ambiente termico
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r -
PNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUEIA FACULTAD DE I~GENIERIA
ESCUELA DE INGENIERlA llECAIHCA DEPARTAMENTO DE ~ERMODINfu~ICA
f- APUNTES -DE AIRE ACONDICIONADO
TEMA AMBIENTE TER1ICO
j
Prof Miguel Cohen
Caracas Septiembre de 1975
CURS0 AIRE ACONDICIONADO
TEMA AMBIENTE TElUgtfCO
I N DIe E
1 Introducci6n
2 Propiedades termicas de los materiales de construcci6n
3 An~lisis de las propiedades termicas
4 Orientaci6n y protecci6n solar para losmiddot ambientes
5 middotVidrios An~lisis termico
6_ Referencia y bibliografa
7 Problemas
Indice de Figuras
Ndeg 1 Variaci6n de la temperatura en las superf eies exterior e interior de un material
Ndeg 2 Transmisi6n de radiaci6n solar directa a traves de un vidrio no coloreado 6 mm
Ndeg 3 Transmisi6n de radiaci6n solar directaa traves de un vidrio no coloreado 6 mm de espesor con persiana blanca
Indice de Tablas
bull Ndeg 1 Coeficientes totales de transferencia de calor para distintos materiales de consshytrucci6n
Pligina
1
1
3
12
17
17
3
14
15
8
ii
P~gina
Ndeg 2 Inso1aci6n sobre superficies vertica1es para 10 norte 10
Ndeg 3 Orientaciones solares recomendadas paraambientes en edificio tipo 11
Ndeg 4 Factores deganancia solar a traves de vidrios 16
shy
II
i
1
I I I
i
j
bull i
1
AMBIENTE IEamp~ICO
1 INIRODUCCION
Un ambiente en contacto con el exterior recibe calor de el
As el aire exterior de tener una temperatura superior a
la del ambiente provoca un flujo de calor por conduccion y
conveccion hacia adentro proporcional a la diferencia de
temperaturas esta transferencia de calor se produce a trashy
ves de las pared~s ventanas y techos exteriores yes deshy
pendiente de las caracterlsticas de los materiales cie consect
_ truccion de susmiddotdimensiones tanto en area como espesor y
de su colory acabado ex~erior
2 PROPIEDADES TERNICAS DE LOS JfATERIALES DE CONSTRUCCION
Para el analisis de los fenomenos transitorios de transfeshy
rencia de calor a traves de paredes y techos exteriores se i debe considerar la inercia 0 capacidad termica de los mat~ I II riales propiedad que tienen los materiales de almacenar I
calor y transmitirlo despues de un cierto tiempo al exteshy
rior 0 interior del ambiente
Asl el calorque recibe el material por radiacion y convepound
cion es realmente recibido por un elemento de espesor dif~
rencial situado en la superficie exterior Una fraccion de 1
2
es ta energa es utilizada en aumentar la temperatura de dl
cho elemento diferencial ~ien~rasel resto de la eperga
es transmitida por conduccion al siguiente elemento dife shy
rencial Debido a que el calor incidente se alma~ena denshy
tro del elemento en cuesti6n para aumentar su temperatura
transcurre un cierto tiempo antes de que pase calor al sishy
guiente elemento luego existe un ndepoundasaje entre la enshy
trada del impulso de calor a la superficie exterior y su
llegada a la superficie interior Por 10 tanto el depoundasaj eshy
cent indica el tiempo que transcurre desde la ocurrencia de
la maxima temperatura en el exterior hasta el momento en
que la superpoundicieinterior alcanza el maximo valor de su
temperatura Por otra parte debido a que el impulso de c
lor utiliza cierta parte de su energia en el aumento de
la temperatura del material la amplitud de dicho impulso
se encuentra reducida al llegar a la superficie interior I del material En base a 10 anterior se define el fac tor d
cremento Iff el cual viene dado por la razon de la maxima I
temperatura interior a la maxima temperatura exteriorbull
En la siguientefigura se observan losconceptos anterioshyi
res ~
3
FIGURA Ndeg 1
Variac ion de la temperatura en las superficies ~~terior (a) e interiQr (b) d up ~at~rial
-
La variacion de la temperatura debido a la radiacionsolar
de una superficie corresponde a una forma sinusoidal
3 I ANALISIS DE LAS PROPIEDADES IERHICAS
Un ndice de la inercia termica de un material 10 consti shy
tuye la difusividad termicamiddotlta tl lacual se expresa median I te lao siguiente ecuacion
(1)a=~ ~CP -
I
siendo
4
a Difusividad termica pie2hr (m2hr)
k Conductfvidad termic~ del material JJTU ( Kcal )hr pie of hr m Vc
~ Densidad lbpie3 (~gm3)
Cp Calor especfico del material (Kcal)KgOC
Mediante las siguientes ecuaciones se puede determinar el
defasaje y el factor decremento para cualquier material
(Ver referencia 4 parala deduccion de estas ecuaciones)
cent = L ~ (2) 2 V rra
siendo
shy
0 Defasaje (0 retraso de tranmision)horas
L Espesor del material pie (m)
To
Perodo de la onda de calor horas
a Difusividad termica pie2hr (m2hr)
I
f - EXPmiddot (~L I TT ) (3) To a
siendo
f Factor decremento (0 amortiguamiento)
L Espesor del materialmiddot pie (m) bullbull
bull To Perodo 4e la onda de calorhoras
I
a Difusividad termica pie2hr (m2hr)
5
Analicemos la expresi6n para determinar la difusividad tar-mica (ecuacion 1)
La mayor(a de los materia1es de construccion tienen un cashy
lor especfico aproximadamente constante (Cp 020 BTU) y lboF
entonces podemos obtener el valor optimo dela difusividad
en base a la conductividad y la densidad del material
As un material puede presentar una difusividad baja ya
sea debido a una alta densidad 6 a un valorrelativamente
bajo de la conductividad En el caso de presentar una gran
deosidad el material al recibir el calor por convecci6ny
por radiacion comienzaa cargarse es decir aumenta su shy
-- energa interna ydespues de cierto tiempo transfiere el
calor al ambiente por 10 tanto presenta un alto valor del
defasaje El defasaje depende esencialmente de lamiddotmasa de
los materiales (0 sea de la densidad) y del espesor Enel
caso de que el material presente un valor bajo de la condupound
tividad el factor decremento sera bajo El factor decremenshy
to depende de la conductividad de los materiales y delesp~
sor (Los aislantes termicos se caracterizan por el bajo
factor decremento)
En los graficosque se obtienen con la resolucion del pro-
blema propuesto Ndeg 2 sepuede observar como vara el defashyI
saje y el factor decremento con el espesor para un determi
nlldo matorial
6
En 10 que se refiere al confort interior las 0Lstintas zo
nas climCltologicas exigen qiferentes propiedades de los rna
terlales de construcci6n y en este sentido 1a difusividad
termica constituye un concepto de gran utilidad en la seshy
leccion de los materiales
Un clima desertico se caracteriza por bruscas variaciones
de las condiciones exteriores es decir altas temperatushy
ras durante el da y bajas temperaturas en la noche Para
contrarrestar este efecto se requieren materiales can baja
difusividad termica 10 eual se debe lograr en base a gra~
-- des masas y una conductividad no muy alta con el objeto de
conseguir altos valores deldefasaje y quese produzcan en
el ambiente 0 vivienda temperaturas relativamente altas du
rante la noche 1 Imiddot I
En nuestro clima debido a que la variac ion de temperatura
entre el dLa y la noche es pequena se recomienda utilizar
matarialos do difusividlld bajl c1cbido a una conduc tivid~d
baja sin quela densidad alcance altos valores 6 sea se
