EXIGENCIAS DE CALIDAD EN LA CONSTRUCCION INDUSTRIALIZADA Los sistemas constructivos industrializados presentan características peculiares con relación a otros sistemas constructivos. Una de ellas es la mayor productividad, considerando como tal la relación entre el producto obtenido y los recursos empleados. Dentro de los recursos se consideran los insumos de materiales, mano de obra, transporte, dirección técnica, tiempos, control de calidad. Por otro lado, cada vez más rápidamente distintos Sistemas Constructivos se incorporan como alternativa, y como profesionales deben estar preparados para optar entre las diferentes alternativas que se presentan en un mercado cada vez mas globalizado y en vertiginoso cambio. Todo esto implica poder detectar fortalezas y debilidades de cada uno de los sistemas de acuerdo al sitio donde se los va a emplear, basado en una evaluación técnica, y no por una buena operación de marketing. La producción de estos sistemas, bajo normas, ya sean estas nacionales o internacionales, ofrecen tanto al usuario como al profesional, un marco de seguridad en cuanto al producto a emplea, como con las técnicas de aplicación. • REGLAMENTOS Y LEYES NACIONALES O PROVINCIALES CIRSOC: s i g n i f i c a Centro de Investigación de los Reglamentos Nacionales de Seguridad para las Obras Civiles, es un organismo dependiente del INTI IRAM: actual Instituto Argentino de Normalización y Certificación (I.A.N.C.) que antiguamente se llamaba Instituto Argentino de Racionalización de materiales (I.R. A.M.) • CODIGOS MUNICIPALES Código de edificación Código de planificación urbana • REGLAMENTACION INTERNACIONAL ISO: un conjunto de normas sobre calidad y gestión continua de calidad, establecidas por la Organización Internacional de Normalización (ISO). Se pueden aplicar en cualquier tipo de organización o actividad orientada a la producción de bienes o servicios. ASTM: Siglas en inglés para la American Society of Testing Materials, que significa, Asociación Americana de Ensayo de Materiales son normas "voluntarias" en el sentido de que ASTM no exige observarlas. Sin embargo, las autoridades gubernamentales con facultad normativa con frecuencia dan fuerza de ley a las normas voluntarias, mediante su cita en leyes, regulaciones y códigos. BRITISH STANDARD: British Standards Institution, cuyas siglas corresponden a BSI, es una multinacional cuyo fin se basa en la creación de normas para la estandarización de procesos. BSI es un organismo colaborador de ISO y proveedor de estas normas DIN: organismo nacional de normalización de Alemania. Elabora, en cooperación con el comercio, la industria, la ciencia, los consumidores e instituciones públicas, estándares técnicos (normas) para la racionalización y el aseguramiento de la calidad. Europa comenzó a tratar los problemas de la construcción intentando llegar a las soluciones realizando planteamientos basados en la ciencia. Es así, que el Centro Científico y Técnico de la Edificación de Francia realizo estudios científicos para definir lo que se debía exigir a un edificio, las que fueron aceptadas hoy universalmente. De las exigencias o aspiraciones humanas se derivan las reglas de calidad, que deben cumplirse y deben preverse en el diseño de acuerdo a la normativa vigente, y que el Ing Mc Donnell publica en su libro el manual de la construcción industrializada. Esto quiere decir, que cualquier sistema constructivo debe cumplir una serie de exigencias para cubrir con las aspiraciones de su población, tanto con los materiales y como con las técnicas de aplicación. En nuestro país, por Disposición N° 18 del 5 de abril de 2000, el Sr. Subsecretario de Desarrollo Urbano y Vivienda, Ing. D. Norberto PAZOS, creó dos Comisiones técnicas destinadas a definir los “Estándares Mínimos de Calidad para Viviendas de Interés Social” a ser aplicados en el Plan Federal de Infraestructura y Vivienda. En donde se definen parámetros básicos para la elección del terreno y el diseño del conjunto, y pasa luego a los estándares a aplicar en la vivienda en materia de seguridad, habitabilidad y durabilidad. Incluyendo referencias a reglamentos y normas. Por otro lado, el senado y cámara de diputados de la provincia de buenos aires sancionan LEY 13059 vigente desde e 2010 La finalidad de la presente Ley es establecer las condiciones de acondicionamiento térmico exigibles en la construcción de los edificios, para contribuir a una mejor calidad de vida de la población y a la disminución del impacto ambiental a través del uso racional de la energía. Las Municipalidades constituyen la autoridad de Aplicación de esta ley, debiendo ejercer cada una, el poder de policía en su respectivo territorio Todas las construcciones públicas y privadas destinadas al uso humano como viviendas, escuelas, industrias, hospitales, entre otras, que se construyan en el territorio de la provincia de Buenos Aires deberán garantizar un correcto aislamiento térmico, acorde a las diversas variables climatológicas, a las características de los materiales a utilizar, a la orientación geográfica de la construcción u otras condiciones que se determinen por vía reglamentaria. Todos estos antecedentes obligan a plantearse una serie de exigencias que deben que deben cumplir los edificios y que son: 1- Exigencias de seguridad Estabilidad frente a acciones de cargas gravitatorias, viento, nieve, sismo establecidas en los reglamentos CIRSOC, REGLAMENTOS MUNICIPALES. Estabilidad contra el fuego. LEY NACIONAL Resistencia al choque duro y blando Resistencia a la intrusión humana y animal. Circulación interna libre, sin obstáculos ni riesgos, sin riesgos eléctricos, asfixia o eclosiones. 2- Exigencias de habitabilidad – NORMAS IRAM Aislamiento higrotérmico Aislamiento acústico Estanqueidad al agua y al aire Iluminación, asoleamiento y pureza de aire. 3- Exigencias de durabilidad – NORMAS IRAM Conservación de cualidades durante la vida útil. Mantenimiento con costos económicos y accesibles. Flexibilidad interior, capacidad para variar las divisiones interiores. 4- Exigencias estéticas Calidad arquitectónica. Adecuación ambiental Certificado de Aptitud Técnica Es el documento que otorga la Dirección de Tecnología de la Subsecretaría de Vivienda de la Nación. El CAT puede ser requerido por cualquier municipio de nuestro país, con la intención de asegurar que el sistema propuesto esté avalado por los organismos nacionales pertinentes, y que su uso esté comprendido en el marco de los requisitos técnicos exigidos en dicho certificado. El Certificado de Aptitud Técnica certifica que se ha realizado una evaluación técnica favorable de un material, elemento o sistema constructivo. Para la solicitud del mismo se deberán tener las respuestas a determinados ítems, a saber: a) Nombre comercial del elemento b) Número de patente (si la posee) c) Nombre de la empresa, dirección legal y comercial, teléfono, fax y e-mail d) Capital social suscripto e) Localización de fábrica, taller, etc. f) Representante Técnico. Deberá ser un profesional del área de la construcción de 1ra. Categoría. g) Se deberá indicar: si la empresa fabrica y aplica por sí misma el elemento constructivo; si fabrica los elementos y los utilizan otras empresas bajo licencia; si fabrica el elemento y éste es utilizado por empresas libremente bajo instrucciones precisas o asistencia técnica bajo su control o no. Las mismas tres alternativas anteriores, si en lugar de fabricar, importa los elementos constructivos. Sobre la fabricación a) Característica del centro o de los centros de producción (superficie cubierta y descubierta, laboratorio propio o contratado para control de que dispone, número de técnicos y de operarios). Estimación de las inversiones realizadas en equipos, instalaciones, etc. b) Proceso de Producción (materias primas, componentes y procedencia, maquinarias y equipos utilizados). Breve descripción de los mismos. c) Controles de calidad de producción (recepción de materias primas y/o de componentes durante el proceso y del producto acabado). d) Condiciones de almacenamiento en fábrica. e) Transporte. f) Fecha y lugar de iniciación de la producción. g) Capacidad productiva de la Empresa: Sobre la utilización a) Superficie en metros cuadrados realizados con el elemento. b) Nómina de las principales referencias de utilización (tipo de obra, fecha de ejecución y localización, constructor, etc.). c) Tiempo de fabricación para una unidad de aproximadamente 50 m con dos dormitorios con y sin stock. d) Incidencia en el precio de la vivienda terminada y por metro cuadrado de superficie cubierta a la fecha de presentación, para la misma vivienda de 50 m tomada como referencia. Deberá incluirse el desglose de los costos directos e indirectos considerados. Cuando el elemento no hubiera sido utilizado comercialmente o no existan referencias de utilización, será requisito imprescindible para tramitar el C.A.T., contar por lo menos con un prototipo donde haya sido utilizado. Para el caso de paneles portantes para más de una planta el prototipo deberá contar por lo menos con un entrepiso y un techo (salvo casos especiales a dilucidar por la Dirección de Tecnología e Industrialización). El Informe Técnico constituye la parte sustantiva de la presentación ya que contiene las especificaciones que permitirán al evaluador conocer en detalle la propuesta, emitir opinión sobre su aptitud y, llegado el