Estudios de Pérdidas Energéticas Por Infiltración de Aire en Viviendas a Través Del Blower Door Test

7/21/2019 Estudios de Prdidas Energticas Por Infiltracin de Aire en Viviendas a Travs Del Blower Door Test

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UNIVERSIDAD DE LA FRONTERA

FACULTAD DE INGENIERA, CIENCIAS Y ADMINISTRACIN

DEPARTAMENTO DE INGENIERA DE OBRAS CIVILES

ESTUDIO DE PRDIDAS ENERGTICAS POR INFILTRACIN DE AIRE ENVIVIENDAS, A TRAVS DEL BLOWER DOOR TEST.

TRABAJO DE TTULO PARA OPTAR AL TTULO

DE INGENIERO CONSTRUCTOR

PROFESOR GUA: SR. JUAN PABLO CRDENAS RAMREZ

GONZALO ANDRS GONZLEZ DELGADO

JIM AUZNETH HOPE BELTRN

- 2009


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Agradecimientos

Agradecimientos.

A las primeras personas que quiero agradecer es a mi familia en especial

a mis padres Elisa y Gonzalo, a mis hermanas Karina y Makarena. Por el apoyo

en todos mis proyectos y en todas las tonteras que se me ocurren.

Tambin agradecer el apoyo contante de todos mis amigos los que

siempre estuvieron en los malos y buenos momento en especial el Fish, el talo,

Julio, Cristian, Gabriela y Diego.

En general, gracias a todas las personas que estuvieron y creyeron en mi

en este periodo universitario.

Gonzalo Gonzlez Delgado

A mis padres Gladys y Walton, por apoyarme en cada momento de mi

vida y en especial durante mi paso por la universidad, este logro es para

ustedes.

A todos los que de alguna u otra forma estuvieron conmigo en las buenas

y en las malas, y me ayudaron a hacer ms agradable y ligero el camino

durante stos cinco aos de vida universitaria.

Jim Hope Beltrn.

Tambin queremos agradecer a nuestro profesor gua Juan Pablo

Crdenas, ya que sin su apoyo y sus ideas este Trabajo de Ttulo no hubiese

sido posible, gracias por darnos la posibilidad de trabajar en un proyecto en el

cual creemos ser muy valioso en muestras futuras carreras profesionales.


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Epgrafe.

La edad de piedra no se termin por falta de piedras,

y la edad del petrleo terminar mucho antes que el mundo se quede sin

petrleo

Sheik Zaki Yamami


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NDICE DE CONTENIDOS.

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CAPTULO 1: INTRODUCCIN. 1

1.1. Descripcin del Problema 1

1.2. Objetivos 2

1.2.1. Objetivo General 2

1.2.2. Objetivo Especficos 2

CAPTULO 2: EFICIENCIA ENERGTICA. 3

2.1.- Introduccin a la Eficiencia Energtica 3

2.1.1.- Qu es la Energa? 3

2.1.2.- Qu es Eficiencia Energtica? 3

2.2. Fuentes Energticas. 4

2.2.1. Energa Primaria. 4

2.2.2. Energa Secundaria. 5

2.3. Necesidad de ahorro energtica 8

2.4. Consumo Energtico en Chile 9

2.5. Uso de la Eficiencia Energtica en Viviendas. 11

2.5.1. Cmo Optimizar el Uso de la Temperatura en el Hogar? 11

2.6. Arquitectura y Ahorro de Energa. 11

2.6.1. Introduccin. 11

2.6.2. Factores Incidentes en el Alto Gasto Energtico. 12

2.6.3. Ventajas de una Arquitectura Energticamente Eficiente. 14

2.6.4. Acciones a Seguir para el Ahorro Energtico. 14

2.7. Eficiencia Energtica y Medio Ambiente. 15

CAPTULO 3: ASPECTOS GENERALES SOBRE AISLACIN

TRMICA. 17

3.1. Introduccin a la Aislacin Trmica. 17


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3.1.1. Definiciones Generales.

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183.2. Transmisin del calor. 20

3.2.1. Conduccin. 20

3.2.1. Conveccin. 21

3.2.1. Radiacin. 22

3.3. Materiales Aislantes Trmicos Ms Comunes. 22

3.3.1. Eleccin del material aislante. 24

3.4 Beneficios de una Buena Aislacin. 25

CAPTULO 4: VENTILACIN E INFILTRACIN EN VIVIENDAS. 27

4.1. Introduccin. 27

4.2. Ventilacin. 27

4.2.1. Ventilacin Natural. 28

4.2.1.2. Directrices generales para generar ventilacin natural. 28

4.2.2. Ventilacin Forzada. 30

4.2.3. Efectos de una mala ventilacin. 314.3. Estanquidad. 35

4.4. Infiltracin. 35

4.5. Cundo se debe utilizar ventilacin mecnica? 38

4.6. Renovaciones de aire ACH. 40

4.6.1. Clculo Renovaciones de Aire Naturales. 40

4.6.2. Otra clasificacin. 42

CAPTULO 5: BLOWER DOOR TEST. 44

5.1. Qu es el Blower Door Test? 44

5.1.1. Componentes. 45

5.2. Breve historia. 47

5.2.1. Fabricantes. 49

5.3. Resultados que entrega. 49


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CAPTULO 6: ASPECTOS GENERALES SOBRE TERMOGRAFA.

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51

6.1. Introduccin Termografa 51

6.2 Emisividad 54

6.3. Historia 55

6.4. Uso 56

6.5. Requisitos para Realizar una termografa 56

CAPTULO 7: IMPLEMENTACIN DEL BLOWER DOOR TESTCOMPLEMENTADO CON TERMOGRAFA. 59

7.1. Introduccin 59

7.2. Implementacin del Blower Door Test. 59

7.2.1. Alcance. 59

7.2.2. Instrumentos necesarios y equipos necesarios. 60

7.3. Procedimiento. 61

7.3.1. Preparacin de la zona de prueba. 61

7.3.1.1. Datos previos externos. 61

7.3.2. Instalacin y utilizacin del Blower Door. 62

7.3.3. Obtencin de resultados. 72

7.4. Procedimiento Para una Termografa. 73

7.4.1. Alcance. 73

7.4.2. Inspeccin preliminar 73

7.4.3. Antecedentes 74

7.5. Interpretacin. 77

7.6. Consideraciones 80

7.7. Informe 80

7.7.1. Cmo generar un informe termogrfico? 81

7.8. Blower Door Test y termografa simultneamente. 84


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CAPTULO 8: RESULTADOS Y ANLISIS DE RESULTADOS.

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87

8.1 Introduccin 87

8.2. Estudio de Infiltracin Realizado a casas de Labranza. 88

8.3. Estudio de Infiltracin Realizado a casas de Fundo el

Carmen. 97

8.4. Estudio de infiltracin realizado en los Hogares

estudiantiles de la UFRO. 104

8.5. Estudio de Infiltracin Realizado a Oficinas y Salas de laUniversidad de La Frontera. 110

8.6. Estudio de Infiltracin Realizado a diferentes casas de

Temuco de mayor antigedad. 117

8.7. Anlisis de Resultados: Comparacin con estndares

internacionales. 125

8.7.1. Clasificacin de las edificaciones segn Norma 119 de

la ASHRAE. 1258.7.2. Restricciones en cuanto a ACH50 en algunos pases. 128

8.8. Comparacin entre distintas materialidades. 130

8.9. Porcentaje de prdida de energa en funcin de ACH50. 133

8.10. Estudio de determinacin de las horas para realizar una

termografa. 135

CAPTULO 9: CONCLUSIONES 137

9.1. Conclusiones. 137

BLBLIOGRAFA. 139

NEXO A 141

NEXO B 157

NEXO C 171

ANEXO D 173


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NEXO E 175

NEXO F 194

NEXO G 209


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NDICE DE TABLAS

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CAPTULO 2.- EFICIENCIA ENERGETICA.

Tabla 2.1. Energa secundaria. 6

CAPTULO 4. VENTILACIN E INFILTRACIN EN VIVIENDAS.

Tabla 4.1. Requerimientos mnimos de aire en los edificios. 34

Tabla 4.2. Caracterizacin de las fugas del edificio. 39

Tabla 4.3. Clases Locales de Blindaje. 41

Tabla 4.4. Coeficiente Cs. 42

Tabla 4.5. Coeficiente Cw. 42

Tabla 4.6 Clasificacin de edificios segn ACH50 y ACH. 43

CAPTULO 5.- RESULTADOS Y ANALISIS DE RESULTADOS

Tabla 8.1 Nomenclatura de viviendas. 87

Tabla 8.2. Datos Blower Door Test, casas Labranza. 94

Tabla 8.3 Datos Blower Door ensayo casas Fundo el Carmen. 102

Tabla 8.4 Datos Blower Door Test, Hogares Estudiantiles UFRO. 107

Tabla 8.5. Resultados en salas UFRO. 114

Tabla 8.6. Resultados de casas antigas. 121

Tabla 8.7. Resultados en viviendas. 123

Tabla 8.8. Clasificacin de casas segn ASHRAE 119. 127

Tabla 8.9. Clasificacin de salas UFRO segn ASHRAE 119. 127

Tabla 8.10. Restricciones en cuanto a ACH50 en algunos pases. 129Tabla 8.11. Resumen de datos viviendas de madera. 131

Tabla 8.12. Resumen de datos viviendas de albailera. 131


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NDICE DE FIGURAS.