trata de que el factor decremento sea bajo ya que general
mente se presentan temperaturas relativamente altas tanto J
en e1 dia como en 1a noche y es por esto que en nuestro
c1imn so ha gcncrnlizado 01 uso de b10qucs hUCCOG tanto en
techos como en paredes
7
En aquellos ambientes en los cuales se dispandra de un sis-~~~~ d~ ~~r~ qCQndi~iDngdo S~ tendra Qye mientrqs mas lapound
go as l prodo d oper4clon m~s imporeante es el factor
decremento mientras que cuando el perodo de operaci6n es
corto mas importancia tiene el defasaje de los materiales
de construccion
La tabla Ndeg 1 presenta las conductividades termicas cambi
nadas para distintos elementos de construccion utilizados
en Venezuela ~
4_ ORIENTACION Y PROTECCION SOLAR PARA LOS ANBIENTES
En la orientacion de un edificio y en la ubicacion de sus
distintos ambientes debera tomarse en cuenta las caracteshy
rsticas de incidencia solar en las diferentes epocas del
ano y horas del da as como tambien las funciones y hoshy
rarios de utilizacion de los distintos ambientes
Entre las influencias negativas del sol sobre el confort
se tiene el aumento producido en la temperatura del aire y
temperatura media radianteCinfluencias termicas) as coshy
mo el resplandor excesivo (influencia optica) Un estudio I
de estes factores comobase para la orientacion de un edi
ficio es bastante complicado sin embargo en una forma g~
lABlA Ndeg 1 (IJ----- )
Coeficientestota1es de transferencia de calor U (Biuhr pie2 degF)
Acabado ext~rior
Ninguno
15 cm mortero de yeso y cal
Tabli11as de obra limpia
Granito lavado 0 marti11ado de 25 cms
Ccraica gres
paradistintos materia1es de construccion
Espesor (em)
15
20
15
20
15
20
15
20
15
20 -
Ladri110 macizo
-0435
0371
0430
0364
0417
0358
0440
0378
0 454
0388
concreto macizo
0586
0520
0556
0500
0543
0490 w bullbull__
0595
0541
0613shy
0549
B10ques huecos arci11a
2 ee1das 3 eeldas -
0327 0272
0315 0257
0324 0270
0310 0254
0309 0261
0298 0247
0331 0274
0317 0258
0344 0283
0329 0267
bull
B10ques huecos concreto
2 celdas 3 ee1das
0479 0485
0470
0476shy
0 466
0474
0447 0449
0468 0466
0439 0439
0521 ol~94
04790488
05210555 04930518
NOTA E1 acabado interior es comun de 15 cm de mortero 5e incluyert efectos de pe1cu1as de aire co
I
9
neral se puede hacer uso de la tabla Ndeg 2 para la determi-nacion de ~q or~entaci6n de un edificio en la cual sa pre
santa informac16n sabre superficies da vidrio no protegishy
das de distintas orientaciones agrupadas de acuerdo con la
severidad de la carga termica radiante y la profundidadde
penetracion de la luz al ambiente
Se considera como Practicamente en sombra tt cuando se tie-
ne sombra natural total con mlnima penetracion 0 con ca
ga termica menorde 18 BTUhr por pie2 de ~idrio (50Kcal
hr por m2 de vidrio) Iinsolacion mediana If sino se s~br
_ pasa 60 BTUhr por pie2 (162 Kcalhr por m2 de vidrio) y
Severas cuando se tiene maxima penetracion yo ganacia
termica mayor que el valor indicado anteriormente
En la tabla Ndeg 3 se presenta una lista de orientaciones s2shyi II lares recomendadas para diferentes ambientes en edificios I
tipo 10deg LN (residencias escuelas hospitales y ofici shy
nas) bull bull I I I
I
En general se recomienda una orientacion al norte si se
quiere evitar rayos directos 0 una variacion apreciable
del nivel de tluminacion con lashoras del dla y unaorie~
tacion al sur cuando se quiere iluminacion brillante
______ ~-- w~_---_~--
TABLA N2 2 tIl
INSOLACION SOBRE SUPERFICIES VERTICALES PARA LATfTUDIOo NORTE
bull
oRIENTACIO N PRACTICAMENTE EN SOMORA INSOLACION MEDIANA INSOLACION SE~ - --~NOilTE TODO EL OIA DURANTE TODO EL ANO EXCEPTO bull
1m10 bull JULIO1------+~YO
TCOAS LAS TAnOES DEL A NO Y LAS MANANAS DE MAiiANAS DE TOOA$ LAS fJARAtlhS ExctTOHOROESTE I ~OVIEManE OICIEtORE EtiERO OCTUDRE Y FEDRER~ DCTUIlRE Y FEBreno
ESTE 0 TODAS LAS TAROES DEL ANO TOOAS LAS MANAflAS DEL ANO TODAS LAS IAUJNM OEL Afio
TOOt$ LAS TARDES OEL ANO EXCEPTO TAR DES DE OICIEMBRE TOOA9 LAS IUUIH AS eXCCPTO IGURESiE ~______~I_~CIE~B~ LlANAN~S Ot MAYO JUNlOULlO MAYO11m O JULIO
ToJO EL OA EtlTR eo TOOOEL CIA EN TODO EL OIA ENTRE sur NOVIEPIDflE Y EIJEnO I eLUSIVEI~ZO Y SEPTIEM snE INCLUSIVE ~OCTuaRE Y fEBRERO
I------~ --------shyTOlA$ L ~S MANANAS DE I ANO EXCEPTO bull IANA ~AS DE DICIEICBpoundE TOOAS L S TttRDES Dr AO EXCErSUlCOESTC OCI J)ElE TARCgtCS DE MAYO JUNIO JULIO TO MAYO tlWO HJL(_____-l
OESTE TODAS LAS MANANAS OEl A NO TOO AS LAS TAR DES DEL ANO
NOROESTE GTOOts LAS MANANAS DEL A~O TAROES DE OCTUtJRE Y FEORCRO TO[)lS LAS TAROE$ ENTRE ~ TtPOES ENTRE NOVEMeRt Y ENERO INCLUSIVE M~RO Y SEPTfEM BRE INCLUSIVE
I ---- shy
--1
J-gt o -~
TAB LA N9 3 r 1
middotORIENTACtONES SOLARES RECOMENDADAS PARA AMBIENTES EN EDFleIO TIPO
RESIDENCIAS
DORMITORIOS ESTARES
COMEOOR COCINA ESTUDIO JUE~S LAVANOERO BANOS GARAGE TALLER- DE TENDEDERO
HOSPITALES
CUARTOS DE PACIENTES TERRAZAS AOM INISTRllCIOtJ COCINAS SERVICtOS QUIROFANOS-PARiQ LABORAiORIOS RAYOS X SANllARlOS FISIOTERAPlA RETEN INFANTES FARMACIA CONSULTORtOS RESIDENCIA ENFERMERAS
iii NE E IE S SO 0 NO
00~~~80 00 0
0000
~~88888 00
N NE E SE S SO 0 NO
~sectsectO 88000008
LUZ SOLJlR INNECESARIA
o o
sect~~o 00
8888
ESCUELAS
AULAS
KINDERGARTEN TALLERES 818UOTECAS SANITARIOS CAFETERIAS
ADM IN ISrnAClON OAC PROFESORES SAlON PROFESORES LABORATORIOS AUDITO~UMS
GIMNASIO SERVICIOS
OFICINAS
EJECUTIVOS OFICINAS GENERALES AREAS DE RECEPCION OflCINAS DE OIBJJO SALA DE LECTUAA SANITARIOS SEFMCIOS RESTAURANT eAR
N NE E Spound S SO 0 NO
0088
08
~ ~ shy
~~8oooo~ iii HE E SE So SO 0 NO
88gsectsect0 0
~~sectsectsectsect8~ Iv
-
__~t4~
12
Con la orientacion de un edificio en base a los criterios
anteriores se puede lograr que 1a carga ~-eriTica debida a lq
tadiacion sectolar se mantenga en el edificio por dcbajo de
ciertos limites sin embaJgo no basta para evitar apreciabl~
mente los efectos negativos de la insolacion en orientacioshy
nes criticas como son 1a este y 1a oeste y as por ella que se
hace necesario e1 uso de artefactos exteriores de sombra
Entre los dispositivos estructurales de protecci6n solar
mas comunmente utilizados se tienen
1) E1 de amplios modulos de ventana definidos por parales
verticales para1es fronta1es ya1eros horizontales
2) E1 de los quiebra - solo brise - solei1 C9esarrol1ado shy
por Le Corbusier) los cua1es pueden ser verticales u
horizonta les fij os 0 moviles perpendiculares u ob u cuos a la superficie que protegen
5 VIDRlOS ANALlSlS TEIDUCO I Cuando la energia radiante incide sobre la superfi~ie de
un cuerposera afectada por tras propiedades
a) Absortividad C~) Fraccion de la radiacion inciden shyI i te absorbida por e1 cuerpo
b) Reflectividad (~) Fraccion de 1a radiacion inciden shy
te reflejada por la superficie del
i cuerpo
c) Tranomisividad (7) Fraccion de la radiacion incidenshy
te tranomitida a trav6s del cucrpo bull
13
Se debe cumplir que
(4)
Los vidrios secaracterizan porque su inercia termica es
despreciable 6 sea no se tiene el efecto de almacenamienshy
to de energa y la transferencia de calor se produce casi
estacionariamente
En nuestro clima se trata de lograr una minima ganancia de
