Jornada de Acreditación - Calificacion Energetica · 2013-12-17 · Sistema de Calificación Energética de Viviendas Ejercicios Tarea 2: Calcular la transmitancia térmica de un

Jornada de Acreditación

Sistema de Calificación Energética de Viviendas

Ejercicios de cálculo de transmitancia térmica

Gobierno de Chile | Ministerio de Vivienda y Urbanismo

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Jornada de Acreditación Sistema de Calificación Energética de Viviendas Ejercicios

CONTENIDO

Tarea 1: Calcular la transmitancia térmica de un muro exterior tipo tabique de madera con fachada ventilada 3

Tarea 2: Calcular la transmitancia térmica de un techo tipo “techo frío” con cerchas de madera 11

Tarea 3: Calcular la transmitancia térmica de un muro de albañilería de ladrillo hecho a máquina confinada con estuco en ambas caras 17

Tarea 4: Calcular la transmitancia térmica de un muro de tabiquería metálica liviana 27

Tarea 5: Calcular la transmitancia térmica de un radier en contacto con el terreno 33

Estos ejercicios son únicamente destinados a practicar el cálculo de la transmitancia térmica de los elementos de la envolvente en la Calificación Energética de Viviendas.

No son válidos para otras aplicaciones.


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Tarea 1: Calcular la transmitancia térmica de un muro exterior tipo tabique de madera con fachada ventilada

Pie derecho 50 x 100 mm Distancia al eje 60 cm

Lana de vidrio 100 mm Yeso cartón

15 mm

Barrera de vapor Polietileno 0,2 mm

OSB 11,1 mm

Fibrocemento tinglado 8 mm

Distanciador vertical 25 x 50 mm

Cadeneta 50 x 100 mm Distancia variable


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Consideraciones

Sebe calcular la transmitancia térmica ponderada para un elemento de heterogeneidades simples de acuerdo a 5.4.2 de la NCh 853 aplicando la siguiente fórmula:


5


A continuación el Manual de Procedimiento CEV dispone:

La última disposición corresponde a la información contenida en la Tabla 2 de la NCh 853, donde, para elementos que separan de otro local, desván o cámara de aire, los valores para Rsi y para Rse son iguales.


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Se aplica la fórmula (9) de la NCh 853 para cámaras de aire muy ventiladas con el aire de la cámara en movimiento:

se obtienen de la Tabla 2 de la NCh 853 para elementos de separación con otro local, desván o cámara de aire.

corresponde a elementos compuestos por varias capas homogéneas según 5.3.1 NCh 853, fórmula (5)


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Cálculo

La transmitancia térmica total del muro se calcula con la fórmulas antes mencionadas:

Se ponderan 2 flujos de transferencia de calor:

• por la madera

• por el aislante

Umadera Uaislante

Notas:

• Se considera suficiente calcular con 2 dígitos detrás de la coma.


8


Cálculo

Transmitancia por la madera:

Rmadera = Rsi +

eyeso

λyeso+

emadera

λmadera+

eOSB

λOSB + Rse

= (0,12 + 0,015

0,31 +

0,1

0,104 +

0,0111

0,28 + 0,12) m²K/W

= (0,12 + 0,048 + 0,962 + 0,0396 + 0,12) m²K/W = 1,29 m²K/W

Umadera = 1

Rmadera =

1

1,29 m²K/W = 0,775 W/m²K

Umadera

Nota: Los valores λ se obtuvieron de la Tabla A.1 de la NCh 853: • Para el yeso-cartón se eligió el valor más desfavorable. • Para la madera se eligió el valor para pino insigne siendo éste la madera de uso corriente. • Para el OSB se eligió el valor más desfavorable para “Madera, tableros de fibra”

MaderaRsi 0,1200

Yeso cartón 0,0150 870,0000 0,3100 0,0484

Pie derecho pino 0,1000 410,0000 0,1040 0,9615

OSB 0,0111 0,2800 0,0396

Rse 0,1200

Subtotal 1,2896 0,7755


9


Cálculo

Transmitancia por el aislante:

