27.2.13

COMPORTAMIENTO ENERGÉTICO DE UNA FACHADA ACRISTALADA (III)

2.5 Efectos de la radiación solar.
2.5.1 Composición y distribución energética de la radiación solar.
Tal como se ha comentado anteriormente, los intercambios de calor que tienen lugar en una fachada acristalada son conducción, convección y radiación.
La radiación es un fenómeno que consiste en una emisión de calor por parte de un cuerpo a otros más fríos que lo rodean, no precisa de contacto material, y es proporcional a la temperatura del cuerpo y a sus propiedades emisivas. El Sol, cuya temperatura superficial es del orden de 6000ºK, emite una radiación de la cual una parte llega a la superficie de la Tierra. Esta cantidad de energía está constituida aproximadamente por:
- 5% de radiación ultra-violeta
- 50% de radiación visible
- 45% de radiación infrarroja
* Distribución de energía en condiciones correspondientes a irradiación máxima bajo nuestras latitudes. Es decir, para una altura solar de 30º, cielo claro y sobre una superficie perpendicular a la radiación.
La radiación solar se propaga en forma de ondas electromagnéticas. Está en función de la longitud de onda, que es la distancia entre dos crestas de una onda.
La radiación solar, de acuerdo con la normativa UNE-EN 410, cubre un rango de valores de longitudes de onda que oscila entre 280 y 2500 nm, correspondiendo los valores comprendidos entre 280 y 380 nm a la radiación ultravioleta, entre 380 y 780 nm a la radiación visible y entre 780 y 2500 nm a la radiación infrarroja.
2.5.2 Aportaciones de calor a través de una fachada acristalada.
Cuando la radiación solar incide sobre una fachada acristalada, parte de esta energía es reflejada, parte absorbida y parte transmitida.
De este modo se pueden definir los factores de absorción (α), reflexión (ρ) y transmisión (τ), que expresan las relaciones entre los flujos energéticos absorbidos, reflejados y transmitidos respectivamente con el flujo energético incidente.


La suma de los factores de absorción, reflexión y transmisión es igual a la unidad.
El factor de absorción será tanto menor cuanto más claros sean los componentes de la fachada. En cambio, el factor de reflexión será mayor cuanto más claros sean los componentes de la fachada ligera.
Cuando el factor de transmisión es nulo significa que se encuentra ante un cuerpo opaco, por ejemplo un panel. En caso contrario, se encuentra ante un cuerpo transparente o translúcido, por ejemplo un vidrio.
2.5.2.1 Aportaciones de calor a través de las partes opacas.
Se considera una pared opaca simple recibiendo una radiación solar incidente R, expresada en W/m2, tal como se muestra en la siguiente figura.


Parte de esta energía, ρR, es reflejada, es decir, devuelta hacia el exterior en forma de radiación solar. El resto, αR, es absorbida por el cuerpo opaco. Y de esta cantidad absorbida, parte es disipada hacia el exterior y parte hacia el interior.
El flujo de calor debido a la radiación solar absorbida que se disipa hacia el ambiente interior se puede expresar según la siguiente ecuación:


donde:
q: es el flujo de calor disipado hacia el interior [W/m2]
Up: es el coeficiente de transmisión térmica de la parte opaca [W/(m2k)]
Te: es la temperatura del ambiente exterior [ºC]
Ti: es la temperatura del ambiente interior [ºC]
he: es el coeficiente de transferencia térmica superficial exterior. [W/m2K]
α: es el coeficiente de absorción [-]
R: es la radiación solar incidente [W/m2]
2.5.2.2 Aportaciones de calor a través del vidrio. Factor solar.
Se considera una pared translúcida simple recibiendo una radiación solar R, expresada en W/m2, tal como se muestra en la siguiente figura.


Parte de esta energía, ρR, es reflejada hacia el exterior. Otra parte, αR, es absorbida por el cuerpo y disipada posteriormente hacia los ambientes exterior e interior. Y el resto de la energía, τR, es transmitida hacia el ambiente interior.
Por tanto, el flujo de calor debido a la radiación solar que penetra en el ambiente interior corresponde a la siguiente ecuación:


donde:
UH,V: es el coeficiente de transmisión térmica del vidrio [W/(m2k)]
τ: es el coeficiente de transmisión
Aislando los términos relativos a la radiación solar de los relativos a temperaturas, se obtiene:


siendo el primer término de esta ecuación el conocido como factor solar g:

Por tanto, el factor solar se define como la cantidad de energía que penetra en el ambiente interior a
través del vidrio con relación a la radiación solar incidente sobre él.
A continuación se muestra una tabla con valores de factor solar de diferentes vidrios.


2.5.2.3 Efecto invernadero.
La cantidad de radiación solar que entra en el ambiente interior a través de la fachada acristalada es absorbida por los objetos y paredes interiores que, a su vez, la reemiten hacia el ambiente interior. Esta cantidad de energía que queda apresada en el interior y tiende a calentar dicho ambiente es lo que se conoce como efecto invernadero.
Este efecto se puede disminuir actuando sobre los siguientes puntos:
- Garantizando una renovación de aire del ambiente interior evitando así el sobrecalentamiento de éste.
- Utilizando vidrios con una importante absorción energética o importante reflexión energética hacia el exterior.
- Colocando todo tipo de protecciones solares.
2.5.2.4 Aportaciones de calor a través de una fachada acristalada provista de protecciones solares.
Tal como se ha comentado en el apartado 2.5.2.3 una forma eficaz de evitar que se produzca el conocido efecto invernadero es proveer la fachada de protecciones solares. Hoy día existen todo tipo de dispositivos externos e internos que actúan como protección solar.
Los fenómenos que tienen lugar cuando se tiene la protección colocada en el interior o en el exterior de la fachada acristalada son muy diferentes.
a) Protección solar exterior:
Los dispositivos externos tales como persianas, voladizos, lamas fijas o giratorias, etc., interceptan total o parcialmente los rayos de sol antes de llegar al vidrio.
En el caso que la protección sea opaca, como puede ser un parasol o una persiana enrollable, la distribución de radiación solar se esquematiza en la figura anexa.


La expresión de flujo es la siguiente:


En este caso, la transmisión es nula:


En este caso, como la mayor parte de la energía absorbida por la protección solar es disipada hacia el exterior, bien directamente por la propia protección o bien por la ventilación de la cámara de aire que separa la protección de la fachada acristalada, el valor del factor solar es pequeño, del orden de 0,05 a 0,15.
En caso que la protección deje pasar una cierta parte de la radiación solar, bien sea por transparencia directa (cortinas de tela) o bien por reflexión (persianas), el flujo de calor debido a la radiación solar que penetra en el ambiente interior responde a la siguiente ecuación:


Independientemente de la ubicación de la protección solar, la eficacia del conjunto formado por la fachada acristalada y la protección solar depende de los siguientes factores:
- la tonalidad de la cara exterior de la protección
- el factor de absorción del vidrio en el caso que la protección no oponga una pantalla total a los rayos de sol
- la resistencia térmica de la protección
- la emisividad de la cara interior de la protección y de la cara exterior del vidrio
- la ventilación de la cámara de aire ubicada entre la protección, exterior en este caso, y la fachada acristalada
- el coeficiente de transmisión térmica de la fachada acristalada.

b) Protección solar interior:
Toda la radiación solar que atraviesa la fachada acristalada llega a incidir en la protección solar.
Este caso responde a las mismas ecuaciones que una protección solar exterior.
La gran diferencia con respecto a la protección solar exterior es que la mayor parte de la energía acaba entrando en el local, provocando el llamado “efecto estufa” o “efecto radiador”, donde la protección calentada cede el calor a su alrededor, hacia la cámara de aire interior por convección, y hacia el interior del local por convección y radiación.
En este caso el valor del factor solar es generalmente superior a 0,5.
El centro tecnológico BUILDTEC de Hydro Building Systems ha realizado un estudio de la influencia de la ubicación exacta de una protección solar. En la siguiente figura se puede apreciar que la diferencia de temperaturas en el local es completamente diferente dependiendo si la protección está posicionada en la cara externa o interna de la fachada ligera. En el caso que esté colocada internamente, la temperatura de la sala es más elevada debido fundamentalmente al ya explicado efecto invernadero.
Es muy importante disponer de protecciones solares cuando se tienen fachadas acristaladas, sobre todo en el caso que estén orientadas a Sur, Sur- Oeste y Oeste, donde la radiación solar alcanza valores más elevados. De esta forma se evita en muchas ganancias térmicas por radiación solar en verano y se reduce el consumo de refrigeración en el interior del edificio.