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CAPTULO 2. EFICIENCIA ENERGETICA.

Figura 2.1.Composicin matriz energtica mundial ao 2004 7

Figura 2.2. Energa y Crecimiento: Chile 1970-2002. 10

CAPTULO 3.- ASPECTOS GENERALES SOBRE AISLACIN TRMICA

Figura 3.1. Algunos materiales aislantes y espesores relativos. 24

Figura 3.2. Esquema de aislacin e interaccin con el medio en

una vivienda. 26

CAPTULO 4.-VENTILACIN E INFILTRACIN EN VIVIENDAS.

Figura 4.1. Esquema de ventilacin en una vivienda. 28

Figura 4.2. Humedad en viviendas. 32

Figura 4.3. Condensacin en ventanas. 33

Figura 4.4. Representacin de la infiltracin de aire en una

vivienda. 38

CAPTULO 5.-BLOWER DOOR TEST.

Figura 5.1. Esquema del Blower Door Test despresurizando una

vivienda. 45

Figura 5.2. Ventilador calibrado. 46

Figura 5.3. Medidor digital, modelo DM-2. 46

Figura 5.4. Panel ajustable de tela. 47

Figura 5.5. Caricatura de los inicios del Blower Door Test. 49


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CAPTULO 6.-ASPECTOS GENERALES SOBRE TERMOGRAFA.

Figura 6.1 Espectro electromagntico 51

Figura 6.2. Componentes de la radiacin medida por cmara

termogrfica 53

Figura 6.3 Fotografa trmica 54

Figura 6.4 Modo de captar Fotografa trmica en una vivienda. 58

CAPTULO 7. IMPLEMENTACIN DEL BLOWER DOOR TEST

COMPLEMENTADO CON TERMOGRAFA.Figura 7.1. Ensamble del marco de aluminio ajustable 63

Figura 7.2. Ajuste del marco al umbral de la puerta. 63

Figura 7.3. Marco ajustable cubierto con la tela. 64

Figura 7.4. Marco con la tela ajustados al umbral de la puerta. 64

Figura 7.5. Paso del tubo rojo a travs del panel. 65

Figura 7.6. Instalacin del ventilador. 65

Figura 7.7. Conexiones en la parte superior del ventilador. 66

Figura 7.8. Equipo instalado y listo para comenzar a operar. 67

Figura 7.9. Blower Door en funcionamiento. 70

Figura 7.10. Software DoorFan 3.0 registrando y graficando

mediciones. 71

Figura 7.11. Ventilador y sus respectivos platos reguladores de

flujo. 71

Figura 7.12. Resultados de presurizacin y despresurizacin

promediados entregados por el DoorFan 3.0. 72

Figura 7.13. Fisura de un sobrecimiento. 74

Figura 7.14. Cambio de emisividad Smartview. 75

Figura 7.15. Casa Fundo el Carmen con presencia de hongos en

sus paredes. 76


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Figura 7.16. Ejemplo de fotografa de vivienda estudiada. 77

Figura 7.17. Presencia de zonas sin Aislar. 78

Figura 7.18. Fugas de aire en cielo de una vivienda (casa Fundo

el Carmen). 79

Figura 7.19. Cmo abrir las imgenes trmicas. 82

Figura7.20. Eleccin de parmetros para informe final. 83

Figura 7.21. Infiltracin en puertas (oficina departamento de

obras civiles). 84

Figura 7.22. Infiltracin en marcos (oficinas departamento

obras civiles). 85

Figura 7.23. Infiltracin en encuentro de muros. 85

Figura 7.24. Infiltracin en conectores elctricos. 86

CAPTULO 8. -RESULTADOS Y ANLISIS DE RESULTADOS.

Figura 8.1 Infiltracin de enchufes, muestra L4. 88

Figura 8.2 Infiltracin de enchufes, muestra L3. 99

Figura 8.3 Infiltracin de puerta de entre techo, muestra L1. 90

Figura 8.4 Infiltracin de puerta de entre techo, muestra L4. 90

Figura 8.5 Infiltracin de celosas, muestra L3. 91

Figura 8.6 Infiltracin de celosas, muestra L4. 91

Figura 8.7 Piso, muestra L3. 92

Figura 8.8 Piso /muro, muestra L4. 92

Figura 8.9.Unin de dos muros de la misma materialidad y cielo,muestra 93

Figura 8.10. Unin de dos muros de la misma materialidad,

muestra L4. 93

Figura 8.11.Puente trmico, muestra L4. 94

Figura 8.12 rea efectiva de infiltracin, muestras Labranza. 95


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Figura 8.13 Renovaciones a 50 Pascales, muestra Labranza 95

Figura 8.14 Renovaciones Naturales, muestras Labranza. 96

Figura 8.15. Infiltracin de cornisa, muestra F1 Fundo el

Carmen. 97

Figura 8.16. Infiltracin de cornisa, muestra F2 Fundo el

Carmen 98

Figura 8.17. Infiltracin de Can, muestra F1 Fundo el

Carmen 98

Figura 8.18. Infiltracin por marco de la puerta de patio,muestra F2 Fundo el Carmen. 99

Figura 8.19. Infiltracin sello de ventanas, muestra F1 Fundo el

Carmen. 99

Figura 8.20. Infiltracin por medio de celosas, muestra F1

Fundo el Carmen. 100

Figura 8.21. Puentes trmicos estructura de cielo, muestra F1

Fundo el Carmen. 100Figura 8.22. Puentes trmicos estructura de cielo, muestra F3

Fundo el Carmen. 101

Figura 8.23. Puentes trmicos bow windows, muestra F4 Fundo

el Carmen. 101

Figura 8.24. rea efectiva de infiltracin, muestras Fundo el

Carmen. 102

Figura 8.25. Renovaciones a 50 Pascales, muestras Fundo el

Carmen. 103

Figura 8.26. Renovaciones Naturales, muestras Fundo el

Carmen. 103


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Figura 8.27. Infiltracin por unin de dos materiales, muestra

H1 UFRO. 104


H2 UFRO. 105

Figura 8.29. Infiltracin por unin de madera/ madera, muestra

H4 Hogares UFRO. 105


H3 UFRO 106

Figura 8.31. Infiltracin por marcos de ventanas, muestra H2UFRO. 106

Figura 8.33. Infiltracin por marcos de ventanas segundo piso,

muestra H1 UFRO. 107

Figura 8.34. rea efectiva de infiltracin en Hogares UFRO. 108

Figura 8.35. Renovaciones de aire a 50 Pascales en Hogares

UFRO. 108

Figura 8.36. Renovaciones de Aire Naturales, Hogares UFRO. 109Figura 8.37. Infiltracin por unin de dos materiales, muestra

U11 UFRO. 110


U3 UFRO. 111


U8 UFRO. 111


U11 UFRO. 112

Figura 8.41. Infiltracin por unin de madera/ madera bao,

muestra U8 UFRO. 112


U3. OOCC. UFRO. 113

Figura 8.43. Infiltracin en puertas, muestra U2 UFRO. 113


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Figura 8.44. Infiltracin en puertas, muestra U3 UFRO. 114

Figura 8.45. Renovaciones de aire a 50 Pa en salas UFRO. 115

Figura 8.46. Renovaciones de aire naturales en salas UFRO. 115

Figura 8.47. rea efectiva de fuga en salas UFRO. 116


A1. 117


A2. 118

Figura 8.50. Infiltracin por unin de madera/ madera, muestraA1. 118

Figura 8.51. Infiltracin por marcos, muestra A1. 119

Figura 8.52. Infiltracin por ventana, muestra A1 119

Figura 8.53. Infiltracin extractor de aire, muestra A1 120

Figura 8.54. Puentes trmicos, muestra A1. 120

Figura 8.55. rea efectiva de infiltracin Casa antiguas 121

Figura 8.56. Renovaciones a 50 Pascales, Casas antiguas. 122Figura 8.57. Renovaciones Naturales, Casa antiguas. 122

Figura 8.58. Renovaciones de aire a 50 Pa en viviendas. 124

Figura 8.59. Renovaciones de aire naturales en viviendas. 124

Figura 8.60. rea efectiva de fugas en viviendas. 125

Figura 8.61. Banda de An mximos y mnimos aceptables para

cada clase De fuga. 126

Figura 8.62. Distribucin de viviendas y salas segn An. 128

Figura 8.63. Grfico de las restricciones de ACH50 en algunos

pases. 129

Figura 8.64. Grfico ACH50 mx y mn de algunos pases v/s los

Resultados obtenidos en terreno. 130

Figura 8.65. Renovaciones de aire promedio a 50 Pa segn

materialidad de las viviendas. 132


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Figura 8.66. Renovaciones de aire naturales promedio segn

materialidad de las viviendas. 132

Figura 8.67. rea efectiva de fugas promedio segn materialidad

de las viviendas. 133

Figura 8.68. Porcentaje de prdida de energa en funcin de

ACH50. 134

Figura 8.69. Porcentaje de prdida de energa estimada en

funcin de ACH50 en viviendas. 134

Figura 8.70. Porcentaje de prdida de energa estimada enfuncin de ACH50 en salas UFRO, clasificados por edificios. 135

Figura 8.71. Temperaturas segn horas de una vivienda 136


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Resumen

En la regin de la Araucana los niveles de contaminacin atmosfrica en

este ltimo tiempo han aumentado considerablemente, esto se debeprincipalmente al uso de lea para calefaccionar los hogares. Uno de los

principales puntos de prdida de energtica en las viviendas es por medio de

infiltraciones de aire, entre un 20% y un 60%, es por esta razn que se deben

crear polticas de eficiencia energtica en nuestro pas.