Raislante = Rsi +

eyeso

λyeso+

eaislante

λaislante+

eOSB

λOSB + Rse

= (0,12 + 0,015

0,31 +

0,1

0,042 +

0,0111

0,28 + 0,12) m²K/W

= (0,12 + 0,048 + 0,962 + 0,0396 + 0,12) m²K/W = 2,709 m²K/W

Uaislante = 1

Raislante =

1

2,709 m²K/W = 0,369 W/m²K

Uaislante

Nota: Los valores λ se obtuvieron de la Tabla A.1 de la NCh 853: • Para el yeso-cartón se eligió el valor más desfavorable. • Para el OSB se eligió el valor más desfavorable para “Madera, tableros de fibra” • Para la lana de vidrio se eligió el valor más desfavorable para “Lana mineral, colchoneta libre”.

aislanteRsi 0,1200

Yeso cartón 0,0150 870,0000 0,3100 0,0484

aislante 0,1000 410,0000 0,0420 2,3810

OSB 0,0111 0,2800 0,0396

Rse 0,1200

Subtotal 2,7090 0,3691


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Cálculo

La transmitancia térmica total del muro se calcula con la fórmula antes mencionada:

De acuerdo a Tabla 8 del Manual del CEV se puede considerar la estructura de madera de forma global con 15 %.

Cálculo final con ponderación global:

Umadera Uaislante

U = 1

RT=

Umadera ×15 % +Uaislante ×85 %

100 % =

0,775 ×15 % +0,369 ×85 % W/m²K

100 %

Resultado: 𝐔 = 0,43 𝑊/𝑚²𝐾

0,4299


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Tarea 2: Calcular la transmitancia térmica de un techo tipo “techo frío” con cerchas de madera

“Techo frío”

Nota: El techo frío, especificado en los itemizados técnicos del MINVU, representa una solución económica que protege del sobrecalentamiento en verano y del enfriamiento en invierno, además previene los daños a la construcción por humedades, siempre y cuando esté ejecutado de forma correcta:

• Debe instalarse una barrera de vapor debajo del aislante.

• El aislante debe instalarse de forma continua sin dejar espacios libres, incluyendo la unión con la capa aislante del muro exterior.

• En caso de una cubierta simple con alta transmitancia térmica (ej. zinc): no deben existir aperturas tipo “gatera” que permiten al aire caliente y húmedo subir de la vivienda al entretecho, donde se puede generar condensación en la superficie interior fría de la cubierta que puede dañar a la estructura y humedecer el aislante dejándolo sin efecto térmico.

• Independiente de esto, en viviendas sociales se exige la colocación de una barrera de humedad bajo cubierta.


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Detalles

Corte A

Instalación tipo de la aislación

A B

Corte B

Terciado ranurado 7 mm

Lana mineral 50 kg/m³ / 150 mm

Tabla inferior de la cercha 1’’x5’’, a distancia 90 cm

Listón de cielorraso 2’’x2’’


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Consideraciones

Las consideraciones con respecto a la cámara de aire ventilada, expuestas en Tarea 1 de muro tabique, también son válidas para este techo.

Por lo tanto, se omite en el cálculo la cámara de aire de espesor variable y la cubierta, utilizando el valor de la Resistencia térmica superficial exterior de la Tabla 2 para cámara de aire.

Se considera que las pequeñas cámaras de aire irregulares entre aislante y listones son despreciables y serán omitidos igual a los listones mismos.

Cámaras de aire despreciables

Listones despreciables


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Cálculo

Transmitancia por la madera:

Rmadera = Rsi +eterciado

λterciado+

emadera

λmadera+ Rse

= (0,10 + 0,007

0,28 +

0,125

0,104 + 0,10) m²K/W

= (0,10 + 0,025 + 1,202 + 0,10) m²K/W = 1,427 m²K/W

Umadera = 1

Rmadera =

1

1,427 m²K/W = 0,701 W/m²K

MaderaRsi 0,1000

Terciado 0,0070 870,0000 0,2800 0,0250

madera 0,1250 410,0000 0,1040 1,2019

Rse 0,1000

Subtotal 1,4269 0,7008

Nota: La resistencia térmica superficial a considerar es, de acuerdo a Tabla 2 NCh 8530, 0,10 m²K/W para el lado interior y el lado exterior.


