las fachadas deben cumplir con una serie de funciones: ➔ “Doble fachada ventilada”: resuelve el cerramiento exterior del edificio. Para ello se dispone de una estructura metálica de sostén sobre la que se pueden colocar distintos materiales al exterior. Este revestimiento está separado del muro interior formando una cámara de aire. B) La sustentabilidad y el uso racional del agua potable Controlar el consumo indiscriminado de la misma y verificar que las instalaciones de los edificios estén provistos de artefactos, griferías y elementos destinados a la racionalidad así como reciclados de aguas de lluvia, utilización de aguas grises previo filtrado. C) La sustentabilidad de los materiales Verificar el cumplimiento de una serie de exigencias como la demanda energética por kilo de material a lo largo de las distintas etapas que debe recordar, tanto sea en su extracción, transporte o producción, evitando contaminación durante los mismos y verificando que puedan ser reciclados Los materiales tradicionales como el ladrillo, el hormigón o la madera tienen un bajo contenido de energía primaria durante las etapas arriba mencionadas. Los nuevos materiales que están en pleno uso como ser los plásticos, el aluminio, el acero inoxidable, tienen un alto consumo energético y además presentan el gran problema que es la emisión de gases efecto invernadero durante el proceso de su producción lo que conduce a la contaminación ambiental. A partir del cumplimiento de lo mencionado para la elección del material más conveniente para la función que debe cumplir, es necesario verificar además tanto su peso como su comportamiento higrotérmico ya que va a depender del espesor, satisfacer las condiciones, y la necesidad de complementarlo o no con un material aislante (poliuretano, poliestireno expandido) ellos tienen un alto contenido energético pero emiten gases de efecto invernadero prefiriéndose la lana mineral o la lana de vidrio El problema que se suscita es que los materiales que forman parte de esa condición (poliuretano, poliestireno expandido) tienen un alto contenido energético pero emiten gases de efecto invernadero durante su producción, prefiriéndose la lana mineral o la lana de vidrio que si bien su coeficiente de conductibilidad térmica es mayor presentan un grado de contaminación menor. La madera de bosques certificados, es un recurso renovable y que no incluye deforestación de bosques nativos sino que lo hace de los bosques implantados. Su peso específico es bajo y economiza transporte. El árbol absorbe co2 beneficiando el entorno Dentro de los materiales tradicionales la madera genera un valor menor de energía consumida para su producción con relación al hormigón y a la mampostería y por lo tanto también son menores las emisiones de gases como ser el CO2, vapor de agua, ozono y no contribuyendo así al efecto invernadero. Consumos energéticos: ➔ Consumos muy altos: plásticos y aluminios ➔ Consumos altos: Acero y vidrios ➔ Consumos medios: Cal, ladrillos, baldosas cerámicas, hormigón y madera. ➔ Consumo bajo: arena, áridos y tierra D) La sustentabilidad de los sistemas constructivos La elección de los materiales está íntimamente ligada a la determinación del sistema constructivo a adoptar y dentro de ellos al peso de la construcción resultante con dicha adopción. Es así que nos encontramos con sistemas constructivos livianos y sistemas constructivos pesados, los que van a tener distinta incidencia en la sustentabilidad ambiental. Se recomienda racionalizar los elementos que forman parte de dichos sistemas con el fin de reducir los tiempos de ejecución lo que ello va a traer aparejado una disminución de la energía necesaria a tal fin y poder adoptar productos certificados. E) La sustentabilidad y las instalaciones Fundamentalmente el objetivo a lograr es minimizar el consumo energético de las instalaciones ya sea en la forma de proveer la energía indispensable tanto para su desarrollo así como para su funcionamiento y uso de las mismas. Los sistemas que provocan en edificios residenciales el calentamiento de agua para el consumo y para calefacción de baja temperatura, así como los sistemas utilizados para refrigerar el aire de los locales y a las que proveen la iluminación artificial de los mismos, deben acompañar a las exigencias cada vez mayores de los índices de confort requeridos por los usuarios. En primer lugar se debe tratar de remplazar la provisión de energía desde la red eléctrica general por la provisión de energía eléctrica proveniente de recursos renovables. (Se puede obtener con la colocación de paneles fotovoltaicos) Optimizar las instalaciones de iluminación artificial , por lo que es necesario optimizar la luz natural para reducir las horas del servicio artificial, uso de lámparas LED, se trata de volcar al consumidor al uso de lámparas de bajo consumo, pero controlando la vida útil de las mismas. Es fundamental especificar que el sistema que se adopte tenga bajo potencial de calentamiento global y de destrucción de la capa de ozono. Unidad 2: Acondicionamiento higrotérmico de los edificios  HIGRO: significa 'húmedo' TÉRMICO: significa ‘calor‘. Aspectos cualitativos y cuantitativos para mejorar la habilidad de los edificios: Piel del edificio: filtro ambiental que aportará a la obtención de una calidad de vida deseable y obtenida con un uso racional y eficiente de los recursos disponibles. ➔ Filtra el calor y la luz. ➔ Impide el ingreso de la lluvia y viento. ➔ Correcto funcionamiento higrotérmico del edificio ➔ Impermeabilidad al aire para muros opacos como vidriados. ➔ Correcto aislamiento acústico. ➔ Debe responder a exigencias formales del proyecto ➔ Debe tener viabilidad constructiva y costo final adecuado. Estudio de la piel del edificio que sirve como filtro ambiental. Un estudio sensato de la problemática ambiental. Es la que hace tanto el diseño del edificio como de su construcción, teniendo en cuenta las características climáticas de la zona, asi como las particularidades del sitio y las pautas culturales que van a habitarlo, con el fin de obtener las condiciones de habitabilidad deseadas. Confort térmico: Necesidad de lograr en el interior de los distintos locales el nivel de vida requerido de Confort. “Es la condición mental que encuentra satisfacciòn en el ambiente térmico que lo rodea” Primeros Aspectos Generales a considerar durante el Anteproyecto: ➔ Características climáticas de la zona y variables físicas: Variación de temperaturas, humedad relativa, vientos predominantes y régimen de lluvias. ➔ Particularidades del sitio: Vegetación, cercanía a superficies de agua, densidad de edificación, relieve ➔ Particularidades culturales: Historia, costumbres, modos de vida, funcionalidad y espacialidad.  ➔ Diseño del proyecto: Orientaciones, aprovechamiento de la radiación solar durante el invierno, protección adecuada de superficies vidriadas en verano, calidad de iluminación natural, ventilación de locales aprovechando los vientos dominantes, aislamiento térmico del edificio cumpliendo normativas y reglamentos de edificación, y elección de materiales. Intercambios térmicos entre elementos que están a diferente temperatura o entre sectores de un mismo elemento: Intercambios térmicos: Convección, radiación y conducción. La transferencia de calor por el movimiento de masa o por circulación dentro de una sustancia. Se produce sólo en los líquidos y gases. Convección: Coeficiente de convección [W /m2 K]. Depende de: Velocidad del aire cerca de la superficie. Posición de la superficie (Horizontales= Cubiertas o Entrepisos y Verticales= Muros) Sentido del flujo (Ascendente – Descendentes) Transferencia del Calor producida mediante absorción y emisión de energía a través ondas electromagnéticas de distinta longitud:  No exige la presencia de un medio material (Ej. luz visible, radiación infrarroja, radiación ultravioleta y rayos X). Radiación en cuerpos opacos: Coeficiente de absortancia (α): Relación entre la energía que absorbe una superficie y la radiación incidente sobre la misma que proviene del sol. Depende de la superficie de los materiales: color y textura. Coeficiente de emisividad (ε): Relación entre la cantidad de calor que la superficie de un cuerpo emite por radiación y la cantidad de calor incidente sobre él proveniente del sol. Conducción: Transferencia de calor en un sólido o entre sólidos de una zona de temperatura más elevada a otra más fría: Materiales buenos conductores del calor: Ej. Metales (aluminio, acero, plata, etc.). Malos conductores del calor: Ej: aislantes térmicos, pueden ser materiales plásticos u orgánicos que mantienen aire confinado en sus microscópicas celdas. Conductividad térmica: (λ) [W / m. K] : Flujo de calor transmitido, en régimen estacionario, a través de un material, de espesor unitario, en la unidad de tiempo, por unidad de superficie y perpendicular al mismo, cuando el gradiente de temperatura entre sus caras es la unidad. Depende del material: su densidad, porosidad, temperatura y modo de uso y estado de conservación. Cálculo de intercambio térmico: Resistencia térmica: (R) [m2. K / W] Es el cociente entre el espesor (e) y la conductividad térmica (λ). de cada una de las distintas capas que forman los muros o techos. R = e / λ Resistencias térmicas superficiales: Interior (Rsi) [m2 K / W] Exterior (Rse) [m2 K / W] Son las resistencias térmicas de las capas superficiales de aire adyacente a las superficies internas o externas de un elemento que transmite calor al aire que lo rodea por radiación y convección. Valores (Rsi) y (Rse) dependen de: dirección del flujo de calor con relación al cuerpo receptor (muro o techo). Resistencia térmica total: (Rt) [m2. K / W] Es la suma de las “n” número de capas homogéneas de materiales (R1, R2, etc.) incluyendo la cámara de aire (Rc) (en caso de existir) que conforman el elemento de la envolvente en estudio y las Resistencias superficiales interiores y exteriores (Rsi) y (Rse). Siendo: R1 = e1 / λ1 Rt = Rsi + R1 + Rc + R2 + Rn...