2.5.2.5 Factor solar. Exigencias del Código Técnico de la Edificación.
En el nuevo Código Técnico de la Edificación, en su Documento Básico HE – Ahorro de Energía, se especifican los valores máximos del factor solar de los huecos acristalados ( FHlim ) en función de la zona climática donde se ubica el edificio, de la orientación de la fachada acristalada, del tanto por ciento de huecos acristalados en el total de la fachada y de la carga térmica interna del edificio.
Se entiende por hueco cualquier elemento semitransparente de la envolvente del edificio.
En este Documento Básico HE – Ahorro de Energía se especifica la expresión mediante la cuál se puede hallar el valor del factor solar del hueco, denominado FH.


donde:
δ: es el factor de sombra en función del dispositivo de protección del hueco o mediante la simulación de otras tipologías. Valores definidos en el CTE.
FM: es la fracción del hueco ocupada por la carpintería.
FH,v: es el factor solar de la parte semitransparente, es decir, el vidrio. Valores obtenidos del CTE o alternativamente mediante la norma UNE EN 410.
UH,m :es el coeficiente de transmisión térmica de la carpintería [W/m2·K]. Valores obtenidos del CTE.
α: es el factor de absorción de la carpintería en función de su color. Valores especificados en el CTE.
2.5.3 Importancia de la radiación solar.
Ejemplos prácticos.
El parámetro que caracteriza las prestaciones térmicas de la parte acristalada de una fachada ligera es su coeficiente UH,V, expresado en W/m2K.
Para la obtención de dicho valor se emplea una metodología descrita en el CTE que no tiene en cuenta los efectos de la radiación solar.
No obstante, a la hora de definir el flujo de calor en W/m2 que atraviesa la fachada acristalada se tienen que considerar las siguientes dos partes de energía calorífica:
- Una primera parte que es función de la diferencia de temperaturas entre el interior y el exterior del edificio. Viene definida por el coeficiente de transmisión térmica UH,V
- Una segunda parte que es función de la cantidad de radiación solar que incide sobre la fachada acristalada. Viene definida por el factor solar g del vidrio
En el apartado 2.5.2.2 se ha podido ver la siguiente expresión:


donde:
q: es el flujo de calor que atraviesa el cerramiento acristalado [W/m2]
UH,V: es el coeficiente de transmisión térmica del vidrio [W/(m2k)]
Te: es la temperatura ambiente exterior [ºC]
Ti: es la temperatura ambiente interior [ºC]
g: es el factor solar de la parte acristalada de la fachada [-]
R: es el cantidad de radiación solar incidente sobre la parte acristalada de la fachada [W/m2]

En este apartado se pretende poner de manifiesto la vital importancia que tiene la parte de flujo de calor que entra en el edificio como consecuencia de la radiación solar.

21.2.13

AISLANTES TÉRMICOS (II)