Las mediciones pasan a ser de vital importancia para desarrollar mejoras

en el mbito constructivo, es as como se plantea un mecanismo de medicin de

prdidas de aire por medio del Blower Door Test el cual complementado con

termografa genera un mtodo de determinacin de los puntos de falencia en

una edificacin.

En base a los datos obtenidos se generaron parmetros, los cuales

permitieron hacer una relacin comparativa con estndares de otros pases, los

cuales en el rea de eficiencia energtica llevan aos trabajando.

A travs de una metodologa de trabajo que se diseo en base normativasextrajeras, se implemento el ensayo en 26 construcciones de las ciudades de

Temuco y Padre las Casas, y as se pudo calcular renovaciones de aire, rea

efectivas de infiltracin y adems una estimacin de su perdida energtica.

Con este estudio se pretende generar conciencia de la importancia de la

prdida energtica en una construccin en funcin de las renovaciones de aire

e infiltracin, para que este punto sea considerado como uno de parmetros

crticos al momento de disear y construir proyectos residenciales, y de esta

forma reducir el consumo energtico y las emisiones de agentes contaminantes

a la atmosfera, producida principalmente por la calefaccin durante el periodo

de invierno en la regin de la Araucana.


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CAPTULO 1.

INTRODUCCIN


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Captulo 1: Introduccin.

Estudio de Prdidas Energticas por Infiltracin de Aire en Viviendas, a Travs del BlowerDoor Test.- 1 -

1.1 Descripcin del Problema.

En la Regin de la Araucana, como tambin en todas las partes del

mundo, tener un hogar o un edificio que sea cmodo, grato y lgicamente

adecuado en cuanto a la temperatura es algo vital, ya que si sta no es la

temperatura agradable, el ser humano no va a estar bien; lo que le puede

ocasionar bajo rendimiento, desagrado y alterar su estado de salud. Por otra

parte, cada vez se hace ms costoso y difcil de mantener los espacios con

temperaturas de confort, mediante mtodos convencionales de climatizacin,

adems del consecuente dao causado al medio ambiente.

Dentro de este contexto, el gobierno a travs del ministerio de Vivienda y

Urbanismo, adoptando una poltica de mejorar la calidad de vida de la

poblacin, est implementando una serie de instrumentos que permitirn

regular las prdidas de energa en las construcciones proyectadas y mejorar el

desempeo en las viviendas ya construidas.

Por lo anterior, se hace necesario determinar a travs de ensayos de

campo, el nivel actual del comportamiento trmico de las viviendas de Temuco.

En el cual se busque un hogar que nos proteja de las variaciones del clima y

que nos brinde un ambiente clido en invierno y fresco en verano. Edificaciones

ms hermticas son necesarias para cubrir estas necesidades manteniendo el

concepto de renovacin del aire para mantener as su calidad.

Este Trabajo de Titulo propone evaluar el desempeo energtico segn

infiltraciones de aire en una cantidad representativa de viviendas y espacios

pblicos como los son oficinas y salas de clases. As con los resultados

obtenidos, poder correlacionar parmetros reiterativos que influyen en la

prdida de Energa de las edificaciones locales, por lo cual es importante

identificar en qu sectores hay infiltracin de aire el que se traduce en


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Captulo 1: Introduccin.


prdidas energticas. Esto permite no cometer errores y tomar buenas

decisiones al momento de construir futuras edificaciones.

1.2.- Objetivos

1.2.1.- Objetivo General

Identificar los elementos constructivos por los cuales las viviendas

estudiadas presentan prdidas energticas por infiltracin de aire.

1.2.2.- Objetivo Especficos:

Aplicar el sistema Blower Door Test en las viviendas seleccionadas.

Analizar los resultados de las mediciones y comparar con estndares

internacionales.

Estimar la cantidad de prdidas energticas por infiltracin de aire en las

viviendas estudiadas.

Analizar, evaluar y determinar en qu lapsos de tiempo es propicio para

realizar mediciones trmicas durante el da.

Implementar y validar como mecanismo de anlisis tcnico el Blower

Door Test en las viviendas de Temuco.

Utilizar e investigar distintos parmetros aceptables de infiltracin segn

la variedad de sistemas de certificacin. Evaluar mejoras en nuevas polticas de eficiencia energtica en Chile.


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CAPTULO 2.

EFICIENCIA ENERGTICA


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Captulo 2: Eficiencia Energtica.

Estudio de Prdidas Energticas por Infiltracin de Aire en Viviendas, a Travs delBlower Door Test.

- 3 -

2.1.- Introduccin a la Eficiencia Energtica

2.1.1.- Qu es la Energa?

En Fsica se define la energa como la capacidad para realizar untrabajo. Actividad entendida en el sentido fsico del trmino, esto es, el

producido por una fuerza cuando su punto de aplicacin se desplaza.

Cuando un sistema realiza un trabajo sobre otro, se transfiere energa entre

los dos sistemas.

La energa dentro de sus formas, una de la ms comn, es a travs de

calor la cual se define como la energa que se puede trasferir de un sistema a

otro como resultado de la diferencia de temperatura .En edificaciones ste es

el punto crtico para determinar cul es el consumo energtico relacionado

con la variacin de temperaturas (estufas, sistemas de aire acondicionado,

calefactores, etc.), por esta razn las casas eficientes energticamente

minimizan las prdidas de calor en invierno, y las ganancias de calor en

verano; considerando siempre que la energa es un bien escaso.

2.1.2.- Qu es Eficiencia Energtica?

Es el resultado de un cuociente entre:

Tambin se la denomina rendimiento energtico, puesto que es una

medida del consumo de energa por unidad de producto producido o de

servicio prestado.

Definicin: Eficiencia energtica de un edificio: la cantidad de energa

consumida realmente o que se estime necesaria para satisfacer las distintas

necesidades asociadas a un estndar del edificio, que podr incluir, ente

otras cosas, la calefaccin, el calentamiento de agua, la refrigeracin, la

ventilacin y la iluminacin. Dicha magnitud deber quedar reflejada en uno


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- 4 -

o ms indicadores cuantitativos calculados teniendo en cuenta el

aislamiento, las caractersticas tcnicas y de instalacin, el diseo y la

orientacin, en relacin con los aspectos climticos, la exposicin solar y la

influencia de construcciones prximas, la generacin de energa propia yotros factores, incluidas las condiciones ambientales interiores, que influyan

en la demanda de energa.

Fuente: directiva 2002/91/ce del parlamento europeo.

2.2. Fuentes Energticas.

2.2.1. Energa Primaria.

Recursos naturales disponibles en forma directa: energa a hidrulica,

elica, y solar. Recursos Naturales disponibles en forma indirecta: Petrleo,

Gas Natural. Se refiere al proceso de extraccin, captacin, o produccin

(siempre que no conlleven transformaciones energticas) de portadores

energticos naturales, independientemente de sus caractersticas.

Las energas primarias se clasifican primeramente en renovables. Se

denomina as porque la energa que se obtiene de fuentes naturales

virtualmente inagotables, unas por la inmensa cantidad de energa que

contienen, y otras porque son capaces de regenerarse por medios naturales.

La energa renovable, tambin es conocida como energa alternativa o

blanda. Estas fuentes seran una alternativa a otras tradicionales y

produciran un impacto ambiental mnimo. y en no renovables, si es queson fuentes energticas de uso limitado en el tiempo.

Dentro de fuentes energticas primarias no renovablesestn:

Petrleo crudo

Gas Natural

Carbn mineral


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- 5 -

Nuclear

Dentro de fuentes energticas primarias renovablesestn:

Hidroenerga

Geotermia

Elica

Solar

Biomasa

2.2.2. Energa Secundaria.

Se denomina energa secundaria a los productos resultantes de las

transformaciones o elaboracin de recursos energticos naturales (primarios)

como por ejemplo la electricidad, toda la amplia gama de derivados del

petrleo, el carbn mineral, y el gas manufacturado (o gas de ciudad).

El nico origen posible de toda energa secundaria es un centro de

transformacin y, el nico destino posible un centro de consumo.

Este proceso de transformacin puede ser fsico, qumico o bioqumico

modificndose as sus caractersticas iniciales.

Son fuentes energticas secundarias la electricidad, toda la amplia

gama de derivados del petrleo, el carbn mineral, y el gas

manufacturado (o gas de ciudad).

Dentro de los energticos secundarios se distinguen los grupos dederivadosdePetrleo, Gas Natural, y del Carbn.

En los derivados del petrleoestn el Petrleo Combustible, Diesel,

Gasolinas de motor, Gasolina de Aviacin, Kerosene de Aviacin, Kerosene,

Nafta, Gas Licuado (GLP), Gas de Refinera, Coque de Petrleo.

En los derivados de gas natural estn el Metanol y Gas Licuado

(GNL).


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- 6 -

En los derivados de carbnestn el Coque, el Gas Coque, el Gas de

Altos Hornos y el Alquitrn.

