¿Cómo evaluó y mejoro los puentes térmicos de

Asignatura: ARQE2025 -Diseño Bioclimático
Unidad:
Desempeño Energético – Envolvente
Docente:
Timo Márquez Arreaza
¿Cómo evaluó y mejoro los puentes térmicos de una
configuración constructiva?
Nombre: ________________________________ Fecha: _______________
Objetivo General: Comprender y evaluar los fenómenos que constituyen un puente térmico
Objetivo de la Guía: Manejo de software THERM para evaluación de puentes térmicos
Contenido
Instrucciones: .............................................................................................................................. 1
Actividades: ................................................................................................................................. 2
Teórica: .................................................................................................................................... 2
1.
¿Qué es un puente térmico? ...................................................................................... 2
2.
Clasificación de puentes térmicos .............................................................................. 2
3.
Data para análisis de puente térmico ........................................................................ 2
4.
Ecuación de puente térmico lineal ............................................................................. 3
5.
Proceso de resolución: ................................................................................................ 3
Ejemplo (con software THERM): ........................................................................................... 3
6.
Descripción de la herramienta .................................................................................... 3
7.
Importar archivo DXF .................................................................................................. 7
8.
Crear modelo geométrico en THERM........................................................................ 7
9.
Asignar material deseado ........................................................................................... 8
10.
Cerrar bloques.......................................................................................................... 9
11.
Condiciones de contorno (exterior, interior y adiabático) ................................... 10
12.
Cálculo y resultados: isotermas, infrarrojo........................................................... 10
13.
Calculo de U-puente térmico ................................................................................ 11
Auto Evaluación: ................................................................................................................... 11
Instrucciones:
Siga paso a paso las recomendaciones de cada ítem
Toda consulta de la guía será respondida en horario indicado en planificación de
asignatura
1
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Timo Márquez Arreaza
Recuerda que todas las actividades realizadas tributan al trabajo semestral que será
evaluado
Se recomienda discutir los resultados obtenidos con sus compañeros
Actividades:
Teórica:
1. ¿Qué es un puente térmico?
Un puente térmico es una parte del cerramiento de un edificio donde la resistencia térmica
normalmente uniforme cambia significativamente debido a: 1
• Penetraciones completas o parciales en el cerramiento de un edificio, de
materiales de diferente conductividad térmica; y/o
• Un cambio en el espesor de la fabrica; y/o
• Una diferencia entre áreas interiores y exteriores, tales como intersecciones de
paredes, suelos o techos.
Al disminuir la resistencia térmica respecto al resto de los cerramientos, los puentes
térmicos se convierten en partes sensibles de los edificios donde aumenta la posibilidad
de producción de condensaciones superficiales, en la situación de invierno y épocas frías.
2. Clasificación de puentes térmicos
Los puentes térmicos más comunes son de dos
dimensiones y se denominan puentes térmicos
lineales. Estos se forman como uniones de dos
o más elementos edificatorios. Los más
comunes en una edificación son:
• Puentes térmicos integrados en los
cerramientos.
• Puentes
térmicos
formados
por
encuentro de cerramiento.
• Encuentro en voladizos con fachadas.
• Encuentro de tabiquería interior con
fachada.
3. Data para análisis de puente térmico
Que información necesitamos para hacer un análisis de puentes térmicos de una
configuración constructiva: a) temperatura y humedad relativa interior y exterior, b)
característica de configuración constructiva, y c) propiedades de los materiales
(conductividad )
1
Díaz M. Tenorio J.A. Pérdidas de Calor y Formación de Condensaciones en los Puentes Térmicos de los Edificios. Instituto de Ciencias
de la Construcción Eduaro Torroja. 1 Jornada de Investigación en Construcción
2
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4. Ecuación de puente térmico lineal
De la ecuación que rige la transferencia de calor de un puente térmico lineal, describa
cada una de las variables y como se obtienen los valores:
ᴪ
ᴪ
. . .
w/mk ∑
(w/mk) <- desglosar en muro y techo
(w/k)
ᴪ
⍙
(w)
Um
L2D
Σui*li
Ψt-m
t-m
5. Proceso de resolución:
Detalle el proceso que se muestra en base a lo indicado en clases, indique los pasos y el
origen de los valores.
