Jornada de Acreditación

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1 de cálculo de transmitancia térmica

2 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. Gobierno de Chile Ministerio de Vivienda y Urbanismo 2

3 Tarea 1: Calcular la transmitancia térmica de un muro exterior tipo tabique de madera con fachada ventilada Yeso cartón 15 mm Lana de vidrio 100 mm Pie derecho 50 x 100 mm Distancia al eje 60 cm Barrera de vapor Polietileno 0,2 mm Cadeneta 50 x 100 mm Distancia variable Fibrocemento tinglado 8 mm OSB 11,1 mm Distanciador vertical 25 x 50 mm Gobierno de Chile Ministerio de Vivienda y Urbanismo 3

4 Consideraciones Sebe calcular la transmitancia térmica ponderada para un elemento de heterogeneidades simples de acuerdo a de la NCh 853 aplicando la siguiente fórmula: Gobierno de Chile Ministerio de Vivienda y Urbanismo 4

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 R si y para R se son iguales. Gobierno de Chile Ministerio de Vivienda y Urbanismo 5

6 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 NCh 853, fórmula (5) Gobierno de Chile Ministerio de Vivienda y Urbanismo 6

7 Cálculo La transmitancia térmica total del muro se calcula con la fórmulas antes mencionadas: U madera U aislante Se ponderan 2 flujos de transferencia de calor: por la madera por el aislante Notas: Se considera suficiente calcular con 2 dígitos detrás de la coma. Gobierno de Chile Ministerio de Vivienda y Urbanismo 7

8 Cálculo Transmitancia por la madera: U madera R madera = R si + e yeso λ yeso + e madera λ madera + e OSB λ OSB + R se U madera = = (0,12 + 0, ,1 + 0, ,12) m²k/w 0,31 0,104 0,28 = (0,12 + 0, , , ,12) m²k/w = 1,29 m²k/w 1 R madera = 1 1,29 m²k/w = 0,775 W/m²K 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 Gobierno de Chile Ministerio de Vivienda y Urbanismo 8

9 Cálculo Transmitancia por el aislante: U aislante R aislante = R si + e yeso λ yeso + e aislante λ aislante + e OSB λ OSB + R se U aislante = = (0,12 + 0, ,1 + 0, ,12) m²k/w 0,31 0,042 0,28 = (0,12 + 0, , , ,12) m²k/w = 2,709 m²k/w 1 R aislante = 1 2,709 m²k/w = 0,369 W/m²K 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. Gobierno de Chile Ministerio de Vivienda y Urbanismo 9

10 Cálculo La transmitancia térmica total del muro se calcula con la fórmula antes mencionada: U madera U aislante 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: U = 1 = U madera 15 % +U aislante 85 % = R T 100 % Resultado: U = 0,43 W/m²K 0, % +0, % W/m²K 100 % Gobierno de Chile Ministerio de Vivienda y Urbanismo 10

11 Tarea 2: Calcular la transmitancia térmica de un techo tipo techo frío con cerchas de madera 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: Techo frío 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. Gobierno de Chile Ministerio de Vivienda y Urbanismo 11

12 Detalles A B Lana mineral 50 kg/m³ / 150 mm Tabla inferior de la cercha 1 x5, a distancia 90 cm Listón de cielorraso 2 x2 Instalación tipo de la aislación Corte A Terciado ranurado 7 mm Corte B Gobierno de Chile Ministerio de Vivienda y Urbanismo 12

13 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. Listones despreciables Cámaras de aire despreciables Gobierno de Chile Ministerio de Vivienda y Urbanismo 13

14 Cálculo Transmitancia por la madera: R madera = R si + e terciado λ terciado + e madera λ madera + R se U madera = = (0,10 + 0, , ,10) m²k/w 0,28 0,104 = (0,10 + 0, , ,10) m²k/w = 1,427 m²k/w 1 R madera = 1 1,427 m²k/w = 0,701 W/m²K 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. Gobierno de Chile Ministerio de Vivienda y Urbanismo 14