Adems son tambin energticos secundarios la Electricidad, el Gas

de ciudady el Biogs.

A continuacin se muestra en forma grfica la relacin entre el

energtico secundario, y su fuente:

Tabla 2.1. Energa secundaria

Energtico Fuente Energtico Secundario

Petrleo Crudo

Petrleos Combustibles, Alquitrn, Diesel,Gasolina 93, 95 y 97, Gasolina de Aviacin,Kerosene de Aviacin, Kerosene, Nafta, Gaslicuado (GLP), Gas de refinera, Coque depetrleo (Petcoke)

Carbn mineralCoque mineral, Gas Coque, Gas de AltosHornos, Alquitrn

Gas natural Metanol, Gas Licuado (GNL)

Petrleo Combustible, Diesel,Gas Natural, Carbn,Biomasa, Hdrico, Biogas,Elica, Solar

Electricidad

Gas Licuado, Gas Natural Gas

Biomasa Biogs

Finalmente se debe aclarar que el objetivo que busca el Balance

Energtico Secundario que publica la CNE, es determinar el Consumo


26/252

Estudio de Prdidas E

Final del pas, es de

aprovechado. En est

biomasa, tambin so

energticos que ademde un centro de trans

Conceptualmente se

energticos, son prep

consumo final, de es

carbn es lavado y se

lea) y secada. Pero u

el 90% de matriz ener

combustin.

Figura 2.1.Co

Fue

Captulo 2: E

ergticas por Infiltracin de Aire en ViviBlower Door Test.

cir, el consumo del cual se obtien

e sentido, los energticos: carb

incluidos dentro del balance secun

s de ser fuente para otro energticoormacin, tambin son consumido

puede establecer que de todas

arados o transformados fsicament

ta forma el gas natural es extra

cado, y la biomasa es extrada (cor

n punto muy importante para toma

tica mundial (Figura 2.1) son a par

mposicin matriz energtica mundia

te: Agencia Internacional de Energ

ficiencia Energtica.

ndas, a Travs del

- 7 -

el trabajo til o

, gas natural y

ario, ya que estos

secundario dentroa nivel final.

formas estos 3

para facilitar su

o y odorizado, el

ada en caso de la

en cuenta es que

tir de procesos de

ao 2004

.


27/252



- 8 -

2.3. Necesidad de ahorro energtico:

La energa es un factor determinante para el desarrollo de los pases.

Sin energa no pueden desarrollarse, ni crecer la industria y el comercio.

Tampoco es posible el desarrollo social, superar la pobreza y mejorar la

salud.

La energa segura y econmica de hoy nos permite acceder a una mejor

calidad de vida. Sin ella, recurrimos a las fuentes tradicionales de energa. y

no accedemos a los ventajas como:

Conservar mejor los alimentos, refrigerndolos, protegiendo nuestra

salud.

Acceder a mayor informacin mediante la TV y radio, mejorando

nuestra educacin.

Prolongar el tiempo laboral a las horas de la noche, aumentando la

produccin.

Transportar los productos desde los centros de produccin a los de

distribucin y venta.

Por otro lado, la produccin y la forma en que se usa energa, generan un

impacto ambiental en todas las escalas, amenazando el desarrollo en el

futuro. La abundancia de energa, la falta de conciencia sobre el impacto de

su uso en el ambiente, han facilitado por un lado, actividades humanas,

comerciales e industriales de consumo intensivo e ineficiente de energa y

por el otro, el crecimiento desordenado de las ciudades, que hoy en da son

verdaderas mquinas de consumir energa, producir enormes cantidades de

residuos y devorar el medio natural.


28/252



- 9 -

2.4.- Consumo Energtico en Chile

En la figura 1.1 se muestra la relacin de energa versus el crecimiento

del pas que est representado por el producto interno bruto a travs de los

puntos grises, y el ndice de gasto o consumo de energa, representado por

los negros.

Segn la grfica en el ao 1970, exista un consumo energtico igual a

100 con un crecimiento un poco mayor a 100 para tener parmetros

comparables entre una relacin de consumo y PIB, entre los aos 1990 y

1999 se logran apreciar una separacin en curva, esto por el gran

crecimiento econmico que tuvo el pas entre estos aos, traducindose en

que exista un aumento del producto interno bruto. Esto se debe a la Calidad

de las polticas, estabilidad macroeconmica, reformas estructurales y

calidad de las instituciones, mientras que el ao 2002 se tena un consumo

energtico aproximado de 330 y un crecimiento un poco menor a 345. En

consecuencia la relacin entre consumo y crecimiento se mantiene a lo largo

del tiempo y las dos curvas crecen a travs de los aos.


29/252



- 10 -

Figura 2.2. Energa y Crecimiento: Chile 1970-2002.

Fuente: CNE, Comisin Nacional de Energa.

Al apreciar la grfica, en ella se muestran las tendencias de las dos

curvas, mientras que lo ideal es que la curva del PIB mantenga su

tendencia, y la de consumo energtico mantenerse lo ms recta posible y

vemos que si bien es cierto las dos comenzaron desde el mismo punto, a

travs el tiempo stas se fueron separando.

Este efecto se debe principalmente a una optimizacin en el uso de la

energa, debido al surgimiento del concepto de Eficiencia Energtica.

Netamente en el rea de la construccin a lo que apunta la eficiencia

energtica es a hacer edificios ms inteligentes que sean casi auto-

sustentables en cuanto al costo por gastos de operacin y optimizacin de la

energa. El tema ha tomado mayor fuerza a nivel mundial debido a: la

escasez de recursos naturales, por el mayor precio de estos recursos y su

mayor demanda, debido al crecimiento de la poblacin. Es por eso que los


30/252



- 11 -

pases que estn menos avanzados en el tema se estn esforzando por

implementar estos conceptos que traen beneficios tanto para la poblacin

como beneficios para el medio ambiente.

2.5. Uso de la Eficiencia Energtica en Viviendas.

2.5.1. Cmo Optimizar el Uso de la Temperatura en el Hogar?

El consumo de energa en el hogar es un tema siempre presente en las

preocupaciones de la personas, sobre todo cuando llega el invierno con sus

das fros y cortos que significan mayor demanda de calefaccin y en general

un gasto energtico, y monetario, ms intenso y prolongado.

Una casa bien aislada ahorra entre un 20% y un 30% de gastos en

calefaccin. Cualquier inversin en aislar mejor la vivienda, se traducir en

ahorros de energa y en comodidad.

La calidad de la aislacin trmica es percibida por el usuario dependiendo

del tiempo que la vivienda mantiene la temperatura y el confort interior; una

vez que los sistemas de calefaccin dejan de funcionar el espacio deja de ser

agradable para la persona. El Blower Door Test es una prueba que arrojo la

hermeticidad de la vivienda con gran precisin y muestra en qu rango de

calidad o efectividad ante las infiltraciones de aire se est.

2.6. Arquitectura y Ahorro de Energa.

2.6.1. Introduccin.

La realidad energtica no es slo de este pas, ni afecta a un grupo o

actividad especfica, sino que a todos. Captulo 2: Eficiencia Energtica, un

tema que tiene importancia por:

1. Ahorro de energa y reduccin de gastos.

2. Contaminacin y daos en el medioambiente.


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- 12 -

Antes se pensaba, que la escasez de combustibles iba a llegar pronto y

que deban producirse grandes cambios por ello; esto no ha sido as, hoy

existe gran dependencia de la energa y sigue en aumento (por volumen de

construcciones y mejoras en el estndar de vida). La energa fsil ha subidode costo, pero no ha desaparecido. Lo que s ha ocurrido es un gran dao en

el medioambiente.

Esto est llevando, de acuerdo a cada pas o regin, a emprender

diversas estrategias polticas-econmicas para frenar y revertir esta

tendencia daina (cambio de combustibles, restricciones, normas, multas,

eficiencias, reciclajes, informacin y educacin al tema, cambios de hbitos,

campaas de salud, etc.)

Esto a su vez ha llevado a redefinir el rol de las edificaciones con

relacin al gasto energtico. Antiguamente las construcciones eran pensadas

para solucionar varios aspectos, entre ellos: la proteccin contra el clima, la

seguridad, lugar de encuentros, albergar un determinado uso, entre otros.

Hoy en cambio, en general, las edificaciones son un resultado de aspectos

comerciales, inmobiliario, modas, etc., pero no estn concebidas para el

ahorro de energa (por el contrario se consume ms).

Comnmente, en la actualidad, se piensa que el ahorro de energa de

climatizacin conlleva a una calidad ambiental interior y por otro lado que

un buen nivel interior de agrado se logra con sofisticada tecnologa y con un

alto consumo.

Ambas posturas no son ciertas si se manejan o aprovechan en la

concepcin de la edificacin las condiciones naturales exteriores al hacerlas

interactuar con el diseo arquitectnico. Captulo 2: Eficiencia Energtica.

2.6.2. Factores Incidentes en el Alto Gasto Energtico.

El alto gasto energtico de climatizacin (para enfriar o calefaccionar)

se debe a:

Malos niveles de aislacin y/o proteccin solar.


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- 13 -

Baja eficiencia de los sistemas.

Mala administracin de la edificacin en trminos energticos.

Malos hbitos de uso interior.

Mal aprovechamiento o manejo del clima exterior.