Espuma rígida de poliestireno extruido
Normativa Técnica:
DIN 18164-1 (agosto 1992)
Materia prima:
Poliestireno o polímeros mixtos con predominio de poliestireno obtenido del petróleo
Fabricación:
Tras fundir en un extrusor la mezcla de granulado de poliestireno y propelente (hidrocarburos fluorados halógenos o CO2) se obtiene una espuma que, pasando por unos rodillos, adquiere el espesor deseado.Una vez enfriado, el producto se corta en paneles.
Prohibición del uso de hidrocarburos halógenos:
Desde que el 1.1.1995 se prohibió en Alemania el empleo de hidrocarburos fluorados para la obtención de productos aislantes, comenzaron a usarse como propelentes hidrocarburos fluorados parcialmente halogenados o CO2. Según la norma europea 2037/2000 se prohibe a partir del 1.1.2002 la utilización de productos que contienen hidrocarburos halogenados en los paises de la Unión Europea.
Capacidad de conducción de calorλR:
0,035-0,040 W/mK
Observación: los paneles libres de hidrocarburos fluorados halogenados con un espesor de hasta 60mm se integran en el grupo 035. Los de mayor espesor pasan al grupo 040.
Densidad:
25-45 kg/m3
Resistencia a compresión:
Para un aplastamiento del 10%:0,20-0,70 N/mm2
Para cargas permanentes (aplastamientodel 2% después de 50 años):0,06-0,25 N/mm2
Clasificación del material según DIN 4102-1:
dificilmente inflamable
Temperatura máxima:
75 °C (brevemente <120 °C) Coeficiente de dilatación:
6,7 - 7,6 mm/m para Δϑ = 100 K
Resistencia al vapor de agua
μ = 80/250
Propiedades:
Poca absorción capilar
· Posible concentración de humedad por difusión de vapor.
· Gran dilatación longitudinal
· No se corroe ni pudre
· Pérdida de volumen debido al intercambio del gas propelente por aire ( hay que respetar los plazos de montaje).
· No resiste los rayos UVA (su superficieamarillea y resquebraja).
· No es estable frente a disolventes, aceites, betunes o grasas.
· Sensible a altas temperaturas; no puede pegarse a bitúmenes calientes ni emplearse bajo asfalto vertido.
· Arde; no puede exponerse a la acción directa de llamas u otras fuentes de calor.
· En caso entrar en contacto con sustancias volátiles pueden producirse daños (particularidad muy a tener en cuenta a la hora de elegir el pegamento).
Aplicación:
· Aislamiento perimetral, de zócalos y drenajes (placas acanaladas).
· Aislamiento bajo la solera.
· Cubierta invertida (con grava/vegetal/ aterrazada).
· Sobre edificios sometidos a grandes cargas como parcamientos en cubierta.
· Aislamiento de puentes térmicos (dinteles de puertas y ventanas, etc.).
Fabricantes (selección):
· Dow (ROOFMATE/STYROFOAM)
· BASF (Styrodur)
· SIRAP GEMA GmbH (Isofoam)
· GEFINEX-JACKON (Jackodur)
Espuma rígida de poliuretano
Normativa técnica:
DIN 18164-1 (agosto 1992)
Materia prima:
Polisocinatos, obtenidos de petróleo y materias reproducibles como remolacha, maiz o patatas.
Fabricación:
El material se obtiene mediante la reacción química entre sus componentes en estado líquido con ayuda de propelentes (pentano, productos libres de hidrocarburos fluorados y halógenos). Para la fabricación se emplea una cinta doble en la que las dos capas se funden durante la expansión.
También pueden producirse bloques, bien mediante el vertido de la mezcla en moldes o en una cinta contínua de gran espesor.
Prohibición del uso de hidrocarburos halógenos:
ver espuma rigida de poliestireno extruido
Capacidad de conducción de calor λR:
0,025-0,040 W/mK
Observación: los paneles del grupo 025 (λR = 0,025 W/mK) llevan un forro de aluminio en ambas caras.
Densidad:
30-100 kg/m3
Resistencia a compresión:
Para un aplastamiento del 10%: 0,10-0,90 N/mm2
Casificación del material según DIN 4102-1:
Poco - normal inflamable
Temperatura máxima:
90 °C (brevemente 200 °C)
Coeficiente de dilatación:
5,0-8,0 mm/m para Δϑ = 100 K
Resistencia al vapor de agua
μ = 30/100
Propiedades:
· Mayor capacidad aislante de todos los productos del mercado.
· Resistente a los bitúmenes calientes y al envejecimiento.
· No se pudre.
· Ninguna absorción capilar.
· Gran estabilidad frente a productos químicos, como lejías y ácidos diluidos.
· No tolera la exposición directa a los rayos UVA (su superficie amarillea y se resquebraja). Necesita protección.
· Alto grado de dilatación longitudinal (riesgo de cortes y cizallamiento) especialmente en paneles de poca densidad
· La acción conjunta del calor y la humedad provoca nuevas expansiones del propelente que abollan los paneles. Por eso, tanto los aislantes en obra como los almacenados deben mantenerse secos
Aplicación:
· Cubierta plana.
· Aislante sobre rastreles.
· Aislamiento térmico bajo suelos flotantes.
· Paneles aislantes.
· Piezas especiales como cuñas, entablados o bastidores.
Fabricantes:
· Mitglieder des IVPU, Industrieverband Poliurethan- Hartschaum e.V.
Lana de madera; paneles ligeros y multicapa
Normativa técnica:
DIN 1101 (noviembre 1989, borrador marzo 1999)
DIN 1102 (noviembre 1989)
Composición:
Los paneles ligeros se componen de lana de madera y aglomerantes minerales (fundamentalmente magnesita y cemento)
Los paneles multicapa combinan una capa de espuma rígida o de fibra mineral con una o dos de lana de madera.
Especificación:
Por ejemplo panel ligero DIN 1101 – Min-ML 60/3 – 5/50/5 – 040 B1
Fibra mineral-Multicapa-Ligero. 3 capas con espesor total de 6 mm. Compuesto por 5 mm de lana de madera, 50mm de fibra mineral, 5 mm de lana de madera. Grupo 040 de conductividad de calor. Grupo B1 según la DIN 4102-1, es decir, poco inflamable.
Capacidad de conducción de calor λR:
Para paneles ligeros:
· 15 mm ≤ e <25 mm; λR : = 0,15 W/mK · e ≥ 25 mm: λR : = 0,065-0.090 W/mK Para paneles multicapa (por capas): · e < 10mm: no se computa · 10 mm ≤ e ≤ 25 mm: λR : = 0,15 W/mK · e ≥ 25 mm: λR : = 0,065-0.090 W/mK Densidad:
Paneles ligeros = 360-570 kg/m2
Tipos de aplicación:
Paneles multicapa: A, AR, AD, AF ( se cumplen todos simultaneamente)
Resistencia a compresión:
Paneles ligeros: 0,15-0,20 N/mm2 (según su espesor)
Paneles multicapa (según el tipo)
· Aplastamiento del 10%: ≤ 0,05 N/mm2
· Aplastamiento del 2%: ≤ 0,08 N/mm2
Casificación del material según DIN 4102-1:
Paneles ligeros: poco inflamables
Paneles multicapa:
· con una capa de espuma rígida: poco inflamables o normal
· con una capa de fibra mineral: poco inflamables
Temperatura máxima:
Paneles ligeros: 100 °C (brevemente 180 °C)
Paneles multicapa:
· con una capa de espuma rígida: 85 ºC (brevemente 100 °C)
· con una capa de fibra mineral 100 °C (brevemente 180 °C)
Coeficiente de dilatación:
No existen datos (muy pequeño) Resistencia al vapor de agua Paneles ligeros: μ = 2/5
Paneles multicapa:
· capas de lana de madera (cada una) μ = 2/5
· capa de espuma rígida de poliestireno:
Densidad ≥ 15 kg/m2: μ = 20/50
Densidad ≥ 20 kg/m2: μ = 30/70
Densidad ≥ 30 kg/m2: μ = 40/100
· Capa de fibra mineral: μ = 1
Propiedades:
· Superficie mecánicamente estable
· No se pudre
· Es estable frente a los rayos UVA, el envejecimiento y también frente ácidos y lejías.
· Si la lana lleva magnesita como aglomerante no resiste los cloruros.
· Tan sólo los paneles multicapa cumplen los estándares actuales de aislamiento térmico.
· El borde machiembrado sirve para evitar puentes térmicos.
· Buena absorción de sonidos (salvo si va combinada con una capa de aislante rígido).
Campo de aplicación:
· Aislante inferior de techos de sótano, normales y garajes subterráneos.
· Encofrado perdido
· Aislamiento de fachadas
· Soporte para enfoscado
· Puentes térmicos como cajas de persianas o frentes de forjados.
· Absorción acústica en techos y paredes.
Fabricantes (selección):
· Deutsche Heraklith GmbH
· E. Schwenk Dämmtechnik GmbH & Co. KG
Derivados de Corcho
Normativa técnica:
DIN 18161-1 (diciembre 1976)
Materia prima:
Corteza de encina (Portugal, España, Algeria y Cóecega)
Fabricación:
Se obtienen a partir de corteza molida de encina expandida en autoclave por efecto del vapor caliente. Si el producto se aglomera con resina de encina, se obtienen bloques que se cortan en paneles.
Con aglomerantes artificiales, como bitúmenes, se obtiene corcho impregnado.
Capacidad de conducción de calor λR:
0,045-0,055 W/mK
Densidad:
80 – 500 kg/m3
Resistencia a compresión:
Para un aplastamiento de 10%: 0,10-0,20 N/mm2
Casificación del material según DIN 4102-1:
normalmente inflamable
Temperatura máxima:
· Bloque de corcho: 110-120 °C (brevemente 180-200 °C)
· Corcho impregnado: 90-100 °C (brevemente 160-170 °C)
Coeficiente de dilatación:
4 mm/m para Δϑ = 100 K
Resistencia al vapor de agua:
μ = 5/10
Propiedades:
· Estable frente a aceites minerales.
· Aplicacion casi libre de polvo y de olores
· Materia reproducible pero cara por su limitada cantidad.
· Formación de moho ante humedad prolongada.
· Los aglomerantes del corcho impregnado pueden liberar sustancias tóxicas.
Aplicaciones:
· Paneles aislantes para techos y paredes en construcciones de madera.
· Aislante térmico y acústico en suelos flotantes y de madera.
· Serrín de corcho como aislante esparcido (riesgo de sedimentaciones.)
· Corcho inyectado como medida contra la condensación.
Fabricantes/Distribuidores (selección):
· M. Faist Baustoff GmbH
· Eugen Hackenschuh Nachf.
· August Henjes GmbH & Co.
· KWG Wolfgang Gärtner GmbH
· Lothar Zipse Korkvertrieb
Fibra de celulosa
Normativa técnica
Tanto propiedades como pruebas de comportamiento y calidad están definidas en Alemania en el control de productos de obra.
Materia prima:
Papel de periódico reciclado desmenuzado de forma mecánica al que se le añaden productos químicos que lo convierten en un material normalmente inflamable, hidrófugo y menos sensible a la formación de hongos.
Fabricación:
Al papel desmenuzado se le añaden sales bóricas. La mezcla se muele y ambos componentes quedan mecánicamente unidos. Tras eliminar el polvo, los copos tridimensionales resultantes se envasan en sacos.
Puesta en obra:
Los copos de celulosa se insuflan en obra en las cámaras de aire de cubiertas, paredes y techos.
Capacidad de conducción de calor λR:
0,040-0,045 W/mK
Densidad:
30 – 80 kg/m3
Resistencia a compresión:
Ninguna
Casificación del material según DIN 4102-1:
Normal inflamable
Temperatura máxima:
No existen datos
Coeficiente de dilatación:
Ninguna dilatación térmica por tratarse de material de vertido.
Resistencia al vapor de agua:
No se menciona.
Dato fabricante: μ = 1/2
Propiedades:
· Sensible a la humedad (aparición de hongos, sedimentaciones, lavado de los ácidos bóricos).
· Riesgo de sedimentación.
· No existe la posibilidad de controlar si se ha rellenado la cámara
· Montaje sólo posible en manos de especialistas.
· Obligatoriedad de licencias particulares o de medidas especiales de protección contra incendios.
· El borato sódico y los ácidos bóricos son productos que contaminan el agua. El material no es por tanto biodegradable y su eliminación e incineración pueden resultar problemáticas.
· En el montaje se liberan polvo y fibras por lo que en el proceso se requieren medidas especiales de higiene.
· Es difícil eliminar las fibras críticas.
· Materia que respeta el medio ambiente gracias al reciclaje de papel, aunque entre tanto también se ofrecen productos de celulosa “fresca”.
· Recuperación del relleno intacto por aspiración.
Aplicaciones:
· Tejados a base de rastreles
· Paredes sobre montantes
· Forjados de madera
· Techos colgados
Fabricantes/Distribuidores (selección):
· Ascona Deutschland GmbH
· Azteco
· Intercel Dämmstoffvertrieb GmbH
· Isodan
· Isofloc Wärmetechnik
· Wika GmbH
Algodón
Normativa técnica:
No existe. Tanto propiedades como pruebas de comportamiento y calidad están definidas en Alemania en el control de productos de obra.
Materia prima:
Junto al algodón que procede fundamentalmente de la India y restos de telares, es necesario agregar productos químicos (boratos) para proteger al material contra incendios, parásitos y hongos.
Fabricación:
De forma mecánica se limpia el algodón y se transforma en fieltro delgado. Varias capas de este tejido se unen mediante cosido.
Capacidad de conducción de calor λR:
0,040 W/mK (según fabricante)
Densidad:
20-60 kg/m3
Resistencia a compresión:
No existen datos
Casificación del material según DIN 4102-1:
normal inflamable
Temperatura máxima:
No existen datos
Coeficiente de dilatación:
No existen datos
Resistencia al vapor de agua:
μ = No se menciona
Dato fabricante: μ = 1 – 2
Propiedades:
· Sensible a la humedad (aparición de hongos, lavado de los ácidos bóricos).
· El borato sódico y los ácidos bóricos son productos que contaminan el agua.
· Obligatoriedad de licencias particulares o de medidas especiales contra incendios.
· Posible liberación de fibras.
· Largo recorrido para el transporte de la materia prima.
Aplicaciones:
· Tejados a base de rastreles
· Paredes sobre montantes
· Forjados de madera
· Techos colgados
· Amortiguación de pisadas en suelos flotantes
Fabricantes (selección):
· IsoCotton