15 Cálculo Transmitancia por el aislante: R aislante = R si + e terciado λ terciado + e aislante λ aislante + R se U aislante = = (0,10 + 0, ,15 + 0,10) m²k/w 0,28 0,041 = (0,10 + 0, , ,10) m²k/w = 3,884 m²k/w 1 R aislante = 1 3,884 m²k/w = 0,26 W/m²K Gobierno de Chile Ministerio de Vivienda y Urbanismo 15

16 Cálculo Transmitancia térmica total ponderada: Porcentaje de la superficie cubierta con cercha Ancho de la cercha 25 mm = 100 = Distancia de las cerchas al eje 900 mm 100 = 2,77 % Porcentaje de la superficie cubierta con aislante = 100 Porcentaje de la superficie cubierta con cercha = 97,23 % U = 1 = U madera 3 % +U aislante 97 % = R T 100 % Resultado: U = 0,27 W/m²K 0,70 3 % +0,26 97 % W/m²K 100 % Gobierno de Chile Ministerio de Vivienda y Urbanismo 16

17 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 Cadena Sobrecimiento Nivel P.T. (Piso terminado) Gobierno de Chile Ministerio de Vivienda y Urbanismo 17

18 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 Ext. Int. Ext. Int. Gobierno de Chile Ministerio de Vivienda y Urbanismo 18

19 Albañilería de Ladrillo hecho a máquina Santiago Te 11 Ficha Código 1.2.M.B9.7 del Listado Oficial Gobierno de Chile Ministerio de Vivienda y Urbanismo 19

20 Estuco térmico Informe de ensayo Gobierno de Chile Ministerio de Vivienda y Urbanismo 20

21 Consideraciones El Manual de Procedimiento CEV indica respecto de las formas de obtener los valores U: Gobierno de Chile Ministerio de Vivienda y Urbanismo 21

22 El muro de albañilería, considerando los ladrillos con variadas cámaras de aire y el mortero, representan elementos con heterogeneidades complejas de acuerdo a NCh 853. La norma observa al respecto: U hormigón U muro 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 R t indicada. Gobierno de Chile Ministerio de Vivienda y Urbanismo 22

23 Cálculo Transmitancia muro albañilería estucado De acuerdo a las consideraciones anteriores corresponde calcular la transmitancia térmica del muro especificado de la siguiente forma: U muro R muro = R se + e estuco térmico λ estuco térmico + e albañilería λ albañilería + e estuco corriente λ estuco corriente + R si = R albañilería [según Listado Oficial] + e estuco térmico + e estuco corriente λ estuco térmico λ estuco corriente = 0,63 m²k/w + ( 0,025 0,28 +0,025) m²k/w 1,4 = (0,63 + 0, ,018) m²k/w = 0,74 m²k/w U muro = 1 R muro = 1 0,74 W/m²K = 1,36 W/m²K Nota: λ estuco térmico según certificado y λ estuco corriente según Anexo 2 NCh 853 para Mortero de cemento Gobierno de Chile Ministerio de Vivienda y Urbanismo 23

24 Cálculo Transmitancia columnas y cadena de hormigón Los elementos de hormigón se calculan también como elementos compuestos: U hormigón R hormigón = R se + e estuco térmico λ estuco térmico + e hormigón armado λ hormigón armado + e estuco corriente λ estuco corriente + R si = (0,05 + 0,025 0,28 + 0,154 1,63 +0,025 1,4 + 0,12) m²k/w = (0,05 + 0, , , ,12) m²k/w = 0,371 m²k/w U hormigón = 1 R hormigón = 1 0,371 W/m²K = 2,69 W/m²K Nota: λ hormigón según Anexo 2 NCh 853 para Hormigón armado Gobierno de Chile Ministerio de Vivienda y Urbanismo 24

25 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. U hormigón U muro Cálculo de superficies A total = (2,7 3,0) m 2 = 8,1 m 2 A muro = (2,4 2,75) m 2 = 6,6 m 2 A hormigón = A total A muro = 7,6 6,1 m 2 = 1,5 m 2 Gobierno de Chile Ministerio de Vivienda y Urbanismo 25