calor a traves de los vidrios y esto es posible si anall
zando las propiedades anteriores se tiene una alta reflepound
tividad (vidriosmiddotlisos 6 brillantes)y una bajatransmisi shy
vidad (vidrios opacos)~
- Consideremos un vidrio no coloreado) 14 pulg (6 mm) Esect
te vidrio absorbe una porci6n del calor solar (15) y reshy
fleja 6 transmite el resto La cantidad reflejadamiddot6
transect
mitida depende del angulo de incidencia (angulo entre la
perpendicular ala superficie del vidrio y los rayos del
sol) Para un angulo de incidencia de 30deg 77 es transmi
tido y 8 reflejado A medida que el angulo de incidencia I aumente la cantidad de calor solar reflejado se incrementaI
y disminuye la cantidad transmitida La ganancia de calor
en el ambiente esta constituida por el calor transmitido
mas el 40 de~ calor absorbido por el vidrio bull i
1
14
FIGURA Ndeg 2
Transmision de ~adiaci6n solar directa a traves de un vidrio no coloreado 6 mm
c 015 z 008 lt 077
_+---v-----i~ 040 1I
OI5R
OI~R
O77R i
Tra n Imtuja
Ganancia de calor del ambiente
040 x O15R + 077R = 083R
1
r I I i
A continuacion se estudiara la efectividad de una protec shy
cion interior ymiddotpara ella analizaremos la combinacion vi shy
drio 6 mm - p~rsiana color claro
15
FIGURA Ndeg 3 (2]
Transmision de radiacion solar directa a traves ~~=un vidrio no coloreado 6 mm de espesor eon persiana blanca
cL Vidrio 015 077
Persiana 031 012
o4015~ t07 07 7 R
~o77
-
Ganancia de calor del ambiente (04 x 0 bull15 R) + (037 x 077 R)+ (012 x 077middotR)
+ (008x 051x 077R)+(0~4x 015 x 051 x 077R)
t = 049 R
f Es importante destacar que las persianas exteriores son mas
eficaces ya que el calor reflejado y absorbido se disipa en
el exterior mientras que cuando las persianas son interioshy
res el calor absorbido se disipa en el interior del ambieu
te y parte del calor reflejado es absorbido a su paso a
travcs del vidrio
~ABlA Ndeg 4 [2J
Factores de ganancia solar a trav~s de vidrios
Angulo deincidencia 30deg Velocidad del viento 8 Kmhr -I
Tipo de vidrio
-
Vidrio ordinario
Vidrio regular 6 mm
VidriosD5Drvente
40 a 48 absorci6n 48 a 56 absorci6n 56 a 70 absorci6n
Doble capa
Vidrio ordinario Vidrio regular 6 mm
Triple capa
Vidrio ordinario
Vidrio regular 6 mm
Vidrio de ealor Color ambar Rojo oscuro Azul oscuro Verde oscuro Verde grisaceo
Factor de vidrio sin
sombra
tOO
bull 94
80
73
62
-
90
80
a3
69
70
56
60
32 shy
46 -
Persiana
veneciana interior a 45deg
Color claro
56
56
56
53
51
54
52
48
47
Color medio
65
65
62
59
54
61
59
56
52
_- ----~---- L-o-----shy
Color oscuro
75
74
72
62
56
67
65
64
57
r~-
Persiana veneciana exterior a 45 0 Toldo exterior
Color claro
Claro afuera oscuro
Color claro
Color medio u
adentro oscuro
15 13 20 25
14 12 19 24
12 11
16 20 11 10 15 18 10 10 12 16
14 12 18 22
12 11 16 20
12 10
11
10 bull 16 14
20 -17
-
J-l 0
1 17
En la tabla Ndeg 4 se incluyen los factores de ganancia ao
lar a traves de v~dtios d~ diferentes tipos y en combinashy
g16n con ViUiHi Plot~QCiOrUU1 ampstQfj QQefigientie lie ltono
cen como factores deimplementos de sombran
6 REFERENCIA Y BIBLIOGRAFIA
1) Confort termico
middotW Corrales
lire acondicionado y arquitectura
2) Modern Air Conditioning System Design Carrier
3)
Cherne Grant Roberts 1959
lnvestigacion sobre comportamiento termico de techos
-4)
y paredes C~ne16n Silveira 197Q
lnvestigacion sobre proteccion de techos contra radi~
cion solar con aplicaci6n de materiales se~ectivos
ColmenaresRo4rguez 1973
l
5) Air Conditionlng Engineering ~v Jones 1967
bull
I I
(
1
6) Aislamientos reflectivosCohe~ Santaua1969
PROBLENAS
1) Para un material de construccion se tiene a temperashy
tura ambiente los siguientes valores en sus propiedashy des f~sjcas
Conductividad
Densidad
Calor especfico
038 BTUhr pieoF
106 lb-mpic3
020 BTUlboF
18
Considere
Espesor materiat 20 em
Fr~gdg Q 11 gndamp d oalori 12 horeB
a) Determine el fac tor deeremento
b) Determine el retraso de transmision (hr)
c) Determine los valores de middotla eonduetividad denshyI
sidad calor especfico) y difusividad tenniea en las unidades metrieas correspondientes (Keal Kg-m m degC)
d) Investigue el nombre del material que presentamiddot los valores considerados (indique la refer~ncia)
Para las mismas condiciones del problema anterior r~
presente grafieamente
a) Factor de deeremento vs espesor del material (em)
b) Retraso de transmision (hr) v~ espesor del mate~ rial (em) para los siguientes espesores del mashyterial de eonstrueeion
) I 10 15 20 30 y 40 centmetros
I Considere ~ pulgada ~ 1 1 tiemiddot -1 I 25 cm 12 pu gadasI
3) Cuatro materiales WXYZ presentan a temperatura amshy
biente los siguientes valores en sus propiedades fsi
bull cas
I
i
middot 1 191
NATERIAL CONDUCIVIDAP DENSIDAD CALOR ESPECIFICO llTUhr pieoF lb-rnpie3 BTUlboF
W 050 140 020shyX OOS 35 025 Y 0025 10 004 Z 120 170 020
En base a las propiedades anteriores (no 1dentifique
los materiales) diga
a) Cual (es) material (es) podrian ser clasificados
como material (es) aislante (s) Razone
b) Cual (es)ma~erial (es) podrian ser clasificados
como material (es) de construcciOn Razone
4) Determine el factor de implementos de sombra (gananshy
cia de calor al ambiente) para la combinacion persi~
na exterior - vidrio Asuma que 40 del calor ab~orbi
do por el vidrio fluye hacia adentro 1 ( d ~
Considere Persiana 037 012 Vidrio 015 008 077 f I
5) Para la combinacion vidrio - persiana - vidrio deterrni
ne el factor de implementos desombra Asuma que 13
del caldr encerrado 0 acumulado entre los dosvidrios
fluye alambiente y 23 al exterior
201
As mismo 40 del calor absorb ida por vidrio fluye h~
cia aclentq
Considere los siguientes casos bull
d a) Vidria ext e int 015
Persiana 037
oG b) Vidrio exterior 048
Persiana 037
Vidriointerior 015
~ ~
c) Vidrio ext e int 048
Persiana 037
) shy
i I
-
r I
j
e 008
051
CZ 005
051
008
O~5 -051
077
012
(0
047
012 077
6 047
012
CURS0 AIRE ACONDICIONADO
TEMA AMBIENTE TElUgtfCO
I N DIe E
1 Introducci6n
2 Propiedades termicas de los materiales de construcci6n
3 An~lisis de las propiedades termicas
4 Orientaci6n y protecci6n solar para losmiddot ambientes
5 middotVidrios An~lisis termico
6_ Referencia y bibliografa
7 Problemas
Indice de Figuras
Ndeg 1 Variaci6n de la temperatura en las superf eies exterior e interior de un material
Ndeg 2 Transmisi6n de radiaci6n solar directa a traves de un vidrio no coloreado 6 mm
Ndeg 3 Transmisi6n de radiaci6n solar directaa traves de un vidrio no coloreado 6 mm de espesor con persiana blanca
Indice de Tablas
bull Ndeg 1 Coeficientes totales de transferencia de calor para distintos materiales de consshytrucci6n
Pligina
1
1
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17
3
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Ndeg 2 Inso1aci6n sobre superficies vertica1es para 10 norte 10
Ndeg 3 Orientaciones solares recomendadas paraambientes en edificio tipo 11
Ndeg 4 Factores deganancia solar a traves de vidrios 16
shy
II
i
1
I I I
i
j
bull i
1
AMBIENTE IEamp~ICO
1 INIRODUCCION
Un ambiente en contacto con el exterior recibe calor de el
As el aire exterior de tener una temperatura superior a