Ventilacin no controlada o no generada.(infiltraciones)

Falta de normas de ahorro y fiscalizacin de stas.

Falta de conciencia y preparacin de los proyectistas.

Por otro lado, las medidas de ahorro energtico no son del todo

aceptadas o entendidas por:

Falta de conocimiento de la gravedad y complejidad del problema

ambiental.

Poco conocimiento de alternativas, se repiten patrones tradicionales o

convencionales.

Baja credibilidad de que las soluciones o posibilidades puedan ser

simples y que a su vez puedan competir con sofisticados sistemas de

climatizacin.

El factor comercial an no es del todo claro; el que una edificacin

ahorre energa no se entiende del todo ventajoso para adquirirla. A pesar de

que el usuario una vez adentro har todos los esfuerzos en reducir gastos en

una construccin comn.

Falta de incentivos; rebajas en impuestos, prstamos ms

convenientes, ciertas licencias en la normativa de edificaciones, etc.

En general se piensa que son costosas al construir, lo que podra ser,

pero no se entiende que esto an as, se recupera en el tiempo.


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- 14 -

La calidad del diseo en algunos casos, que conllevan al ahorro

energtico es cuestionado por lo extrao, sofisticado y descontextualizado;

sto ha alejado a muchos de esta posibilidad.

Por otro lado se entienden las herramientas que captan o protegen del

sol como elementos que perjudican el diseo. Esto no es as, segn lo que se

puede apreciar de la experiencia de pases ms avanzados y que por el

contrario este enfoque permite innovar en los diseos; esta opcin se ha

convertido en atractiva rea de exploracin con la Arquitectura Sustentable.

2.6.3. Ventajas de una Arquitectura Energticamente Eficiente.

Menos empleo de energas fsiles.

Menos contaminacin.

Menor impacto ambiental.

Mejores niveles de salud.

Reduccin de dependencia de energas convencionales.

Confort interior natural.

Mayor duracin de los materiales y reduccin de gastos.

2.6.4. Acciones a Seguir para el Ahorro Energtico.

Mejorar eficiencia de equipos de climatizacin.

Cambio a combustible no contaminante.

Creacin de normas e incentivos.

Empleo de herramientas de ahorro y proteccin integradas a la

edificacin.


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- 15 -

Conocimiento de la relacin entre medioambiente y edificacin.

Emplear materiales constructivos de bajo gasto energtico para su

produccin.

2.7. Eficiencia Energtica y Medio Ambiente.

La energa y el medio ambiente estn ntimamente relacionados. Una

parte importante de los impactos ambientales est asociada a usos de

energa, de ah la importancia de usarla de manera eficiente, lo cual no

significa privarse de sus beneficios, sino principalmente hacer un uso

inteligente de ella.

En Chile se tiene un gran potencial respecto a optimizar el uso de la

energa, el uso eficiente ahorra costos al individuo, aumenta la productividad

industrial, y es beneficioso para el medio ambiente.

El problema que se origin fue que hubo un crecimiento muy grande y

que pas hacer problema pas, especialmente en esta regin de la Araucana

donde se tuvieron que crear programas especiales para atacar y buscar

soluciones a stos problemas. Un ejemplo de estos programas es el PPEE,

cual es un programa pas de eficiencia energtica. El Programa se trabaja en

los mbitos regulatorios, de fomento y difusin-educacin. En materia

ambiental, la aplicacin y el desarrollo de este programa ofrece una gran

oportunidad para fortalecer el trabajo que hasta ahora se ha venido

realizando, respecto a la prevencin de impactos ambientales locales

producto de la generacin energtica, ya sea en el aire, el agua y, en general

en los recursos naturales.

Por otra parte, se ha demostrado que el uso de instrumentos

orientados a mejorar la eficiencia energtica a distintas escalas: residencial,

industrial, comercial, transporte, pueden lograr reducciones importantes en

las emisiones de gases de efecto invernadero, que generan el Cambio

Climtico. Al respecto, cabe sealar que Chile es un pas social, econmica y


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- 16 -

ambientalmente vulnerable a este fenmeno. Por ello, uno de los ejes de la

recientemente aprobada "Estrategia Nacional de Cambio Climtico" (enero

2006) corresponde al de "Mitigacin de las emisiones de gases de efecto

invernadero". Otro punto que se est apoyando es la definicin del marcoinstitucional para el combustible biomasa-lea. El objetivo de este proyecto,

en una primera etapa, consiste en generar antecedentes tcnicos

relacionados con la eficiencia energtica de los artefactos de uso residencial

que operan con lea, insumo que servir para estimar los beneficios de

contar, en el corto plazo, con un marco institucional capaz de asumir la

gestin pblica del combustible biomasa y artefactos.

Por otra parte, en relacin con la regulacin de la contaminacin

lumnica en los cielos del norte del pas, se est colaborando en la

elaboracin de una norma tcnica para el alumbrado pblico, que establece

mximos de iluminacin. Esta norma junto con proteger la calidad de los

cielos, tambin tiene un fuerte impacto en ahorro energtico. Como se seala

en el siguiente texto publicado por la Comisin Nacional de Energa:

Sin lugar a dudas, una de las principales trabas para lograr un uso eficiente

de la energa es la falta de informacin y conocimiento. Por ello y

paralelamente a las normativas que podamos establecer, los esfuerzos que

hagamos para crear conciencia sobre la importancia de la EE, van a tener

enormes beneficios en el mediano y largo plazo, especialmente si se logra

incorporar en la cultura el cuidado por la energa y el medio ambiente.


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CAPTULO 3.

ASPECTOS GENERALES SOBREAISLACIN TRMICA


37/252

Captulo 3: Aspectos Generales Sobre Aislacin Trmica.

Estudio de Prdidas Energticas por Infiltracin de Aire en Viviendas, a Travs del BlowerDoor Test.

- 17 -

3.1. Introduccin a la Aislacin Trmica.

Vivir en una casa o edificio, o trabajar en un lugar que sea eficienteenergticamente, es un plus del cual muy pocos se pueden jactar en el pas.

Utilizar correctamente la energa es algo que en Chile recin se est comenzado

a realizar y concientizar entre los usuarios, al mismo tiempo que la

preocupacin por parte de las autoridades, profesionales y pblico en general,

cada da se est haciendo sentir en todos los mbitos de la nacin, entre

quienes quieren dejar un planeta saludable para las futuras generaciones y

quienes buscan ahorro en la generacin y consumo de energa.

La aislacin trmica forma parte de las medidas que se deben considerar

para construir de manera sustentable y amigable sin contaminar el medio

ambiente y as posibilitar el confort, eficiencia energtica, durabilidad y

ecologa, conceptos relevantes y centrales de una construccin eficaz y

sostenible.

En palabras muy simples, se puede decir que la aislacin trmica en una

edificacin trata de mantener una temperatura constante (de confort) al interior

del espacio habitable, en todo momento, protegindonos de las variaciones de

temperatura externas (ambiente). La idea es que al utilizar diversos materiales

aislantes para proteger las edificaciones, se logre un ahorro en el uso de la

energa empleada normalmente para mantener climticamente agradable los

espacios interiores, como la calefaccin en invierno y la refrigeracin en verano.


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3.1.1. Definiciones Generales.

Aislacin trmica: es la capacidad de oposicin al paso de calor de unmaterial o conjunto de materiales, y que en construccin se refiere

esencialmente al intercambio de energa calrica entre el ambiente

interior y el exterior.

Calor: Es la sensacin que experimenta un cuerpo cuando la

temperatura ambiente es ms elevada que la suya.

Coeficiente de conductividad trmica: es una caracterstica de cada

sustancia y expresa la magnitud de su capacidad de conducir el calor. Su

smbolo es la letra griega .

En el Sistema Internacional de Unidades (SI) se mide en vatio / metro

kelvin (W/(mK)), en kilocalora / hora metro kelvin (kcal/(hmK)), en

el sistema tcnico y en BTU / hora pie Fahrenheit (BTU/(hftF)), en

el sistema anglosajn. El coeficiente de conductividad trmica expresa la

cantidad o flujo de calor que pasa a travs de la unidad de superficie de

una muestra del material, de extensin infinita, caras planoparalelas y

espesor unidad, cuando entre sus caras se establece una diferencia de

temperaturas igual a la unidad, en condiciones estacionarias.

Este coeficiente vara con las condiciones del material (humedad que

contiene, temperatura a la que se hace la medicin), por lo que se fijan

condiciones para hacerlo, generalmente para material seco y 15C

(temperatura media de trabajo de los materiales de construccin) y en

otras ocasiones, 300 K (26,84 C).


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Conductancia Trmica Unitaria: Grado de facilidad que posee, tiene un

cuerpo o sustancia para dejar pasar calor a travs de un metro cuadrado

de su superficie.

Confort Trmico:un estado de completo bienestar fsico, mental y social

(OMS). Es todo aquello que nos produce un cierto bienestar.

Envolvente Trmica: Son todos los cerramientos que limitan espacios

habitables con el ambiente exterior o con espacios no habitables en

contacto con el exterior. Dichos cerramientos deben mantener una

temperatura agradable (de confort) al interior, y protegernos de las

variaciones de temperatura exterior.

Resistencia Trmica, R: Oposicin al paso del calor que presentan los

elementos de construccin.