momento, confeccionar el C.A.T. Es primordial que se acuerde con los profesionales del área de la Dirección de Tecnología e Industrialización, los requisitos específicos a cumplimentar para el elemento constructivo de que se trate. Se deben especificar, las características y especificaciones especiales: peso de los elementos prefabricados por unidad y por metro cuadrado de superficie, en particular para los paneles de muro exterior, interior, techo y entrepiso según corresponda. Cálculos y verificaciones: según elementos: cálculo estático para cargas gravitatorias, viento y nieve; cálculo del valor del coeficiente de transmitancia térmica total K expresado en W/m2 ºC verificación del riesgo de condensación superficial e intersticial; verificación de los puentes térmicos; verificación de los valores máximos admisibles del coeficiente K; ensayos. Certificado de Aptitud Sismo resistente - CAS Es el certificado otorgado por el Instituto Nacional De Prevención Sísmica para sistemas constructivos no tradicionales, en el que se certifica que un sistema constructivo no tradicional determinado, es apto desde el punto de vista sismo resistente, de acuerdo con lo establecido por las normas antisísmicas argentinas, para su ejecución en las zonas sísmicas especificadas en dicho certificado para su utilización en el territorio nacional. REQUISITOS DE HABITABILIDAD La buena calidad ambiental deriva de un adecuado diseño formal y tecnológico, que repercute en beneficios para el usuario y para el propio edificio. Las consecuencias ocasionadas por malas prácticas, obligan a un mayor consumo de energía que redunda en elevados costos de dinero para las personas y un gasto mayor de recursos no renovables. El acondicionamiento térmico exige un especial cuidado al elegir la solución constructiva a adoptar en la etapa de diseño, ya que cambiar durante la etapa de ejecución de la obra los espesores o las densidades del aislante térmico, ubicar incorrectamente la barrera de vapor, reemplazar un tipo de cubierta por otra o ignorar los puentes térmicos son decisiones que incidirán seriamente sobre las condiciones de habitabilidad, y en algunos casos de durabilidad de las viviendas. Al hablar de habitabilidad no sólo hay que tener en cuenta el confort y el ahorro de energía que surge de una vivienda bien aislada térmicamente, sino que hay que hacer referencia a la salud de sus habitantes, ya que la condensación genera o acentúa problemas respiratorios por la proliferación de hongos en paredes y techos. El Aislamiento térmico, que nunca fue considerado importante en el diseño, paso a ser una autentica preocupación para arquitectos e ingenieros de los países desarrollados que más energía consumen y menos petróleo tiene. Por otro lado, se deben considerar las aislaciones térmicas y el control de humedad, como así también la aislación contra el ruido causante también de enfermedades leves y graves y de molestias contra la tranquilidad y el sueño. La posición de argentina que antes subestimaba este tema, como así también los usuarios de las viviendas, no consideraban las necesidades de aislamiento térmico, aun con el gasto económico personal y nacional que significa no aislar por lo menos los muros y los techos. Los profesionales de la construcción, cada vez mas conscientes de este derroche, intentan actualizar en forma inmediata sus proyectos y resoluciones constructivas referidas a este aspecto. Se trata, en este caso, la Ley provincial 13.059, referida al nuevo Reglamento sobre acondicionamiento térmico, que bajo la forma del Decreto 1030/2010, fue firmado por el Gobernador de la Provincia de Buenos Aires, y que ha sido publicado en el Boletín Oficial, con fecha 29 de Julio de 2010. No aplicarlo, no respetarlo o negar su existencia, puede ocasionar graves sanciones, imposibilidad de conseguir un final de obra o cancelar aún, el derecho al cobro de honorarios profesionales. Algunos fundamentos para estar del lado de la Ley, son las siguientes: 1) El reglamento adhiere al concepto de arquitectura sustentable, porque comprende la importancia del uso racional y eficiente de la energía, sólo que ahora esto no forma parte de una elección, sino del cumplimiento obligatorio de una norma. 2) Las normas IRAM, cuentan con la suficiente autoridad, prestigio y solvencia científica, como para determinar qué es lo que está bien y qué es lo que está mal en materia de acondicionamiento térmico. 3) La nueva norma determina cuándo un proyecto está completo o incompleto y, por lo tanto, cuándo se tiene o no, derecho al cobro de honorarios profesionales. 5) Permite revalidar los juramentos prestados en la Universidad al recibir el título, cumpliendo la promesa de elevar la calidad de vida de la población, disponiendo de un envolvente de características tales, que limite adecuadamente la demanda energética para alcanzar el bienestar térmico. 6) El texto normativo ratifica la igualdad ante la Ley, ya que se aplica tanto a las construcciones nuevas como a la intervención sobre las existentes y aún a la fabricación de partes para su posterior montaje, lo que distribuye la responsabilidad profesional con el productor de materiales destinados a la arquitectura. 7) El decreto en análisis no envejecerá porque consciente del previsible cambio y evolución tecnológica, declara obligatorio no sólo el uso de lo conocido sobre acondicionamiento térmico, sino el uso de la tecnología futura, cuando se encuentre debidamente aprobada y hayan transcurrido 90 días desde su publicación. Transmisión del calor Antes de considerar las necesidades de aislar una construcción, se deben considerar algunos conceptos. El movimiento del flujo calórico no puede evitarse, pero se puede minimizar colocando aislamiento adecuado o trabajando con la inercia térmica de los materiales. Físicamente siempre se producirá un flujo de calor de un cuerpo de mayor temperatura hacia uno de menor, hasta lograr el equilibrio entre ambos. En los edificios, esta diferencia de temperatura se refiere principalmente a la del aire interior y exterior en las diferentes horas del día, estaciones climáticas y localizaciones geográficas. La temperatura es la manifestación de la velocidad de agitación de las moléculas en los fluidos y de la estructura cristalina en los sólidos que conforman la materia, y que el calor se transmite por convección, radiación y conducción. Convección: transmisión de calor entre un cuerpo, (pared cuerpo humano) y el aire. Genera perdidas de un elemento y ganancias del adyacente. q= α(ta-ts) Flujo calórico es proporcional a la diferencia de t° y a un coeficiente de convección 1= Rs Resistencia térmica superficial α Si la temperatura del aire interior es mayor que la temperatura superficial interior de la envolvente, se producirá un flujo de calor dirigido hacia la superficie de la pared. El aire al entrar en contacto con la superficie se enfría y al ser más pesado que el aire del ambiente cae, generando un movimiento descendente llamado convección natural. Cuanto mayor sea la diferencia de temperaturas, mayor será el movimiento. El coeficiente de convección se obtiene en función de la orientación de la superficie y del sentido del flujo calórico. Si la superficie es horizontal el flujo puede ser ascendente o descendente, esto depende de la estación climática. En las superficies verticales el flujo calórico siempre es horizontal. Radiación: todo cuerpo con t° por encima de 0° Kelvin emite radiación en forma de ondas electromagnéticas. La cantidad de energía irradiada por ese cuerpo es proporcional a su t°. La radiación puede producirse a través del vacío o del aire. La radiación de los cuerpos tienen distinto tipos de longitudes de ondas. Las radiaciones que tienen relevancia en la practica constructiva son: La radiación solar: que es la más importante y es la que proviene del sol. Se tiene desde las radiaciones ultravioletas, pasando por las ondas de luz visible y llegando hasta las infrarrojas. La radiación terrestre: es la que producen los cuerpos que se encuentran a temperaturas comunes sobre la superficie terrestre. Se deben considerar los tipos de superficies que actúan en los fenómenos de radiación, que determina la cantidad de energía absorbida, reflejada o emitida. Así tenemos el coeficiente de absortancia , y emitancia ε, entre dos cuerpos en contacto o dos partes de un mismo cuerpo. Donde ε = E/Ecn. E: radiación emitida por un cuerpo de determinada superficie Ecn: radiación emitida por un cuerpo negro a la misma temperatura Un cuerpo negro absorbe toda la radiación que le llega, y que puede emitir toda la radiación que su temperatura le permite, =1 y ε = 1. Las superficies brillantes reflejan mayor radiación que otros cuerpos. Los cuerpos de aluminio brillantes refleja bastante la radiación produciendo disminución de la temperatura si se usa en los techos, siempre que se mantenga limpia la superficie. Los cuerpos transparentes o traslucidos, parte de la radiación pasa a través de ellos. En el caso de los vidrios, según el tipo de material que se emplee en su composición pasara radiación en ciertos intervalos de longitud de onda, el vidrio común deja pasar la radiación en un amplio intervalo. El efecto invernadero, es el calentamiento de un local con aberturas vidriadas debido a que reciben la radiación solar a través de la ventana, pero no permiten a la radiación terrestre de paredes, piso y demás