la del ambiente provoca un flujo de calor por conduccion y
conveccion hacia adentro proporcional a la diferencia de
temperaturas esta transferencia de calor se produce a trashy
ves de las pared~s ventanas y techos exteriores yes deshy
pendiente de las caracterlsticas de los materiales cie consect
_ truccion de susmiddotdimensiones tanto en area como espesor y
de su colory acabado ex~erior
2 PROPIEDADES TERNICAS DE LOS JfATERIALES DE CONSTRUCCION
Para el analisis de los fenomenos transitorios de transfeshy
rencia de calor a traves de paredes y techos exteriores se i debe considerar la inercia 0 capacidad termica de los mat~ I II riales propiedad que tienen los materiales de almacenar I
calor y transmitirlo despues de un cierto tiempo al exteshy
rior 0 interior del ambiente
Asl el calorque recibe el material por radiacion y convepound
cion es realmente recibido por un elemento de espesor dif~
rencial situado en la superficie exterior Una fraccion de 1
2
es ta energa es utilizada en aumentar la temperatura de dl
cho elemento diferencial ~ien~rasel resto de la eperga
es transmitida por conduccion al siguiente elemento dife shy
rencial Debido a que el calor incidente se alma~ena denshy
tro del elemento en cuesti6n para aumentar su temperatura
transcurre un cierto tiempo antes de que pase calor al sishy
guiente elemento luego existe un ndepoundasaje entre la enshy
trada del impulso de calor a la superficie exterior y su
llegada a la superficie interior Por 10 tanto el depoundasaj eshy
cent indica el tiempo que transcurre desde la ocurrencia de
la maxima temperatura en el exterior hasta el momento en
que la superpoundicieinterior alcanza el maximo valor de su
temperatura Por otra parte debido a que el impulso de c
lor utiliza cierta parte de su energia en el aumento de
la temperatura del material la amplitud de dicho impulso
se encuentra reducida al llegar a la superficie interior I del material En base a 10 anterior se define el fac tor d
cremento Iff el cual viene dado por la razon de la maxima I
temperatura interior a la maxima temperatura exteriorbull
En la siguientefigura se observan losconceptos anterioshyi
res ~
3
FIGURA Ndeg 1
Variac ion de la temperatura en las superficies ~~terior (a) e interiQr (b) d up ~at~rial
-
La variacion de la temperatura debido a la radiacionsolar
de una superficie corresponde a una forma sinusoidal
3 I ANALISIS DE LAS PROPIEDADES IERHICAS
Un ndice de la inercia termica de un material 10 consti shy
tuye la difusividad termicamiddotlta tl lacual se expresa median I te lao siguiente ecuacion
(1)a=~ ~CP -
I
siendo
4
a Difusividad termica pie2hr (m2hr)
k Conductfvidad termic~ del material JJTU ( Kcal )hr pie of hr m Vc
~ Densidad lbpie3 (~gm3)
Cp Calor especfico del material (Kcal)KgOC
Mediante las siguientes ecuaciones se puede determinar el
defasaje y el factor decremento para cualquier material
(Ver referencia 4 parala deduccion de estas ecuaciones)
cent = L ~ (2) 2 V rra
siendo
shy
0 Defasaje (0 retraso de tranmision)horas
L Espesor del material pie (m)
To
Perodo de la onda de calor horas
a Difusividad termica pie2hr (m2hr)
I
f - EXPmiddot (~L I TT ) (3) To a
siendo
f Factor decremento (0 amortiguamiento)
L Espesor del materialmiddot pie (m) bullbull
bull To Perodo 4e la onda de calorhoras
I
a Difusividad termica pie2hr (m2hr)
5
Analicemos la expresi6n para determinar la difusividad tar-mica (ecuacion 1)
La mayor(a de los materia1es de construccion tienen un cashy
lor especfico aproximadamente constante (Cp 020 BTU) y lboF
entonces podemos obtener el valor optimo dela difusividad
en base a la conductividad y la densidad del material
As un material puede presentar una difusividad baja ya
sea debido a una alta densidad 6 a un valorrelativamente
bajo de la conductividad En el caso de presentar una gran
deosidad el material al recibir el calor por convecci6ny
por radiacion comienzaa cargarse es decir aumenta su shy
-- energa interna ydespues de cierto tiempo transfiere el
calor al ambiente por 10 tanto presenta un alto valor del
defasaje El defasaje depende esencialmente de lamiddotmasa de
los materiales (0 sea de la densidad) y del espesor Enel
caso de que el material presente un valor bajo de la condupound
tividad el factor decremento sera bajo El factor decremenshy
to depende de la conductividad de los materiales y delesp~
sor (Los aislantes termicos se caracterizan por el bajo
factor decremento)
En los graficosque se obtienen con la resolucion del pro-
blema propuesto Ndeg 2 sepuede observar como vara el defashyI
saje y el factor decremento con el espesor para un determi
nlldo matorial
6
En 10 que se refiere al confort interior las 0Lstintas zo
nas climCltologicas exigen qiferentes propiedades de los rna
terlales de construcci6n y en este sentido 1a difusividad
termica constituye un concepto de gran utilidad en la seshy
leccion de los materiales
Un clima desertico se caracteriza por bruscas variaciones
de las condiciones exteriores es decir altas temperatushy
ras durante el da y bajas temperaturas en la noche Para
contrarrestar este efecto se requieren materiales can baja
difusividad termica 10 eual se debe lograr en base a gra~
-- des masas y una conductividad no muy alta con el objeto de
conseguir altos valores deldefasaje y quese produzcan en
el ambiente 0 vivienda temperaturas relativamente altas du
rante la noche 1 Imiddot I
En nuestro clima debido a que la variac ion de temperatura
entre el dLa y la noche es pequena se recomienda utilizar
matarialos do difusividlld bajl c1cbido a una conduc tivid~d
baja sin quela densidad alcance altos valores 6 sea se
trata de que el factor decremento sea bajo ya que general
mente se presentan temperaturas relativamente altas tanto J
en e1 dia como en 1a noche y es por esto que en nuestro
c1imn so ha gcncrnlizado 01 uso de b10qucs hUCCOG tanto en
techos como en paredes
7
En aquellos ambientes en los cuales se dispandra de un sis-~~~~ d~ ~~r~ qCQndi~iDngdo S~ tendra Qye mientrqs mas lapound
go as l prodo d oper4clon m~s imporeante es el factor
decremento mientras que cuando el perodo de operaci6n es
corto mas importancia tiene el defasaje de los materiales
de construccion
La tabla Ndeg 1 presenta las conductividades termicas cambi
nadas para distintos elementos de construccion utilizados
en Venezuela ~
4_ ORIENTACION Y PROTECCION SOLAR PARA LOS ANBIENTES
En la orientacion de un edificio y en la ubicacion de sus
distintos ambientes debera tomarse en cuenta las caracteshy
rsticas de incidencia solar en las diferentes epocas del
ano y horas del da as como tambien las funciones y hoshy
rarios de utilizacion de los distintos ambientes
Entre las influencias negativas del sol sobre el confort
se tiene el aumento producido en la temperatura del aire y
temperatura media radianteCinfluencias termicas) as coshy
mo el resplandor excesivo (influencia optica) Un estudio I
de estes factores comobase para la orientacion de un edi
ficio es bastante complicado sin embargo en una forma g~
lABlA Ndeg 1 (IJ----- )
Coeficientestota1es de transferencia de calor U (Biuhr pie2 degF)