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Cálculo

Transmitancia por el aislante:

Raislante = Rsi +eterciado

λterciado+

eaislante

λaislante+ Rse

= (0,10 + 0,007

0,28 +

0,15

0,041+ 0,10) m²K/W

= (0,10 + 0,025 + 3,659 + 0,10) m²K/W = 3,884 m²K/W

Uaislante = 1

Raislante =

1

3,884 m²K/W = 0,26 W/m²K

aislanteRsi 0,1000

Terciado 0,0070 870,0000 0,2800 0,0250

aislante 0,1500 410,0000 0,0410 3,6585

Rse 0,1000

Subtotal 3,8835 0,2575


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Cálculo

Transmitancia térmica total ponderada:

Porcentaje de la superficie cubierta con cercha

= Ancho de la cercha

Distancia de las cerchas al eje × 100 =

25 mm 900 mm

× 100 = 2,77 %

Porcentaje de la superficie cubierta con aislante = 100 − Porcentaje de la superficie cubierta con cercha = 97,23 %

U = 1

RT=

Umadera × 3 % +Uaislante × 97 %

100 % =

0,70 ×3 % +0,26 ×97 % W/m²K

100 %


0,2732


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Tarea 3: Calcular la transmitancia térmica de un muro de albañilería de ladrillo hecho a máquina confinada con estuco en ambas caras

Dimensiones del muro por paño

• Ancho = distancia de los pilares al eje = 3,00 m

• Los pilares tienen un ancho promedio de 25 cm

• Altura total, incluyendo cadena superior = 2,70 m (los sobrecimientos no se consideran en este caso por estar debajo del nivel de piso terminado)

• Altura de la cadena superior = 30 cm

• Vano: tamaño promedio por cada paño de muro: 0,5 m²

Nivel P.T. (Piso terminado)

Sobrecimiento

Cadena


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Materialidad del muro

• Albañilería de Ladrillo hecho a máquina “Santiago Te 11” correspondiente a Solución de albañilería según Listado Oficial: Código 1.2.M.B9.7

• Estuco térmico en el exterior, según certificado adjunto, espesor 25 mm

• Estuco corriente en el interior, espesor 25 mm

Int. Ext. Int. Ext.


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Albañilería de Ladrillo hecho a máquina “Santiago Te 11”

Ficha Código 1.2.M.B9.7 del Listado Oficial


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Estuco térmico

Informe de ensayo


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Consideraciones

El Manual de Procedimiento CEV indica respecto de las formas de obtener los valores U:


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El muro de albañilería, considerando los ladrillos con variadas cámaras de aire y el mortero, representan “elementos con heterogeneidades complejas” de acuerdo a 5.4.3 NCh 853. La norma observa al respecto:

Técnicamente no es correcto utilizar en un mismo cálculo tanto valores obtenidos por cálculos como valores obtenidos por ensayo.

No obstante, se considera, para efectos de la Calificación Energética, que es razonable simplificar el cálculo de la transmitancia térmica de un elemento permitiendo el uso de valores de diferente origen, como el Anexo 2 de la NCh 853, certificados de ensayo y el Listado Oficial.

Las fichas del Listado Oficial indican la Resistencia térmica y la Transmitancia térmica de la solución respectiva. Se supone que las resistencias superficiales están contenidas en el valor de la Resistencia Rt indicada.

Uhormigón Umuro


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Cálculo Transmitancia muro albañilería estucado

De acuerdo a las consideraciones anteriores corresponde calcular la transmitancia térmica del muro especificado de la siguiente forma:

Rmuro = Rse +eestuco térmico

λestuco térmico+

ealbañilería

λalbañilería+

eestuco corriente

λestuco corriente+ Rsi

= Ralbañilería [según Listado Oficial] + eestuco térmico

λestuco térmico +

eestuco corriente

λestuco corriente

= 0,63 m²K/W + ( 0,025

0,28 +

0,025

1,4) m²K/W

= (0,63 + 0,0893 + 0,018) m²K/W = 0,74 m²K/W

Umuro = 1

Rmuro=

1

0,74 W/m²K = 1,36 W/m²K

Nota: λestuco térmico según certificado y λestuco corriente según Anexo 2 NCh 853 para Mortero de cemento