elementos salir del ambiente. Una forma de atenuar el calentamiento por radiación de los locales vidriados es la colocación de los parasoles, que son elementos opacos que se colocan para evitar que la radiación solar directa caliente paredes, pisos y demás elementos de un local. Se pueden colocar en distintas posiciones con distintos efectos Conducción: El flujo de calor que se origina entre dos cuerpos en contacto o dos partes de un mismo cuerpo. Este flujo de calor generado desde el cuerpo de mayor temperatura al cuerpo de menor temperatura es proporcional a la diferencia de temperatura entre los cuerpos (t1-t2), a la conductividad del material ( λ ), e inversamente proporcional al espesor e, del material atravesado por el flujo q= (ti-te) λ e La conductividad de los materiales de la construcción va de 0.03 en los materiales aislantes hasta 4.0 en los conductores, siendo superior a 30 en los metales. El coeficiente λ de conductividad nunca es nulo y sus valores están dados para un metro de espesor y un metro cuadrado del material considerado. q también puede escribirse: q= (ti-te) e λ Donde la relación e /λ se llama resistencia térmica R del material Cambios térmicos debido al cambio del estado del agua El cambio de estado del agua provoca dos importantes fenómenos: la evaporación de líquido a gas, y la condensación, de gas a líquido. Por su importancia en los cambios de T° de la vivienda y sus acciones sobre los materiales los analizaremos en particular. Evaporación: para que se produzca la evaporación del agua se necesita un aporte de calor. Entonces, para cada t° el aire no puede contener mas de una determinada cantidad de vapor, este máximo se denomina peso del vapor saturante o peso saturante. La relación entre el peso del vapor que contiene el aire y el máximo que podría contener o vapor saturante se llama grado higrométrico o humedad relativa del aire El diagrama psicométrico muestra la interdependencia de la humedad relativa, a t° del aire, la cantidad de vapor de agua por masa de aire seco y su correspondiente presión. Condensación: el peso de vapor saturante que ha alcanzado la t° de roció, se llego a t° de saturación, a la zona niebla y a la aparición de gotas en el interior. El grado higrométrico humedad relativa del aire es del 100%. La condensación produce un desprendimiento de calor. Inercia térmica Es la capacidad de acumulación de calor que luego se desprende, si bien no es una forma de transmisión del calor, es una propiedad de ciertas construcciones, que usadas criteriosamente puede mejorar el comportamiento térmico de un edificio. Se da cuando la temperatura media diaria esta en la zona de confort, pero que durante el día se elevan tanto que escapan al mismo. Con inercia térmica de la forma constructiva esto puede atenuarse. La inercia consiste también en la acumulación de calor por muros y techos principalmente que luego de desprende posteriormente en el ambiente interior, con un retraso que puede ser favorable o no para las condiciones ambientales reinantes. Su influencia en zonas calidas y en construcciones tradicionales pesadas, amortigua los picos de t° en cielorrasos y muros exteriores, es decir es favorable pero si el retraso de la onda se produce en horas de sueño es perjudicial. Entonces en ciertas obras, por los picos altos de falta de confort, la orientación de la fachada o cualquier otro factor desfavorable debe hacerse el estudio de inercia térmica. El cálculo debe hacerse en las habitaciones mas expuestas al exterior o de la última planta. Lo que se busca lograr es : - confort en verano - optimo consumo de calefacción en invierno. Lo que la experiencia a demostrado es que los materiales macizos y pesados presentan una gran inercia, hay una relación entre la masa y su capacidad de absorber calor. Las normas IRAM de acondicionamiento en la determinación contemplan en la determinación de los valores de aislamiento la masa de los materiales. En las construcciones antiguas los muros se calentaban lentamente, se tardaba mucho en llegar a una temperatura adecuada. Inversamente al detener el calefaccionamiento los muros devolvían lentamente el calor acumulado. En la construcción actual se alcanza rápidamente la temperatura deseada pues se trabaja con materiales mas livianos con poca inercia. En el diseño hay que analizar en detalle la composición del muro y la posición del aislante para el mejor aprovechamiento de las radiaciones solares y de las radiaciones de los cuerpos del interior. Los valores de temperatura, amplitud y retraso de la onda de calor se calculan usando los datos de temperatura sol aire, temperatura radiante, y temperatura efectiva, valores adimensionales y tablas que vinculan las amplitudes y los tiempos de retraso. El calculo se lo realiza en la habitación mas expuesta al exterior como las esquinas y las de la ultima plantas. Las normas IRAM, de acondicionamiento contemplaban en la determinación de los valores de aislación la masa de los materiales. En el diseño hay que analizar en detalle la composición del muro y la posición del aislante para el mejor aprovechamiento de las radiaciones solares y de las radiaciones de los cuerpos del interior. Desde este punto de vista es preferible la colocación del aislante en el exterior ya que mantienen los aportes solares a través de los huecos acristalados, demorando su salida al exterior. El conocimiento de la inercia térmica se concreta en la obtención de los valores de temperatura que se obtienen en el ambiente interior pared o techo y la marcha de la onda del calor con sus valores de amplitud y retraso. Para obtener estos resultados se utiliza el concepto de temperatura sol aire, que es la temperatura exterior que produce una carga térmica equivalente a la suma de la radiación solar y la temperatura del aire exterior: Tsa= tex+ I.α.Rse Tsa: tº sol aire Tex : tº exterior I : radiación solar incidente que depende de la latitud, fecha, hora y orientación (tabla) α: coeficiente de absortancia de la radiación solar IRAM 11601 Rse: resistencia superficial externa de la convección. Iram 11601 Concepto de Confort El confort óptimo se puede definir como la sensación de bienestar completo físico y mental, para el caso de confort térmico se denomina así, al estado mental que encuentra satisfacción con el ambiente térmico que nos rodea. La influencia del calor y la humedad pueden con el tiempo influir en la salud de sus ocupante. De los varios factores que influyen en el confort podemos citar: - Temperatura del aire interior - Temperatura de las superficies del recinto y radiación - Humedad del aire - Movimiento del aire Se llama escala de confort, aquella que combina los cuatro factores indicado. Las Norma IRAM 11603, ha adoptado esta escala, donde las zonas bioambientales para la República Argentina se han desarrollado teniendo en cuenta la zona de confort según se trate de zonas cálidas o de zonas frías. La norma IRAM 11603, determina las zonas bioambientales de la República Argentina. En función de la TEC, temperatura efectiva corregida, obteniendo los siguientes gráficos. La TEC, se calcula teniendo en cuenta el nomograma que se indica a continuación, realizado para personas que visten ropa de trabajo normal, se desarrolla entre dos escalas verticales: la temperatura de bulbo seco, TBS, y la temperatura de bulbo húmedo, TBH. Considerando ademas la velocidad del aire, es decir que con la TEC y la velocidad del aire se verifica si se esta o no en la zona de confort. Las exigencias de confort se dividen en: EXIGENCIAS DE INVIERNO Cumplimiento de las normas para el aislamiento térmico, la humedad del aire, estanqueidad de las aberturas y pérdidas de calor. El cumplimiento de las normas IRAM de acondicionamiento higrotérmico. EXIGENCIAS DE VERANO Climas en que la humedad no genera problemas. Puede apelarse a la ventilación cruzada Climas húmedos: se recurre aumentar la velocidad del aire para aumentar los cambios por evaporación En consecuencia después de haber dado una breve referencia de los principios teóricos sobre los intercambios de calor, estados del agua, inercia térmica y confort, corresponde explicar su aplicación en la práctica constructiva para cumplir con las reglas de calidad de la habitabilidad. Estas serian: 1- Aislamiento térmico: que las superficies que envuelven a la vivienda presenten una barrera que retarde los intercambios de calor, lo que implica verificar el K máximo. Y además que este aislamiento no presente heterogeneidades peligrosas: control de los puentes térmicos. 2- Que no produzca condensaciones tanto en la superficie o en interior de paredes y techos. 