Acabado ext~rior
Ninguno
15 cm mortero de yeso y cal
Tabli11as de obra limpia
Granito lavado 0 marti11ado de 25 cms
Ccraica gres
paradistintos materia1es de construccion
Espesor (em)
15
20
15
20
15
20
15
20
15
20 -
Ladri110 macizo
-0435
0371
0430
0364
0417
0358
0440
0378
0 454
0388
concreto macizo
0586
0520
0556
0500
0543
0490 w bullbull__
0595
0541
0613shy
0549
B10ques huecos arci11a
2 ee1das 3 eeldas -
0327 0272
0315 0257
0324 0270
0310 0254
0309 0261
0298 0247
0331 0274
0317 0258
0344 0283
0329 0267
bull
B10ques huecos concreto
2 celdas 3 ee1das
0479 0485
0470
0476shy
0 466
0474
0447 0449
0468 0466
0439 0439
0521 ol~94
04790488
05210555 04930518
NOTA E1 acabado interior es comun de 15 cm de mortero 5e incluyert efectos de pe1cu1as de aire co
I
9
neral se puede hacer uso de la tabla Ndeg 2 para la determi-nacion de ~q or~entaci6n de un edificio en la cual sa pre
santa informac16n sabre superficies da vidrio no protegishy
das de distintas orientaciones agrupadas de acuerdo con la
severidad de la carga termica radiante y la profundidadde
penetracion de la luz al ambiente
Se considera como Practicamente en sombra tt cuando se tie-
ne sombra natural total con mlnima penetracion 0 con ca
ga termica menorde 18 BTUhr por pie2 de ~idrio (50Kcal
hr por m2 de vidrio) Iinsolacion mediana If sino se s~br
_ pasa 60 BTUhr por pie2 (162 Kcalhr por m2 de vidrio) y
Severas cuando se tiene maxima penetracion yo ganacia
termica mayor que el valor indicado anteriormente
En la tabla Ndeg 3 se presenta una lista de orientaciones s2shyi II lares recomendadas para diferentes ambientes en edificios I
tipo 10deg LN (residencias escuelas hospitales y ofici shy
nas) bull bull I I I
I
En general se recomienda una orientacion al norte si se
quiere evitar rayos directos 0 una variacion apreciable
del nivel de tluminacion con lashoras del dla y unaorie~
tacion al sur cuando se quiere iluminacion brillante
______ ~-- w~_---_~--
TABLA N2 2 tIl
INSOLACION SOBRE SUPERFICIES VERTICALES PARA LATfTUDIOo NORTE
bull
oRIENTACIO N PRACTICAMENTE EN SOMORA INSOLACION MEDIANA INSOLACION SE~ - --~NOilTE TODO EL OIA DURANTE TODO EL ANO EXCEPTO bull
1m10 bull JULIO1------+~YO
TCOAS LAS TAnOES DEL A NO Y LAS MANANAS DE MAiiANAS DE TOOA$ LAS fJARAtlhS ExctTOHOROESTE I ~OVIEManE OICIEtORE EtiERO OCTUDRE Y FEDRER~ DCTUIlRE Y FEBreno
ESTE 0 TODAS LAS TAROES DEL ANO TOOAS LAS MANAflAS DEL ANO TODAS LAS IAUJNM OEL Afio
TOOt$ LAS TARDES OEL ANO EXCEPTO TAR DES DE OICIEMBRE TOOA9 LAS IUUIH AS eXCCPTO IGURESiE ~______~I_~CIE~B~ LlANAN~S Ot MAYO JUNlOULlO MAYO11m O JULIO
ToJO EL OA EtlTR eo TOOOEL CIA EN TODO EL OIA ENTRE sur NOVIEPIDflE Y EIJEnO I eLUSIVEI~ZO Y SEPTIEM snE INCLUSIVE ~OCTuaRE Y fEBRERO
I------~ --------shyTOlA$ L ~S MANANAS DE I ANO EXCEPTO bull IANA ~AS DE DICIEICBpoundE TOOAS L S TttRDES Dr AO EXCErSUlCOESTC OCI J)ElE TARCgtCS DE MAYO JUNIO JULIO TO MAYO tlWO HJL(_____-l
OESTE TODAS LAS MANANAS OEl A NO TOO AS LAS TAR DES DEL ANO
NOROESTE GTOOts LAS MANANAS DEL A~O TAROES DE OCTUtJRE Y FEORCRO TO[)lS LAS TAROE$ ENTRE ~ TtPOES ENTRE NOVEMeRt Y ENERO INCLUSIVE M~RO Y SEPTfEM BRE INCLUSIVE
I ---- shy
--1
J-gt o -~
TAB LA N9 3 r 1
middotORIENTACtONES SOLARES RECOMENDADAS PARA AMBIENTES EN EDFleIO TIPO
RESIDENCIAS
DORMITORIOS ESTARES
COMEOOR COCINA ESTUDIO JUE~S LAVANOERO BANOS GARAGE TALLER- DE TENDEDERO
HOSPITALES
CUARTOS DE PACIENTES TERRAZAS AOM INISTRllCIOtJ COCINAS SERVICtOS QUIROFANOS-PARiQ LABORAiORIOS RAYOS X SANllARlOS FISIOTERAPlA RETEN INFANTES FARMACIA CONSULTORtOS RESIDENCIA ENFERMERAS
iii NE E IE S SO 0 NO
00~~~80 00 0
0000
~~88888 00
N NE E SE S SO 0 NO
~sectsectO 88000008
LUZ SOLJlR INNECESARIA
o o
sect~~o 00
8888
ESCUELAS
AULAS
KINDERGARTEN TALLERES 818UOTECAS SANITARIOS CAFETERIAS
ADM IN ISrnAClON OAC PROFESORES SAlON PROFESORES LABORATORIOS AUDITO~UMS
GIMNASIO SERVICIOS
OFICINAS
EJECUTIVOS OFICINAS GENERALES AREAS DE RECEPCION OflCINAS DE OIBJJO SALA DE LECTUAA SANITARIOS SEFMCIOS RESTAURANT eAR
N NE E Spound S SO 0 NO
0088
08
~ ~ shy
~~8oooo~ iii HE E SE So SO 0 NO
88gsectsect0 0
~~sectsectsectsect8~ Iv
-
__~t4~
12
Con la orientacion de un edificio en base a los criterios
anteriores se puede lograr que 1a carga ~-eriTica debida a lq
tadiacion sectolar se mantenga en el edificio por dcbajo de
ciertos limites sin embaJgo no basta para evitar apreciabl~
mente los efectos negativos de la insolacion en orientacioshy
nes criticas como son 1a este y 1a oeste y as por ella que se
hace necesario e1 uso de artefactos exteriores de sombra
Entre los dispositivos estructurales de protecci6n solar
mas comunmente utilizados se tienen
1) E1 de amplios modulos de ventana definidos por parales
verticales para1es fronta1es ya1eros horizontales
2) E1 de los quiebra - solo brise - solei1 C9esarrol1ado shy
por Le Corbusier) los cua1es pueden ser verticales u
horizonta les fij os 0 moviles perpendiculares u ob u cuos a la superficie que protegen
5 VIDRlOS ANALlSlS TEIDUCO I Cuando la energia radiante incide sobre la superfi~ie de
un cuerposera afectada por tras propiedades
a) Absortividad C~) Fraccion de la radiacion inciden shyI i te absorbida por e1 cuerpo
b) Reflectividad (~) Fraccion de 1a radiacion inciden shy
te reflejada por la superficie del
i cuerpo
c) Tranomisividad (7) Fraccion de la radiacion incidenshy
te tranomitida a trav6s del cucrpo bull
13
Se debe cumplir que
(4)
Los vidrios secaracterizan porque su inercia termica es
despreciable 6 sea no se tiene el efecto de almacenamienshy
to de energa y la transferencia de calor se produce casi
estacionariamente
En nuestro clima se trata de lograr una minima ganancia de
calor a traves de los vidrios y esto es posible si anall
zando las propiedades anteriores se tiene una alta reflepound
tividad (vidriosmiddotlisos 6 brillantes)y una bajatransmisi shy
vidad (vidrios opacos)~
- Consideremos un vidrio no coloreado) 14 pulg (6 mm) Esect
te vidrio absorbe una porci6n del calor solar (15) y reshy
fleja 6 transmite el resto La cantidad reflejadamiddot6
transect
mitida depende del angulo de incidencia (angulo entre la
perpendicular ala superficie del vidrio y los rayos del
sol) Para un angulo de incidencia de 30deg 77 es transmi
tido y 8 reflejado A medida que el angulo de incidencia I aumente la cantidad de calor solar reflejado se incrementaI
y disminuye la cantidad transmitida La ganancia de calor
en el ambiente esta constituida por el calor transmitido
mas el 40 de~ calor absorbido por el vidrio bull i
1
14
FIGURA Ndeg 2
Transmision de ~adiaci6n solar directa a traves de un vidrio no coloreado 6 mm
c 015 z 008 lt 077
_+---v-----i~ 040 1I
OI5R
OI~R
O77R i
Tra n Imtuja
Ganancia de calor del ambiente
040 x O15R + 077R = 083R
1
r I I i
A continuacion se estudiara la efectividad de una protec shy
cion interior ymiddotpara ella analizaremos la combinacion vi shy
drio 6 mm - p~rsiana color claro
15
FIGURA Ndeg 3 (2]
Transmision de radiacion solar directa a traves ~~=un vidrio no coloreado 6 mm de espesor eon persiana blanca
cL Vidrio 015 077
Persiana 031 012
o4015~ t07 07 7 R
~o77
-