Ejemplo (con software THERM):
6. Descripción de la herramienta
THERM es un programa de cálculo de calor en 2 dimensiones en régimen estacionario
por lo que resulta especialmente útil para los cálculos de las características térmicas de
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los puentes térmicos de los edificios (aunque el origen de THERM sea preferentemente el
cálculo de características térmicas de huecos, marcos y sistemas de acristalamiento).
THERM se puede obtener gratuitamente desde su sitio web:
http://windows.lbl.gov/software/therm/therm.html.
Inicialmente para poder utilizar el programa debemos
entender algunos aspectos principales del entorno de
trabajo, esta se compone de una barra de menús y la
barra de iconos.
La barra de menús contiene todas las opciones
disponibles en la aplicación.
La barra de iconos contiene las opciones más usuales
para la modelización y calculo de puentes térmicos.
En la barra de menús tendremos elementos más
importantes que otros para el uso de este programa.
En FILE tendremos La opción capa de fondo (underlay)
nos servirá para usar un fichero de tipo dxf como fondo
para facilitar el dibujo.
En el menú EDIT tendremos las opciones simples de modificación, copiar, pegar,
seleccionar, borrar, etc. Las que no poseen una mayor complejidad de uso.
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En el menú VIEW, existen distintos elementos que serán de importancia en la
visualización de las capas en el modelo desarrollado.
Las opciones más interesantes son:
• Fondo (underlay); para visualizar el esquema de referencia para
facilitar el dibujo del modelo.
• Malla (grid): permite disponer de puntos a espacios regulares
para facilitar también eldibujo.
• Cruz (crosshair): permite sustituir el cursor típico de Windows
(flecha) por una línea vertical y otra horizontal de forma que se
facilita enormemente el modelado.
• Flecha Gravedad (gravity arroz): permite saber si el dibujo se
efectúa en planta, alzado, proyección cenital.
• Temperatura en el cursor (temperatura at cursor): una vez
efectuado el cálculo en una ventana adicional aparece la
temperatura evaluada en el punto donde se sitúe el cursor.
En el menú DRAW, se encuentran las opciones de dibujo que se reúnen en este menú.
Habitualmente usaremos preferentemente las que están contenidas en la barra de iconos
que se comentara posteriormente.
En el menú LIBRARIES, encontraremos las
herramientas necesarias para poder modificar
materiales, gases y condiciones de entorno.
En el menú OPTIONS, se configuran las opciones por
defecto con las que funciona el programa. Es MUY
IMPORTNATE configurar bien el sistema de unidades
internacional SI o el imperial (pulgadas). El resto de
opciones que presenta el programa “por defecto” suelen
ser suficientes para los cálculos corrientes de puentes
térmicos. Activada la opción Sistema de unidades
internacionales
En el menú CALCULATION, podremos encontrar la
manera de gestionar los cálculos y las formas de
visualizarlos.
En el menú WINDOW, se nos permitirá administrar las
distintas ventanas en uso.
En el menú HELP, se accede al menú de ayuda.
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En la barra de iconos tendremos las opciones para acceder instantáneamente a las tareas
más usuales utilizadas en el programa.
Fuente: Manual para el uso de Therm para el cálculo de puentes térmicos en edificios, Ursa, grupo Uralita.
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Para comenzar a desarrollar el modelo debemos tener en cuenta los siguientes pasos.
7. Importar archivo DXF
El modelo que importaremos al programa THERM debe venir en un archivo tipo DXF, ya
que de esta manera será reconocido por el programa, por lo que nuestra configuración
diseñada anteriormente en Autocad deberá ser guardada igualmente en el formato
especificado con anterioridad. Este modelo debe venir en milímetros (mm).
Para importar el documento
FILE
UNDERLAY
BROWSE
(Queda como una base de agua)
•
SELEC ARCHIVE
Desarrollo en imágenes
En este punto se abrirá la
ventana que nos permitirá
seleccionar el archivo en formato
DXF.
Las
unidades
que
reconocen son en milímetros
que
con
anterioridad
cambiamos
al
Sistema
unidades internacionales (SI).
Archivo DXF
8. Crear modelo geométrico en THERM
7
se
ya
las
de
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Una vez abierto correctamente el modelo, se procederá a generar los polígonos que
representarán a los distintos materiales dentro de nuestra configuración. Lo ideal, al
comenzar a dibujar los bloques, es hacerlo consientes de que no pueden haber errores de
geometría, ya que esto retrasaría el avance y generaría errores en el modelo.