3- Que la pérdida de calor de toda la casa estén acotadas a un máximo según la zona, es decir el cálculo del Coeficiente Volumétrico G de Perdida de Calor. Aislamiento térmico La transmitancia térmica del cerramiento de un local, piso, pared o techo, esta dada por la facilidad con que el calor lo atraviesa, es decir a mayor K tendremos peor aislamiento la Norma IRAM 11601 analiza ampliamente este tema: 1/k = transmitacia térmica R: es la resistencia de las distintas capas que componen el cerramiento y que será proporcional a su espesor e inversamente proporcional a su conductividad térmica λ. Es natural que la resistencia al paso del calor aumente con el espesor. En la construcción tradicional lo eran por el mayor espesor de las paredes. El valor de k depende de las propiedades térmicas de los materiales del cerramiento y de la función del cerramiento: pared o techo. La propiedad de la conductividad de los materiales esta relacionada con: - Su peso específico: mayor peso específico mejor se transmite el calor, peor aislación. - El contenido de humedad de los materiales: cuando menos agua contenga, mas aislante será. - Temperatura de uso: la conductividad va cambiando al variar la t°. - Su estado de conservación Como es lógico el valor del K depende de las propiedades térmicas de los materiales del cerramiento y de la función del cerramiento: pared o techo. Coeficiente K - NORMA IRAM 11609 (1996) Tabla con coeficientes de transmitancia térmica o facilidad con la que se transmite el calor que es función del material. 1/K = Rsi + Rp + Rc + Rse Rsi y Rse = resistencia térmica superficiales (función inclinación de sup. Y de la dirección del flujo y del coeficiente de emitancia e. Rp = sum ei/λ, resistencia de las distintas capas que componen el material. Y es en funci ón del espesor e inversamente proporcional a la conductividad térmica Tendremos aislante distintos según su procedencia: Aislantes vegetales: corcho Aislantes minerales: perlita vermiculita, granulado volcánico Aislantes sintéticos: poliestireno expandido, lana de vidrio, poliuretano, ( que es un plástico esponjado rígido obtenido de la reacción química de dos componentes líquidos (poliol e isociato) y uno hinchante (freon)). Esta propiedad de conductividad de los materiales esta asociado con: el peso TECNOLOGIA DE LA CONSTRUCCION II ING. FANNY MARIA ALAMO especifico, el contenido de humedad del material, la temperatura de uso, su estado de conservación Rc: cámaras de aire: No ventiladas: el poder aislante esta tabulado en la tabla 3 de la IRAM 11601. espesor < a 1cm es despreciable. Al superar los 2.5 cm el valor de la resistencia térmica comienza a declinar levemente. También interviene el valor de la emisividad o emitancia de la cámara de aire. Ventiladas: para verano se calculan como no ventiladas para invierno pueden ser: débilmente ventiladas, medianamente ventiladas muy ventiladas Camara Débilmente ventiladas: Cámara de Aire Verticales: S [cm2] / L[m] < 20 Cámara de Aire Horizontales: S [cm2] / A [m2] < 3 siendo: S = la superficie de los orificios de ventilación. L = el largo del cerramiento. A = la superficie que cubre el cerramiento TECNOLOGIA DE LA CONSTRUCCION II ING. FANNY MARIA ALAMO Muy Ventiladas Cámara de Aire Verticales: S [cm2] / L[m] > 500 Cámara de Aire Horizontales: S [cm2] / A [m2] > 30 siendo: S = la superficie de los orificios de ventilación. L = el largo del cerramiento. A = la superficie que cubre el cerramiento. La resistencia de la cámara se considera tomando DOS veces la resistencia superficial interior, quedando la expresión: l/k=Rsi + Ri + Rse ; queda: 1/K=2 Rsi + Ri donde Ri es la resistencia térmica de las capas entre la cámara de aire y el interior. Rsi = resistencia superficial interior Medianamente Ventiladas: Cámara de Aire Verticales: 20 < S [cm2] / L[m] < 500 Cámara de Aire Horizontales: 3 < S [cm2] / A [m2] < 30 siendo: S = la superficie de los orificios de ventilación. L = el largo del cerramiento S = la superficie que cubre el cerramiento. cámara como No Ventilada (Kl), también calcular el K de ese cerramiento suponiendo que la cámara está Muy Ventilada (K2). El K del cerramiento con cámara de aire Medianamente Ventilada se calcula con la expresión: K = Kl + α (K^-Kj) α = 0.4 para cámaras horizontales. Para las cámaras verticales el coeficiente se obtiene de la Tabla fig 31 TECNOLOGIA DE LA CONSTRUCCION II ING. FANNY MARIA ALAMO Valores Máximos Admisible De La Transmitancia Térmica – IRAM 11605-(1996). En esta norma se establecen los máximos valores de transmitancia térmica K aplicables a muros y techos de edificios destinados a vivienda. También se establece los criterios de evaluación de los puentes térmicos La norma se aplica de la siguiente manera: Se elige el nivel de exigencia de los cerramientos de la vivienda Se determina la temperatura exterior de diseño correspondiente a la localidad donde se situara la vivienda. (IRAM 11603), y a la zona bioambiental a la que pertenece. Y con datos de la tabla 1, para invierno y tablas 2 y3 para verano, se obtienen ciertos valores de K para muros y para techos. Los mínimos valores así obtenidos, serán los máximos admisibles para muros y techos de la vivienda con esa ubicación. En la versión anterior de la norma para determinación del Kmax. adm se tenia en cuenta la masa de los cerramientos y orientación de los muros. Esto hacia tomar conciencia al proyectista de la inercia térmica y del asoleamiento de cada región. Fig. 32: NORMA IRAM 11605: 1996 Tabla 1: Valores de KMAX ADM para condición de invierno en W/m2K Temperatura exterior de Nivel A Nivel B Nivel C diseño (ted) - (°C) Muros Techos Muros Techos Muros Techos -15 0,23 0,20 0,60 0,52 1,01 1,00 -14 -13 -12 -11 -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0,23 0,24 0,25 0,25 0,26 0,27 0,28 0,29 0,30 0,31 0,32 0,33 0,35 0,36 0,20 0,21 0,21 0,22 0,23 0,23 0,24 0,25 0,26 0,27 0,28 0,29 0,30 0,31 0,61 0,63 0,65 0,67 0,69 0,72 0,74 0,77 0,80 0,83 0,87 0,91 0,95 0,99 0,53 0,55 0,56 0,58 0,60 0,61 0,63 0,65 0,67 0,69 0,72 0,74 0,77 0,80 1,04 1,08 1,11 1,15 1,19 1,23 1,28 1,33 1,39 1,45 1,52 1,59 1,67 1,75 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 >0 0,38 0,32 1,00 0,83 1,85 1,00 TECNOLOGIA DE LA CONSTRUCCION II ING. FANNY MARIA ALAMO 2 Tabla 2: Valores máximos de transmitancia térmica para condiciones de verano para muros en W/m K Zona Bioambiental Nivel A Nivel B Nivel C I y II 0,45 1,10 1,80 III y IV 0,50 1,25 2,00 Tabla 3: Valores máximos de transmitancia térmica para condiciones de verano en techos en W/m2K Zona Bioambiental Nivel A Nivel B Nivel C I y II 0,18 0,45 0,72 III y IV 0,19 0,48 0,76 EVITAR CONDENSACIONES Condensación superficial Método de verificación de condensación superficial – Norma IRAM 11625 Se deben conocer los siguientes datos: Temperatura exterior, según la localidad del país, dato de la IRAM 11603. para invierno se toma la temperatura mínima de diseño. TECNOLOGIA DE LA CONSTRUCCION II ING. FANNY MARIA ALAMO - Humedad relativa exterior: fija en 90°. Y temperatura según destino del edificio. IRAM 11625. Edificio o local Temp.(°C) Destinado a vivienda, enseñanza, comercio, trabajo sedentario y cultura. 18 Salones de actos, gimnasios y locales para trabajo ligero. 15 Locales para trabajo pesado 12 Espacio para almacenamiento general 10 - Humedad relativa interior: se obtiene de una curva de la norma IRAM 11625. El procedimiento consiste en calcular la temperatura superficial del cerramiento y verificar que esta sea superior a la temperatura de roció del aire del local o interior. Se calcula . θi = ti - τ θi = temperatura superficial interior del cerramiento ti = temperatura interior del local (18°) tabla τ = disminución de la temperatura en la capa superficial τ = Rsi x Δt / Rt Rsi: 0,17 m2 °K/W resistencia interior Δt : diferencia entre la temperatura interior y exterior Rt : resistencia térmica total del cerramiento TECNOLOGIA DE LA CONSTRUCCION II ING. FANNY MARIA ALAMO Ejemplo Localidad: La Rioja: Tº min de Diseño : 0.4º Tº interior de diseño: 18º Humedad exterior: 90 % Humedad relativa interior: 74 % Δt = 18 – (0.6) = 17.4 ºC Grafico 37 Grafico 38 Grafico 39 Se calcula su resistencia térmica: (se usan los datos del ejemplo 1 de cálculo del K) Resistencia superficial interior = 0.17 m2 K/W (para ver esta verificación, Rsi=0,17) 7.0 cm Hormigón (0.07/1.63) = 0.043 m2 K/W 2.5 cm Poliest. Exp. (0.025/0.04) = 0.63 m2 K/W = 0.024 m2 K/W 4.0 cm Hormigón (0.04/1.63) Resistencia Superficial Exterior = 0.03 m2 K/W = 0.897m2K/W ResistenciaTotal τ = 0.17x17.4/0.897 = 3.29 ºC θ = 18 ºC – 3.29 ºC = 14.71 ºC Se deberá verificar que esta temperatura que tiene la superficie interna del muro sea mayor que temperatura de rocío del aire interior. Del Diagrama Psicrométrico, fig.36, se fija el punto D que corresponde al estado del aire interior (Ti=18°C, Hri=74%), con una recta horizontal que pase por D al cortar la curva de HR= 100% definimos el punto E, la temperatura que se encuentre en la vertical de ese punto será la que corresponda a la temperatura de rocío el aire interior. En este caso = 13.8 °C. Se verifica entonces que no habrá condensación superficial pues la temperatura superficial interior es 14.71°C > 13.5 °C que es la de rocío. Con la misma ubicación se verificará un muro de ladrillos comunes con revoque en ambas caras ver fig.41. Se calculan las resistencias térmicas : Resistencia Superficial Interior = 0.17m2 K/W 2 cm de Revoque (0.02/0.93) = 0.02 m2 K/W Muro lad. común (0.125/0.81) = 0.15 m2 K/W 2 cm de Revoque (0.02/0.93) = 0.02 m2 K/W Resistencia Superior Exterior = 0.03 m2 K/W Resistencia Total = 0.39 m2 K/W TECNOLOGIA DE LA CONSTRUCCION II ING. FANNY MARIA ALAMO La caída en la capa superficial será: = 0.17 x 17.4 / 0.39 = 7.58 °C por lo tanto reemplazando en [2] : i = 18°C - 7.58 °C = 10.42 °C y siendo la temperatura de rocío del aire 13.5°C > que 10.42°C habrá riesgo de condensación superficial en el muro analizado en la ubicación de referencia. Para finalizar el tema de la condensación superficial, en una casa correctamente ventilada, se evita con un cerramiento de buena aislación, es decir de bajo K. Condensación intersticial El vapor