19.2.13

TÉCNICAS GENERALES DE REHABILITACIÓN CON ACERO

Abertura en un muro mediante el método de las dos semivigas mampostería
La realización de aberturas de grandes dimensiones en muros de mampostería es una operación delicada de efectuar con las técnicas tradicionales de hormigón armado. Por una parte es necesario realizar la abertura sin correr el riesgo de desplome de la parte abierta y por otra parte controlar la nueva distribución de cargas provocada por la desaparición de una banda de carga del muro. Existen varias técnicas que utilizan el acero para realizar esta operación.
La técnica del dintel en dos semivigas es una solución para este tipo de operación. En primer lugar se preparan los elementos de carga verticales mediante ranuras en las que se colocan pilares de acero sobre bloques macizos preparados con este objetivo. Antes de demoler la abertura, se sostiene la mampostería mediante apeo (vigas de apoyo temporales perpendiculares al muro). A continuación se colocan vigas de acero con una inercia suficiente y se unen la una a la otra para constituir un dintel.



1. Ranuras verticales a ambos lados de la futura abertura.
2. Cimentación de los pilares definitivos.
3. Fijación de los pilares metálicos.
4. Rebaje horizontal en el muro hasta la mitad del espesor del muro.
5. Colocación del primer perfil metálico con apeo.
6. Rebaje horizontal en el muro en la otra mitad del espesor.
7. Colocación del segundo perfil metálico con apeo.
8. Realización de la abertura.
9. Recubrimiento de los perfiles con hormigón y revestimiento si es necesario.
10. Posible realización de viga de reparto entre la cimentación.

Abertura en un muro de mampostería mediante uso de enanos
Para crear el dintel necesario para la abertura, se construyen dos bloques macizos de cimentación y ranuras para alojar los puntales de acero. Los puntales son necesarios para soportar la nueva distribución de cargas del dintel. La técnica del uso de enanos consiste en situar un elemento intermedio de acero en la mampostería que ha sido previamente perforada a intervalos regulares para crear puntos de apoyo.
Una vez que se han colocado los enanos y los apeos para transmitir los esfuerzos necesarios para sostener la pared, se demuelen las partes restantes entre los enanos. A continuación se colocan las armaduras del dintel a ambos lados de los enanos que se incluyen en el encofrado del dintel. Se demuele la mampostería una vez que el hormigón ha fraguado suficientemente (unas dos semanas después del vertido del hormigón).



1. Ranuras verticales a ambos lados de la futura abertura.
2. Cimentación de los pilares definitivos.
3. Fijación de los pilares metálicos.
4. Perforaciones puntuales a la altura de la futura viga.
5. Colocación de los enanos con apeo (ver detalles).
6. Demolición de la mampostería entre los enanos.
7. Colocación de la armadura de la viga.
8. Hormigonado de la viga (enanos embebidos en el hormigón).
9. Realización de la abertura.
10. Posible realización de viga de reparto entre la cimentación.

Abertura en un muro mediante el método de apeo y apuntalamiento

La técnica del apeo consiste en perforar el muro de mampostería por encima de la zona teórica de la abertura en puntos a intervalos de un metro para colocar viguetas de soporte que se mantienen mediante puntales a ambos lados del muro de mampostería. Las viguetas, suficientes en número, sostienen el muro durante las operaciones de demolición hasta la colocación del dintel que generalmente está constituido por dos perfiles en I o en H. La eficacia del apeo depende del correcto calce de las viguetas que deben colocarse de forma que soporten de forma activa e inmediata las cargas transmitidas por la parte del muro superior a la abertura desde el inicio de la demolición. Según las dimensiones de la abertura y la cohesión de la mampostería, en ocasiones es posible desestimar los pilares y la cimentación que suponen. La colocación de pilares metálicos garantiza rapidez y facilidad de ejecución, gracias a la buena compatibilidad de las tolerancias del dintel y de los pilares metálicos.



1. Ranuras verticales a ambos lados de la futura abertura.
2. Cimentación de los pilares definitivos.
3. Fijación de los pilares metálicos.
4. Perforaciones puntales en la mampostería por encima o por debajo del forjado
5. Colocación de perfiles de apeo de soporte con fijación segura.
6. Colocación de puntales a ambos lados de cada perfil de apeo o incluso de pórticos especiales construidos con este objetivo
7. Demolición de la abertura
8. Colocación del dintel metálico con calce firme (apeo) bajo la mampostería
9. Posible realización de una viga longitunidal de unión entre los nuevos bloques macizos de cimentación

Abertura en un muro de hormigón armado mediante anexión en paralelo de vigas metálicas
Los muros encofrados de hormigón, característicos de la arquitectura de los años 60 construida en hormigón a lo largo de una « vía férrea de una grúa », se encuentran con frecuencia en las operaciones de rehabilitación de edificios de esta época. El módulo habitual de 6 metros es un parámetro condicionante que a menudo es necesario eliminar realizando aberturas para liberar las superficies y aumentar el dinamismo del muro.
La ejecución de aberturas importantes es más fácil que en el caso de los muros de mampostería, y sin embargo requiere tomar precauciones para conservar la integridad estructural de los muros de carga. La trama y la naturaleza de las armaduras de los encofrados en el momento del colado no tienen en cuenta las situaciones posteriores que se producen por las perforaciones y que provocan la flexión del muro en este punto y por tanto una fisura perjudicial del hormigón insuficientemente armado.


Unión en paralelo al muro de dos U metálicas atornilladas:
1. Perforación en el hormigón para el paso de las varillas roscadas.
2. Colocación de los dos perfiles bulonados.
3. Realización de la abertura.

Enmarcado de la estructura mediante una U metálica encolada:
1. Preparación del soporte
2. Eliminación de las partes degradadas
3. Preparación de la planicidad del soporte
4. Preparación de la armadura
5. Encolado
6. Apriete de las láminas
7. Control de la ejecución
8. Realización de la abertura
9. Posible realización de una viga de reparto inferior si es necesario

Abertura en un muro de hormigón armado al nivel de una junta de dilatación
Como se ha mostrado en la ficha anterior, la distribución de los nuevos esfuerzos se contrarresta fácilmente utilizando elementos de refuerzo que pueden ser en U metálicos y bulonados a ambos lados para constituir una forma de dintel. Otra solución es enmarcar el muro mediante una U armada con una anchura interna igual al espesor del muro más el juego del montaje.
Este perfil en U envolvente se pega al muro mediante un epoxi suplementado con fijaciones metálicas como anclajes químicos o conectores, sellados también a la resina. El caso de abertura sobre un plano de dilatación es un caso particular que se puede resolver mediante la colocación de dos U fijadas a ambos lados por pernos de anclaje y varillas _X roscadas colocadas mediante compartimentos perforados al tresbolillo.
1. Perfil en U de acero.
2. Perforación de compartimentos en el muro original.
3. Placa de zunchado para repartir el esfuerzo de apriete.


4. Perno de anclaje de alta resistencia y apriete controlado (HR 8,8 o 10,9 NF).
5. Encofrado de yeso BA 13 o BA 15 NF.
6. Aislante complementario.


Creación de un pórtico de refuerzo en una fachada
El asentamiento del suelo bajo la cimentación, las obras de recalce, la previsión de trabajos mayores de infraestructura o la demolición de una construcción semiadosada, pueden poner en riesgo la estabilidad de los muros de mampostería.
En ese caso es necesario llevar a cabo trabajos de consolidación permanente añadiendo elementos estabilizadores. Una solución eficaz consiste en añadir pórticos de acero que se integran en el muro o situados en el interior, sosteniendo la construcción.