Resistencia trmica de una capa material, R: para una capa de carasplanas y paralelas, de espesor e, conformada por un material homogneo

de conductividad trmica , la resistencia trmica, R, queda dada por:

(3.1)

Se expresa en (m2* K/W)

Resistencia Trmica total de un elemento compuesto, RT: Inverso dela transmitancia del elemento. Suma de las resistencias de cada capa del

elemento.

(3.2)

Se expresa en (m2* K/W)


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- 20 -

Temperatura: Grado de calor en los cuerpos.

Transmitancia Trmica,U

: Flujo de calor que pasa por unidad desuperficie del elemento y por grado de diferencia de temperatura entre los

dos ambientes separados por dicho elemento.

Se expresa en W/ (m2* K).

Se determina experimentalmente segn la norma NCh851 o bien por

clculo como se seala en la norma NCh853.

3.2. Transmisin del calor.

Comprender la forma bsica de cmo se transfiere el calor, es de suma

importancia al momento de disear o construir un edificio trmicamente

eficiente.

La transferencia de calor siempre ocurre desde un cuerpo ms caliente a

uno ms fro, como resultado de la ley cero de la termodinmica. Es importante

mencionar que la transferencia de calor no puede ser detenida; solo puede

hacerse ms lenta utilizando materiales aislantes trmicamente.

Existen tres formas de transmisin del calor, las cuales se muestran a

continuacin.

3.2.1. Conduccin.

El proceso de conduccin se concibe como el resultado de interacciones

moleculares. Las molculas de una parte de un cuerpo que est a una

temperatura ms alta vibran con mayor rapidez. Esas molculas chocan con las

molculas menos energticas situadas hacia la parte ms fra del cuerpo y les

transfieren una parte de su energa. As, se transfiere energa por conduccin


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- 21 -

de una regin a temperatura ms alta hacia una regin a temperatura ms

baja.

En general, la capacidad de una sustancia para conducir calor depende

de su fase. Los gases son malos conductores trmicos; sus molculas estn

relativamente separadas y por ello los choques son poco frecuentes. Los

lquidos y slidos son mejores conductores trmicos que los gases, porque sus

molculas estn ms juntas y pueden interactuar ms fcilmente.

La conduccin del calor se puede describir cuantitativamente la tasa de

flujo de calor con el tiempo (Q/t).

3.2.1. Conveccin.

En general, en comparacin con los slidos, los lquidos y los gases no

son buenos conductores trmicos. Sin embargo, la movilidad de las molculas

de los fluidos permite la transferencia de calor por otro proceso: conveccin.

La conveccin es la transferencia de calor como resultado de una

transferencia de masa, que puede ser natural o forzada. Cuando el movimiento

se produce por diferencias en la densidad, sta se conoce como conveccin

natural. Cuando la sustancia calentada es obligada a moverse mediante un

ventilador o bomba, como en algunos sistemas de calefaccin de aire caliente y

agua caliente, el proceso se denomina conveccin forzada.

Una corriente de conveccin se puede representar cuando una habitacin

es calefaccionada con un radiador (denominacin errnea del aparato, pues en

esencia es un convector). El radiador calienta el aire en las regiones inferiores

del cuarto. El aire caliente se expande y asciende hacia el techo debido a su

densidad ms baja. Las regiones ms densas del aire ms fro en la parte

superior sustituyen al aire caliente, estableciendo un patrn de corriente de

aire continuo.


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- 22 -

3.2.1. Radiacin.

La conduccin y la conveccin requieren algn material como medio de

transporte. El tercer mecanismo de transferencia de calor no requiere un

medio, se llama radiacin. Se refiere a la transferencia de energa por ondas

electromagnticas. La transferencia de energa hecha por radiacin es la ms

rpida (a la velocidad de la luz) y no sufre atenuacin en el vaco.

De esta forma el explica como el calor que el Sol irradia llega a la Tierra,

cruzando el espacio vaco. La luz visible y otras formas de radiacin

electromagntica se conocen como energa radiante.

Todos los materiales u objetos a una temperatura arriba del cero

absoluto emiten radiacin trmica, as como tambin, todos los cuerpos

absorben energa infrarroja continuamente, este principio es bsico para la

termografa.

3.3. Materiales Aislantes Trmicos Ms Comunes.

Poliestireno expandido: Planchas elaboradas en base a derivados del

petrleo, estn constituidas por un termoplstico celular completo, con

un 2% de material y un 98% de aire, lo que origina su alta capacidad de

aislamiento trmico. No producen dao a la capa de ozono. Son livianas,

de color blanco, rgidas y prcticamente impermeables al agua, lo que las

hace mantener inalterable su capacidad de aislamiento trmico a travs

del tiempo. Son resistentes a hongos, insectos y roedores. Usadas en

construccin, deben contener un ignifugo que la trasforme en

autoextinguibles. Las planchas vienen en 1 a 10 cm y en densidades que

van desde 10 a 40 kg/m3.

Fibras Minerales:Pueden ser de fibra de roca o de fibra de vidrio. Son

ligeras, incombustibles y no inflamables. No emiten gases txicos, aun en


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- 23 -

caso de incendio. Su inconveniente es que absorben fcilmente la

humedad, razn por lo cual deben quedar siempre muy bien protegidas.

Si estn correctamente aisladas, no debieran compactarse, ceder ni

deteriorarse con el paso del tiempo.

o Lana Mineralse fabrica en base a rocas gneas con alto contenido

de slice y pequeas cantidades de basalto carbonato de calcio.

Normalmente, es ms densa que la fibra de vidrio y la mayora es

de color gris con puntos negros, aunque tambin existen algunas

que son casi blancas. Su alto punto de fusin, les permite

mantener sus propiedades aislantes inalteradas incluso a

temperaturas muy elevadas. Vienen en colchonetas, rollos, bloques

y caos premoldeados.

o La lana de vidriose fabrica fundiendo arenas con alto contenido de

slice mas carbonato de calcio, brax y magnesio. Es generalmente

muy liviana, flexible y de colores amarillos, rosado o blanco. Puede

encontrarse suelta o en colchonetas, ya sea en forma de planchas o

rollos. Es uno de los materiales trmicos ms utilizados a nivel

mundial y adems un excelente absorbente acstico.

Espumas de Poliuretano: Pueden venir en rollos o ser aplicadas en

spray o mediante inyeccin en paneles aislantes compuestos. Al aplicarla

en spray en la etapa de construccin de una casa, no solo estar aislado

sino adems estar reduciendo las prdidas de aire en el envoltorio del

edificio. Esta aislacin es econmica, rpida de instalar, liviana y sirve

como barrera de humedad, pero debe ser cubierta o protegida contra

incendio.


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- 24 -

Figura 3.1. Algunos materiales aislantes y espesores relativos.

3.3.1. Eleccin del material aislante.

No existen aislantes especficos contra el fro o el calor, sino diferentes

formas de aplicar aislantes trmicos bsicos. Todos los aislantes trmicos

sirven para ambos casos.

Cuando actan contra el fro su funcin es conservar en el interior de la

habitacin el calor de la calefaccin

Cuando actan contra el calor, su funcin es evitar que el calor del

verano penetre y se quede estancado dentro de las habitaciones.

Tambin es importante conocer los lugares por donde el edificio tiende a

perder ms energa. Algunos estudios arrojan estimaciones de prdidas de calor

por la envolvente distribuidas aproximadamente en un 25% por el techo, 35%

muros, 15% pisos, 10% ventanas y 15% infiltraciones de puertas y otros.

Otro factor importante al momento de elegir el material aislante a

emplear, es la solucin que se dar a los diversos puentes trmicos. Los cuales

son bsicamente juntas entre materiales de diferentes caractersticas (espesor,


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- 25 -

conductividad trmica, etc.) que produce una discontinuidad en la envolvente

trmica la cual puede producir prdidas de calor.

El material aislante ms conveniente para usar estar determinado por la

naturaleza de los espacios que se planea aislar:

En espacios en donde no se pueda introducir fcilmente el material

aislante, es preferible usar planchas rgidas, semirgidas, spray o sistemas

reflectantes.

La manera ms econmica de llenar cavidades estrechas, es inyectando

un aislante con un equipo neumtico o proyectando espuma de poliuretano.

Algunos aislantes requieren de instalacin de profesionales, pero otros no

lo necesitan.

3.4 Beneficios de una Buena Aislacin.

Se entiende que para poder comprender las razones del aislamiento

trmico, se debe entender tambin el comportamiento de la vivienda o espacio

habitable cuando se expone a factores climticos: fro, viento, humedad; y

frente a nuestro propio comportamiento diario o hbitos.

Las razones por las cuales se deben aislar trmicamente las edificaciones

son las siguientes:

Economizar energa al reducir las prdidas trmicas que se producen a

travs de sus materiales.

Mejorar el confort trmico al reducir las diferencias de temperatura entre

la cara interior de los muros y el ambiente interior.

Suprimir las condensaciones para evitar humedades en los espacios

interiores. para el ahorro de calefaccin.


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Impedir la propagacin contra incendios, ya que la gran mayora de los

aislantes trmicos son ignfugos o autoextinguibles.

Evita las corrientes de aire que entran por puertas y ventanas, lo que

reducir el uso de la calefaccin.