pasa por el cerramiento por diferencia de presión, y dependerá de la permeabilidad de la pared. Permeabilidad δ, que es la cantidad de vapor de agua que pasa por unidad de tiempo a través de la unidad de superficie de un material de cierto espesor, cuando la diferencia de presión entre sus caras es la unidad. Se mide en g/m x h x kPa. En consecuencia se llama barrera de vapor a todo elemento constructivo que tenga una permeancia Δ < 0,75 g/m2 x h x kpa. Si se trata de un cerramiento de diversas capas con permeabilidades y espesores distintos será la sumatoria : Rv = 1/Δ + Σ ei/δ Método de verificación del riesgo de condensación intersticial Los datos de partida son : Temperatura exterior Temperatura interior Humedad relativa exterior Humedad relativa interior Se calculan las temperaturas que tienen las distintas capas o planos de cerramientos desde el interior hacia el exterior. Los planos se toman en los cambios de material. T1 = t interior T2 = T1 – (Δt x R1-2)/Rt : temperatura del plano 1 T3 = T2 – (Δt x R2-3)/Rt : temperatura del plano 2 Tn = t exterior Δt = tint- text. Ri-2 = resistencia térmica de la parte del cerramiento ubicada hacia el interior respecto del plano i considerado Rt = resistencia térmica total del cerramiento Con estos datos se obtienen las temperaturas en cada plano considerado. luego se obtienen las presiones que tienen el vapor de agua al atravesar los distintos planos. De manera abnaloga se calculan las presiones: P1 = pv int. P2 = P1 – (Δp x Rvi)/Rv P1, P2.. : Presión del vapor de agua en los planos considerados Pv int. : Presión de vapor de agua en el interior Pv ext. : Presión de vapor de agua en el exterior Δp :pv int. –pv ext. diefrencia de presiones entre el interior y el exterior Rvi : resistencia al paso de vapor de la parte del cerramiento ubicada hacia al interior respecto al plano i Rv = e1/δ1 + e2/δ2 + ….+ en /δn + 1/Δ resistencia al paso de vapor del cerramiento e1…en espesores de las capas de materiales del cerramiento δ1, δ2….δn: permeabilidades de las capas sucesivas Δ : permeancia de la barrera de vapor o película Calculadas las presiones del vapor de agua se obtiene usando el diagrama psicométrico, las temperaturas de rocío para cada una de ellas. A esa temperatura condensa el vapor que se encuentra en ese estado de presión en cada plano de análisis. Si la temperatura en ese plano es mayor no habrá problemas. Si es menor el vapor de agua condensara en ese plano. TECNOLOGIA DE LA CONSTRUCCION II ING. FANNY MARIA ALAMO Ejemplo de Aplicación: Usemos los datos de los ejemplos anteriores: se analizará un muro de un sistema liviano. La ubicación será: Mar del Plata. En la figura 45 se muestra la tabla que sugiere la Norma IRAM 11625 para el desarrollo del cálculo de la verificación del riesgo de condensación intersticial. En las primeras columnas, del interior al exterior, se colocan los datos de las distintas capas de materiales (IRAM 11601). En la columna de temperatura se tiene como datos la del aire interior: 18°C y la del aire exterior: -0.4°C. Los valores intermedios se calculan según se vio con las resistencias térmicas y la fórmula [4]. Mostraremos como se calcularon algunos de los valores intermedios. Con los valores de Rt (resistencia térmica total del Muro) y la resistencia de cada capa, comenzamos desde el interior : t1= 18°C t2= 18 - (0.13/1.01) x 18.4 = 15.81°C , siendo la temperatura de la capa superficial t3= 15.81 - (0.028/1.01) x 18.4 = 15.3°C t3= t3´ en la barrera de vapor, por su mínimo espesor no se considera caída de temperatura t4= 15.3 - (0.625/1.01) x 18.4 = 3.91°C t8= text = -0.4°C En las últimas columnas se colocan los valores de la presión del vapor. Con la temperatura, la presión del vapor en el aire interior es un dato que se obtiene del diagrama psicrométrico, ver fig. 36, desde ti=18 °C y Hri = 68% (punto F) por la horizontal y hacia el eje de las presiones se tiene: 1.4 kPa. La otra presión de vapor es la que corresponde al aire exterior: te = -0.4 °C y HRe=90 %, punto G, es de: 0.52 kPa. TECNOLOGIA DE LA CONSTRUCCION II ING. FANNY MARIA ALAMO Se calculan las presiones intermedias que corresponden a los distintos planos de análisis. A partir de estas presiones de vapor usando la tabla VII de la IRAM 11625 podemos obtener la temperatura de rocío de cada plano. En el ejemplo, la temperatura de rocío del aire interior es siguiendo la horizontal hasta el punto H y verticalmente: 11,9 °C. Con los valores de temperatura y de temperatura de rocío se construye el gráfico de la fig. 46, La línea de trazo lleno representa la temperatura que tiene cada plano del cerramiento. Saliendo de los 18°C cae la temperatura con la resistencia superficial interior. La temperatura sobre la cara interna de la placa de yeso es de 15.81°C, dentro del espesor de la placa la temperatura desciende con otra pendiente que se debe a la resistencia térmica del Yeso. Inmediatamente después de la placa se encuentra la lana de vidrio, la caída de la temperatura en el aislante es muy violenta, baja de 15.3 a 3.91 °C en solo 2.5 cm, como habíamos visto anteriormente es mucho mas importante su papel que el de la cámara de aire donde pasa de 3.91 a 0.63°C. Finalmente luego de caer levemente en la placa de hormigón liviano, el revestimiento cementicio y la resistencia superficial exterior, la temperatura alcanza el nivel del aire exterior. El trazo entrecortado nos muestra las diferentes temperaturas de rocío a la cual condensaría el vapor de agua que pasa por el cerramiento. La caída de la temperatura de rocío se produce donde se ha colocado la barrera de vapor, en este caso un film de polietileno de 50 micro-nes que se encuentra adherido a la lana de vidrio. Después de la barrera de vapor la temperatura a la cual condensa el vapor que atraviesa esa capa es de menos de cero grado (-2.0 °C), temperatura que en este caso ya no se alcanzará. No habrá riesgo de condensación intersticial. Importancia de la ubicación de la barrera de vapor: Definido aproximadamente el espesor del aislamiento térmico adicional requerido es importante mencionar el diferente comportamiento higrotérmico que éste tendrá, según sea su posición en el muro o en el techo. En el caso de muros, en primer lugar deberá privilegiarse su colocación lo más externa posible para prevenir riesgos de condensación intersticial que lo degradarían o afectarían su “performance”, evitando los puentes térmicos. En el caso de un muro simple se coloca al exterior, o en la cavidad intermedia si éste fuera de dos hojas, con la interposición de una barrera de vapor, como por ejemplo una lámina de polietileno PE de unos 200 micrones, que se colocara siempre del “lado TECNOLOGIA DE LA CONSTRUCCION II ING. FANNY MARIA ALAMO caliente” del muro, es decir del lado interior. Tal barrera resulta imprescindible cuando, por razones de fuerza mayor, el aislante es colocado en la cara interior de un muro o techo. Esta condición es la menos favorable de todas ya que la barrera de vapor allí localizada, presenta una gran vulnerabilidad al estar expuesta a perforaciones o roturas imprevisibles a lo largo de la vida útil del edificio, las barreras de vapor mas usadas son las pinturas asfálticas, los films de polietileno, el papel kraft con pintura asfáltica. Se debe hacer un análisis de las t° de cada plano y las de roció para la correcta localización del aislante, ya que si bien no afecta la transmitancia térmica total del paramento influye en el riesgo de condensación intersticial. Los mismos materiales colocados en diferente orden pueden provocar en algunos casos condensaciones y en otros no. Si se busca es aislar térmicamente y evitar la condensación intersticial, el aislante del cerramiento debería ser localizado lo mas externa posible, donde las presiones son menores. Esto aleja el riesgo de condensación y elimina los perniciosos efectos de los puentes térmicos. La barrera de vapor se debe colocar del lado caliente del muro o del techo, es decir más cerca del lugar de donde viene el vapor. Puentes termicos Cuando alguno de los materiales de las distintas capas que constituyen un cerramiento presenta alguna heterogeneidad, esta altera el flujo de calor que atraviesa dicho cerramiento, produciendo un puente térmico. La Norma IRAM establece valores aislaciones mínimas que se les exige a un cerramiento de una vivienda y cuales puentes térmicos no son aceptables. Existen puentes térmicos geométricos y constructivos Las diferencias de temperaturas entre las superficies y el aire están determinadas en buena medida por las resistencias superficiales interiores y éstas dependen fuertemente del movimiento del aire. En aristas y rincones, detrás de muebles o en el interior de placáres, donde la circulación convectiva del aire se ve restringida, las diferencias son máximas siendo, las tsi menores que en el resto de la envolvente. Estos constituyen aspectos críticos en la problemática que estamos tratando. Los puentes térmicos geométricos son puntos singulares, en los que transmitancia térmica se ve aumentada por la forma de la envolvente, presentándose en TECNOLOGIA DE LA CONSTRUCCION II ING. FANNY MARIA ALAMO los encuentros de muros exteriores de una construcción y en elementos constructivos salientes. Por su parte, los puentes térmicos constructivos son los que se forman por la inserción de un elemento, generalmente estructural, de menor resistencia térmica que