1. Colocación de traviesas provisionales alternadas (A y a continuación B).
2. Colocación de traviesas longitudinales alternadas para los dinteles.
3. Apeo de las traviesas longitudinales.
4. Colocación de pilares provisionales formando un pórtico que permite la realización del pórtico final.
5. Carga del pórtico.
6. Demolición de la abertura.
7. Ejecución de la cimentación definitiva de los pilares.
8. Colocación de los pilares definitivos.
9. Colocación de las traviesas definitivas.
10. Apeo de traviesas provisionales sobre la traviesa definitiva.
11. Carga de los pilares definitivos (gatos planos por ejemplo)
12. Corte de las traviesas provisionales a lo largo de la fachada.
13. Hormigonado del pórtico y revestimiento

Supresión de un pilar y redistribución de cargas en la estructura
La supresión ocasional de un pilar de un edificio de varios pisos es una operación delicada que puede provocar graves perjuicios si no se realiza tomando las precauciones necesarias. Para este tipo de operación, es apropiada la consolidación mediante vigas metálicas. La solución a) se destina a los casos en los que las cargas del pilar son reducidas. La colocación de una viga en paralelo permite asumir la carga del pilar. La clave de esta opción es la inercia de la viga añadida, que trabaja a flexión frente a una carga puntual. En el caso de grandes cargas, la solución b) tiene la ventaja de suponer la transferencia directa de la carga hacia otras zonas de la estructura. Puede ser necesario reforzar los pilares que asumen la carga del pilar eliminado.

1. Colocación de perfiles metálicos, durmientes y puntos de apoyo,
2. Carga del pilar a eliminar sobre los durmientes en traviesa,
3. Demolición de la zona considerada.


1. Colocación de perfiles metálicos bloqueados por cuñas o gatos,
2. Demolición de la zona considerada.

13.2.13

AISLANTES TÉRMICOS

Bobran Ingenieure es una consultoría en materia de acústica, termodinámica y protección antihumedad aplicadas a la construcción. Ingrid Bobran-Wittfoht y Dirk Schlauch son respectivamente directora y jefe de proyectos de este despacho situado en Stuttgart.

Hasta el segundo tercio del siglo veinte el objetivo primordial del aislamiento consistía en evitar patologías constructivas y asegurar la higiene del espacio habitable. Desde 1977,con la aparición de la primera norma de aislamiento térmico, el ahorro energético ha pasado a primer término. Si en el 2002 se aprueba la nueva ley de ahorro energético, el modelo de casa de consumo bajo de energía se convertirá en algo totalmente estándar. Este proceso ha conducido a exigencias siempre crecientes en el nivel de aislamiento y, por tanto, también en el de los materiales aislantes. Entretanto, éstos están tan desarrollados que no es posible pensar en una mejora sustancial de sus condiciones técnicas.
Incluso se opta por una progresiva disminución de la capacidad aislante de algunas espumas para no usar materiales que son contaminantes.
En lo sucesivo se expondrá un compendio de los materiales actualmente más empleados en aislamiento térmico y también de otros alternativos.
Además de su comportamiento térmico se podrán contemplar propiedades y aplicaciones de éstos. Los valores técnicos extraidos de las normas correspondientes pueden leerse en el texto original, así como las listas de fabricantes que se ofrecen al final de cada producto.
Compendio de los aislantes más utilizados
Inorgánicos
· Fibras minerales
· Vidrio expandido
· Perlita expandida
· Paneles de perlita*
· Vermiculit*
Orgánicos
a) Sintéticos
· Poliestireno expandido
· Poliestireno extruido
· Espuma rígida de poliuretano
· Espuma in situ de poliuretano*
· Espuma in situ de aldehido fórmico*
· Resina fenólica, espuma rígida*
b) Naturales
· Algodón
· Lana de madera
· Corcho
· Fibra de celulosa
· Lino*, Cáñamo*, Fibra de coco*, Junco*
Fibras minerales (Lana mineral)
Normativa técnica:
DIN 18165-1 (julio 1991)
Materias primas:
· Lana de vidrio: contiene hasta un 70% de cristal reciclado, minerales arena de cuarzo, piedra caliza, dolomita, soda y productos químicos para la fusión.
· Lana rocosa: basalto, piedra caliza, feldespato, dolomita, arena y, en ocasiones, vidrio reciclado.
Definición del término (según el ministerio de medio ambiente – Texto 30/94):
· Lana de vidrio: Lana mineral con una base de cristales de sosa cálcica según DIN 1259-1, en parte con ácido bórico (hasta un 5%)
· Lana rocosa: lana mineral resultante de la fusión de rocas naturales con ayuda de productos químicos. Estos cristales contienen menos de un 57% de ácido silícico y menos ácidos alcalinos que la lana de vidrio, pero más ácidos alcalinos (18-40 %) y más arcilla de alúmina (hasta un 20%)
Fabricación:
Las materias primas se funden para obtener las fibras por inyección o centrifugado.
Estas se reunen en cintas transportadoras y transforman, con ayuda de un aglomerante, en telas y paneles.
Capacidad de conducción de calor λR
0,035-0,040 W/mK.
Densidad:
Aprox. 15-200 kg/m3
Clasificación del material según DIN 4102-1:
no inflamable.
Temperatura máxima:
100-200°C (brevemente 250°C)
Coeficiente de dilatación:
0-0,7 mm/m para Δϑ = 100 K
Resistencia a la difusión del vapor de agua:
Valor orientativo según DIN 4108-4: μ =1
Propiedades:
· Capacidad aislante muy alta
· Sensible a la humedad: Los paneles expuestos a la humedad pierden su gran capacidad aislante y su resistencia a compresión (cubiertas planas!)
· Estable frente a los agentes atmosféricos y las temperaturas.
· Prácticamente no se deforma por acción del calor.
· Difusor
· Gran capacidad de absorción acústica
· Las fibras de sección critica no degradables son cancerígenas . Por este motivo la industria ha desarrollado fibras que no pueden aspirarse por los pulmones (lana de vidrio de índice cancerígeno ≥ 40) y menos resistentes.
· Las fibras minerales pueden producir irritaciones en mucosas, vías respiratorias y ojos y desencadenar alergias.
· Las fibras aislantes no deben quedar en contacto con el aire y para su montaje deben cumplirse las normas de higiene pertinentes.
Campo de aplicación:
· Cubiertas entre y sobre la estructura.
· Fachadas ventiladas, bicapas o de paneles
· Construcciones de madera.
· Capa separadora en muros de hormigón in situ o de fábrica.
· Relleno de paredes ligeras, falsos techos o mamparas de absorción acústica.
· Aislante térmico y acústico en pavimentos flotantes.
Fabricantes:
· Isover
· Rockwool
Vidrio expandido
Normativa Técnica:
DIN 18174 (enero 1981)
Fabricación:
Arena de cuarzo, feldespato y carbonato cálcico se funden a 1400 °C para obtener un vidrio bruto que posteriormente se muele.
Al polvo resultante se le añade carbono.
La mezcla es introducida en moldes y calentada. El carbono produce burbujas gaseosas formando una espuma estanca a los gases. Una vez enfriado, el producto se corta en paneles.
Capacidad de conducción de calor λR:
0,040-0,055 W/mK
Densidad:
105-165 kg/m3
Resistencia a compresión:
0,50-1,70 N/mm2
Tensión permitida para el cálculo:
· sobre la solera 0,23-0,57 N/mm2
· como aislante resistente a cargas 0,16-0,38 N/mm2
Casificación del material según DIN 4102-1:
no inflamable
Temperatura máxima:
430 °C (brevemente 750 °C)
Coeficiente de dilatación:
0,85 mm/m para Δϑ = 100 K
Resistencia al vapor de agua:
Practicamente estanco al vapor (sd ≥1500 m)
Propiedades:
· Estanco al vapor
· Forma estable, no se encoge
· Estable ante la acción de agentes químicos, ácidos (excepto aguas fluoradas) y disolventes orgánicos
· Resistente al envejecimiento
· Seguro ante parásitos
· Desmontado es quebradizo y colocado muy resistente
Campo de aplicación:
· Cubiertas planas y vegetales
· Elementos constructivos sometidos a grandes cargas como terrazas y aparcamientos en tejados
· Aislamiento bajo soleras, losas de cimentación
· Aislamiento de elementos en el nivel de aguas freáticas
· Aislamiento intermedio de muros bicapa
· Aislante interior
Fabricantes:
· Pittsburgh Corning (FOAMGLAS)
· Vedag-Villas (CORIGLAS)
Perlita expandida
Normativa técnica:
Tanto propiedades como pruebas de comportamiento y calidad están definidas en Alemania en el control de productos de obra.
Materia prima:
Roca volcánica (perlita) originada mediante un enfriamiento rápido (vidrio natural).
Fabricación:
El producto se obtiene calentando polvo de este material a 1000°C. La evaporación del agua contenido en este tipo de roca hace que el volumen final de sus partículas sea 20 veces mayor al original. Según cual sea la posterior aplicación, el producto puede hidrofugarse o revestirse con otro material.
También se combina con fibras orgánicas e inorgánicas para obtener paneles aislantes.
Capacidad de conducción de calor λR:
0,050-0,18 W/mK
Densidad:
90-600 kg/m3
Resistencia a compresión:
0,15-1,0 N/mm2
Casificación del material según DIN 4102-1:
(según el revestimiento) no inflamable hasta normalmente inflamable
Temperatura máxima:
700-800 °C (brevemente 900-1000 °C)
Coeficiente de dilatación:
No existe ningún dato efectivo por tratarse de un material de vertido
Resistencia al vapor de agua:
μ = ninguna indicación
Propiedades:
· Sensible a la humedad si no está impregnado (efecto capilar)
· Estable frente descomposición y parásitos
· No necesita tratamiento antiinflamable
· Bajo pavimentos flotantes, el material puede sufrir adherencias si está revestido de bitúmenes, resinas o yeso
· Empleado en cámaras de aire verticales existe riesgo de sedimentación
· Es necesario tomar medidas de protección cuando se trabaja con el material por el polvo que libera
· Reciclable
Campo de aplicación:
· Aislante térmico y aislante para ruido de impacto en suelos. Material de nivelación de diferentes alturas
· Aislamiento en forjados de vigas de madera
· Aislamiento de muros bicapa
· Árido ligero para enfoscados y morteros
· También hay paneles aislantes de perlita expandida y fibras orgánicas o inorgánicas
Fabricantes (selección):
· Deutsche Perlite GmbH
Poliestireno expandido
Normativa Técnica:
DIN 18164-1 (agosto 1992)
Materia prima:
Poliestireno o polímeros mixtos con predominio de poliestireno (obtenido del petróleo)
Fabricación:
A partir de poliestireno y un propelente, como por ejemplo pentano, se obtiene un granulado espumoso. Este se introduce en bloques y expande mediante la acción conjunta del calor y el vapor de agua, proceso que provoca la fusión de los gránulos.
Según el tipo de espuma el producto final viene en forma de paneles, bloques o placas de gran tamaño para cortar.
Capacidad de conducción de calor λR:
0,035-0.040 W/mK
Densidad:
· PS 15 SE: ≥ 15 kg/m3
· PS 20 SE: ≥ 20 kg/m3
· PS 30 SE: ≥ 30 kg/m3
Resistencia a compresión:
Para un aplastamiento del 10%:
· PS 15 SE: 0,07-0,12 N/mm2
· PS 20 SE: 0,12-0,16 N/mm2
· PS 30 SE: 0,18-0,26 N/mm2
Casificación del material según DIN 4102-1:
dificilmente inflamable
Temperatura máxima:
80-85 °C (brevemente 100 °C)
Coeficiente de dilatación:
5-7 mm/m para Δϑ = 100 K
Resistencia al vapor de agua
· PS 15 SE: μ = 20/50
· PS 20 SE: μ = 30/70
· PS 30 SE: μ = 40/100
Propiedades:
· Poca absorción capilar
· Posible concentración de humedad por difusión de vapor.
· Gran dilatación longitudinal. Para evitar un cizallamiento en los aislantes multicapa, se combina el poliestireno con materiales de poca densidad que soporten las deformaciones.
· No se corroe ni pudre
· Lo muerden los roedores
· Pérdida de volumen debido al intercambio del gas propelente por aire ( hay que respetar los plazos de montaje).
· No resiste los rayos UVA (su superficie se pone amarillenta y se resquebraja).
· No es estable frente a disolventes (pegamentos),
· Sensible a altas temperaturas; no puede pegarse a bitúmenes calientes ni emplearse bajo asfalto vertido.
· Arde; no puede exponerse a la acción directa de llamas u otras fuentes de calor.
· Por su dureza, las placas normales no sirven como aislante acústico.
Aplicación:
· Sistemas de aislantes térmicos combinados
· Aislante exterior ventilado
· Cubiertas inclinadas, entre y sobre los rastreles.
· Cubiertas planas (sólo PS 20/PS 30 SE)
· Amortiguación de pisadas y aislamiento térmico bajo suelos flotantes
· Drenajes
Fabricantes:
· Mitglieder des IVH, Industrieverband Hartschaum e.V.aceites, betunes o grasas.