Reduccin del ruido y de la vibracin; es un beneficio adicional del

aislamiento trmico, pues gran parte de los aislantes trmicos tienen

capacidad de absorber la vibracin y las ondas sonoras.

Figura 3.2.Esquema de aislacin e interaccin con el medio en una vivienda.


47/252

CAPTULO 4.

VENTILACIN E INFILTRACIN ENVIVIENDAS.


48/252

Captulo 4: Ventilacin e Infiltracin en Viviendas.


4.1. Introduccin.

En este captulo se abordar en profundidad la ventilacin e infiltracinde aire en viviendas, temas que son considerados importantes a la hora de

analizar las prdidas de energa en un edificio, y que actualmente en nuestro

pas no estn normadas o al menos, no existe an la preocupacin acerca de

estos conceptos.

El confort y la calidad del aire interior es la principal preocupacin para

quienes trabajan con HVAC (Heating, ventilating and air conditioning, o en

espaol Calefaccin, ventilacin y aire acondicionado), dependen de muchos

factores, incluyendo la regulacin trmica, el control de las fuentes internas y

externas de los contaminantes, el suministro de aire aceptable, la eliminacin

de aire inaceptable, las actividades de los ocupantes, y el buen funcionamiento

y mantenimiento de los sistemas de climatizacin de los edificios. La reduccin

de la ventilacin y la infiltracin ayudan a resolver los problemas de confort

trmico y prdida de energa, pero si se llevan a un extremo, pueden producir

problemas en los espacio interiores, tanto en la calidad del aire interior como de

condensacin superficial.

4.2. Ventilacin.

Se define como la introduccin intencional de aire desde el exterior a una

construccin. La importancia de la ventilacin radica en que es necesaria para

eliminar y renovar la masa de aire que contiene humedad y bacterias generadas

por factores internos y externos a la vivienda, combatir el humo generado en

caso de incendio y colaborar con el acondicionamiento trmico del edificio. La

forma de proporcionar aire fresco desde el exterior a un edificio, se subdivide en

ventilacin natural y ventilacin forzada.


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4.2.1. Ventilacin Natural.

La ventilacin natural se define como el flujo de aire intencionalintroducido a un edificio a travs de ventanas, puertas, respiraderos, celosas y

cualquier otra abertura pre-definida en el diseo. La ventilacin natural se

genera a partir de cambios naturales de presin, temperatura, viento,

humedad, asoleamiento, conveccin trmica del aire o cualquier otro fenmeno

natural en donde no sea necesario aportar energa al sistema en forma de

trabajo mecnico.

Figura 4.1. Esquema de ventilacin en una vivienda.

La ventilacin natural puede solucionar algunos problemas provocados

por los distintos sistemas mecnicos (ventilacin forzada), tales como el ruido,

costos de mantenimiento y consumo energtico. Adems, es importante sealar

que diferentes encuestas realizadas en los ltimos aos en los Estados Unidos,

indicaron que la gente prefiere la ventilacin natural en desmedro de la

ventilacin forzada o mecnica. Sin embargo, cuando este tipo de ventilacin no

es controlada, el suministro de aire fresco ser demasiado elevado, con


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desperdicio de energa, o demasiado bajo, causando una mala calidad del aire

en el interior. Es por esto que existen distintos lineamientos o directrices para

el diseo de ventilacin natural en los edificios.

4.2.1.2. Directrices generales para generar ventilacin natural.

La distribucin interior (tabiques y muros) de los edificios y viviendas

deben permitir la circulacin de las corrientes de aire entre los distintos

espacios.

Al instalar un circuito de ventilacin, se deben colocar rendijas o celosas

de admisin (entradas de aire), en las salas y habitaciones, mientras que

las salidas del aire se deben ubicar preferentemente en baos y cocinas;

es decir, se trata de hacer circular el aire desde las zonas secas de la

vivienda hacia las zonas hmedas. De este modo se consigue tener aire

fresco en aquellos lugares donde se permanece ms tiempo, y se logra

evacuar la humedad, los humos, y olores, de las zonas que lo requieran

sin que se extienda por toda la edificacin.

Obtener el mayor aporte del flujo de aire segn la topografa y la posicin

de los edificios aledaos, para lograr un incremento del potencial de

ventilacin en los recintos interiores.

Equilibrar la utilizacin de los recursos naturales para un mejor

compromiso entre el confort trmico en verano e invierno.

Evitar situaciones con vientos permanentes no deseados.

No utilizar flujos de aire con contaminantes o polvillo.

Se debe tener en cuenta la altura del edificio, si se aumenta,

mantenindose el largo y el ancho del edificio, la velocidad del viento

aumentar en los pisos superiores induciendo mayores flujos de aire en

las aberturas ubicadas en las fachadas donde acta el viento, mientras

que en la fachada opuesta se generar mayor succin.


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El tipo y disposicin de vegetacin que rodea el edificio debe ser elegida

teniendo en cuenta el patrn de flujo de aire, adems de consideraciones

estticas y ambientales. Las principales funciones de la vegetacin son:

resguardo del viento, desvo del viento, aceleracin del aire,

acondicionamiento del aire y sombreo.

Al incrementar el rea de las aberturas de entrada sin modificar el rea

de las de salida o viceversa, produce un pequeo aumento de la velocidad

de aire interior.

El uso de aleros posibilita una gran mejora de la ventilacin en edificios

cuyos recintos tengan una sola pared exterior, como es el caso de

muchas oficinas y salones de clases. Se debe elegir una orientacin tal

que sea oblicua (20 - 70) a la direccin preponderante de los vientos en

verano se maximiza el efecto.

4.2.2. Ventilacin Forzada.

Los sistemas de ventilacin mecnica forman parte de cualquier sistema

de calefaccin y acondicionamiento del aire en los edificios comerciales,

suministrando la cantidad necesaria de aire fresco del exterior y

distribuyndolo de manera uniforme en todo el edificio. Esto es algo habitual,

puesto que muchas habitaciones en los grandes edificios comerciales no

cuentan con ventanas y, por lo tanto, dependen de la ventilacin mecnica.

Incluso los espacios con ventanas se encuentran en la misma situacin, ya que

dichas ventanas estn hermticamente selladas y no se pueden abrir en la

mayor parte de los edificios. No es una buena idea exagerar el tamao del

sistema de ventilacin slo para quedar en el lado seguro, ya que extraer aire

del interior, calentado o enfriado, desperdicia energa. Por otra parte, tambin

debe evitarse la reduccin de los ndices de ventilacin por debajo del mnimo

requerido, con el fin de conservar energa, de modo que la calidad del aire en el

interior se pueda mantener en los niveles requeridos.


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4.2.3. Efectos de una mala ventilacin.

Ya se ha hablado sobre la importancia de poseer una buena ventilacinen los edificios o viviendas, y tambin en la prdida de energa que se incurre al

no controlar este parmetro. Ahora se pretenden describir los problemas ms

comunes para las viviendas cuando la ventilacin es deficiente.

La humedad afecta el bienestar o confort trmico que requieren los

habitantes de las viviendas. Genera problemas a la salud e incomodidad en las

personas, otorga una menor durabilidad de las viviendas (daos en pinturas,

papeles y recubrimientos en general) y genera procesos orgnicos (mohos).

El aire fro del exterior, ingresa a la habitacin, se calienta y carga de

humedad; la cual debe eliminarse mediante la circulacin de aire que genera la

ventilacin.

Las fuentes de generacin de humedad son variadas, entre estas

tenemos:

Personas: Respiracin y transpiracin

Climticas: Aguas lluvias y filtraciones de sta hacia el interior.

Actividades de los habitantes: Calefaccin abierta (estufas),

duchas, lavado de platos, coccin de alimentos.

Mal uso de la vivienda: Mala o nula ventilacin, generacinexcesiva de vapor de agua al interior de las casas.


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Figura 4.2. Humedad en viviendas.

La condensacin es otro problema que se puede atacar con unaadecuada ventilacin. Esta se produce en el interior de las viviendas, cuando

entran en contacto la humedad del aire interior con las superficies interiores

que se encuentran a una temperatura igual o inferior al punto de roco del aire,

o cuando la temperatura del aire est saturada. Por lo general se puede

apreciar de mejor manera en forma de gotas de agua en los vidrios de las

ventanas y en paredes con una deficiente aislacin trmica.

Algunos factores que generan condensacin superficial.

Diferencias de temperatura (alta el interior y baja en el exterior).

Falta de aislacin trmica en muros y cielos.

Existencia de puentes trmicos.


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Fuentes que producen exceso de vapor de agua en el interior de la

vivienda.

Falta de renovacin de aire de los ambientes interiores.

Filtracin de aire hmedo.

Figura 4.3. Condensacin en ventanas.