+ Rse Transmitancia térmica: (K) [W / (m2 K)] Indica el flujo de calor a través de la unidad de superficie de un elemento constructivo de un cierto espesor y perpendicular al mismo, en la unidad de tiempo, cuando la diferencia de temperatura entre las masas de aire que él separa es de 1ºC. K = 1 / Rt (m2. K / W) Rt = inversamente proporcional a K ➔ Ilustra el funcionamiento térmicamente de los elementos que componen la piel del edificio. ➔ A mayor K = menor K = menor calidad de Aislación Térmica TRANSMITANCIA TÉRMICA (K) [W / (m2 K ] (PRÁCTICA) 1 - Definir: Elemento constructivo Época del Año Dirección del Flujo de Calor Zona Bioambiental de la ciudad estudiada 2 - Definir Resistencia Superficial Interior y Exterior (según tipo de elemento Muro-Techo-Entrepiso) y dirección del flujo de calor) 3 - Definir Capas componentes del elemento constructivo Densidades, Espesores y Conductividades Térmicas de cada capa /material 4 - Calcular Resistencia de Materiales R = e / λ 5 - Calcular Resistencia Térmica Total (Rt) Sumando todas las R 6 - Calcular la Transmitancia Térmica K = 1 / Rt 7 - Verificación del K Max Adm con Valores de Ordenanza N°8757 (2011) de Rosario Temperatura sol - aire: Está referida al impacto que se produce en las superficies opacas de los edificios por la influencia de la radiación solar y el color de dicha superficie combinadas con la temperatura ambiente. El proyectista debe tener en cuenta en la solución, los efectos de brindar en los locales habitables el confort interior deseado por los ocupantes. El objetivo es lograr mayor confort interior. Adoptar decisiones necesarias en la propuesta técnica constructiva de la envolvente. Se puede definir la temp sol - aire como “el impacto donde combina, la temperatura del ambiente, y por el otro, la radiación solar recibida sobre la superficie donde el color de la misma y su rugosidad van a influir en el valor final de dicha temperatura” Cada color tendrá un coeficiente de absorción diferente, mientras más claro, el coeficiente será menor. Materiales más oscuros absorberán más radiación solar influyendo finalmente en la temperatura interior. Como consecuencia se deben evitar colocar colores oscuros, y un buen aislante térmico, con el objetivo de disminuir el coeficiente de transmitancia K, y el valor de carga térmica. Inercia térmica Está vinculada directamente con la acumulación de energía Es la cantidad de calor que puede conservar un cuerpo y la velocidad con la que lo cede o absorbe, disminuyendo así la necesidad de aportar climatización Dependerá de las características del material: - De la masa térmica: su capacidad calorífica, es la relación entre el calor transmitido a un cuerpo y las variaciones de temperatura, cuanto mayor es esa, mayor es la cantidad de calor que hay que transmitirle para que la temp aumente 1°, y cuanto mayor sea su masa, mayor su capacidad calorífica - Densidad: Relacionando el volumen y la masa del elemento - Calor específico: capacidad de almacenar calor - Conductividad térmica: capacidad del material de transmitir calor por conducción La inercia termica se adopta para conservar la temp de los locales habitables a lo largo del día mediante muros de gran masa, estos muros se calientan durante el día de invierno y cuando baja la temperatura a la noche le va cediendo la temperatura al ambiente, por eso hay que tener una ventilación adecuada para desalojar el calor acumulado en época estival. El uso de esta en la envolvente depende de una serie de factores como el clima donde está ubicado. La inercia térmica actúa sobre la temp interior de dos formas - Mediante el amortiguamiento: es el grado de oscilación de la temp int comparada con la temperatura exterior (amortiguamiento del 85% al 90%) - Mediante el desfase: También denominado retardo térmico, es el tiempo que necesita para entrar al interior del local un pico de temperatura exterior. (10/12/14 hs) La construcción ideal es aquella que tiene un buen aislante térmico, que en invierno no deje salir el calor aportado durante el día, tiene una inercia térmica suficiente para que en el verano se pueda estabilizar la alternancia de temperatura durante el día y la noche. Si colocamos el aislante térmico del lado exterior, vas a obtener una mayor inercia térmica, pq la masa del muro va a ser mayor, más densa, en cambio si colocamos el aislante térmico en el lado interior vas a adoptar materiales con mayor densidad perdiendo inercia térmica ya que no siempre es necesaria su disponibilidad. Aislamiento térmico: es un material de baja transmitancia térmica permitiendo que el flujo de calor tenga dificultades para atravesar el material e ingresar al edificio. ACONDICIONAMIENTO HIGROTÉRMICO DE LOS EDIFICIOS Tema 1: La habitabilidad de los edificios y los aspectos cualitativos y cuantitativos de sus exigencias. 1.- CONSIDERACIÓN DE LOS ASPECTOS CUALITATIVOS PARA MEJORAR LA HABITABILIDAD DE LOS EDIFICIOS: “Los edificios consumen con su construcción, uso y mantenimiento la mitad de la energía que se genera en la tierra y producen la mitad de dióxido de carbono que contamina la atmósfera”. Esto nos conduce a la necesidad de lograr edificios que brinden a sus usuarios las condiciones de habitabilidad deseable, las que deberán estar acompañadas por un uso racional de la energía disponible. Es por tal razón que el proyectista al comenzar a definir el anteproyecto debe tener en cuenta las características climáticas de la zona donde se va ubicar el edificio, así como las particularidades del sitio elegido dentro de ella, y sin dejar de considerar las pautas culturales de los que van a habitarlo. Simultáneamente se deben conocer todas las variables físicas y climatológicas allí presente ya que tendrán una gran influencia en el diseño cobrando importancia las variaciones de temperatura que se producen a lo largo del año. Debemos tener en cuenta las orientaciones más convenientes tiene el fin de lograr a través de sus superficies vidriadas buenas visuales hacia el exterior, mayor aprovechamiento solar, propone protección adecuada, incidiendo sobre la ventilación e iluminación natural. Es necesario llevar a cabo una sensata elección de los materiales a emplear, tanto sea con relación a su comportamiento higrotérmico como a una tecnología apta para su materialización. Estudiar el diseño de la piel del edificio ya que como envolvente del mismo va a filtrar el calor y la luz impidiendo a la vez el ingreso de la lluvia y el viento. Con ello, se logra una impermeabilidad al aire para evitar filtraciones y un buen aislamiento acústico, teniendo en cuenta su viabilidad constructiva y su costo final. Al no considerar lo manifestado nos va a conducir a obtener edificios cuyos locales estarán a una temperatura por debajo del confort invernal o por sobre el estival. Nos encontraremos además con paredes y techos que tienen en sus superficies temperaturas inferiores a la del ambiente. Ello favorece a la aparición de distinta patologías que pueden ser de tipo físico (humedades varias, condensaciones, etc.), como de tipo químico (eflorescencia, colonia de hongos, oxidaciones, etc.) o de tipo mecánico (desprendimiento de revoques, fisuras, etc.). Esto puede influir en caras interiores como exteriores. Hay necesidad de volcarnos a las energías que puedan renovarse, con las cuales por un lado se va a lograr la habitabilidad requerida a la vez que reducir los consumos mencionados de los combustibles no renovables. Ampliar el uso de energías y volcarnos a las que se puedan renovar. Con el fin de mejorar las condiciones de habitabilidad y preservar el medioambiente. Exigencias a cumplir por los elementos adoptados:  ➔ Aislación higrotérmica (aislamiento acústico, protección al fuego ingreso de agua lluvia, impermeabilidad al aire) ➔ Para aumentar la resistencia térmica se deben adoptar materiales que sean buenos aislantes. ➔ Una pared húmeda disminuye su resistencia térmica, siendo el agua un conductor principal del calor. ➔ Se puede aumentar la resistencia adoptando una cámara de aire, pudiendo ser rellenada por distintos materiales. ➔ Mejora su aislamiento térmico con productos moldeados que contengan huecos y asegurando la impermeabilidad al aire, para evitar las diferencias de temperaturas y presión entre interior y exterior 2. ESTUDIO DE LOS INTERCAMBIOS TÉRMICOS ENTRE DOS ELEMENTOS QUE ESTÁN A DIFERENTE TEMPERATURA 2.1. Convección Es la transferencia de calor que se origina por el movimiento de masa o por circulación dentro de una sustancia. Si hay diferencias de densidades de la materia tendremos una convección natural; si en cambio la materia está obligada a moverse de un lado a otro (por ejemplo el aire con un ventilador o el agua con una bomba) tendremos una convección forzada. Se produce en líquidos y gases donde las moléculas se puedan mover libremente. En superficies verticales el flujo de calor que va a recibir va a ser proporcional a la diferencia de temperatura del aire y superficie, y a un coeficiente de intercambio superficial por convección. El flujo va a depender de la velocidad del aire, posición de dicha superficie, sentido del flujo. Para superficies horizontales el flujo debe ser ascendente o descendente dependiendo de la temperatura de la superficie y la temperatura del aire. Superficies horizontales: techos y entrepisos. El flujo puede ser ascendente o descendente. 