Umuro


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Cálculo Transmitancia columnas y cadena de hormigón

Los elementos de hormigón se calculan también como elementos compuestos:

Rhormigón = Rse +eestuco térmico

λestuco térmico+

ehormigón armado

λhormigón armado+

eestuco corriente

λestuco corriente+ Rsi

= (0,05 +0,025

0,28+

0,154

1,63 +

0,025

1,4+ 0,12) m²K/W

= (0,05 + 0,0893 + 0,094 + 0,018 + 0,12) m²K/W

= 0,371 m²K/W

Uhormigón = 1

Rhormigón=

1

0,371 W/m²K = 2,69 W/m²K

Nota: λhormigón según Anexo 2 NCh 853 para Hormigón armado

Uhormigón


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Cálculo superficies

Para el cálculo de la Transmitancia térmica total ponderada se requieren las superficies de los elementos que se determinan a continuación de acuerdo a la especificación.

Cálculo de superficies

Atotal = (2,7 × 3,0) m2 = 8,1 m2

Amuro = (2,4 × 2,75) m2 = 6,6 m2

Ahormigón = Atotal − Amuro = 7,6 − 6,1 m2 = 1,5 m2

Uhormigón Umuro


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Cálculo Transmitancia térmica total ponderada

U = 1

RT=

Umuro × Amuro + Uhormigón × Ahormigón

Atotal

=1,36 W/m²K × 6,6 m2 + 2,69 W/m²K × 1,5 m2

8,1 m2

= 8,95 +4,04

8,1 𝑊/𝑚²𝐾


Uhormigón Umuro


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YESO CARTON ST 10 mm

OSB 15 mm

Tarea 4: Calcular la transmitancia térmica de un muro de tabiquería metálica liviana

Especificación técnica:

• Estructura metálica liviana ancho 90 mm

• Revestimiento interior: Barrera de vapor + 15 mm OSB + 10 mm yeso-cartón ST

• Revestimiento exterior: OSB 9,5 mm + membrana hidrófuga + tinglado metálico

• Aislación térmica: 80 mm lana mineral 40 kg/m³

Esta solución es similar a la solución código 1.2.M.C11.2 del Listado Oficial pero cambia el revestimiento interior.


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Ficha Tabique con estructura metálica código 1.2.M.C11.2

Solución especificada


OSB 15 mm


29


Consideraciones

El tabique con estructura metálica liviana representa un “elemento con heterogeneidades complejas” de acuerdo a 5.4.3 NCh 853. La norma observa al respecto:


OSB 15 mm


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Consideraciones

Al contrario, el Manual del CEV, para efectos de la Calificación Energética, deja sin efecto esta disposición y exige incluir estos elementos en el cálculo de la transmitancia térmica.


OSB 15 mm

Al respecto propone un cálculo simplificado:

La Tabla 8 indica para tabiques de estructura metálica un porcentaje de 10 % de estructura a considerar.

Otra opción para un cálculo simplificado es usando el valor de la Resistencia Térmica de una solución constructiva del Listado Oficial que es muy similar a la solución especificada, y sumando y restando las capas correspondientes.

Para este ejercicio se utiliza este método.


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Cálculo Transmitancia tabique especificado

Se calcula la transmitancia térmica del tabique especificado utilizando como base la resistencia térmica de la solución constructiva código 1.2.M.C11.2 y restando el yeso cartón de 15 mm y sumando el yeso cartón de 10 mm y el OSB de 15 mm.