Histricamente, las principales consideraciones para la calidad del aire

interiorhan incluido la cantidad de aire exterior (ventilacin) necesario paracontrolar la humedad, el dixido de carbono (CO2), los olores y el humo del

tabaco generado por los ocupantes, contaminantes biolgicos, solventes,

agentes de limpieza, cosmticos, perfumes, polvo de pinturas con plomo,

pesticidas, etc. Estas consideraciones han llevado a establecer un mnimo de

suministro de aire fresco o limpio por ocupante; pero la falta de normas y datos


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de salud basados en la concentracin de muchos contaminantes del aire

interior, hace que la especificacin de los tipos de ventilacin mnima sea un

tanto difcil. La Norma ASHRAE 62 (Sociedad Americana de Ingeniera para Aire

Acondicionado, Calefaccin y Refrigeracin) proporciona orientacin sobre la

ventilacin y la calidad del aire interior. El mnimo de suministro de aire

exterior por persona para cualquier tipo de espacio es de 8 (l/s). Se mantendr

un porcentaje de concentracin de CO2en interiores por debajo de 0,1% (1000

partes por milln), suponiendo una tasa tpica de generacin de CO2 por

ocupante (Janssen, 1989). La tabla 4.1 muestra los requisitos mnimos de aire

fresco para ventilacin de algunos espacios interiores. Los valores estn

basados en el control del CO2y otros contaminantes con un margen adecuado

de seguridad.

Tabla 4.1.Requerimientos mnimos de aire en los edificios (extracto

Norma 62 1989 de la ASHRAE)


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4.3. Estanquidad.

La estanquidad o hermeticidad se define como cualidad de lo quees estanco, cerrado e incomunicado. En el rea de edificacin se define como la

capacidad para crear recintos completamente cerrados e incomunicados con

respecto al medio ambiente externo.

En una vivienda, las ganancias de calor internas, contribuyen en alguna

medida a incrementar la temperatura interior y sta se pone de manifiesto por

el solo hecho de estar habitada. Si sta se comporta como una caja estanca y

con aislacin trmica infinita, todo el calor generado servira para incrementar

la temperatura interior, generando una situacin de disconfort trmico. Pero si

no fuese estanca, es decir, presentara infiltraciones de aire, y la envolvente

tuviese un valor bajo de aislacin trmica, la vivienda se encontrara sujeta

fuertemente a las variaciones de amplitud trmica exteriores, generando

tambin una situacin de disconfort.

Normalmente la primera situacin es un caso hipottico, es decir, no real

debido a que no existen materiales con aislacin trmica infinita ni

construcciones totalmente estancas.

Para medir el nivel de hermeticidad o parmetros de ella, se utiliza el

Blower Door Test (Prueba de la Puerta del Soplador) de acuerdo a este estudio

en cuestin, habiendo otros mtodos como el mtodo del Gas Trazador.

4.4. Infiltracin.

La infiltracin se define como el flujo incontrolado de aire exterior en un

edificio a travs de grietas y otras aberturas no intencionales y por el uso

normal de las puertas exteriores. En palabras simples, la infiltracin tambin


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es conocida como el ingreso de aire no controlado hacia un edificio y es igual a

la exfiltracin, que es la tasa de aire que sale de la estructura.

Las zonas que generalmente tienen problemas de infiltracin al interior

de una vivienda son:

Rendijas de ventanas.

Rendijas de puertas.

Juntas que se forman en la unin de distintos materiales como por

ejemplo entre hormign y madera. Grietas formadas por efectos de la dilatacin y contraccin.

Aberturas por conductos de calefaccin, instalacin electricas y

otros.

Dickerhoff et al.,1982 ; Harrje & Born et al.,1982. Estudiaron fugas

de aire de diversos componentes de una construccin. A continuacin se

muestran diversos elementos con los respectivo rangos determinados.

Paredes (18% a 50%). Tanto las paredes interiores como exteriores

contribuyen a la prdida de la estructura. La fuga entre la solera

inferior y la fundacin, grietas debajo de la parte inferior de la

pared de yeso seco, toma elctrica, penetraciones de plomera, y las

fugas en el tico.

Detalles del techo (3% a 30%). Luces empotradas, plomera ypenetraciones elctricas que conducen a la buhardilla son algunas

reas de especial preocupacin. Las fugas en el techo son

particularmente insidiosas, porque reducen la eficacia del

aislamiento en el tico y contribuye a la prdida de calor.


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Sistema de calefaccin (3% a 28%).La ubicacin de las estufas o

conductos en los espacios acondicionados o no acondicionados, y

la disposicin de los aparatos ventiladores influyen en la fuga de

aire.

Ventanas y puertas (6% a 22%). Ms que una variacin en las

fugas de aire entre diversos fabricantes de ventanas, se aprecia una

notoria variabilidad entre diferentes modelos de ventanas (Weidt,

1979).

Chimeneas (0% a 30%). Una chimenea a lea, cuando est

encendida, generalmente calienta un ambiente y congela los

restantes. El efecto se produce porque la combustin genera un tiro

del aire, desde el interior al exterior, aire que viene desde las

habitaciones aledaas. Este aire es introducido por las rendijas de

las ventanas y puertas del exterior, con lo cual esas habitaciones

sufren una gran prdida de energa. Se produce un efecto contrario

al deseado.

Rendijas de ventilacin controladas (2 a 12%). Celosas o

rendijas mal cerradas, con mala mantencin o mal controladas.

Difusin a travs de las paredes (


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pues el aire exterior que se encuentra a mayor temperatura que el interior,

ingresa a la vivienda o edificio, tendiendo siempre al equilibrio trmico. El

viento aumenta este efecto, al ejercer presin o succin sobre las aberturas.

Figura 4.4. Representacin de la infiltracin de aire en una vivienda.

4.5. Cundo se debe utilizar ventilacin mecnica?

La decisin de cundo utilizar ventilacin mecnica depende un poco del

clima, pero fundamentalmente de la estanquidad de la construccin. La Norma

119 de la ASHRAE establece niveles de fuga de aire para los edificios

residenciales. Estos niveles estn en funcin de la zona de fuga normalizada An:


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, (4.1)

Donde

An= rea de fuga normalizada, adimensional.AL= rea efectiva de fugas a 4 Pa, cm2.Af= rea neta del piso (dentro de las paredes exteriores), m2.H= altura del edificio.Ho= altura de referencia de un piso = 2,5 m.

Tabla 4.2.Caracterizacin de las fugas del edificio.

Clase de

Fuga

An

mnimo

An

mximo

ACH50

tpica

Requerimiento

de ventilacin

Tipo de ventilacin

recomendada

A 0 0,10 1 Completa Solo balanceada

B 0,10 0,14 2 Si Balanceada

C 0,14 0,20 3 Si CualquieraD 0,20 0,28 5 Alguna Cualquiera

E 0,28 0,40 7 Probable Desequilibrada

F 0,40 0,57 10 Posible Slo desequilibrada

G 0,57 0,8 14 Improbable Slo desequilibrada

H 0,80 1,13 20 No Ninguna

I 1,13 1,60 27 Los edificios que estn en este rango

poseen gran prdida de energa y deben

ser reforzados.J 1,60


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4.6. Renovaciones de aire ACH.

Las renovaciones de aire (Air Change) son el nmero de veces por hora

que todo el aire de la casa o edificio va a ser cambiado. Se considera

generalmente que 0,35 ACH es suficiente, pero la cantidad depende de la

ocupacin, la construccin de las dimensiones, las fuentes de contaminacin

de interiores y el clima.

Normalmente para caracterizar un edificio, se trabaja con las

renovaciones de aire naturales (ACH), pero tambin es comn trabajar con las

renovaciones de aire a 50 Pa (ACH50), tal como se muestra en la tabla anterior.

Es importante destacar que mediante el Blower Door Test se pueden

determinar tanto las reas efectivas de fuga (EfLA) como las renovaciones de

aire a 50 Pa (entre otros parmetros) de forma rpida y barata. Los detalles

sobre este ensayo se explican en el captulo 5.

4.6.1. Clculo Renovaciones de Aire Naturales.

Cuando no se tienen las renovaciones de aire naturales de un edificio, se

pueden calcular utilizando el mtodo que se indica en la Carpeta 25 de la

ASHRAE (Ventilacin e Infiltracin).

(4.2)

Donde

Q= Caudal de aire, m3/s.AL= rea efectiva de fuga, cm2.Cs= Coeficiente de pisos, (l/s)2/(cm4*K).

t = Diferencia entre la temperatura interior-exterior, K.

Cw= Coeficiente de viento, (l/s)2/[cm4*(m/s)2].

V= Velocidad promedio del viento, m/s.


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Luego de haber obtenido el Caudal Q, ste de divide por el volumen

interior del edificio, de sta forma se calculan las Renovaciones de Aire

Naturales.

/ (4.3)

Los coeficientes Csy Cw se obtienen de las siguientes tablas 4.4 y 4.5

respectivamente, pero antes se debe determinar el tipo de Blindaje o proteccin

contra el viento de posee el edificio.

Tabla 4.3.Clases Locales de Blindaje.

CLASE DESCRIPCION

1 No hay obstrucciones o locales de blindaje.

2Luces locales de blindaje; algunos obstculos,pocos rboles, o pequeo cobertizo.

3

Moderado local de proteccin, algunasobstrucciones dentro de la casa de dos alturas,de cobertura de espesor, cerco slido, o una casavecina.

4

Un fuerte blindaje, la mayora de obstruccionesen todo el permetro, edificios o rboles de menosde 10 m en la mayora de las direcciones; tpicosuburbio de blindaje.

5

Muy fuerte blindaje; grandes obstculos querodea el permetro de la casa de dos alturas;centro de la ciudad tpica de blindaje.


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Estudio de Prdidas Energticas por Infiltracin de Aire en Viviendas, a Travs del BlowerDoor Test.-

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Estudios de Pérdidas Energéticas Por Infiltración de Aire en Viviendas a Través Del Blower Door Test