2.2. Radiación Es la transferencia del calor cuando el intercambio se produce mediante la absorción y emisión de energía por ondas electromagnéticas de distinta longitud. Esa transferencia de calor se va a producir entre medios que están a diferente temperatura y aunque los separe el vacío la radiación electromagnética se va a propagar a través del mismo transportando energía de un medio a otro. La energía radiante emitida por una superficie va a depender de la naturaleza de la misma como así también de su temperatura. A la arquitectura le interesa la radiación emitida por el sol siendo esta la mayor fuente de radiación emitiendo temperaturas de 6000 K. Nos encontramos con la radiación de onda corta que es la que atraviesa directamente los vidrios proveniente del sol , absorbiéndose, transformándose en calor y luego emitida en forma de radiación de onda larga. Radiación en cuerpos opacos Nos interesa conocer: Coeficiente de absortancia: es la relación que existe entre la energía que absorbe dicha superficie y la radiación incidente que proviene del sol y que es de onda corta. Coeficiente de emisividad: es la relación entre la cantidad de calor que un cuerpo emite por radiación y la cantidad de calor sobre el mismo que proviene de la radiación solar. Longitud de onda larga. Cuerpos con alta absorbancia de onda corta tienen una alta emisividad de onda larga. Idem baja absortancia / baja emisividad El color de la superficie tiene incidencia en la absortancia de la radiación solar En general los cuerpos que tienen una alta absorción de la energía radiante de onda corta tienen una alta emisividad de la radiación de onda larga. Por otra parte los que tienen baja absortancia de la energía radiante de onda corta tienen también una baja emisividad de la radiación de onda larga. Con el color α va a disminuir y ε va a aumentar. Cuerpos transparentes (superficies vidriadas) Estas superficies, parte de la radiación incidente de onda corta, ingresa directamente al local, atravesando el vidrio, otra parte reflejada hacia el exterior, y otra parte es absorbida aumentando su temperatura. Esto va a depender de las propiedades de transmisión de cada tipo de vidrio, para el paso de luz visible, control solar y transmitancia térmica. Esto ha llevado a la industria a la necesidad de proveer distintos tipos de vidrio, todos ellos con la finalidad de reducir la cantidad de radiación ingresada. Es así que existen vidrios de color teñidos en su masa, vidrios espejados, vidrios reflectivos, vidrio con baja emisividad, el doble vidriado hermético, etc. Todos ellos apuntan a un mejoramiento, tanto del confort interior como para lograr mayor seguridad (vidrios laminados y/o vidrios templados) por las posibles roturas a sufrir y sobre todo para reducir el consumo energético. El flujo que ingresó al local en forma de radiación de onda corta, calentara el local, pero la radiación que se va a emitir (onda larga) no podrá salir al exterior generando un efecto invernadero, donde el calor queda retenido elevando la temperatura interior, resulta positivo durante el invierno, pero no durante el verano donde se produce sobrecalentamiento. Aumentando el consumo de energía y con la necesidad de proveer protecciones exteriores evitando el ingreso de radiación directa. A tal fin se pueden adoptar distintas soluciones en el diseño que seguramente van a influir sobre el aspecto formal del edificio. Podremos adoptar aleros horizontales fijos o móviles de un ancho que eviten el ingreso directo del sol en verano y lo permitan durante el invierno. También distintos tipos de parasoles. Algún tipo de sombrilla como ser la cortina de enrollar, persianas, postigones, celosías, etc. De igual modo optar por toldos o screen o bien vidrios especiales como los arriba mencionados. Estas soluciones deben estar correctamente ubicadas con relación al vano a cubrir y a las superficies vidriadas. Se recomienda una separación conveniente entre vidrio y protección para facilitar el movimiento de la capa de aire que allí se forma, evitando de este modo la existencia de un colchón caliente. Con este fin una posición correcta sería colocar la protección fuera de la pared donde está ubicada la abertura. 2.3. Conducción En un sólido es la manera de transferir el calor de una zona donde la temperatura está más elevada a una zona que está más fría. En las dos caras externas del material existe una diferencia de temperatura constante (equilibrio térmico). Mejores conductores los metales, el aire y los plásticos debido a sus microceldas son malos conductores (aislantes térmicos). La magnitud del flujo mencionado va a ser proporcional a la diferencia de temperatura entre dichas zonas, a la conductividad térmica del o de cada uno de los materiales que componen el cuerpo e inversamente proporcional al espesor del mismo. q = (t1 – t2). λ / e (q: flujo de calor) Conductividad térmica  Es el flujo de calor transmitido, en régimen estacionario, a través de un material, de espesor unitario, en la unidad de tiempo, por unidad de superficie y perpendicular al mismo. Su símbolo es λ y su unidad, una vez que se simplificó su espesor y su superficie, es: W / m. K. Depende de la densidad del material, de su porosidad, de su uso y de su estado de conservación. Material aislante, espuma de poliuretano y poliestireno expandido en planchas debido a que tienen aire o gas incorporado en su masa. Más conductores, hormigón estructural y morteros para revoques El agua tiene un mayor coeficiente de conductividad que el aire. Es debido a ello que se debe tener muy en cuenta el problema de condensación intersticial en la envolvente de los edificios. En determinados materiales, especialmente los plásticos celulares, lana mineral, fibras de vidrio, etc. se los debe proteger de la radiación solar, como así también de las altas temperaturas. A medida que los materiales aumentan su densidad también aumenta el valor de su conductividad térmica y que cuando menor es el valor de dicho coeficiente λ el material es más aislante, pero hay que hacer notar que dicho valor aumenta con el contenido de humedad del material. También el valor de λ depende de la porosidad del material, de la temperatura de uso y del estado de conservación del mismo. + DENSIDAD + CONDUCTIVIDAD TÉRMICA / -COEFICIENTE λ +AISLANTE Resistencia térmica (Más teórico) En régimen estacionario, la RT de las distintas capas que forman el muro o el techo es el cociente entre el espesor y la conductividad térmica λ (R= e / λ) Es una característica propia, cada material va tener su propia resistencia ya sea para muros opacos o para superficies vidriadas y cámaras de aire. Resistencias térmicas superficiales: (la interna RSi y la externa Rse) Son las resistencias térmicas de las capas superficiales de aire adyacente a las superficies internas y externas respectivamente de un elemento que transmite calor al aire que lo rodea tanto sea por radiación como por convección. La resistencia total se saca sumando el número de capas homogéneas de un material, cámara de aire y las resistencias superficiales. Estas van a depender de la dirección del flujo. Rt = Rsi + R1 + Rc + R2 + Rn + Rse Los valores de las Resistencias superficiales van a depender de la dirección del flujo de calor con relación al cuerpo que la reciba (muro o techo). Dicho flujo puede ser tanto horizontal, como ascendente o descendente Transmitancia térmica (Más teórico) Es el flujo de calor a través de la unidad de superficie, de un elemento constructivo de cierto espesor y perpendicular al mismo, en unidad de tiempo, cuando la diferencia de temperatura entre las masas de aire es de 1°C (K= 1/Rt) La resistencia térmica es inversamente proporcional a K La transmitancia térmica me está informando sobre la calidad del aislamiento térmico obtenido de cada material. Cuanto mayor sea K, menor será el aislamiento. Este coeficiente K me va a ilustrar cómo funcionan térmicamente los elementos que componen la piel del edificio, es decir me está informando sobre la calidad del aislamiento térmico obtenido. 3. LEYES, DECRETOS, ORDENANZAS Y NORMATIVAS EN EL PROYECTO El objetivo es obtener el acondicionamiento térmico exigible en la construcción de edificios para lograr, además de la habitabilidad por ellos requeridos, la viabilidad que se le reclama para su habilitación y uso. A tal fin disponemos de las Normas IRAM. Es indispensable su lectura y su consideración en lo que hace fundamentalmente a los aspectos higrotérmico de los edificios en el momento de su proyecto. Aislación térmica y condensaciones Se establecen los valores máximos de “Transmitancia térmica” que deben cumplir las paredes exteriores y los techos, no siendo necesaria la verificación del riesgo de condensación superficial en los mismos. También se legisla para las superficies vidriadas de techo cualquiera sea su superficie relativa y posición. No se aceptan las condensaciones intersticiales debiendo recurrirse para ello a la colocación de una barrera de vapor, a definir su materialización así como su ubicación dentro del paquete con un detalle constructivo, el que deberá formar parte del expediente al iniciarse el trámite. Protección solar Las exigencias de protección solar se establecen en relación a las orientaciones de cada una de las superficies semitransparentes. A tal fin se adoptó un “Factor de Exposición Solar” (FES) que es un parámetro que indica la capacidad de un cerramiento transparente en filtrar la incidencia de la radiación solar. Su valor indica la relación entre el tipo de protección solar ofrecido por un cerramiento cualquiera con el valor correspondiente a un vidrio común incoloro de 3 mm de espesor sin protección ni obstrucción alguna, siendo su valor igual a 1. Allí encontramos para distintos tipos de vidrios y espesores, el FES correspondiente, considerando distintas posibilidades exteriores de las aberturas: que puedan no tener protección alguna, o bien disponer de cortinas de enrollar, de persiana exterior con tablillas inclinadas, de parasoles horizontales fijos, parasoles verticales móviles, o bien cortina exterior de tela o toldo. 