OSB 15 mm

Nota: λyeso y λOSB según Anexo 2 NCh 853 para material respectivo de mayor densidad

Rtabique esp. = Rsi + Ryeso10 + ROSB15 + Rtabique met. + ROSB9,5 +Rtinglado + Rse

Rcód.1.2.M.C11.2 = Rsi + Ryeso15 + Rtabique met. + ROSB9,5 +Rtinglado + Rse

Rtabique esp. = Rcód.1.2.M.C11.2 − Ryeso15 + Ryeso10 + ROSB15

= Rcód.1.2.M.C11.2 − eyeso15

λyeso15+

eyeso10

λ𝑦𝑒𝑠𝑜10+

eOSB15

λ𝑂𝑆𝐵15

= (1,75 −0,015

0,31 +

0,01

0,31 +

0,015

0,28) m²K/W

= (1,75 − 0,048 + 0,032 + 0,054) m²K/W

= 1,788 m²K/W


32


Cálculo Transmitancia tabique especificado

Nota:

Independiente del resultado teórico de un alto rendimiento térmico de los tabiques de estructura metálica liviana se debe considerar que cada perfil metálico representa un puente térmico.

Este tipo de soluciones constructivas no es adecuado para lograr edificios de con un comportamiento térmico-hígrico favorable.


OSB 15 mm

Utabique esp. = 1

Rtabique esp.=

1

1,788 W/m²K

Resultado: Utabique esp. = 0,56 W/m²K


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Tarea 5: Calcular la transmitancia térmica de un radier en contacto con el terreno

El radier tiene un espesor de 10 cm y está confeccionado con hormigón liviano de una densidad de 1.400 kg/m³.

La vivienda es una casa pareada.

El siguiente dibujo muestra la superficie de la casa.

1,00

5,00

3,80

5,5

0

2,5

0

2,20

1,5

0

6,5

0


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Consideraciones

El Manual CEV dispone para piso en contacto con el terreno:

La NCh 853 especifica en procedimiento correspondiente en párrafo 5.6.

Se debe calcular:

• La resistencia térmica total del piso para obtener la Transmitancia térmica lineal

• El largo del perímetro

Corresponde al caso en que el piso de la vivienda está directamente en

contacto con el suelo (el caso de los radieres), ya sea a nivel de superficie o

enterrado. … Se debe considerar una transmitancia térmica lineal (kl) y el

perímetro de la construcción. Éste corresponde a todo el perímetro exterior de

la vivienda, excluyendo el perímetro de los elementos medianeros o que

comuniquen con otros espacios acondicionados.

El cálculo de la transmitancia térmica lineal (kl) se rige por lo indicado en NCh

853 (INN 2007). ... Para los casos en que se requiera calcular la transmitancia

térmica se deberá adjuntar memoria de cálculo.


35


La resistencia térmica total del piso es

Rse = 0

Rsi = 0,17 m2K/W

Ri =e

λ =

0,1 m

0,55 W

mK

= 0,18 m2K/W

RT = (0,17 + 0,18 + 0 )[m2K/W] = 𝟎, 𝟑𝟓 m𝟐K/W

De acuerdo a Tabla 4 NCh 853, este radier es considerado “medianamente aislado” y le corresponde la siguiente Transmitancia térmica lineal:

𝐊𝐥 = 𝟏, 𝟐 𝐖 𝐦𝐊

Notas:

El coeficiente térmico para el hormigón liviano se obtuvo de la NCh 853.

Rse = 0 Debido a que no presenta transferencia de calor de un medio sólido a un medio gaseoso.

Rsi = 0,17 m2K/W de acuerdo a Tabla 2 NCh 853 para flujo descendente.


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Para el cálculo del largo del perímetro se suman todos los largos parciales con excepción del largo que corresponde el muro medianero.

Perímetro = (2,2 + 1,5 + 3,8 + 5,5 + 1,0 + 2,5 + 5,0) [m] = 21,5 m

En la Herramienta Excel del CEV se ingresa, en la fila 37, la transmitancia térmica lineal 𝑲𝒍 y el largo del perímetro:

1,00

5,00

3,80

5,5

0

2,5

0

2,20

1,5

0

6,5

0


37


Nota:

En el caso de los pisos en contacto con el terreno prevalece el flujo del calor por el perímetro hacia el aire exterior ante el flujo del calor por la superficie del piso hacia abajo.

Con mayor aislación térmica del resto de la envolvente, el perímetro, específicamente el sobrecimiento, se puede convertir en un puente térmico relevante.

Por lo tanto, especialmente cuando se decide instalar aislación térmica debajo del piso, se debe aislar también el sobrecimiento por el exterior, para evitar problemas de humedad en la construcción.

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