Bobran Ingeniure. Ingrid Bobran-Wittfoht, Dirk Schlauch

11.2.13

COMPORTAMIENTO ENERGÉTICO DE UNA FACHADA ACRISTALADA (II)

2.3 Condensaciones en una fachada acristalada
2.3.1 Condensaciones superficiales en una fachada acristalada.
Una cierta cantidad variable de vapor de agua se encuentra contenida en el aire atmosférico. Esta cantidad viene limitada por el conocido nivel de saturación, que es el nivel máximo de agua en estado de vapor que puede contener el aire a una determinada temperatura. Éste será mayor a medida que la temperatura del aire sea más elevada y puede expresarse bien en unidades de masa (gramos de vapor de agua contenidos en un kilogramo de aire seco) o bien en unidades de presión (presión de vapor de agua en milibares).
A modo de ejemplo se puede ver en el ábaco psicrométrico de la figura 2.3.1.1 (línea roja) que para una temperatura de 20ºC el nivel de saturación es aproximadamente 14,5 gramos de vapor de agua por kilogramo de aire seco o 23 mbar de presión de vapor.
En caso que el contenido de vapor de agua sea menor al de saturación, el aire no se encuentra saturado y viene caracterizado por la humedad relativa. Ésta es la relación entre el peso o presión de vapor de agua existente y el vapor de agua máximo permisible hasta alcanzar el nivel de saturación. Por ejemplo, si se considera que el aire contiene 12 gramos de vapor de agua por kilogramo de aire seco a una temperatura de 20ºC, la humedad relativa toma un valor de aproximadamente el 83%, tal como se puede apreciar en la figura 2.3.1.1 (cruce de líneas roja y azul).
Otro aspecto importante es el que se conoce como punto de rocío. Una masa de aire no saturada, por ejemplo 83% a 20ºC, llevada a una temperatura inferior puede alcanzar el nivel de saturación sin necesidad de ver modificada su presión de vapor de agua. En este momento parte del vapor de agua se condensa en estado líquido. La temperatura a partir de la cual tiene lugar esta condensación es el llamado punto de rocío. En el ejemplo considerado en la figura 2.3.1.1 (línea azul) el punto de rocío es de 17ºC.
Por tanto, la condensación tiene lugar siempre y cuando la temperatura del aire descienda hasta un nivel igual o inferior a su punto de rocío, o cuando el vapor de agua contenido en el aire entre en contacto con un cerramiento cuya temperatura superficial sea inferior al punto de rocío.
Tal como se ha comentado en el apartado 2.1, se produce un intercambio de calor del lado más caliente al lado más frío de la fachada acristalada debido al gradiente de temperaturas. Esto significa que en cada punto del cerramiento la temperatura de éste varía. Se puede calcular así, analíticamente, la temperatura superficial interior ti del cerramiento que delimita el punto a partir del cual aparece el fenómeno de la condensación. Siempre que ti tr la condensación no tiene lugar. Siendo tr la temperatura o punto de rocío del ambiente interior a una temperatura ti y humedad relativas HR determinadas.


donde:
Ti: es la temperatura del ambiente interior [ºC]
Te: es la temperatura del ambiente exterior [ºC]
UCW: es el coeficiente de transmisión térmica de la fachada acristalada [W/(m2·ºC)]
hi: es el coeficiente de transferencia térmica superficial interior [W/(m2·ºC)]. Es el valor inverso de la resistencia superficial interior (hi=1/Rsi).
Se deduce por tanto que los factores que intervienen en la posibilidad que se produzcan condensaciones superficiales interiores en un cerramiento son el coeficiente de transmisión térmica de la fachada acristalada, la humedad relativa del ambiente interior y las temperaturas de los ambientes exterior e interior.

Figura 2.3.1.1. Ejemplo de condensaciones superficiales en una fachada acristalada. Nivel de saturación, humedad relativa y punto de rocío.