4. Cálculo de la transmitancia térmica K para un determinado tipo de muro Definidas las distintas capas componentes del elemento constructivo a considerar, la Resistencia superficial interior y exterior del mismo, así como las densidades, los espesores y la conductividad térmica de cada una de dichas capas, se estará en condiciones de determinar el valor de su Resistencia térmica total (R) y a partir de allí poder calcular el valor de la Transmitancia térmica (K) Para los cálculos que llevaremos a cabo se considera en Rosario (zona bioambiental III y sub zona bioclimática IIIa) como temperatura exterior de diseño el valor extraído de los datos climáticos de invierno de la Norma IRAM 11603 como “Temperatura de diseño mínima” (TDMN) que es de: -4ºC. Con relación a la humedad relativa (HR) se adopta el 90%. En lo que se refiere a la “Temperatura interior de diseño) para viviendas se considera 18ºC y para la humedad relativa el 70%. Todos los datos necesarios para el cálculo se vuelcan en esta Planilla: LA TECNOLOGÍA DE LA ARQUITECTURA Generalidades Si al resolver la composición de las superficies opacas en la piel del edificio, se rompe su configuración, se reduce la resistencia térmica en los puntos afectados. Esa pérdida de continuidad puede deberse tanto a la disminución de su espesor para ubicar allí instalaciones, por necesidad de incluir en el muro materiales pertenecientes a la estructura o por la aparición de elementos del sistema constructivo. Del mismo modo a la disminución o interrupción del aislante térmico o a la ausencia de solución en la esquina de los muros. Debido a ello, estamos en presencia de los puentes térmicos, que son los puntos donde se rompe la configuración general de las superficies opacas de la envolvente del edificio. Se refiere al cambio en el comportamiento térmico que se produce en el cerramiento al modificarse su configuración. Por eso durante el invierno, su temperatura interior va a ser mejor que la que tiene el resto del cerramiento opaco, y por eso aparecerán condensaciones superficiales. Por todo esto, se va a reducir el confort interior requerido, y por otro lado, habrá un incremento del costo del acondicionamiento artificial. De allí, que sea necesario prevenir la existencia de dichos puentes térmicos o bien aplicar correcciones al diseño de elementos constructivos adoptados. Causas: Disminución considerable del espesor de la piel del Edificio. Ubicación de instalaciones Por incluir en el muro materiales de la estructura resistente Aparición de distintos elementos del sistema constructivo Disminución o interrupción de los aislantes térmicos Ausencia de Soluciones en esquinas o intersecciones entre muros exteriores y divisorios Consecuencias: El Flujo de calor tiende a curvarse buscando la zona del cerramiento con mayor conductividad térmica (mayor facilidad al flujo = Puentes Térmicos). El efecto del puente térmico es mayor al de su dimensión real. Distintos tipos de fuentes térmicos Existen distintos tipos de fuentes térmicos y ellos pueden variar: Por la disposición de los elementos que componen los muros y techos. Por la forma de los elementos en dichas superficies. Es así que nos encontramos con los “puentes térmicos regulares” y los “puentes irregulares”. La heterogeneidad se refiere al comportamiento térmico que se produce en el cerramiento ya que al modificarse su configuración, la nueva configuración no va a conservar las características de la original. Esto se comprueba si se analiza la temperatura superficial en el puente térmico y se la compara con el resto del muro o techo. El grado de heterogeneidad se determina con el coeficiente de heterogeneidad superficial y se calcula relacionando la diferencia de temperaturas entre el ambiente y la superficie de la pared en la zona del puente y en la zona normalmente aislada, se considera que un cerramiento tiene heterogeneidad superficial compleja cuando su coeficiente de heterogeneidad es superior a 1,50 en fachadas livianas y 2 en fachadas pesadas: ¿Cómo actuar frente al puente termico? La importancia de cada uno es diferente, ya sea por la cantidad que se tienen de ellos o por sus cualidades particulares. Se deben calificar y obtener algunos de estos resultados: a) Que no haya puente térmico (dudoso) b) Que exista, pero que su efecto esté por debajo de las limitaciones críticas. Si el resultado fuere este, no se actuará constructivamente sobre los puentes térmicos puesto que su influencia es pequeña, pero si se deberá considerar en el cargo de la carga térmica del local, un incremento entre el 10 y 20 % de la misma. c) Que exista pero que su efecto este por enigma de las limitaciones críticas. Si el resultado fuera este, se deberá corregir constructivamente hasta que alcance el fuera del límite crítico y considerar luego el incremento mencionado en B. Longitud virtual del puente térmico La influencia del puente térmico sobre el cerramiento se da en 2 zonas: 1) La zona afectada propiamente dicha, es de menor importancia, donde la temperatura superficial es menor de la que le corresponde por su resistencia térmica. 2) Una zona de influencia directa donde se cumple el mismo efecto mencionado en 1 pero además el coeficiente de heterogeneidad se mantiene por encima de los límites definidos: 1,50 o 2 según el peso del cerramiento. Cuantificación de los efectos de los puentes térmicos Afectan la habitabilidad de los locales donde se encuentran, razón por la cual se deben analizar sus defectos desde distintos puntos de vista, entre los que cabe mencionar los siguientes: a) Que afecten el consumo energético del local ya que son puntos térmicamente débiles por los que se pierde calor rápidamente. b) Que afecten el bienestar de los ocupantes ya que en los puentes al alcanzar temperaturas superficiales más bajas que en las zonas normalmente aisladas, hay riesgo de condensaciones, lo que provocará una reducción de la temperatura media radiante del local. c) Que afecten al local desde el punto de vista de las lesiones patológicas que allí se pueden producir por la presencia de condensaciones. La concentración de humedad en una superficie reducida tendrá un efecto mucho mayor que si la misma cantidad de agua se repartiese sobre toda la superficie del cerramiento. A veces resulta imposible o costoso eliminar constructivamente algunos tipos de puentes térmicos, conviene conocer cuando su impacto es negativo o cuando su influencia es menor o nula. Para ello, deben hacerse unas comprobaciones: Efectos: EE - energéticos: Afecta al consumo energético del local por la pérdida de calor en zonas débiles. La primera de estas comprobaciones se realiza aplicando la expresión 1 y analizando el grado de heterogeneidad de la piel del edificio. Deben cumplirse las siguientes limitaciones. EB - Sobre el bienestar: Riesgo de condensaciones Pérdidas térmicas del cuerpo humano por radiación, por ende del confort térmico. Reducción de la temperatura media radiante del local. La segunda de estas comprobaciones se hace cuantificando el efecto que tiene sobre el bienestar, el incremento de las pérdidas que tiene por radiación hacia el puente. EP - Patológicos: Importante comprobar el no riesgo de condensaciones porque pueden generar: Mayores lesiones en el edificio Efecto de salud en las personas La tercera de estas comprobaciones consiste en analizar el riesgo de condensaciones en los puentes térmicos. Se debe comprobar si la temperatura de rocío es superior a la temperatura superficial de la pared a la altura del puente (caso en el que habría condensación). 