Ganancia de calor del ambiente (04 x 0 bull15 R) + (037 x 077 R)+ (012 x 077middotR)
+ (008x 051x 077R)+(0~4x 015 x 051 x 077R)
t = 049 R
f Es importante destacar que las persianas exteriores son mas
eficaces ya que el calor reflejado y absorbido se disipa en
el exterior mientras que cuando las persianas son interioshy
res el calor absorbido se disipa en el interior del ambieu
te y parte del calor reflejado es absorbido a su paso a
travcs del vidrio
~ABlA Ndeg 4 [2J
Factores de ganancia solar a trav~s de vidrios
Angulo deincidencia 30deg Velocidad del viento 8 Kmhr -I
Tipo de vidrio
-
Vidrio ordinario
Vidrio regular 6 mm
VidriosD5Drvente
40 a 48 absorci6n 48 a 56 absorci6n 56 a 70 absorci6n
Doble capa
Vidrio ordinario Vidrio regular 6 mm
Triple capa
Vidrio ordinario
Vidrio regular 6 mm
Vidrio de ealor Color ambar Rojo oscuro Azul oscuro Verde oscuro Verde grisaceo
Factor de vidrio sin
sombra
tOO
bull 94
80
73
62
-
90
80
a3
69
70
56
60
32 shy
46 -
Persiana
veneciana interior a 45deg
Color claro
56
56
56
53
51
54
52
48
47
Color medio
65
65
62
59
54
61
59
56
52
_- ----~---- L-o-----shy
Color oscuro
75
74
72
62
56
67
65
64
57
r~-
Persiana veneciana exterior a 45 0 Toldo exterior
Color claro
Claro afuera oscuro
Color claro
Color medio u
adentro oscuro
15 13 20 25
14 12 19 24
12 11
16 20 11 10 15 18 10 10 12 16
14 12 18 22
12 11 16 20
12 10
11
10 bull 16 14
20 -17
-
J-l 0
1 17
En la tabla Ndeg 4 se incluyen los factores de ganancia ao
lar a traves de v~dtios d~ diferentes tipos y en combinashy
g16n con ViUiHi Plot~QCiOrUU1 ampstQfj QQefigientie lie ltono
cen como factores deimplementos de sombran
6 REFERENCIA Y BIBLIOGRAFIA
1) Confort termico
middotW Corrales
lire acondicionado y arquitectura
2) Modern Air Conditioning System Design Carrier
3)
Cherne Grant Roberts 1959
lnvestigacion sobre comportamiento termico de techos
-4)
y paredes C~ne16n Silveira 197Q
lnvestigacion sobre proteccion de techos contra radi~
cion solar con aplicaci6n de materiales se~ectivos
ColmenaresRo4rguez 1973
l
5) Air Conditionlng Engineering ~v Jones 1967
bull
I I
(
1
6) Aislamientos reflectivosCohe~ Santaua1969
PROBLENAS
1) Para un material de construccion se tiene a temperashy
tura ambiente los siguientes valores en sus propiedashy des f~sjcas
Conductividad
Densidad
Calor especfico
038 BTUhr pieoF
106 lb-mpic3
020 BTUlboF
18
Considere
Espesor materiat 20 em
Fr~gdg Q 11 gndamp d oalori 12 horeB
a) Determine el fac tor deeremento
b) Determine el retraso de transmision (hr)
c) Determine los valores de middotla eonduetividad denshyI
sidad calor especfico) y difusividad tenniea en las unidades metrieas correspondientes (Keal Kg-m m degC)
d) Investigue el nombre del material que presentamiddot los valores considerados (indique la refer~ncia)
Para las mismas condiciones del problema anterior r~
presente grafieamente
a) Factor de deeremento vs espesor del material (em)
b) Retraso de transmision (hr) v~ espesor del mate~ rial (em) para los siguientes espesores del mashyterial de eonstrueeion
) I 10 15 20 30 y 40 centmetros
I Considere ~ pulgada ~ 1 1 tiemiddot -1 I 25 cm 12 pu gadasI
3) Cuatro materiales WXYZ presentan a temperatura amshy
biente los siguientes valores en sus propiedades fsi
bull cas
I
i
middot 1 191
NATERIAL CONDUCIVIDAP DENSIDAD CALOR ESPECIFICO llTUhr pieoF lb-rnpie3 BTUlboF
W 050 140 020shyX OOS 35 025 Y 0025 10 004 Z 120 170 020
En base a las propiedades anteriores (no 1dentifique
los materiales) diga
a) Cual (es) material (es) podrian ser clasificados
como material (es) aislante (s) Razone
b) Cual (es)ma~erial (es) podrian ser clasificados
como material (es) de construcciOn Razone
4) Determine el factor de implementos de sombra (gananshy
cia de calor al ambiente) para la combinacion persi~
na exterior - vidrio Asuma que 40 del calor ab~orbi
do por el vidrio fluye hacia adentro 1 ( d ~
Considere Persiana 037 012 Vidrio 015 008 077 f I
5) Para la combinacion vidrio - persiana - vidrio deterrni
ne el factor de implementos desombra Asuma que 13
del caldr encerrado 0 acumulado entre los dosvidrios
fluye alambiente y 23 al exterior
201
As mismo 40 del calor absorb ida por vidrio fluye h~
cia aclentq
Considere los siguientes casos bull
d a) Vidria ext e int 015
Persiana 037
oG b) Vidrio exterior 048
Persiana 037
Vidriointerior 015
~ ~
c) Vidrio ext e int 048
Persiana 037
) shy
i I
-
r I
j
e 008
051
CZ 005
051
008
O~5 -051
077
012
(0
047
012 077
6 047
012
ii
P~gina
Ndeg 2 Inso1aci6n sobre superficies vertica1es para 10 norte 10
Ndeg 3 Orientaciones solares recomendadas paraambientes en edificio tipo 11
Ndeg 4 Factores deganancia solar a traves de vidrios 16
shy
II
i
1
I I I
i
j
bull i
1
AMBIENTE IEamp~ICO
1 INIRODUCCION
Un ambiente en contacto con el exterior recibe calor de el
As el aire exterior de tener una temperatura superior a
la del ambiente provoca un flujo de calor por conduccion y
conveccion hacia adentro proporcional a la diferencia de
temperaturas esta transferencia de calor se produce a trashy
ves de las pared~s ventanas y techos exteriores yes deshy
pendiente de las caracterlsticas de los materiales cie consect
_ truccion de susmiddotdimensiones tanto en area como espesor y
de su colory acabado ex~erior
2 PROPIEDADES TERNICAS DE LOS JfATERIALES DE CONSTRUCCION
Para el analisis de los fenomenos transitorios de transfeshy
rencia de calor a traves de paredes y techos exteriores se i debe considerar la inercia 0 capacidad termica de los mat~ I II riales propiedad que tienen los materiales de almacenar I
calor y transmitirlo despues de un cierto tiempo al exteshy
rior 0 interior del ambiente
Asl el calorque recibe el material por radiacion y convepound
cion es realmente recibido por un elemento de espesor dif~
rencial situado en la superficie exterior Una fraccion de 1
2
es ta energa es utilizada en aumentar la temperatura de dl
cho elemento diferencial ~ien~rasel resto de la eperga
es transmitida por conduccion al siguiente elemento dife shy
rencial Debido a que el calor incidente se alma~ena denshy
tro del elemento en cuesti6n para aumentar su temperatura
transcurre un cierto tiempo antes de que pase calor al sishy
guiente elemento luego existe un ndepoundasaje entre la enshy
trada del impulso de calor a la superficie exterior y su
llegada a la superficie interior Por 10 tanto el depoundasaj eshy
cent indica el tiempo que transcurre desde la ocurrencia de
la maxima temperatura en el exterior hasta el momento en
que la superpoundicieinterior alcanza el maximo valor de su
temperatura Por otra parte debido a que el impulso de c
lor utiliza cierta parte de su energia en el aumento de
la temperatura del material la amplitud de dicho impulso
se encuentra reducida al llegar a la superficie interior I del material En base a 10 anterior se define el fac tor d
cremento Iff el cual viene dado por la razon de la maxima I
temperatura interior a la maxima temperatura exteriorbull
En la siguientefigura se observan losconceptos anterioshyi
res ~
3
FIGURA Ndeg 1
Variac ion de la temperatura en las superficies ~~terior (a) e interiQr (b) d up ~at~rial
-