2.3.2 Cómo evitar la aparición de condensaciones superficiales en una fachada acristalada.
Con el objeto de eliminar el riesgo de aparición de condensaciones superficiales en una fachada acristalada, se pueden tomar diferentes prevenciones:
Evitar un ascenso de la humedad relativa del ambiente interior: La humedad relativa del ambiente interior está limitada por la renovación del aire interior por aire con menor presión de vapor procedente del ambiente exterior. El riesgo de condensación se evitará siempre y cuando:


donde:
N: es el número de renovaciones horarias de aire [renovaciones/hora]
V: es la cantidad de vapor de agua producida de una manera continua en el tiempo y en el espacio [g/(m3·h)]
Pi: es la presión de vapor de agua interior [g/m3]
Pe: es la presión de vapor de agua exterior [g/m3]
La presión de vapor interior Pi es la correspondiente a la temperatura interior de uso con una humedad relativa interior que no debería ser superior al 75%. Y la presión de vapor exterior Pe se estima como la correspondiente a la temperatura mínima media del mes más frío del lugar con una humedad relativa del 95%.
Tener un mejor coeficiente de transmisión térmica de la fachada acristalada:
Cuanto mejor es el coeficiente UCW de la fachada acristalada, es decir, cuando su valor es menor, más próxima es la temperatura superficial interior ti del cerramiento a la temperatura del ambiente interior Ti.
Se evita así la posibilidad de aparición de condensación por contacto del vapor de agua contenido en el aire con un cerramiento con ti inferior al punto de rocío.


Análogamente, con el fin de evitar el riesgo de condensación, se recomienda que en los cerramientos con puentes térmicos la diferencia de temperaturas entre el ambiente interior y las diversas partes interiores de la fachada acristalada (distintas ti, acordes a los diferentes coeficientes térmicos de cada parte) cumpla la siguiente relación:


2.3.4 Condensaciones intersticiales en una fachada acristalada. Definición y cómo evitar su aparición.
Cuando la cantidad de vapor de agua producida en el interior del edificio aumenta, se produce por diferencia de presiones una transferencia de vapor del ambiente interior al exterior. El fenómeno de condensación intersticial tiene lugar en la masa interior de la fachada acristalada cuando este vapor de agua que la atraviesa alcanza la presión de saturación en algún punto interior de dicha masa.
Este tipo de condensaciones no tiene lugar en estos cerramientos debido a que el vidrio presenta una resistividad muy alta al paso del vapor. Sin embargo, se tiene que garantizar una continua evacuación de aguas en todos los sistemas de fachadas ligeras con el fin que el agua no entre en contacto continuo con el vidrio y pudiera dar lugar a la aparición de este tipo de condensaciones.
2.3.5 Condensaciones superficiales e instersticiales. Exigencias del Código Técnico de la Edificación.
En el nuevo Código Técnico de la Edificación, en su Documento Básico HE – Ahorro de Energía, se especifica que:
- Las condensaciones superficiales en los cerramientos en contacto con el ambiente exterior (caso de una fachada acristalada) se limitarán a las producidas en su superficie interior por una humedad relativa media mensual del 80%.
- Las condensaciones intersticiales que se produzcan en los cerramientos en contacto con el aire exterior (caso de una fachada acristalada) serán tales que no produzcan una merma significativa en sus prestaciones térmicas o supongan un riesgo de degradación o pérdida de su vida útil. Además, la máxima condensación acumulada en cada periodo anual no será superior a la cantidad de evaporación posible en el mismo periodo.
En el nuevo Código Técnico de la Edificación, en su Documento Básico HE – Ahorro de Energía, se especifica también el método de cálculo de condensaciones superficiales e intersticiales.
2.4 Transferencias térmicas debidas a las infiltraciones de aire.
Toda fachada acristalada de Hydro Building Systems S.L. presenta un sistema de juntas concebidas y diseñadas de manera que proporcione un nivel eficaz de estanquidad al paso de aire. De esta manera se garantiza un considerable ahorro energético en el mantenimiento de las instalaciones de calefacción o aire acondicionado del edificio, y una sensación más satisfactoria de confort por parte de las personas que habitan el edificio.
No obstante, la fachada acristalada necesita disponer de ventanas con abertura controlada o un sistema adicional de ventilación con el fin de renovar continuamente el aire del ambiente interior.
La permeabilidad al aire es la propiedad de la fachada de dejar pasar el aire cuando se encuentra sometida a una presión positiva o negativa. El volumen está expresado como una proporción en metros cúbicos por hora (m3/h). Esta proporción está relacionada con la superficie total de la fachada ligera (m3/h· m2) o con la longitud en metros de junta (m3/h·m).
De acuerdo con la normativa UNE-EN 12152 toda fachada ligera se clasifica según las siguientes tablas:


Las muestras de ensayo que presentan fugas de aire superiores a 1,5 m3/h·m2 a presiones inferiores a 150 Pa no pueden ser clasificadas. Y las que presentan fugas de aire inferiores a 1,5 m3/h·m2 a presiones superiores a 600 Pa se clasifican como E (excepcional).


Las muestras de ensayo que presentan fugas de aire superiores a 0,5 m3/h·m a presiones inferiores a 150 Pa no pueden ser clasificadas. Y las que presentan fugas de aire inferiores a 0,5 m3/h·m a presiones superiores a 600 Pa se clasifican como E (excepcional).
El aire procedente del ambiente exterior que atraviesa una fachada ligera necesita una cierta cantidad de calor q para alcanzar la temperatura del ambiente interior. Esto significa que se obtiene un mayor ahorro energético cuanto menores sean estas infiltraciones de aire.
q = Q · 0,35 · (Ti -Te )
donde:
q: es el calor necesario a aportar [W]
Q: es el caudal de aire infiltrado [m3/h]
Ti: es la temperatura interior [ºC]
Te: es la temperatura exterior [ºC]

4.2.13

COMPORTAMIENTO ENERGÉTICO DE UNA FACHADA ACRISTALADA

1.1 Introducción.
En los últimos años, una tendencia creciente a preservar el medio ambiente ha llevado a la sucesión de diversos actos importantes a nivel estatal y mundial.
En el año 1979 se aprueba la Norma Básica de la Edificación sobre Condiciones Térmicas en los edificios cuyo objeto es establecer las mejores prestaciones energéticas exigibles a éstos, así como los datos que condicionan su determinación. Esta norma es de aplicación en todo tipo de edificios de nueva planta.
En el año 1982 tiene lugar en Río de Janeiro la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el cambio climático, cuyo objeto es lograr una estabilización de las concentraciones de gases de efecto invernadero en la atmósfera con el fin de impedir las interferencias antropogénicas peligrosas en el sistema climático.
En el año 1988 se aprueba la Directiva 89/106/CE relativa a la aproximación de las disposiciones legales, reglamentarias y administrativas de los Estados miembros sobre los productos de construcción. Dicha Directiva exige que las obras de construcción y las instalaciones de calefacción, refrigeración y ventilación sean diseñadas de tal forma que la cantidad de energía necesaria para su utilización sea reducida, habida cuenta de las condiciones climáticas del lugar y los ocupantes.
En el año 1998 se firma el Protocolo de Kyoto de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el cambio climático, mediante el cuál la Comunidad Europea y sus Estados miembros establecen un compromiso cuantificado de limitación o reducción de emisiones. Se establece un acuerdo que consiste en reducir el total de sus emisiones de esos gases en no menos de 5% al de 1990 en el período decompromiso comprendido entre el año 2008 y el 2012.
En el año 2002 se aprueba la Directiva 2002/91/CE relativa a la eficiencia energética de los edificios. El fomento de la eficiencia energética constituye una parte importante del conjunto de políticas y medidas necesarias para cumplir lo dispuesto en el Protocolo de Kyoto, y debe estar presente en todas las medidas que se adopten con el fin de dar cumplimiento a nuevos compromisos. La Directiva 2002/91/CE entrará en vigor en España a más tardar el 4 de enero de 2006.
En este contexto se está elaborando actualmente un nuevo Código Técnico de la Edificación (CTE) con objeto de adaptar la reglamentación nacional a la nueva Directiva. Como consecuencia el CTE tiene que entrar en vigor a más tardar en enero de 2006.
Dejando al margen todos estos eventos que han tenido lugar estos últimos años, cabe destacar la importancia de edificar innovando y respetando el medio ambiente de manera continua.
Este manual refleja todos aquellos sistemas pasivos y activos que permiten diseñar edificios eficientes energéticamente. Como pasivos se citan las protecciones solares, la orientación y ubicación del edificio, y la composición de la propia fachada acristalada. Como activos se citan los sistemas solares fotovoltaicos.
Se pretende así divulgar la máxima información posible referente a la conocida como construcción sostenible.
2 Prestaciones energéticas de una fachada acristalada
2.1 Intercambios de calor a través de una fachada acristalada.
En una fachada acristalada pueden aparecer tres vías de intercambio de calor que son conducción, convección y radiación. Las dos primeras aparecen como consecuencia de una diferencia de temperatura entre el ambiente exterior e interior delimitados por dicha estructura. Sin embargo, la radiación tiene lugar por el hecho que la fachada acristalada sea transparente a ésta.
La conducción es un fenómeno que tiene lugar bien dentro de un mismo cuerpo cuando éste no tiene una temperatura homogénea, o bien entre dos cuerpos que se encuentran en contacto directo y a diferente temperatura. Dicho intercambio de calor, que se efectúa sin desplazamiento de materia, depende de dicho gradiente de tempera t u ra y de la conductividad térmica del material.
La conductividad térmica es una propiedad característica de cada material. Se define como la cantidad de calor que atraviesa por unidad de tiempo una unidad de área de extensión infinita y caras plano-paralelas y de espesor unidad, cuando se establece una diferencia de temperatura entre sus caras de un grado centígrado. En el Sistema Internacional de Unidades (S.I.) se expresa en W/(m·K).
La convección es una forma de transmisión de calor que tiene lugar entre la superficie de la fachada acristalada y el aire. A diferencia del intercambio por conducción, la convección sí que va acompañada de un desplazamiento de materia.
La radiación es un fenómeno que consiste en la emisión de calor por parte de un cuerpo hacia los objetos más fríos que le rodean. Dicha forma de cambio de calor no precisa de contacto material y es proporcional a la temperatura del cuerpo y a sus propiedades emisivas.
La emisividad es una propiedad característica de la superficie de cada cuerpo, y es directamente proporcional a la transferencia de calor por radiación.
En la siguiente figura se muestran los diferentes modos de intercambio de energía calorífica que tienen lugar en una fachada acristalada:

