Osttuhen Díaz TUTORES: Anna Pagès y Antonio Isalgue

Transcripción

1 La cubierta metálica en el clima cálido húmedo: análisis del comportamiento térmico y efecto en el confort del techo de zinc de la vivienda vernácula dominicana Osttuhen Díaz TUTORES: Anna Pagès y Antonio Isalgue

2 I INTRODUCCIÓN El techo de zinc de la vivienda vernácula y popular dominicana Cubiertas simples metálicas son una característica distintivas del estilo angloantillano típico de las zonas del Caribe. Estas cubiertas se introducen en la arquitectura dominicana a principios del siglo XX. Alrededor de las 60% de las viviendas dominicanas poseen techos de zinc. Los techos pueden o no incluir cámara de ventiladas. aire y estas pueden estar o no El material tradicional utilizado en los cielorrasos es la madera ligera contrachapada.

3 I INTRODUCCIÓN OBJETIVO GENERAL Identificar de manera analítica, entre las estrategias complementarias de la cubierta de acero galvanizado utilizadas en el amortiguamiento de la transmisión de calor, aquellas que ofrecen más beneficios al confort térmico interior, a fin de recomendar tanto en la rehabilitación de la cubierta en la vivienda dominicana, como para el clima cálido húmedo en general. ESTRUCTURA DE LA INVESTIGACIÓN PARTE I PARTE II Generalidades de la cubierta y de algunas de las estrategias para minimizar el paso del calor. Comportamiento térmico de cerramientos. PARTE III Estudio comparativo de los casos estudiados. Resultados. Conclusiones.

4 I ESTRATEGIAS Oxidada Muy pulida Barrera radiante Aislantes lana mineral Techos fríos Cubierta simple de chapas de zinc sin cámara ESTRATEGIAS CONSIDERADAS EN ESTE ESTUDIO Cubierta simple con cámara ventilada Capa aislante de lana mineral Cámara ventilada Cámara no ventilada Materiales en el cielorraso Absortividad del estado superficial Inclinación de la cubierta Fibra de coco Cascara de maní Madera ligera Materiales en el cielorraso Cartón yeso

5 I CASOS DE ESTUDIO

6 W/m² III PARAMETROS UBICACIÓN GEOGRAFICA: Ciudad de Baní, República Dominicana. Latitud 18 20' N / Altitud 160 msnm Valores media anual de temperatura y humedad por hora de Baní RADIACIÓN DIRECTA SEGÚN INCLINACION DEL PLANO (Orientación Este-Oeste) Esquema de orientación de la cubierta Datos teóricos promedios de radiación solar directa según inclinación del plano, proporcionados por Heliodon. Datos de la Oficina Nacional de Meteorología ONAMET, y Red de estaciones de los ingenios privados.

7 II COMPORTAMIENTO TÉRMICO DE LA CUBIERTA Transferencia de calor a través de la cubierta galvanizada CONDICIONANTES DEL CALCULO (T int = Ta) En todo los casos, excepto el que se indique. Estado superficial de la cubierta: oxidada (absortividad 0.74) en todos los casos, excepto el que se indique. Transito de calor a través de una cubierta ventilada.

8 T ( C) III RESULTADOS Curva de temperaturas superficiales interior de la cubierta a ángulos de 15 y 30 respecto de la horizontal 43.0 Temperaturas superficiales sobre los 40 en las horas más calientes CASO C TRANFERENCIA DE CALOR A TRAVES DE CHAPA GALVANIZADA T superficial 15 T superficial 30 T ambiente

9 T ( C) III RESULTADOS Temperaturas superficiales de la cubierta con y sin capa aislante 12 C (Tsz) chapa zinc a 15 (Tsz) chapa zinc a 30 (Tsa) aislante a 15 (Tsa) aislante a 30 T ambiente CASO 2 TRANFERENCIA DE CALOR A TRAVES DEL AISLANTE

10 T ( C) III RESULTADOS Influencia de una cámara ventilada en la transmisión de calor CASO 3 43 TRANFERENCIA DE CALOR A TRAVES DE CAMARAS DE AIRE C 2 C (TSz) chapa zinc 15 (TSz) chapa zinc 30 Cámara no ventilada (15 ) Cámara no ventilada (30 ) Cámara ventilada (15 ) Cámara ventilada (30 ) T ambiente Resistencia térmica de la cámara no ventilada en situación horizontal con flujo descendente, para espesores mayores de 150 mm: 0.24 m².c/w. (NBT-CT-79) (TSc-1) Temperatura Superficial sobre el cielorraso La resistencia total del cerramiento se obtendrá de los demás cerramientos entre la cámara y el exterior e incluyendo una resistencia superficial exterior (he) correspondiente al aire en calma, igual a la resistencia superficial interior (hi).

11 T ( C) III RESULTADOS Comparación temperaturas superficiales de los diferentes cielorrasos. (Cubierta inclinada 30 ) CASO 4 TRANFERENCIA DE CALOR A TRAVES DE CÁMARA VENTILADA Y CIELORRASO (TSz) chapa zinc (15 ) (TSz) chapa zinc (30 ) TS sobre el cielorraso (TSc-1) Panel carton yeso Madera ligera Fibra de coco Cascara de maní

12 T ( C) III RESULTADOS Resumen Temperaturas superficiales resultantes (cubierta inclinada 30 ) 43 (TSz) chapa de zinc Cámara no ventilada 38 (Tsa) aislante sin cámara 33 Cascara de maní Fibra de coco

13 T emperaturas de sensación ( C) III RESULTADOS EFECTO EN EL CONFORT TÉRMICO Comparación temperaturas de sensación resultantes (cubierta inclinada 30 ) Solo cuvierta oxidada Cámara no ventilada Cámara ventilada Pintura blanco brillante Con capa aislante T ambiente Zona de confort T sensación a las 13:00 PM

14 T ( C) T ( C) III RESULTADOS Relación confort con cámara ventilada (30 ) Relación confort entre techo blanco y aislante (30 ) Solo cuvierta oxidada Cámara ventilada Cámara no ventilada T ambiente Solo cuvierta oxidada Con capa aislante Pintura blanco brillante T ambiente C 2 C C 1.5 C Una mejorada 5 C integrando una cámara bien ventilada Una mejora de 3.5 C con aislación Una mejora de 2 C con techo blanco

15 III CONCLUSIONES Se enfatiza la necesidad de las estrategias de sub-cubiertas o cámaras de aire, cielorrasos o aislamientos para reducir la carga térmica el interior de las edificaciones con cubiertas de chapas de acero galvanizado en los climas cálido húmedo. Se reafirma que la cámara ventilada es la solución más efectiva para complementar con la cubierta metálica. Sera importante mantener coeficientes de absorción (α) bajos en la superficie de la chapas. Los techos blancos, aunque por si solos no representen una significativa ganancia, complementados con otras estrategias si son una buena medida. Los materiales del cielorraso de fibras vegetales son una buena opción, pero su efecto es casi despreciable ante la posibilidad de poder contar con cámara ventilada. La inclinación de la cubierta también prueba ser un factor importante. Ángulos de 30 son más eficiente para evadir la incidencia de la radiación solar directa durante más horas al día que un plano inclinado a 15 por estar este ultimo más cerca de la horizontal. Sin embargo, se requiere de un estudio más especializado en la geometría, que incluya además de la temperatura superficial de la cubierta, el factor visión de usuario y ángulos solidos, para obtener resultados más completos.