Para el manejo de la interfaz utilizaremos los siguientes comandos:
-
Para acercar
Para alejar
•
apretar botón derecho.
botón derecho + shif
Modelo cargado
Precauciones para generar los modelos:
• No pueden quedar zonas sin material asignado (void), en caso necesario se pueden
rellenar con cámaras de aire.
• No se pueden generar zonas del tipo “Donet”, en caso necesario se deben crear los
diferentes rectángulos que encierran una zona central.
• No se debe abusar del uso de polígonos complejos, se recomienda preferentemente
descomponer en rectángulos.
• Se puede usar la herramienta de medir para determinar las dimensiones entre dos
puntos (se obtiene la distancia real, el desplazamiento en vertical dy y en horizontal dx.
9. Asignar material deseado
Una vez hecho cada un de los bloques y después de haber
verificado que los puntos estén en orden se pasará a asignar
materiales a los distintos elementos que aun se encuentran con un
material por defecto.
Puede pasar que los materiales que necesitamos no se encuentren
en las configuraciones predeterminadas, para eso lo que haremos
será crea un material. Esto se realiza de la siguiente forma:
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•
Crear material
Una vez agregado el nombre del material el siguiente
paso es cambiar las propiedades del mismo según los
requerimientos que señala el recuadro.
También se puede cambiar el color de apariencia del
material con la opción COLOR.
•
Asignar material
Se selecciona el bloque al que se quiere asignar el
material, luego se va a la barra de materiales y le
estampamos el que necesitamos, en este caso
HORMIGON.
10. Cerrar bloques
En este punto comprobaremos que el modelo este bien realizado y no presente errores,
para comprobar si estos existen se utilizara la herramienta CONDICIONES DE
CONTORNO
, la que automáticamente corregirá imperfecciones en el modelo.
Esta herramienta además nos creara una condición de contorno ADIABATICO.
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11. Condiciones de contorno (exterior, interior y adiabático)
El paso final antes de efectuar el cálculo es definir a cada segmento del contorno del
modelo sus condiciones de contorno, estas son 3, exterior, interior y adiabático.
Las propiedades de estas condiciones de contorno se pueden modificar según los
requerimientos de cada proyecto a analizar.
LIBRARIES
BOUNDARY CONDITIONS
En este recuadro se podrán cambiar las
propiedades de temperatura y coeficiente de
película.
Se designa como lado exterior lo que
apunte hacia afuera para responder a
características exteriores, se seleccionan
los segmentos correspondientes. Así
mismo con los segmentos interiores y
corresponderán los otros a condiciones de
contorno adiabático los que se encuentren
cortado por sección, adiabático quiere decir que en esos puntos no hay transferencia de
calor.
Se selecciona el lado (línea interior o exterior)
correspondiente indicando el sentido hacia donde ira el
cálculo por medio de la opción en LIBRARIES U-FACTOR
NAMES.
12. Cálculo y resultados: isotermas, infrarrojo
Finalizados toda la definición geometría y de las condiciones de contorno puede
procederse a lanzar los cálculos mediante la correspondiente herramienta
. En caso de
haber cometido errores en la definición del modelo surgen los mensajes de advertencia
siguientes y al final se identifica el punto en donde se ha producido el error para
subsanarlo.
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Aquí se expondrán los resultados que haya determinado el
programa los que se podrán manipular según las opciones de
trabajo.
CALCULATION
DISPLAY OPTIONS
13. Calculo de U-puente térmico
Otro tipo de resultados son las transmisiones térmicas “U factors”. Se debe elegir sobre
que longitud se desea calcular el factor U de transmisión térmica.
Las opciones más habituales son:
-
“projected Y “ para cálculos en sentido
“vertical” (fachadas)
“projected X” para cálculos en sentido
“horizontal” (suelos)
“total length” para cálculos siguiendo todo
el perímetro (intersecciones fachada con
cubierta).
Se recomienda verificar que las longitudes y los saltos térmicos estimados coinciden bien
con el propósito del cálculo.
Auto Evaluación:
•
•
Entiende el significado de los puentes térmicos e identifica claramente su existencia y ubicación:
Interpreta correctamente los resultados dentro del trabajo semestral
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