Figura 2.1.1. Intercambios de calor a través de una fachada acristalada.

q1: Propagación de calor del ambiente más cálido a la cara más caliente de la fachada ligera. Tiene lugar por convección y radiación.
q2: Propagación de calor de la cara más caliente a la cara más fría de la fachada acristalada. Tiene lugar por conducción.
q3: Propagación de calor de la cara más fría de la fachada ligera al ambiente más frío. Tiene lugar por convección y radiación.
2.2 Coeficientes de transmisión térmica. Definiciones y cálculo.
El coeficiente de transmisión térmica es el término que expresa la transferencia de calor por conducción y convección a través de una fachada acristalada.
Este término expresa el flujo de calor que atraviesa un metro cuadrado de cerramiento para una diferencia de temperatura de un grado centígrado entre los ambientes exterior e interior.
Dicho coeficiente define las prestaciones térmicas de una fachada acristalada. En el Sistema Internacional de Unidades (S.I.) se expresa en W/(m2·K). Cuanto menor sea este valor, menor será el intercambio de energía que tiene lugar a través de una fachada ligera.
2.2.1 Coeficiente de transmisión térmica del vidrio.
El Código Técnico de la Edificación presenta una tabla de valores de transmitancias térmicas de diferentes acristalamientos presentes en el mercado español. En el caso que el vidrio a utilizar no esté presente en dicha tabla, su coeficiente de transmisión térmica se puede determinar según la metodología descrita en el Documento Básico HE-Ahorro de Energía del Código Técnico de la Edificación.
El coeficiente de transmisión térmica de un acristalamiento sencillo se halla por medio de la siguiente ecuación:


donde:
UH,V: es el coeficiente de transmisión térmica del vidrio [W/(m2·K)]
Rs i: es la resistencia superficial interior [(m2·K)/W]
Rse: es la resistencia superficial exterior [(m2·K)/W]
e: es el espesor del material [m]
λ: es la conductividad térmica del material [W/(m·K)]
Las re s i stencias térmicas superficiales correspondientes al aire interior ( Rsi ) y exterior ( Rse ) se definen de acuerdo a la posición del cerramiento, dirección del flujo de calor y su situación en el edificio. El Código Técnico de la Edificación define los siguientes valores:


La conductividad térmica del vidrio toma un valor de 1 W/(m·K).
Con el objeto de mejorar el aislamiento térmico existen en el mercado los acristalamientos múltiples. Esta mejora se obtiene aprovechando la baja conductividad térmica del aire o argón encerrado entre los diferentes vidrios sencillos, que provoca una disminución de los intercambios térmicos por convección. En este caso el valor del coeficiente de transmisión térmica se obtiene por medio de la siguiente expresión:


donde:
UH,V: es el coeficiente de transmisión térmica del vidrio [W/(m2·K)]
Rs i: es la resistencia superficial interior [(m2·K)/W]
Rse: es la resistencia superficial exterior [(m2·K)/W]
Rs: es la resistencia térmica de la cámara de gas [(m2·K)/W]
e: es la suma de los espesores de los vidrios que forman el acristalamiento [m]
λ: es la conductividad térmica del material [W/(m·K)]
La siguiente tabla muestra los valores de los coeficientes de transmisión térmica de diferentes vidrios presentes en el mercado, en función de su emisividad y del gas encerrado en la cámara.


2.2.2 Coeficiente de transmisión térmica de la fachada acristalada.
El Código Técnico de la Edificación, en su Documento Básico HE-Ahorro de Energía, describe que el coeficiente de transmisión térmica de una fachada acristalada se puede hallar por medio de la siguiente ecuación:
UH = (1 - FM)· UH,V + FM · UH,m
donde:
UH: es el coeficiente de transmisión térmica del hueco. Se entiende por hueco cualquier elemento semitransparente de la envolvente de un edificio [W/(m2·K)]
U H , V: es el coeficiente de transmisión térmica del vidrio [W/(m2·K)]
U H,m: es el coeficiente de transmisión térmica de la carpintería [W/(m2·K)]
FM: es la fracción del hueco ocupada por la carpintería [-]
Alternativamente, para un cálculo más detallado de la transmitancia térmica de una fachada ligera, teniendo en cuenta partes opacas y semitransparentes, puede utilizarse la metodología descrita en la norma UNE-EN ISO 10077-1 extrapolada a fachadas acristaladas:


donde:
U CW: es el coeficiente de transmisión térmica de la fachada ligera [W/(m2·K)]
Ug: es el coeficiente de transmisión térmica del vidrio. Equivalente a UH,V [W/(m2·K)]
UP: es el coeficiente de transmisión térmica del panel [W/(m2·K)]
UF: es el coeficiente de transmisión térmica de la carpintería. Equivalente a UH,m [W/(m2·K)]
l: es la longitud el travesaño o montante [m]
fi: es el coeficiente de transmisión térmica lineal debido a los efectos térmicos combinados del intercalado, del cristal o panel y de la carpintería [W/(m·K)]
Ag: es el área de la parte acristalada [m2]
AP: es el área de la parte opaca [m2]
AF: es el área de la carpintería [m2]
La metodología de cálculo descrita no incluye:
- los efectos de la radiación solar
- las transferencias térmicas debidas a las infiltraciones de aire
- el cálculo de condensaciones
- la ventilación de los espacios de aire en el caso de fachadas de doble piel
A modo de ejemplo se muestran los coeficientes de transmisión térmica obtenidos en el caso del muro cortina MECANO parrilla tradicional de la marca TECHNAL:


En el nuevo Código Técnico de la Edificación, en su Documento Básico HE – Ahorro de Energía, se especifican los valores máximos permitidos de los coeficientes de transmisión térmica de las partes semitransparentes y opacas de una fachada ligera en función de la zona climática donde está ubicado el edificio y de la orientación de la fachada acristalada.
2.2.3 Cómo mejorar el coeficiente de transmisión térmica.
Con objeto de mejorar el coeficiente de transmisión térmica de una fachada acristalada es necesario reducir las transferencias energéticas por conducción y convección. Para ello se aconseja:
- Trabajar con fachadas de Hydro Building Systems S.L. ya que todas presentan la llamada rotura de puente térmico, que consiste en separar los perfiles exterior e interior de aluminio mediante otro con menor conductividad térmica. Mientras el aluminio presenta una conductividad térmica alrededor de 230 W/mK, en el perfil de rotura este valor es inferior a 1 W/mK.
A día de hoy el material más utilizado para este tipo de perfil aislante es poliamida 6.6 reforzada con 25% de fibra de vidrio.
-Trabajar con un acristalamiento múltiple. El aire encerrado entre los diferentes vidrios, debido a su baja conductividad térmica, limita los intercambios térmicos entre los ambientes exterior e interior. Estas transferencias térmicas se pueden limitar aún más si el aire de la cámara es sustituido por argón, que es un gas más pesado con una conductividad térmica más baja.