La variacion de la temperatura debido a la radiacionsolar
de una superficie corresponde a una forma sinusoidal
3 I ANALISIS DE LAS PROPIEDADES IERHICAS
Un ndice de la inercia termica de un material 10 consti shy
tuye la difusividad termicamiddotlta tl lacual se expresa median I te lao siguiente ecuacion
(1)a=~ ~CP -
I
siendo
4
a Difusividad termica pie2hr (m2hr)
k Conductfvidad termic~ del material JJTU ( Kcal )hr pie of hr m Vc
~ Densidad lbpie3 (~gm3)
Cp Calor especfico del material (Kcal)KgOC
Mediante las siguientes ecuaciones se puede determinar el
defasaje y el factor decremento para cualquier material
(Ver referencia 4 parala deduccion de estas ecuaciones)
cent = L ~ (2) 2 V rra
siendo
shy
0 Defasaje (0 retraso de tranmision)horas
L Espesor del material pie (m)
To
Perodo de la onda de calor horas
a Difusividad termica pie2hr (m2hr)
I
f - EXPmiddot (~L I TT ) (3) To a
siendo
f Factor decremento (0 amortiguamiento)
L Espesor del materialmiddot pie (m) bullbull
bull To Perodo 4e la onda de calorhoras
I
a Difusividad termica pie2hr (m2hr)
5
Analicemos la expresi6n para determinar la difusividad tar-mica (ecuacion 1)
La mayor(a de los materia1es de construccion tienen un cashy
lor especfico aproximadamente constante (Cp 020 BTU) y lboF
entonces podemos obtener el valor optimo dela difusividad
en base a la conductividad y la densidad del material
As un material puede presentar una difusividad baja ya
sea debido a una alta densidad 6 a un valorrelativamente
bajo de la conductividad En el caso de presentar una gran
deosidad el material al recibir el calor por convecci6ny
por radiacion comienzaa cargarse es decir aumenta su shy
-- energa interna ydespues de cierto tiempo transfiere el
calor al ambiente por 10 tanto presenta un alto valor del
defasaje El defasaje depende esencialmente de lamiddotmasa de
los materiales (0 sea de la densidad) y del espesor Enel
caso de que el material presente un valor bajo de la condupound
tividad el factor decremento sera bajo El factor decremenshy
to depende de la conductividad de los materiales y delesp~
sor (Los aislantes termicos se caracterizan por el bajo
factor decremento)
En los graficosque se obtienen con la resolucion del pro-
blema propuesto Ndeg 2 sepuede observar como vara el defashyI
saje y el factor decremento con el espesor para un determi
nlldo matorial
6
En 10 que se refiere al confort interior las 0Lstintas zo
nas climCltologicas exigen qiferentes propiedades de los rna
terlales de construcci6n y en este sentido 1a difusividad
termica constituye un concepto de gran utilidad en la seshy
leccion de los materiales
Un clima desertico se caracteriza por bruscas variaciones
de las condiciones exteriores es decir altas temperatushy
ras durante el da y bajas temperaturas en la noche Para
contrarrestar este efecto se requieren materiales can baja
difusividad termica 10 eual se debe lograr en base a gra~
-- des masas y una conductividad no muy alta con el objeto de
conseguir altos valores deldefasaje y quese produzcan en
el ambiente 0 vivienda temperaturas relativamente altas du
rante la noche 1 Imiddot I
En nuestro clima debido a que la variac ion de temperatura
entre el dLa y la noche es pequena se recomienda utilizar
matarialos do difusividlld bajl c1cbido a una conduc tivid~d
baja sin quela densidad alcance altos valores 6 sea se
trata de que el factor decremento sea bajo ya que general
mente se presentan temperaturas relativamente altas tanto J
en e1 dia como en 1a noche y es por esto que en nuestro
c1imn so ha gcncrnlizado 01 uso de b10qucs hUCCOG tanto en
techos como en paredes
7
En aquellos ambientes en los cuales se dispandra de un sis-~~~~ d~ ~~r~ qCQndi~iDngdo S~ tendra Qye mientrqs mas lapound
go as l prodo d oper4clon m~s imporeante es el factor
decremento mientras que cuando el perodo de operaci6n es
corto mas importancia tiene el defasaje de los materiales
de construccion
La tabla Ndeg 1 presenta las conductividades termicas cambi
nadas para distintos elementos de construccion utilizados
en Venezuela ~
4_ ORIENTACION Y PROTECCION SOLAR PARA LOS ANBIENTES
En la orientacion de un edificio y en la ubicacion de sus
distintos ambientes debera tomarse en cuenta las caracteshy
rsticas de incidencia solar en las diferentes epocas del
ano y horas del da as como tambien las funciones y hoshy
rarios de utilizacion de los distintos ambientes
Entre las influencias negativas del sol sobre el confort
se tiene el aumento producido en la temperatura del aire y
temperatura media radianteCinfluencias termicas) as coshy
mo el resplandor excesivo (influencia optica) Un estudio I
de estes factores comobase para la orientacion de un edi
ficio es bastante complicado sin embargo en una forma g~
lABlA Ndeg 1 (IJ----- )
Coeficientestota1es de transferencia de calor U (Biuhr pie2 degF)
Acabado ext~rior
Ninguno
15 cm mortero de yeso y cal
Tabli11as de obra limpia
Granito lavado 0 marti11ado de 25 cms
Ccraica gres
paradistintos materia1es de construccion
Espesor (em)
15
20
15
20
15
20
15
20
15
20 -
Ladri110 macizo
-0435
0371
0430
0364
0417
0358
0440
0378
0 454
0388
concreto macizo
0586
0520
0556
0500
0543
0490 w bullbull__
0595
0541
0613shy
0549
B10ques huecos arci11a
2 ee1das 3 eeldas -
0327 0272
0315 0257
0324 0270
0310 0254
0309 0261
0298 0247
0331 0274
0317 0258
0344 0283
0329 0267
bull
B10ques huecos concreto
2 celdas 3 ee1das
0479 0485
0470
0476shy
0 466
0474
0447 0449
0468 0466
0439 0439
0521 ol~94
04790488
05210555 04930518
NOTA E1 acabado interior es comun de 15 cm de mortero 5e incluyert efectos de pe1cu1as de aire co
I
9
neral se puede hacer uso de la tabla Ndeg 2 para la determi-nacion de ~q or~entaci6n de un edificio en la cual sa pre
santa informac16n sabre superficies da vidrio no protegishy
das de distintas orientaciones agrupadas de acuerdo con la
severidad de la carga termica radiante y la profundidadde
penetracion de la luz al ambiente
Se considera como Practicamente en sombra tt cuando se tie-
ne sombra natural total con mlnima penetracion 0 con ca
ga termica menorde 18 BTUhr por pie2 de ~idrio (50Kcal
hr por m2 de vidrio) Iinsolacion mediana If sino se s~br
_ pasa 60 BTUhr por pie2 (162 Kcalhr por m2 de vidrio) y
Severas cuando se tiene maxima penetracion yo ganacia
termica mayor que el valor indicado anteriormente
En la tabla Ndeg 3 se presenta una lista de orientaciones s2shyi II lares recomendadas para diferentes ambientes en edificios I
tipo 10deg LN (residencias escuelas hospitales y ofici shy
nas) bull bull I I I
I
En general se recomienda una orientacion al norte si se
quiere evitar rayos directos 0 una variacion apreciable
del nivel de tluminacion con lashoras del dla y unaorie~
tacion al sur cuando se quiere iluminacion brillante
______ ~-- w~_---_~--
TABLA N2 2 tIl
INSOLACION SOBRE SUPERFICIES VERTICALES PARA LATfTUDIOo NORTE
bull
oRIENTACIO N PRACTICAMENTE EN SOMORA INSOLACION MEDIANA INSOLACION SE~ - --~NOilTE TODO EL OIA DURANTE TODO EL ANO EXCEPTO bull
1m10 bull JULIO1------+~YO
TCOAS LAS TAnOES DEL A NO Y LAS MANANAS DE MAiiANAS DE TOOA$ LAS fJARAtlhS ExctTOHOROESTE I ~OVIEManE OICIEtORE EtiERO OCTUDRE Y FEDRER~ DCTUIlRE Y FEBreno