26 Cálculo Transmitancia térmica total ponderada U hormigón U muro U = 1 R T = U muro A muro + U hormigón A hormigón A total = 1,36 W/m²K 6,6 m2 + 2,69 W/m²K 1,5 m 2 8,1 m 2 = 8,95 +4,04 8,1 W/m²K Resultado: U = 1,6 W/m²K Gobierno de Chile Ministerio de Vivienda y Urbanismo 26

27 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 YESO CARTON ST 10 mm OSB 15 mm 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. Gobierno de Chile Ministerio de Vivienda y Urbanismo 27

28 Ficha Tabique con estructura metálica código 1.2.M.C11.2 Solución especificada YESO CARTON ST 10 mm OSB 15 mm Gobierno de Chile Ministerio de Vivienda y Urbanismo 28

29 Consideraciones El tabique con estructura metálica liviana representa un elemento con heterogeneidades complejas de acuerdo a NCh 853. La norma observa al respecto: YESO CARTON ST 10 mm OSB 15 mm Gobierno de Chile Ministerio de Vivienda y Urbanismo 29

30 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. 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. YESO CARTON ST 10 mm OSB 15 mm Gobierno de Chile Ministerio de Vivienda y Urbanismo 30

31 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. R tabique esp. = R si + R yeso10 + R OSB15 + R tabique met. + R OSB9,5 +R tinglado + R se R cód.1.2.m.c11.2 = R si + R yeso15 + R tabique met. + R OSB9,5 +R tinglado + R se R tabique esp. = R cód.1.2.m.c11.2 R yeso15 + R yeso10 + R OSB15 YESO CARTON ST 10 mm OSB 15 mm = R cód.1.2.m.c11.2 e yeso15 λ yeso15 + e yeso10 λ yeso10 + e OSB15 λ OSB15 = (1,75 0,015 0,31 +0,01 0,31 +0,015 0,28 ) m²k/w = (1,75 0, , ,054) m²k/w = 1,788 m²k/w Nota: λ yeso y λ OSB según Anexo 2 NCh 853 para material respectivo de mayor densidad Gobierno de Chile Ministerio de Vivienda y Urbanismo 31

32 Cálculo Transmitancia tabique especificado U tabique esp. = 1 1 = W/m²K R tabique esp. 1,788 Resultado: U tabique esp. = 0,56 W/m²K 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. YESO CARTON ST 10 mm OSB 15 mm Este tipo de soluciones constructivas no es adecuado para lograr edificios de con un comportamiento térmico-hígrico favorable. Gobierno de Chile Ministerio de Vivienda y Urbanismo 32

33 1,50 5,50 6,50 2,50 Jornada de Acreditación 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 kg/m³. La vivienda es una casa pareada. El siguiente dibujo muestra la superficie de la casa. 5,00 1,00 2,20 3,80 Gobierno de Chile Ministerio de Vivienda y Urbanismo 33

34 Consideraciones El Manual CEV dispone para piso en contacto con el terreno: 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 (k l ) 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. 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 Gobierno de Chile Ministerio de Vivienda y Urbanismo 34

35 La resistencia térmica total del piso es R se = 0 R si = 0,17 m 2 K/W R i = e λ = 0,1 m 0,55 W mk = 0,18 m 2 K/W R T = (0,17 + 0, )[m 2 K/W] = 0, 35 m 2 K/W De acuerdo a Tabla 4 NCh 853, este radier es considerado medianamente aislado y le corresponde la siguiente Transmitancia térmica lineal: K l = 1, 2 W mk Notas: El coeficiente térmico para el hormigón liviano se obtuvo de la NCh 853. R se = 0 Debido a que no presenta transferencia de calor de un medio sólido a un medio gaseoso. R si = 0,17 m 2 K/W de acuerdo a Tabla 2 NCh 853 para flujo descendente. Gobierno de Chile Ministerio de Vivienda y Urbanismo 35

36 1,50 5,50 6,50 2,50 Jornada de Acreditación Para el cálculo del largo del perímetro se suman todos los largos parciales con excepción del largo que corresponde el muro medianero. 5,00 1,00 2,20 3,80 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 K l y el largo del perímetro: Gobierno de Chile Ministerio de Vivienda y Urbanismo 36

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. Gobierno de Chile Ministerio de Vivienda y Urbanismo 37

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