6. Aplicación práctica:  ¿Qué se entiende por la ruptura de un puente térmico? Cuando el calor se mueve a través de un material se produce un puente térmico. Si se tratase de un material metálico, que pueda constituir la abertura de un local, podemos decir que el transporte de calor a través del mismo se va a ver facilitado tanto sea hacia el interior como hacia el exterior provocando un puente térmico entre ambos ambientes, esto ocurre porque el material es buen conductor del calor. Como la perfilería de dicho material se adopta tanto para las ventanas como para la estructura de la fachada de los edificios, ella va a ser utilizada como un puente conductor del calor. Es por eso que es necesaria la ruptura del puente térmico dificultando de esa manera su trayectoria, ello se puede conseguir insertando en dicha perfilería un material aislante que tenga baja conductividad térmica. Dicho valor se va a trasladar por conducción a través del aluminio en forma recta, razón por la cual dicha barrera térmica se debe colocar para cortar línea recta de paso del mismo. Para la rotura del puente térmico se suele usar la poliamida ya que sus tipologías y formas son similares a las del aluminio y pueden sustituirlo. Tiene algunas ventajas: tiene un bajo coeficiente de dilatación ya que tiene presencia de fibra de vidrio, bajo coeficiente de transmisión térmica asegurando que no se produzca el aumento de la transmisión del calor a través del perfil, asegura resistencia mecánica a altas temperaturas en toda la abertura, soporta altas temperaturas sin deformarse, no es contaminante ni tóxico, es reciclable, etc. CONDENSACIÓN INTERSTICIAL (No visible) CÁLCULO. DEFINIR TEMPERATURAS y HUMEDAD DE DISEÑO ➔ Tº interior : 18 ºC ➔ Tº exterior : - 4 ºc  ➔ HR interior : 65% ➔ HR exterior : 80 % t = ti – te = 18 – (- 4) = 22 ºC CÁLCULO Resistencia térmica de cada capa e = Espesor de cada capa λ = Coeficiente de conductibilidad CÁLCULO Caída de temperatura en cada capa t1 = ti t1 = 18 ºC PERMEABILIDAD: Cantidad de vapor de agua que pasa por unidad de tiempo a través de la unidad de superficie de un material o elemento constructivo de caras plano-paralelas y de espesor unitario, cuando la diferencia de presión de vapor entre sus caras es igual a la unidad. g/m.h.kPa. PERMEANCIA: Cantidad de vapor de agua que pasa por unidad de tiempo a través de la unidad de superficie de un material o elemento constructivo de caras plano-paralelas de cierto espesor, cuando la diferencia de presión de vapor entre sus caras es igual a la unidad. g/m2.h.kPa CÁLCULO Resistencia a la difusión del vapor δ = Permeabilidad ∆ = Permeancia CÁLCULO Calcular Presión de vapor por cada capa P1 = Pvi P1 = 1,34 KPa SI VERIFICA RIESGO DE CONDENSACIÓN BARRERA DE VAPOR: Capa de material generalmente de pequeño espesor, que ofrece alta resistencia al pasaje de vapor de agua. Su permeancia debe ser menor que: 0,75 g/ m2.h.kPa FRENO DE VAPOR: Capa de material, cuyo valor de permeancia al vapor de agua es mayor que 0,75 g/m2.h.kPa y que reduce el pasaje de vapor de agua un valor compatible con el control de la condensación intersticial. NO VERIFICA RIESGO DE CONDENSACIÓN  CONDENSACIÓN SUPERFICIAL (visible) Humedad: La concentración de vapor de agua, es importante cuando se define la sensación de calor. Humedad absoluta: Densidad de vapor de agua que existe en un ambiente. Se mide en g/m3. Es el grado de saturación de determinado tipo de aire, depende de la presión de vapor de agua presente en la temperatura seca. Humedad relativa: Relación entre la densidad de vapor existente y la máxima que podría existir a la misma temperatura. Se expresa en porcentaje. Causas de la condensación: ➔ Aumento de la humedad por aumento de la masa de vapor. ➔ Aumento de humedad por disminución de temperatura. Fuentes productoras de vapor: Personas, cocinas, estufas y baños. Variables a tener en cuenta: Se deben tener en cuenta algunas variables que vamos a analizar. La combinación de las mismas definirá si este fenómeno físico puede ser evitado. Vemos entonces a continuación: La Temperatura y grado higrotérmico interior, son valores de diseño, es decir condiciones que el proyectista pretende conseguir para generar condiciones de confort en las personas usuarias del espacio. La Temperatura Exterior, está definida por la zona bioclimática donde se radica el edificio objeto del estudio. La aislación térmica del cerramiento, depende del diseño del proyectista que define la composición del mismo, eligiendo los materiales y su disposición. Producción de condensación: Tº y grado higrotérmico interior Tº exterior Aislación térmica del cerramiento CÁLCULO 1. Definir temperaturas de diseño: Tº interior 18 ºC Tº exterior - 4 ºC HR: 65 % CÁLCULO 2. Caída de temperatura ζ CÁLCULO 3. Temperatura Superficial θi = ti – ζ θi = 18 ºC – 2,61 ºC θi = 15,39 ºC CÁLCULO Comparar con la Tº de rocío del ambiente. Tº 18 ºC y HR 65% Tº rocío 11,30 ºC 15,39 > 11,30 (No hay condensación) SOLUCIONES Ventilación (renovación) Calefacción adecuada (generar de 18 a 20 ºC) Aislación térmica (Respetar Valores de K y evitar Puentes térmicos) Tema 2: VIDRIOS EN LA ARQUITECTURA Dentro de los distintos tipos de vidrios que podemos disponer los podemos agrupar en: ➔ Vidrios básicos: Son vidrios planos también conocidos como vidrios crudos o recocidos. Son conocidos sin procesar, conociéndolo más como vidrio común. Se los obtiene por distintos procesos siendo la materia prima: arena, carbonato de sodio y calcáreos. En este grupo nos encontramos con: Cristal Float. Con el vidrio impreso translúcido, tiene en una o varias caras textura decorativa y que puede ser incoloro o coloreado en su masa. Transmite luz pero no se logra una visión clara. Con el vidrio armado que lleva en su interior una malla de alambre de acero. El vidrio de reflexión difusa que se usa para proteger fotografías, cuadros, etc. ➔ Vidrios procesados: pertenecen a este grupo aquellos vidrios que son térmicamente procesados y que se obtienen a través del Cristal Float básico. Tienen distinto proceso de fabricación y de acuerdo a ellos se logran los float que se adoptan también como aislantes (térmico, acústico, etc). Es así que nos encontramos con los vidrios templados, endurecidos, curvados, los cuales pueden ser usados como doble vidriado hermético. Propiedades de los vidrios A la hora de elegir un tipo de vidrio es necesario considerar una serie de necesidades de transmisión que tiene cada uno de ellos en relación a: La transmisión de la luz visible: Tiene relación con la luz natural que se encuentra en el interior de los locales. La cantidad de luz que se transmite tiene relación con las propiedades que el mismo tenga sobre la transmisión del calor solar. Control del calor solar: Para estudiar esto se debe considerar el factor solar del vidrio y el coeficiente de sombra del vidrio. Factor solar: es la ganancia de energía solar total con relación a la energía total solar incidente. Aquí se considera la energía total solar incidente. Aquí se considera la energía solar transmitida directamente a través del vidrio, más la energía solar absorbida y por lo tanto irradiada hacia el exterior por convección hacia el interior. Coeficiente de sombra: Es la relación entre la ganancia solar total, incidiendo en forma normal sobre el vidrio que estamos estudiando, con respecto a un vidrio incoloro con 3mm de espesor. Este coeficiente es la mejor medida para evaluar la cantidad de energía solar radiante que se admite a través de una abertura vidriada. El coeficiente de sombra de un vidriado que tenga un valor bajo reducirá la ganancia de calor solar permitiendo disminuir los costos del aire acondicionado. En el caso de los edificios destinados a la vivienda, eligiendo un cristal básico float incoloro, voy a aprovechar el calor solar que ingresa sobre el invierno, reduciendo el consumo de la calefacción. El problema surge durante el verano si no se arbitran los medios para evitar su ingreso. (Para áreas del mismo tipo de vidrio en grandes superficies utilizó un vidrio de float con 0,60 de coeficiente de sombra para evitar la ganancia excesiva de calor). Transmisión térmica: El coeficiente de transmitancia térmica K me indica la cantidad de calor que por conducción y convección se transmite a través de un vidrio, de aire a aire, por unidad de superficie y unidad de tiempo. Cuanto menor es su valor nominal, mejor es su capacidad para disminuir la conducción del calor entre las temperaturas del aire exterior y del interior. En cambio, si adopto un DVH el valor de K está muy influenciado por la resistencia térmica de la cámara de aire y es independiente del tipo y calidad de los vidrios que voy a colocar. Tipos de vidrio: Float: Laminado: Templado: Termoendurecido: Armado: Vidrio Float: También denominado cristal plano, es un cristal transparente de espesor constante y masa homogénea, con caras paralelas y planas con el que se obtiene una visión sin distorsiones. Constituye la materia prima para la obtención de otros tipos de vidrios (laminado, templado y DVH). Es un cristal incoloro pero si se le adiciona la mezcla de óxidos metálicos tiñen la masa obteniendo así el Float color. Con el teñido en su masa se reduce el ingreso de calor solar radiante y se reduce a la vez la excesiva luminosidad. Float laminado: Es fundamentalmente un vidrio de seguridad. Con ello se logra que en el caso de rotura de vidrio se retengan los trozos evitándose de esta manera que estos caigan sobre las personas. Está formado por una o más capas de vidrio, se intercalan entre ellos una o más capas de PVB (resina polivinil butiral) incolora. Se obtiene la transparencia original del vidrio. Resiste los impactos que reciba, si se rompe no saltan astillas. Es opaco a las radiaciones ultravioletas. Float templado: Es un vidrio sometido a un proceso de calentamiento y luego a un enfriamiento violento utilizando aire a temperatura ambiente. Esto se hace ya que el vidrio común, resiste bien a la compresión pero no a la tracción y por ese esfuerzo el vidrio suele romperse en los bordes. El templado si resiste esfuerzos de tracción. En caso de rotura, se estalla y se desintegra en pequeños fragmentos que no causan heridas importantes. Vidrio termo endurecido: Se logra por un proceso térmico similar al del templado pero el enfriamiento se obtiene de forma gradual y no violenta. Su resistencia es menor que la del templado pero el doble