el resto del paramento, produciendo una disminución de la temperatura superficial interior por un aumento de la transmitancia térmica respecto a la que poseen los elementos circundantes. Los puentes térmicos o heterogeneidades provocan intercambios de calor mas intenso que en los restos de los ambientes. A veces son inevitables, pero deben ser acotados, ya que los puentes térmicos mal resueltos pueden llegar a comprometer la durabilidad y la seguridad de la vivienda. Deberán estudiarse los planos interiores del muro y tener en cuenta que las distintas capas tienen otras resistencias al paso del vapor del muro variando así la temperatura de rocío La norma IRAM 11605 establece los máximos valores de transmitancia térmica k, aplicable a muros y techos de edificios destinados a viviendas. También se establecen otros criterios de evaluación de puentes térmicos. De la aplicación de esta norma surgen claramente los muros y techos que no aseguran la habitabilidad de la vivienda, pero que usados de otra forma o con combinación de otros materiales se puede mejorar la aislamiento y cumplir las condiciones buscadas, es decir que el k no supere el k máximo admisible de sus zona. Si el Kpt es menor que el máximo admisible de esa zona bioclimática, se considera aceptable el puente térmico La norma IRAM 11605 permite superar los límites anteriores si se realiza un estudio considerando la transmisión lateral. Lo que limita en este caso es que las temperaturas mínimas interiores del puente térmico (Tpt) y la del muro opaco (Tmo) con respecto a la Temperatu-ra del aire interior cumplan la siguiente relación: Ti – Tpt < 1.5 Ti – Tmo Lo más importante es hacer hincapié en que se verifique que no haya condensación La Norma IRAM 11605 acota los puentes térmicos, en sus intensidades, y según su separación. Las humedades de condensación que delatan los puentes térmicos, que suelen atribuirse erróneamente a deficiencias del aislamiento hidrófugo. Los puentes térmicos pueden localizarse mas comúnmente en: TECNOLOGIA DE LA CONSTRUCCION II ING. FANNY MARIA ALAMO - Pisos - Paredes Estructuras vigas, columnas, encadenados Juntas Esquinas Instalaciones Carpinterías - Techos Estructuras Juntas Ventilaciones En pisos, en regiones frías muy común su solución agregando aislante En paredes se busca cubrir con aislamiento la estructura. Las esquinas son un caso típico pues aunque se mantenga la aislación del muro, el hecho de tener mas superficie de perdida de calor hace que las t° disminuyan en esos ángulos. Las estructuras metálicas plantean continuamente puentes térmicos, se pueden separa los perfiles de los revestimientos, o poner revestimientos de espesor mayor. En los techos las soluciones mas sencillas pasan por los áticos ventilados. Ahorro de energía en edificios. Coeficiente G - Norma IRAM 11604/90. Las normas de aislamiento térmico que deben cumplir los techos, muros y suelos de los edificios, proporcionan las exigencias que deben ser satisfechas para alcanzar condiciones ambientales interiores de bienestar y evitar condensaciones. Sin embargo, estas exigencias no consideran el gasto de energía necesario para conseguir esos niveles de confort térmico. Para cubrir ese aspecto la Norma IRAM 11604 define el coeficiente “G” de pérdida de calor. El objeto entonces de la Norma es “fijar las condiciones técnicas de ahorro de energía en edificios destinados a vivienda que posean equipos de calefacción”. Alcance de la Norma: Por comparación con los valores máximos establecidos se verifica que el “G” obtenido no los supere, cumpliendo así las condiciones de ahorro energético. Aplicación de la Norma: TECNOLOGIA DE LA CONSTRUCCION II ING. FANNY MARIA ALAMO Como es lógico las zonas de aplicación serán aquellas en las que las temperaturas reinantes exteriores hagan necesario el uso de calefactores. Para definirlas concretamente se hace obligatoria su aplicación en las zonas bio-ambientales III, IV, V y VI y las localidades donde se superen los 900 grados-días. El valor de G representa las pérdidas de calor por los componentes del edificio y cuando no supera el G máximo admisible cumplirá con el ahorro energético buscado. La evaluación de un edificio desde su comportamiento de uso energético se hace en función del valor de “G” ya mencionado y este se define como “la energía perdida por un local calefaccionado (edificio) por unidad de tiempo, unidad de volumen y unidad de diferencia de temperatura en régimen estacionario, cuando se quiere mantener la temperatura interior elegida”. En la Argentina esa temperatura es la de 18°C. La unidad de medida es watt por metro cúbico kelvin (o grado centígrado): W/m3K o W/m3 °C. Se consideran entonces las pérdidas de los muros y techos que dan al exterior y las que se producen en los pisos por su contacto con el terreno natural. Las superficies interiores de estos cerramientos conforman la llamada envolvente del edificio calefaccionado y es la que recibe el calor emitido por la calefacción. La intersección de la envolvente con el plano de la superficie del terreno es el perímetro interior de la planta del edificio (P). Vale también hacer una referencia a la importancia que en este caso tiene, el diseño, ya que el diseño compacto favorece el ahorro de energía. Tomemos por ejemplo dos plantas de viviendas que tienen una superficie cubierta de 144 m2. Una rectangular de 8x18 m y otra cuadrada de 12x12 m. El perímetro de la primera es de 52 m y el de la segunda de 48 m. Si las dos tienen la misma altura interior de 2.50 m. La primera en muros tendrá que aislar las pérdidas de 130 m2 y la segunda sólo 120 m2. Algo similar sucede con los pisos en contacto con el terreno donde la diferencia de perímetros exige más aislación cuando la planta es más alargada. En zonas frías se deben buscar diseños compactos. Volumen (V): Para el cálculo teórico es el volumen que corresponde a la envolvente, excluyendo los subsuelos y según el criterio que se adopte, los locales externos. La suma de los “K” de los muros, techos y pisos, juntamente con los de puertas y ventanas multiplicados por sus superficies y dividido todo por el Volumen V constituyen el primer término de la fórmula que da el “G”. El segundo término son las renovaciones de aire. TECNOLOGIA DE LA CONSTRUCCION II ING. FANNY MARIA ALAMO La calidad de la aislación regulará el flujo de calor que escapa y que hay que reponer, a mejor aislación menores pérdidas. Grados-día (°D): Es la suma de las diferencias de temperatura, entre 18°C y la media horaria diaria de los días del año en que el promedio es menor que 18 °C. °D = Σ (18°C - T°C exterior días <18°C) En el mapa de la figura 64, de la Norma IRAM 11603, se señalan las líneas de igual cantidad de ºD para el período frío. La Norma IRAM 11604 no se aplica en las zonas bioambientales “I” y “II”, muy cálida y cálida respectivamente, con la excepción de lugares donde el número de grados- día superen los 900. El máximo de °D, con registros, en la zona continental corresponde a la localidad del Cristo Redentor en la provincia de Mendoza, con 7128 °D. Buenos Aires tiene 1035 °D y Ushuaia 4500. Valores de G admisibles TECNOLOGIA DE LA CONSTRUCCION II ING. FANNY MARIA ALAMO La tabla de la Figura 66 da en función del volumen del edificio y de las curvas de grados-días, en ordenadas el valor máximo admisible del coeficiente volumétrico “G”. Por ej., un edificio de 1000 m3 de volumen en Buenos Aires (1035°D) no deberá tener un G mayor 2.2 W/m3 °C. TECNOLOGIA DE LA CONSTRUCCION II ING. FANNY MARIA ALAMO Aislamiento acústico El sonido es un fenómeno vibratorio, que se origina en una perturbación inicial del medio elástico donde se produce, y se propaga en ese medio en forma de una variación periódica de presión. El sonido es una forma de energía que se propaga por el aire y los cuerpos, que al vibrar transmiten a su alrededor la vibración. Una partícula de material alcanzada por el sonido se mueve rítmicamente, en periodos, alrededor de su posición inicial de equilibrio. En este movimiento choca con partículas vecinas que empiezan a vibrar de la misma manera. En este movimiento no hay transporte de material, hay un impulso con movimiento rítmico. No toda variación periódica de la presión ambiental es perceptible como sonido, nuestro oído percibe en una banda que va desde una presión acústica de 2.10-4 μbar, hasta 1000 μbar, que es el umbral doloroso, si esta presión se supera el oído puede sufrir lesiones irreversibles. La diferencia del nivel de sonido es una medida para la intensidad del sonido y se expresa en decibeles dB. Si representamos gráficamente una oscilación cualquiera, esta es periódica, con una frecuencia determinada. Donde la frecuencia es el número de ciclos que se realizan en un segundo. Por lo tanto el sonido es un movimiento ondulatorio, comparable a las ondas que se generan en una cuerda. La cuerda permanece en el mismo lugar, la onda se transmite a lo largo de la cuerda. En el aislamiento acústico interesan las ondas longitudinales y transversales. Las transversales se originan por flexión de la cuerda y las partículas oscilan aproximadamente de forma ortogonal a la dirección de propagación de la onda. Las ondas longitudinales y transversales se propagan en todas las direcciones a partir de del foco sonoro. Ondas estacionarias son las que no producen ninguna propagación del sonido, nacen por incidencia de dos ondas iguales, pero