que la del vidrio común. Se rompe en pedazos pero no presenta aristas cortantes. Vidrio templado - laminado: Se suelen aplicar el vidrio templado o el termo para formar las placas de vidrio laminado. Su ventaja es que se logran las medidas de seguridad del vidrio laminado sumadas a la resistencia a la rotura del vidrio templado. Vidrio armado: Es un vidrio que tiene en su masa una malla de alambre de acero soldada eléctricamente. Esta malla en caso de rotura evita el desprendimiento o caída de pedazos de vidrio. También retarda la propagación del fuego, por ende se lo usa para prevención en caso de incendios. Cristales especiales de alta performance de control solar. Vidrio reflectivo laminado: Es un vidrio reflectivo magnetrónico cuyo objetivo es reducir el calor proveniente de la radiación del sol al interior de los locales. El vidrio base es el Float incoloro que luego se le aplica el recubrimiento de protección solar. Puede ser o no espejado. La parte reflexiva debe estar mirando hacia el interior. Es de mejor calidad que los cristales pirolíticos (float) porque usa silicona que le da mayor resistencia al recubrimiento de control solar. Tiene un alto valor de transmisión térmica, por ende no tiene un buen valor de aislación térmica. Si lo queremos mejorar, debemos colocar como vidrio interior uno de baja emisividad (un revestimiento). Vidrio reflectivo pirolítico: Es un cristal espejado de varios colores. Se reviste una de sus caras con una fina capa metálica aplicada en caliente durante su fabricación. Reduce el ingreso de calor solar y exceso de luz natural. Vidrios de baja emisividad: Es uno de los vidrios de mejor comportamiento para conservar la energía en invierno y en verano. Se lo adopta exclusivamente como vidrio interior en el dvh colocado hacia arriba la cámara de aire (cara 3). Su objetivo es bloquear el calor radiante. Tiene aplicado en una de sus caras un revestimiento de baja emisividad que permite que una parte de la radiación atraviese el vidrio pero refleja la mayor parte de la radiación de calor de onda larga que producen los sistemas de calefacción, conservando el confort en el interior. Vidrio incoloro de control solar y baja emisividad: Son vidrios que se adoptan a edificios que presenten tanto refrigeración como calefacción. Se obtiene a partir de un float incoloro donde una de sus caras se aplica, en caliente, un revestimiento pirolítico. Esto actúa como control solar porque absorbe la energía emitida por el sol y como tiene baja emisividad la retransmite hacia el exterior. Doble vidriado hermético (varía entre 12 y 30 mm): Mejora la aislación térmica en los locales, donde para las superficies vidriadas, se hayan adoptado unidades compuestas por hojas de vidrio separadas entre sí con una cámara de aire seco y estanco (9 - 12 mm). Esta cámara se forma con un perfil separador que se coloca en todo su perímetro. Ya que el aire es mal conductor del calor, encerrándose entre los dos vidrios, se aprovecha sus capacidades de aislación térmica. El tipo de vidrio y espesor a adoptar va a depender del tamaño del dvh proyectado, de la aislación térmica que quiera obtenerse, de la carga de viento esperada, del uso de la energía para la climatización que se quiera, control acústico, y de la transmisión de luz visible necesaria para las tareas a desarrollar en el local. Para determinar la calidad de un DVH es importante controlar una vez fabricado y antes de instalar su “índice de permeabilidad”. Con él se conoce la cantidad de vapor de agua que tenía el aire cuando se realizó la fsb tics el armado de ambos vidriados y que hay que eliminar para no tener futuros problemas. Para asegurar esto, se coloca en dicha cámara sales deshumectantes o deshidratantes que están en contacto con el aire allí encerrado a través de perforaciones que tiene el espaciador. Si esto no se colocara, se producen condensaciones. Este tipo de vidrio se debe mantener transparente y seco. Doble vidriado hermético con cortina interior en la cámara de aire: En el caso que se adopte un DVH formado por un float reflectivo en su cara 2, con cámara de aire que incluya una cortina interior tipo veneciana abierta a 45 grados y con vidrio de baja emisividad, mejora el coeficiente de sombra. DVH inyectado con gas: Una de las variantes sobre el DVH lo constituye el hecho de inyectar gases en la cámara de aire que se forma entre ambos vidrios para mejorar su aislamiento térmico y acústico. Un ejemplo es el gas argón que aumenta la aislación térmica ya que reduce la pérdida por conducción. El muro cortina: Aparecen las fachadas acristaladas. El muro cortina no es más que una retícula formada por una estructura metálica formada por parantes verticales y travesaños horizontales cuya función es proteger las cargas horizontales del viento que reciben los parámetros y comunicarlas así a la losa. Están independizadas de la estructura del edificio pero están apoyadas exteriormente en sus losas y/o columnas. La estructura metálica integral que se aplica a lo largo y alto del edificio está dividida según la altura de los locales a cubrir. Se colocan en ellas paneles vidriados que pueden ser fijos o abribles. La parte inferior suelen ser paneles sándwiches ciegos que actúan de antepecho y que ocultan el paso por detrás de las instalaciones de corrección climática artificial interior. La intención es que con este nuevo diseño de la piel se pueda controlar adecuadamente la radiación solar, la temperatura interior de los locales, su iluminación natural, la protección de los ruidos generados fuera del edificio, logrando además buenas vistas hacia el exterior, así como obtener una protección de lluvias y vientos. Todo esto, es difícil de obtener con los muros cortina, el comportamiento térmico de los edificios se lograba con la adopción de muros reflejantes, con DVH con cámara de aire o bien inyectando en la misma determinado tipo de gases, con el tratamiento de los vidrios con capas de baja emisividad o de control solar. Pero esto, no reduce sustancialmente el aporte de calor por radiación a la fachada, por eso se debe recurrir a la adopción de protecciones solares en el exterior del paramento con lo cual se logra reducir enérgicamente el consumo energético. Para ello, se pueden usar toldos o persianas móviles y enrollables que actúan solo cuando hay radiación directa sobre el vidrio y son manejadas por los usuarios. Los parasoles son otra solución pero su disposición debe estar en relación a la orientación de las caras del edificio. El sistema adoptado se debe montar con facilidad pero debe existir precisión en el montaje de las distintas piezas y su relación con la estructura resistente del edificio. Debe cuidarse la resolución de las distintas juntas, así como prever las juntas de dilatación necesarias y una correcta elección de los materiales para el sellado de las piezas. El aluminio es un buen material para adoptar en la estructura metálica de los muros cortina. La esbeltez de sus perfiles, la forma de los mismos que permite además prever la rotura del puente térmico hace que sea muy requerido. Deben adoptarse placas resistentes al fuego y fijados a la losa. Ladrillos de vidrio: Se utilizan en el exterior para iluminar, sin ventilar, sectores de locales que no deben cumplir con esta normativa (EJ: escaleras) o pueden ser usados como decoración. Si se colocan en el interior se usan como paneles divisorios. Perfiles de vidrio autoportantes: Con este sistema se elimina la carpintería metálica intermedia que se adopta para la piel de vidrio. Se utilizan perfiles de vidrio en forma de “U” que por su disposición evitan esfuerzos de la estructura no haciéndose necesaria la incorporación de elementos estructurales. El perfil está rodeado en todo su entorno por un canal de aluminio que contiene un perfil plástico para retener el vidrio e impedir que el mismo esté conectado con el. El vidriado puede ser colocado doble (70% transmisión de luz) o simple (80% de transmisión de luz).  COMPORTAMIENTO ENERGÉTICO DE LAS ABERTURAS ELEMENTO CLAVE EN LA ENVOLVENTE DE UNA EDIFICACIÓN EVALUACIÓN DE SU DESEMPEÑO Si analizamos las edificaciones, desde un punto de vista energético, las aberturas con su acristalamiento pertinente y la carpintería que cerrará los huecos de la envolvente, son el punto débil de toda construcción. Son el principal puente térmico sobre el que debemos estudiar y actuar en beneficio de practicar un mejor aislamiento sobre la piel del edificio. Al proyectar se debe pensar en asegurar el confort del local y así disminuir los consumos y proporcionar ahorros energéticos en el acondicionamiento artificial. ¿Cuáles son los factores que influyen en el ahorro energético de una abertura? Toda abertura se compone de vidrio y carpintería. Estos, trabajando en conjunto, son los encargados de proporcionarnos unos adecuados beneficios de bienestar, confort y ahorros económicos en nuestra vivienda. La combinación de ambos, es la que nos da la capacidad de aislamiento global de la ventana: Cuatro factores que hay que tener en cuenta para la selección de una abertura eficiente: ➔ Transmitancia térmica del vidrio y la carpintería / Condensaciones superficiales ➔ Factor solar del vidrio y la perfilería ➔ Elementos aledaños a la ventana (protecciones solares exteriores) ➔ Permeabilidad al aire ¿Cómo responden las aberturas frente al frío o calor? Vamos a analizar el comportamiento de las aberturas desde la perspectiva gráfica, en base a sus puentes térmicos. Un puente térmico es el punto de la envolvente por el que se transmite más fácilmente el calor comparado con el resto de la superficie. Existen materiales que son más o menos conductores del calor y por lo tanto, que son más o menos propensos a que se produzca un puente térmico. Mecanismos básicos de transmisión de calor: - Ganancias o pérdidas de calor por conducción (transmitancia) a través del vidrio y el marco. - Ganancias de calor por radiación solar, a través de las partes transparentes (vidrios). - Ganancias o pérdidas de calor por convección, por la ventilación, por ejemplo cuando ventilamos en la noche en verano, para enfriar la vivienda, o por medio de fugas. En un edificio de uso residencial, un 10% de las pérdidas o ganancias de calor se debe a las aberturas, y otro 15% se pierde o gana por ventilación. Variables de diseño que ayudan a controlar estas tres entradas o salidas de calor por las ventanas, con el fin de contribuir a regular la temperatura interior: a) Tamaño, posición y orientación de la ventana. Afecta la penetración por el sol y por ello la ganancia de calor por radiación solar. También afecta la ventilación, especialmente cuando deseamos ventilación cruzada. b) Vidrio. Existen diferentes tipos de vidrio. Existen vidrios especiales que absorben o reflejan el calor, que nos permiten regular la entrada de calor por radiación solar, así como vidrios aislantes que nos permiten regular los flujos de calor por conducción. c) Mecanismo de cierre. Del mecanismo de cierre depende la aptitud para permitir la ventilación regulada. También de ello depende la hermeticidad de la ventana. d) Persianas, celosías y cortinas exteriores. Disminuyen las ganancias solares mediante la reducción de la radiación de los rayos (directos). e) Dispositivos de sombreamiento exterior. Son la manera más positiva de controlar las ganancias de calor por radiación solar. CONFORT Y AISLAMIENTO TÉRMICO El aislamiento térmico es una de las características más importantes que nos tiene que proporcionar una buena abertura, tanto el vidrio como la carpintería. Entre el exterior de la abertura e interior, ésta debe ser capaz de mantener un importante salto térmico de temperatura, cuando la temperatura exterior sea muy baja o muy alta. De esta forma podremos estar en confort en el interior a una temperatura constante y sin un excesivo gasto energético. El vidrio permite el paso de la luz natural, un factor a tener en cuenta también en el consumo de energía asociado a la iluminación. Es un material con alta conductividad. Es necesario buscar un equilibrio entre ambos factores y saber dónde colocar las superficies acristaladas. Las características principales del marco para evaluar su eficiencia energética son: La transmitancia térmica K La absortancia solar α. Es una propiedad superficial de los materiales, que depende del acabado y color del marco. A mayor claridad menor absortancia. Este parámetro influye en el valor del factor solar. Los marcos de alta conductancia pueden tener un factor solar relativamente elevado. Podría ser hasta más alto que el factor solar del vidrio en un caso donde se combine un vidriado de control solar (oscuro y/o reflectivo) con un marco oscuro, de alta transmitancia térmica y que ocupe una porción importante de la superficie total de la ventana. Los marcos corredizos de aluminio sin rotura de puente térmico son ampliamente utilizados y ocupan típicamente un 30% de la superficie de las ventanas. Las normas ISO calculan el factor solar como promedio ponderado del factor solar del vidrio y del factor solar del marco. Otro factor que influye en el comportamiento térmico de los huecos es el sistema de apertura y la permeabilidad al aire de la ventana cerrada. Las normas clasifican las aberturas según la permeabilidad de la misma. LA CARPINTERÍA EN EL AISLAMIENTO TÉRMICO DE LA ABERTURA Cada tipo de perfilería tiene un poder aislante distinto. Si tenemos en cuenta que, generalmente, los marcos y demás perfilería en una abertura representan entre el 25% y el 35% de la superficie de la abertura, debemos prestar atención al material con los que las mismas se fabriquen. El aislamiento térmico de un material se define por su coeficiente de conductividad térmica. Cuanto más bajo sea este valor significa que estamos ante un material más aislante. Materiales considerados como muy aislantes como la lana mineral o la fibra de vidrio, tienen unos valores λ muy bajos. En cambio el aluminio tiene un valor muy elevado y por eso es considerado un material muy poco aislante, o lo que es lo mismo un material muy conductor. Los marcos de las aberturas se pueden clasificar en función del material que lo compone: - Metálicos con o sin rotura de puente térmico (RPT). - De madera - De PVC - O bien otros tipos de marcos resultado de una combinación de materiales (madera-aluminio por ejemplo). El material de los marcos de las aberturas, se materializan con un perfil de una sección y con una forma determinada. Lo componen también sus cámaras de aire. Estamos hablando ya de un elemento constructivo, no sólo del material, es por eso que cuando hablamos de aislamiento térmico en los perfiles debemos prestar atención a su coeficiente de transmisión térmica K (W/m2K). Este valor K depende del propio material, en unión a su geometría y número de cámaras. Este valor lo define la normativa en términos generales para perfiles de PVC de 2, 3 tres cámaras, perfiles de aluminio sin rotura, con rotura de puente térmico (con varios espesores de rotura), madera (blanda y dura). Aquí las diferencias térmicas ya no son tan elevadas como cuando hablamos únicamente de las propiedades del material en sí, pero siguen siendo muy relevantes. Las pérdidas energéticas que tiene una ventana son en función del valor K de cada material y por unidad de superficie. Por lo tanto, sabemos que las pérdidas por los marcos dependen del material y la superficie ocupada por los perfiles y las pérdidas del vidrio dependerá del tipo de vidrio y de la superficie que este ocupa. En la mayoría de las ventanas, el vidrio no siempre tiene una superficie mayoritaria con respecto al total de la ventana. Por este motivo, tenemos que desterrar la equivocada idea que para el aislamiento térmico de una ventana, el vidrio es lo más importante. Recordar cuál es el valor de K de los perfiles que forman las ventanas, es la pregunta que debemos hacernos para saber si una ventana es más o menos aislante. Las etiquetas energéticas muestran el valor K total de una abertura. Éste no es más que precisamente una media ponderada entre el valor K del perfil por la superficie ocupada por el perfil, más el valor K del vidrio por la superficie ocupada por el vidrio, dividido entre la superficie total. CLASIFICACIÓN DE LOS MARCOS EN FUNCIÓN DEL MATERIAL QUE LOS COMPONEN Perfiles Metálicos: son marcos de aluminio o acero con acabados diferentes. Dentro de los marcos utilizados habitualmente, esta solución es la menos eficiente. Perfiles de Metálicos de aluminio con rotura de puente térmico RPT: para un buen aislamiento térmico, necesitamos que el perfil tenga el valor K más bajo posible y como hemos visto, el aluminio es un material que no lo consigue de por sí solo. Para intentar minimizar este problema que tienen los perfiles de aluminio, algunos fabricantes producen unos perfiles de aluminio que incorporan lo que se llama la “rotura de puente térmico”. Rotura de Puente Térmico RPT: Romper el puente térmico significa poner dificultades al paso del calor a través de los elementos que constituyen una abertura. Se consigue mediante la inserción de un material separador aislante, de baja conductividad térmica, que se coloca entre ambas caras del perfil. Debido a las características de la perfilería de aluminio, la mayor parte del calor se mueve por conducción. Este calor va a buscar la forma más fácil de moverse, que es la línea recta y es por eso que la barrera térmica se coloca cortando las líneas rectas de entrada del calor por conducción. Este material separador, es precisamente un plástico que evita que la zona exterior del perfil tenga contacto directo con la zona interior. Hay diferentes formas de romper el puente térmico. El más usado mundialmente son los perfiles de poliamida reforzada con un 25% de fibra de vidrio. Las características de la poliamida 6.6 con fibra de vidrio la hacen el sistema ideal: Tiene un coeficiente de dilatación pequeño y semejante al del aluminio. Bajo el efecto de la temperatura, los cambios en la dilatación de los perfiles de aluminio y poliamida son muy similares. Bajo coeficiente de transmisión térmica. Asegura una baja transmisión de calor a través del perfil aluminio-poliamida. Alta resistencia mecánica. Garantiza que se mantengan los requerimientos mínimos de resistencia mecánica para la construcción de cancillería incluso en zonas de clima cálido o tropical. Esto es especialmente importante tener en cuenta, si la poliamida no tiene la calidad adecuada, el sistema podría ver mermada su resistencia mecánica. No se deforma a temperaturas inferiores a los 200ºC. Importante porque nos garantiza la estabilidad de los perfiles aluminio-poliamida cuando éstos se someten a tratamientos superficiales a altas temperaturas, como por ejemplo el lacado y anodizado. Los conjuntos ensamblados se pueden colocar en los hornos de secado sin que la poliamida se vea afectada. En caso de incendio los residuos de calcinación no son tóxicos ni contaminantes para el medioambiente. Los gases