de sentido contrario. La velocidad de propagación del sonido es la velocidad con que se desplazan las ondas sonoras, depende de las condiciones ambientales, presión y temperatura, y fundamentalmente del medio donde se propaga, llamado campo cáustico. Para un ambiente normal las velocidades son: Aire = 340 m/s Agua = 1460 m/s Madera = 1000 a 5000 m/s Mortero = 4000 m/s TECNOLOGIA DE LA CONSTRUCCION II ING. FANNY MARIA ALAMO Acero, hierro = 4700 a 5000 m/s Es decir que en distintos materiales la velocidad de propagación de la velocidad del sonido es diferente, en el mismo material las ondas transversales y longitudinales se propagan con distinta velocidad. La velocidad en el aire es menor que la de las ondas en cuerpos líquidos y sólidos. Cada medio sólido, líquido o gaseoso ofrece una facilidad más o menos grande para la propagación del sonido, esto se llama impedancia acústica. Si observamos una onda incipiente desde el medio 1 que se transmite al medio 2, al llegar al límite del medio 1, parte de la energía se refleja y otra parte se transmite al medio 2, y otra parte se absorbe y no se refleja. Aparecen los coeficientes de reflexión, transmisión y absorción. Cuando mayor sea la deferencia de impedancia, de 1 a impedancia 2, la reflexión será mayor y existirá una elevada amortiguación del sonido. El paso del sonido se hace más difícil del aire al ladrillo que del aire al agua, surge fácilmente que las paredes y su composición, juegan un papel decisivo en la intensidad del sonido en el interior de un recinto. Se llama tiempo de reverberación que es el tiempo en el que la intensidad se reduce en 60 dB después de desconectar la fuente sonora. El tiempo depende del volumen del recinto y de su poder absorbente. La propagación siempre ocasiona pérdidas, es decir que hay amortiguación, la presión o la velocidad disminuyen al aumentar la distancia al foco sonoro. Las amortiguaciones pueden ser, de propagación, es decir por disminución de la amplitud de la onda y disminución de la densidad de la energía. O clásica, debida a la viscosidad del medio. El aislamiento del sonido consiste en impedir su propagación del medio de obstáculos reflectores. Para lograr un gran factor de reflexión hay que interponer al sonido en su camino, un medio cuya impedancia sea lo mas diferente posible a la del medio que lo conduce. Una pared simple puede ser homogénea, o sea construida con un material, o heterogénea, es decir, construida por varias capas de materiales. Y son paredes compuestas cuando están formadas por dos o varias paredes simples, separadas por una o varias cámaras de aire o material absorbente. Para que las paredes simples tengan un buen aislamiento acústico deben ser suficientemente pesadas, poco rígidas y estancas al aire. En el sonido que se transmite por cuerpo sólidos, principalmente se habla de sonidos de impactos que se propagan por la estructura del edificio y llega al oído mediante ondas aéreas. TECNOLOGIA DE LA CONSTRUCCION II ING. FANNY MARIA ALAMO El caso más importante esta dado por los ruidos producidos en los suelos, tales como golpes o pisadas. Para detener la propagación e impedir la recepción por vía aérea en otras habitaciones distintas de la de emisión, es necesario realizar un corte elástico entre el revestimiento del suelo contrapiso y piso, y la losa de hormigón armado.. las soluciones mas difundidas son las del suelo flotante y el uso de moquetas. Los pisos flotantes se colocan sobre mantas o paneles elásticos de fibras minerales que deben ser lo suficiente gruesas y flexibles para absorber las vibraciones y ser colocadas a tope, evitando las fugas acústicas. Según la mayoría de los reglamentos el aislamiento de los suelos debe ser tal que en cada habitación el ruido que se perciba no sea superior a 70 dB. En edificios de viviendas existen maquinas como ascensores, bombas y otras que producen vibraciones molestas para sus ocupantes. Para aislarlas pueden adoptarse dos caminos: - O se aísla el equipo con una especie de blindaje contra el ruido y losa flotante - O se aísla el local donde esta instalado En el diseño del edificio debe preverse el planteo de estos problemas, ya que siempre la solución resulta mas costosa y no es completa. En las instalaciones deben analizarse todos los detalles acústicos y fuentes sonoras, ya que en la calefacción las calderas, las tuberías, las bombas y calefactores, junto con los conductos de humo y rejillas son posibles emisores de ruidos. En las instalaciones sanitarias, las cañerías con sus válvulas y grifos, los artefactos y los golpes de ariete, provocan ondas de choques que se difunden en el edificio. En las instalaciones eléctricas, los interruptores, los timbres, transformadores y grupo electrógenos producen ruidos de baja frecuencia pero siempre molestos. También locales como cajas de escaleras y cocheras son reverberarte y deben ser tratados acústicamente. Existe un cuerpo completo de Normas IRAM referente al tema de transmisión, aislación y protección del sonido en edificios, su consulta es obligatoria para los diseñadores ya que suministra requisitos y sugerencias para una adecuada solución acústica. Ej. IRAM 4044. Todas estas normas nos proporcionan soluciones de muros exteriores e interiores. El sonido puede constituir un factor agresor del hábitat. Con nuestra tradición constructiva, basada en mampuestos y hormigón no se ha planteado el comportamiento TECNOLOGIA DE LA CONSTRUCCION II ING. FANNY MARIA ALAMO acústico como un problema de resolución frecuente, aun considerando la mayor ligereza actual de las construcciones convencionales. En muchos sistemas industrializados por diseños incorrectos y materiales poco aislantes, como muros de paneles con placas metálicas en ambas caras con mínimas reducción acústica y otros parecidos en combinación de materiales. Como recomendación se sugiere: - Efectuar una comprobación de los cerramientos simples usando la ley de masa - Aplicar los principios de funcionamiento de las capas múltiples incluidas la del aire. - Evitar los puentes fónicos y estudiar con cuidado los encuentros de pisos y techos. - Buscar orientaciones no expuestas directamente a fuentes sonoras importantes, para colocar paredes sin aberturas. - En la distribución interna de la vivienda deben separase los ambientes de descanso de estudio de los mas ruidosos tales como baños, cocinas, estar, escalera ascensores. - Aislar las instalaciones en sus componentes mas ruidosos Es decir se debe analizar en detalle y en el conjunto la prevención del ruido, y por ultimo para dudas respecto a componentes realizar ensayos de laboratorio que determinen la aislación que se puede esperar, para los casos corrientes las Normas IRAM son suficientes en cuanto a la información que proporciona sobre aislamiento. REQUISITOS DE SEGURIDAD Los objetivos Específicos de estos requisitos tienen por finalidad entre otras cosas de dotar a las viviendas de una adecuada estructura resistente que evite ulteriores problemas, con particular énfasis en las zonas sísmicas, evitar fallas en las instalaciones que pongan en riesgo físico a sus ocupantes, ajustar el diseño y la tecnología a elementales normas de prevención de accidentes y dificultar el acceso de intrusos, sean estos animales o personas y posibilitar en caso de incendio la evacuación de la vivienda en un tiempo prudencial. Por lo tanto, se exigirá el cumplimiento de las siguientes normas y reglamentos, salvo que exista una normativa local de uso obligatorio. TECNOLOGIA DE LA CONSTRUCCION II ING. FANNY MARIA ALAMO Acciones sobre las Estructuras Las acciones actuantes sobre las estructuras se determinarán de acuerdo con los siguientes reglamentos: a) Las acciones permanentes originadas por el peso propio de la estructura y por las acciones debidas a la ocupación y el uso, según el Reglamento CIRSOC 101 “Cargas y sobrecargas gravitatorias para el cálculo de estructuras de edificios”. b) La acción del viento, según el Reglamento CIRSOC 102 “Acción del viento sobre las construcciones”. c) Las acciones sísmicas, según el Reglamento INPRES-CIRSOC 103 “Normas Argentinas para las Construcciones Sismorresistentes”. d) Las acciones resultantes de la nieve y del hielo, según el Reglamento CIRSOC 104 “Acción de la Nieve y del Hielo sobre las Construcciones”. e) Superposición de Acciones (Combinación de Estados de Carga) se utilizará CIRSOC 105 solamente cuando pueda ser aplicado en forma íntegra. Estructuras de Hormigón Para el proyecto, cálculo y ejecución de las estructuras de hormigón serán de aplicación: - Reglamento CIRSOC 201 “Proyecto Cálculo y Ejecución de Estructuras de Hormigón Armado y Pretensado”. - Reglamento CIRSOC 202 “Hormigón Liviano de Estructura Compacta, Dimensionamiento, Elaboración y Control”. - En zonas sísmicas INPRES-CIRSOC 103 – Parte II “Construcciones de Hormigón Armado y Pretensado”. Estructuras de Acero Para el proyecto, cálculo y ejecución de las estructuras de acero serán de aplicación: - Reglamento CIRSOC 301 “Proyecto, Cálculo y Ejecución de Estructuras de Acero para Edificios”. - Reglamento CIRSOC 302 “Fundamentos de Cálculo para los Problemas de Estabilidad en las Estructuras de Acero”. - Recomendación CIRSOC 303 “Estructuras Livianas de Acero”. Estructuras de madera TECNOLOGIA DE LA CONSTRUCCION II ING. FANNY MARIA ALAMO Para el proyecto, cálculo y ejecución de las estructuras de madera será de aplicación el “Manual Técnico del Uso de la Madera en la Construcción de Viviendas” de la Subsecretaría de Desarrollo Urbano y Vivienda de la Nación. Elementos y Sistemas Constructivos no tradicionales En todos los casos se exigirá que el elemento o sistema constructivo no tradicional cuente con el Certificado de Aptitud Técnica (C.A.T.) que otorga la Dirección de Tecnología e Industrialización de la Subsecretaría de Desarrollo Urbano y Vivienda de la Nación. Allí constan los resultados de los ensayos: generalmente compresión (en paneles portantes), flexión (en paneles de techo), choque duro y blando y carga excéntrica. Se indican también los reglamentos y normas a aplicar en la verificación estructural. En el caso de zonas sísmicas el elemento o sistema constructivo deberá contar además con el Certificado de Aptitud Sismorresistente otorgado por el INPRES. Tanto el C.A.T. como el Certificado del INPRES deberán encontrarse vigentes a la fecha de contratación de los trabajos. En lo que hace a seguridad estructural en los sistemas Constructivos, se debe tener presente que la reglamentación ha sido concebida y desarrollada para la forma tradicional de construir, por lo tanto las pautas de calculo para un sistema estructural novedoso o no tradicional debe cumplir primero la reglamentación nacional existente, si no la hay se recurrirá a reglamentación internacional, no solo de procedimientos de calculo sino de calidad de los materiales, y si tampoco existe, se acude a experimentación mediante ensayos adecuados, que deben cumplir la Normativa IRAM, de no contar con ella, una normativa reconocida internacional, como ASTM, British Standard, ISO, DIN, etc. Con el tiempo un sistema constructivo, o un material novedoso, al emplearse masivamente en un país lleva a los empresarios y al ente normalizador a definir una Normas de uso referidas a ese elemento o sistema constructivo. Resumiendo, las acciones actuantes sobre las estructuras se determinarán de acuerdo con los siguientes reglamentos: Acciones: Cargas gravitatorias y sobrecargas CIRSOC 101 Cargas de viento CIRSOC 102 Cargas de Sismo CIRSOC 103 Cargas de la nieve y el hielo CIRSOC 104 TECNOLOGIA DE LA CONSTRUCCION II ING. FANNY MARIA ALAMO Superposición de Estados de Carga CIRSOC 105 Acción Térmica Climática CIRSOC 107 Cód. Municip. y Leyes Nacionales Fuego Tipo de Estructura Resistente y Materiales Estructuras de H° A° y Pretensado CIRSOC 201 Estructuras de Acero CIRSOC 301 y siguientes Estructuras de Madera: Para el proyecto, cálculo y ejecución de las estructuras de madera será de aplicación el “Manual Técnico del Uso de la Madera en la Construcción de Viviendas” de la Subsecretaría de Desarrollo Urbano y Vivienda de la Nación. Materiales Normas IRAM Seguridad en el funcionamiento de las instalaciones Se deberán respetar estrictamente los reglamentos vigentes en la jurisdicción sobre instalaciones de gas y electricidad. Seguridad contra intrusiones Se proyectará la vivienda de manera de dificultar razonablemente la posibilidad de intrusión humana. Respecto a la intrusión animal se evitará que la acción de roedores, insectos y otros agentes pongan en peligro la integridad del inmueble o sus condiciones de salubridad. En zonas chágasicas, a falta de reglamentaciones locales, deberá respetarse la normativa de la Subsecretaría de Desarrollo Urbano y Vivienda de la Nación. Seguridad contra accidentes Para el caso de viviendas ubicadas en pisos altos deberán respetarse las siguientes especificaciones: a) La altura de antepechos de ventanas en los pisos altos no podrá ser inferior a 90 cm. Las áreas vidriadas por debajo de esa altura deberán incluir elementos de protección. b) Toda terraza accesible deberá estar limitada por antepechos ciegos o elementos de protección cuya altura no será inferior a 90 cm.. c) Los elementos de protección no permitirán que los niños puedan trasponerlas o que trepen a ellos. d) Las escaleras estarán provistas de pasamanos. TECNOLOGIA DE LA CONSTRUCCION II ING. FANNY MARIA ALAMO Seguridad contra el fuego Se respetará la normativa local en la materia. En caso de ausencia de tal normativa serán de aplicación los párrafos siguientes: a) Los cerramientos y estructuras a la vista no deberán favorecer directamente ni el desarrollo ni la propagación del fuego. b) Los gases tóxicos o productos nocivos no deberán ser producidos en cantidades peligrosas por los elementos combustibles utilizados en la construcción. c) Los conductos de evacuación de gases calientes deberán estar constituidos con materiales tales que no permitan la propagación del fuego. d) Los cerramientos laterales, entrepisos, cubiertas y elementos estructurales deberán presentar resistencia al fuego durante el tiempo necesario para la evacuación del edificio. e) Tanto en los cerramientos laterales de viviendas en tiras como en el muro compartido en viviendas apareadas no se permite la libre comunicación entre áticos. Recomendaciones a) En viviendas unifamiliares en planta baja es aconsejable que los elementos portantes resulten “estables” ante la acción del fuego por un mínimo de 30 minutos. b) En el caso de viviendas desarrolladas en dos plantas ese período se extiende a 60 minutos con excepción del techo, para el que es de 30 minutos. Para el caso de edificios en más de dos plantas esta recomendación se transforma en exigencia. c) Se propone que el revestimiento de la escalera en viviendas de dos plantas sea incombustible o de muy baja propagación de llama. Para el caso de edificios en más de dos plantas esta recomendación se transforma en exigencia. TECNOLOGIA DE LA CONSTRUCCION II ING. FANNY MARIA ALAMO EXIGENCIAS DE DURABILIDAD Es la regla mas difícil de precisar, ya cuando se define la duración, hay que plantear a la vez el mantenimiento que debe tener para alcanzar ese plazo. No existe una construcción a la cual no sea necesario el mantenimiento, pero existen las que requieren un gasto bajo y aquellas de muy alto costo de conservación. Se puede entender la durabilidad entonces, como una cuestión económica. Para poder comparar una construcción con otra se deberá considerar además de su costo inicial. Los cambios sociales afectan el concepto de durabilidad de la vivienda, la forma de vida, sus hábitos o costumbres y inconsecuencia las exigencias en su viviendas. Alguna construcción tradicional que tiene siglos en pie, para poder funcionar actualmente se debe gastar mucho dinero en acondicionarse. En una construcción industrializada de un sistema liviano puede resultar mas barato reemplazar sus instalaciones por otras mas modernas. Se debe estipular que objetivos en cuanto a durabilidad y mantenimiento se espera de la construcción y cada una de de sus partes, un concepto similar a la garantía de los productos de la industria, se deberá imponer en la construcción de viviendas, que necesariamente ira ligado a una gestión de calidad en el proyecto y la construcción. Factores que comprometen la durabilidad: GENERADOS POR AGENTES EXTERIORES Climáticos: - Lluvias - Vientos - Sol - Variaciones de la humedad ambiente - Agua del terreno - Heladas - Grandes amplitudes de T° - Gases industriales disueltos en la atmósfera - Nieve - Fuego Biológicos: insectos, hongos, roedores, pájaros, etc. GENERADOS POR AGENTES INTERIORES Generación de vapor de agua Fuentes de calor TECNOLOGIA DE LA CONSTRUCCION II ING. FANNY MARIA ALAMO Golpes o choques Perdidas de agua Corrosión por algún agregado inadecuado o en exceso Corrosión por par galvánico La durabilidad comienza por el diseño, el proyectista debe tener presente que un pequeño fallo o falta de mantenimiento lleve a la durabilidad de la vivienda. El sector social al que va destinado el producto vivienda, el tipo de mantenimiento que requiera y que este al alcance de sus ocupantes. EXIGENCIAS ESTETICAS Cuando se habla de Estética hay diversas características que aplican sobre este término y que tienen que ver con la ideología y el punto de vista del que se observa. La Estética, no es más que una rama de la filosofía, denominada como teoría del arte, que relaciona y percibe la esencia de la belleza y de la fealdad, no de manera objetiva, sino que todo está relacionado en la mente del individuo. En lo que a este tema se refiere en tecnología de la construcción II, las exigencias estéticas estarán referidas a la calidad arquitectónica, que significa más que el mero cumplimiento de las normas y reglas técnicas que garantizan la realización correcta del proyecto. La calidad en la arquitectura se refiere a la mejor solución para la situación actual y para las exigencias especiales del cliente. La adecuación ambiental de la construcción, se refiere a su inserción en el medio conforme que ciertas pautas que hay que considerar La idea de adecuación ambiental aplicada al ámbito de la arquitectura, significa que debemos diseñar objetos arquitectónicos con criterios ambientales y utilizar para su concreción materiales y técnicas constructivas que permitan el máximo aprovechamiento de sus propiedades, con un mínimo gasto de energía y con una generación de residuos que no sean nocivos para la naturaleza y que sean re aprovechables en nuevos procesos maximizando de esa manera la eficiencia ambiental del proceso de producción del hábitat, de manera se lograr considerar no solo el proceso destructivo, sino ver los resultados positivos que de la actividad de la construccion se desprenden.