de combustión peligrosos son los mismos que los que se producen con materiales naturales como madera o algodón. Esta ventaja no es compartida por otros tipos de plásticos que sí son contaminantes. Es reciclable al 100%. Gran cantidad de tipologías y formas que simulan las del aluminio y que va a permitir, fácilmente, sustituir la parte de aluminio por poliamida. Perfiles de PVC Es más robusto en comparación con las aberturas de aluminio. Las carpinterías están formadas por perfiles huecos de PVC, compuesto por un sistema de multicámaras, ofreciendo un aislamiento térmico de primer orden. No tiene sentido hablar de rotura de puente térmico. Es un término que solo se aplica a algunas ventanas de aluminio. El valor K de estas aberturas tienen en cuenta la inclusión dentro de la cámara de un gran perfil de acero como refuerzo, que hace que la ventana mantenga una rigidez total, para ofrecer también, las mejores prestaciones posibles desde el punto de vista de permeabilidad al aire y resistencia al viento. Carpintería de Madera Se trata de marcos macizos de madera que por su naturaleza proporcionan unos altos niveles de aislamiento. Su conductividad es baja, por ello favorece el aislamiento térmico. La madera es muy superior al aluminio en estos términos y se acerca al PVC, aunque no llega a alcanzar los niveles de éste. El bienestar también lo brinda por su capacidad para regular la humedad lo que hace más agradables los climas interiores. Adoptando aberturas con estas características se podrán mejorar las condiciones térmicas y acústicas de la casa, reduciendo filtraciones, condensaciones superficiales y la sensación de pared fría. Permite una gran posibilidad de diseños y tiene un bonito acabado. La madera es el único material para fabricar ventanas realmente ecológicas, naturales y sostenibles. Su principal inconveniente es el mantenimiento que necesita, pero hoy en día existen en el mercado productos que facilitan el cuidado. EL VIDRIO EN EL AISLAMIENTO TÉRMICO DE LA ABERTURA La abertura es un conjunto de elementos que funciona como un ”sistema”, compuesto por el vidrio, la carpintería, los herrajes, burletes y selladores. Por lo general, el acristalamiento representa aproximadamente el 70% de la superficie de una ventana. Su incidencia en el comportamiento final como parte principal de la abertura, es fundamental. El vidrio a utilizar es independiente del material con el que estén fabricados sus perfiles. Pero algunos sistemas de carpintería, especialmente los de perfiles de aluminio corredizos, de las gamas más bajas, tienen unas limitaciones en el ancho del vidrio permitido. Esta es una característica que tendremos que preguntar al fabricante de aberturas… ¿Cuál es el ancho máximo permitido de vidrio para acristalar (vidrios + cámaras de aire)? El criterio para seleccionar los vidrios que componen un DVH, dependerá de los niveles de confort térmico, acústico y de seguridad que se pretenda. Los espesores mínimos recomendados de los vidrios que componen el DVH, deben ser verificados y/o calculados mediante la carga de viento según zona geográfica y topografía. La definición del espesor de la cámara (lo mas común es 9mm o 12mm) será en función del nivel de aislación térmica y del ancho del perfil del marco, sin dejar de pensar en el hecho de que los DVH de gran superficie requieren de un espesor de cámara generoso. CONFORT Y CONDENSACIONES La condensación es un desagradable efecto, y puede ser increíblemente dañina para los elementos constructivos, y sobre todo, nada beneficiosa para la salud de las personas. La condensación en las ventanas ocurre porque parte del agua contenida en el aire se deposita en superficies que están a temperaturas más bajas. Durante los meses de invierno, con algunas ventanas poco aislantes, tanto en lo que se refiere a los perfiles como al vidrio, tienen una temperatura superficial interior muy baja. Esto hace que el agua contenida en el aire se deposite y acumule en vidrio y/o los marcos y forme la condensación. Al poner un cristal lo más aislante posible (mínimo valor K), reducimos el riesgo de que la humedad se precipite sobre el vidrio, ya que la humedad precipita sobre los elementos con una temperatura en sus superficie más baja y al poner un vidrio aislante, lo que hacemos es que la temperatura interior de ese vidrio sea más elevada. Al igual que en el vidrio, tenemos que conseguir que la temperatura de la cara interior de los perfiles sea lo más alta posible. Para eso, tenemos que tener unas ventanas con unos perfiles con el valor K más bajo. Es muy habitual por ejemplo, en caso de tener ventanas con perfiles de aluminio sin rotura de puente térmico combinadas con un vidrio aislante, que la condensación aparezca primero en los perfiles, ya que estos son menos aislantes que el vidrio y por lo tanto aparecerá primero en ellos la condensación. Se deberá optar por perfiles de aluminio con RPT con perfiles de poliamida a partir de 25 mm de largo o perfiles de PVC o madera, que gracias a su bajo valor K, será muy difícil que aparezca la condensación en los perfiles. Es fundamental, aislar adecuadamente todos los elementos constructivos que hacen a una vivienda, para que la temperatura interior baje lo menos posible. Por eso es de vital importancia tener aberturas aislantes que reducen las pérdidas o ganancias de calor. En caso contrario, no nos quedará más remedio que elevar la temperatura de nuestro hogar con un gasto extra en acondicionamiento artificial. MARCO REGULATORIO PARA LOS SISTEMAS DE ABERTURAS Las leyes, normas y estándares que regulan la especificación y uso del vidrio y la perfilería de las carpinterías en la construcción, han tenido como objetivo fomentar la construcción sustentable. Es imprescindible cuidar que los sistemas de aberturas cumplan con lo que la legislación establece como garantía de seguridad y confort. Existen normativas obligatorias que establecen pautas constructivas en sus reglamentos de edificación para lograr mayor calidad de vida, menor consumo e impacto ambiental y dictan que las construcciones a partir de determinados metros cuadrados deberán contar con criterios de acondicionamiento térmico que permitan el uso eficiente y el ahorro de energía. Entre ellas se encuentran: “Condiciones de acondicionamiento térmico exigibles en la construcción de edificios” “Normas de acondicionamiento térmico en la construcción de edificios”. “Aspectos Higrotérmicos y Demanda Energética de las construcciones” “Carpintería de obra. Ventanas exteriores. Requisitos básicos y clasificación” “Carpintería de obra. Ventanas exteriores. Requisitos complementarios. Aislación térmica” NORMATIVAS PARA TRATAMIENTO REGLAMENTARIO CIUDAD DE ROSARIO Toda edificación implica un consumo de energía, tanto para la construcción en sí misma, para el funcionamiento y mantenimiento del edificio, como para su demolición y disposición de los materiales resultantes, al fin de la vida útil; mediante la Ordenanza 8757/2011 incorpora en su Reglamento de Edificación, una SECCION 7 denominada “Aspectos Higrotérmicos y Demanda Energética de las construcciones”, exigibles en la construcción de edificios. El Reglamento de Edificación es la norma que regula las características técnicas que deben cumplir la construcción de viviendas y de edificios en general. A partir de la ordenanza, se establecen valores máximos de transmitancia térmica, lo cual implica la incorporación de aislamiento térmico en techos y muros exteriores y la colocación de protección solar en los cerramientos transparentes según las orientaciones. Además del ahorro de energía también beneficia las condiciones de habitabilidad con la disminución de patologías por condensación, lo cual reduce el mantenimiento de las construcciones a lo largo del tiempo. El objetivo del decreto reglamentario es disminuir el consumo de energía para acondicionamiento térmico, tanto en calefacción como en refrigeración. Exigencias de la envolvente térmica: La Ordenanza establece dos niveles de verificación de la transmitancia térmica de los vanos vidriados y demás elementos constructivos, en función del consumo energético global (CEG): ➔ NIVEL A: Construcciones con alto consumo energético global. Corresponden a Edificios públicos o privados con superficies totales mayores a 500 m2 y/o altura mayor a los 10 m.; ➔ NlVEL B: Construcciones con bajo consumo energético global. Corresponden a edificios públicos o privados con superficies totales de hasta 500 m2 y/o altura de hasta 10 m de altura. Se detallan a continuación los valores máximos admitidos (K máx) en W/m2K para las superficies vidriadas. ➔ Valores de transmitancia térmica en huecos y cerramientos: ➔ Los valores límites, corresponden a elementos de cerramientos cuya superficie exterior presenta un coeficiente de absorción solar de 0,7 +/- 0,1. ➔ Para valores menores a 0,6; los valores indicados pueden incrementarse en un 20%. ➔ Para valores mayores a 0,8; los valores indicados deben reducirse en un 15%. ➔ Cuando se consideren protecciones en ventanas (ej.: aleros, parasoles, cortinas), los factores de exposición solar podrán ser modificados por coeficientes de reducción de acuerdo con las características de la protección Condensaciones: Las condensaciones superficiales en los cerramientos y particiones interiores que componen la envolvente térmica del edificio, se limitarán de forma que se evite la formación de mohos en su superficie interior. Para ello, en aquellas superficies interiores de los ce