ESTE 0 TODAS LAS TAROES DEL ANO TOOAS LAS MANAflAS DEL ANO TODAS LAS IAUJNM OEL Afio
TOOt$ LAS TARDES OEL ANO EXCEPTO TAR DES DE OICIEMBRE TOOA9 LAS IUUIH AS eXCCPTO IGURESiE ~______~I_~CIE~B~ LlANAN~S Ot MAYO JUNlOULlO MAYO11m O JULIO
ToJO EL OA EtlTR eo TOOOEL CIA EN TODO EL OIA ENTRE sur NOVIEPIDflE Y EIJEnO I eLUSIVEI~ZO Y SEPTIEM snE INCLUSIVE ~OCTuaRE Y fEBRERO
I------~ --------shyTOlA$ L ~S MANANAS DE I ANO EXCEPTO bull IANA ~AS DE DICIEICBpoundE TOOAS L S TttRDES Dr AO EXCErSUlCOESTC OCI J)ElE TARCgtCS DE MAYO JUNIO JULIO TO MAYO tlWO HJL(_____-l
OESTE TODAS LAS MANANAS OEl A NO TOO AS LAS TAR DES DEL ANO
NOROESTE GTOOts LAS MANANAS DEL A~O TAROES DE OCTUtJRE Y FEORCRO TO[)lS LAS TAROE$ ENTRE ~ TtPOES ENTRE NOVEMeRt Y ENERO INCLUSIVE M~RO Y SEPTfEM BRE INCLUSIVE
I ---- shy
--1
J-gt o -~
TAB LA N9 3 r 1
middotORIENTACtONES SOLARES RECOMENDADAS PARA AMBIENTES EN EDFleIO TIPO
RESIDENCIAS
DORMITORIOS ESTARES
COMEOOR COCINA ESTUDIO JUE~S LAVANOERO BANOS GARAGE TALLER- DE TENDEDERO
HOSPITALES
CUARTOS DE PACIENTES TERRAZAS AOM INISTRllCIOtJ COCINAS SERVICtOS QUIROFANOS-PARiQ LABORAiORIOS RAYOS X SANllARlOS FISIOTERAPlA RETEN INFANTES FARMACIA CONSULTORtOS RESIDENCIA ENFERMERAS
iii NE E IE S SO 0 NO
00~~~80 00 0
0000
~~88888 00
N NE E SE S SO 0 NO
~sectsectO 88000008
LUZ SOLJlR INNECESARIA
o o
sect~~o 00
8888
ESCUELAS
AULAS
KINDERGARTEN TALLERES 818UOTECAS SANITARIOS CAFETERIAS
ADM IN ISrnAClON OAC PROFESORES SAlON PROFESORES LABORATORIOS AUDITO~UMS
GIMNASIO SERVICIOS
OFICINAS
EJECUTIVOS OFICINAS GENERALES AREAS DE RECEPCION OflCINAS DE OIBJJO SALA DE LECTUAA SANITARIOS SEFMCIOS RESTAURANT eAR
N NE E Spound S SO 0 NO
0088
08
~ ~ shy
~~8oooo~ iii HE E SE So SO 0 NO
88gsectsect0 0
~~sectsectsectsect8~ Iv
-
__~t4~
12
Con la orientacion de un edificio en base a los criterios
anteriores se puede lograr que 1a carga ~-eriTica debida a lq
tadiacion sectolar se mantenga en el edificio por dcbajo de
ciertos limites sin embaJgo no basta para evitar apreciabl~
mente los efectos negativos de la insolacion en orientacioshy
nes criticas como son 1a este y 1a oeste y as por ella que se
hace necesario e1 uso de artefactos exteriores de sombra
Entre los dispositivos estructurales de protecci6n solar
mas comunmente utilizados se tienen
1) E1 de amplios modulos de ventana definidos por parales
verticales para1es fronta1es ya1eros horizontales
2) E1 de los quiebra - solo brise - solei1 C9esarrol1ado shy
por Le Corbusier) los cua1es pueden ser verticales u
horizonta les fij os 0 moviles perpendiculares u ob u cuos a la superficie que protegen
5 VIDRlOS ANALlSlS TEIDUCO I Cuando la energia radiante incide sobre la superfi~ie de
un cuerposera afectada por tras propiedades
a) Absortividad C~) Fraccion de la radiacion inciden shyI i te absorbida por e1 cuerpo
b) Reflectividad (~) Fraccion de 1a radiacion inciden shy
te reflejada por la superficie del
i cuerpo
c) Tranomisividad (7) Fraccion de la radiacion incidenshy
te tranomitida a trav6s del cucrpo bull
13
Se debe cumplir que
(4)
Los vidrios secaracterizan porque su inercia termica es
despreciable 6 sea no se tiene el efecto de almacenamienshy
to de energa y la transferencia de calor se produce casi
estacionariamente
En nuestro clima se trata de lograr una minima ganancia de
calor a traves de los vidrios y esto es posible si anall
zando las propiedades anteriores se tiene una alta reflepound
tividad (vidriosmiddotlisos 6 brillantes)y una bajatransmisi shy
vidad (vidrios opacos)~
- Consideremos un vidrio no coloreado) 14 pulg (6 mm) Esect
te vidrio absorbe una porci6n del calor solar (15) y reshy
fleja 6 transmite el resto La cantidad reflejadamiddot6
transect
mitida depende del angulo de incidencia (angulo entre la
perpendicular ala superficie del vidrio y los rayos del
sol) Para un angulo de incidencia de 30deg 77 es transmi
tido y 8 reflejado A medida que el angulo de incidencia I aumente la cantidad de calor solar reflejado se incrementaI
y disminuye la cantidad transmitida La ganancia de calor
en el ambiente esta constituida por el calor transmitido
mas el 40 de~ calor absorbido por el vidrio bull i
1
14
FIGURA Ndeg 2
Transmision de ~adiaci6n solar directa a traves de un vidrio no coloreado 6 mm
c 015 z 008 lt 077
_+---v-----i~ 040 1I
OI5R
OI~R
O77R i
Tra n Imtuja
Ganancia de calor del ambiente
040 x O15R + 077R = 083R
1
r I I i
A continuacion se estudiara la efectividad de una protec shy
cion interior ymiddotpara ella analizaremos la combinacion vi shy
drio 6 mm - p~rsiana color claro
15
FIGURA Ndeg 3 (2]
Transmision de radiacion solar directa a traves ~~=un vidrio no coloreado 6 mm de espesor eon persiana blanca
cL Vidrio 015 077
Persiana 031 012
o4015~ t07 07 7 R
~o77
-
Ganancia de calor del ambiente (04 x 0 bull15 R) + (037 x 077 R)+ (012 x 077middotR)
+ (008x 051x 077R)+(0~4x 015 x 051 x 077R)
t = 049 R
f Es importante destacar que las persianas exteriores son mas
eficaces ya que el calor reflejado y absorbido se disipa en
el exterior mientras que cuando las persianas son interioshy
res el calor absorbido se disipa en el interior del ambieu
te y parte del calor reflejado es absorbido a su paso a
travcs del vidrio
~ABlA Ndeg 4 [2J
Factores de ganancia solar a trav~s de vidrios
Angulo deincidencia 30deg Velocidad del viento 8 Kmhr -I
Tipo de vidrio
-
Vidrio ordinario
Vidrio regular 6 mm
VidriosD5Drvente
40 a 48 absorci6n 48 a 56 absorci6n 56 a 70 absorci6n
Doble capa
Vidrio ordinario Vidrio regular 6 mm
Triple capa
Vidrio ordinario
Vidrio regular 6 mm
Vidrio de ealor Color ambar Rojo oscuro Azul oscuro Verde oscuro Verde grisaceo
Factor de vidrio sin
sombra
tOO
bull 94
80
73
62
-
90
80
a3
69
70
56
60
32 shy
46 -
Persiana
veneciana interior a 45deg
Color claro
56
56
56
53
51
54
52
48
47
Color medio
65
65
62
59
54
61
59
56
52
_- ----~---- L-o-----shy
Color oscuro
75
74
72
62
56
67
65
64
57
r~-
Persiana veneciana exterior a 45 0 Toldo exterior
Color claro
Claro afuera oscuro
Color claro
Color medio u
adentro oscuro
15 13 20 25
14 12 19 24
12 11
16 20 11 10 15 18 10 10 12 16
14 12 18 22
12 11 16 20
12 10
11
10 bull 16 14
20 -17
-
J-l 0
1 17
En la tabla Ndeg 4 se incluyen los factores de ganancia ao
lar a traves de v~dtios d~ diferentes tipos y en combinashy
g16n con ViUiHi Plot~QCiOrUU1 ampstQfj QQefigientie lie ltono
cen como factores deimplementos de sombran
6 REFERENCIA Y BIBLIOGRAFIA
1) Confort termico
middotW Corrales
lire acondicionado y arquitectura
2) Modern Air Conditioning System Design Carrier
3)
Cherne Grant Roberts 1959
lnvestigacion sobre comportamiento termico de techos
-4)
y paredes C~ne16n Silveira 197Q
lnvestigacion sobre proteccion de techos contra radi~
cion solar con aplicaci6n de materiales se~ectivos
ColmenaresRo4rguez 1973
l
5) Air Conditionlng Engineering ~v Jones 1967
bull
I I
(
1
6) Aislamientos reflectivosCohe~ Santaua1969
PROBLENAS
1) Para un material de construccion se tiene a temperashy
tura ambiente los siguientes valores en sus propiedashy des f~sjcas
Conductividad
Densidad
Calor especfico
038 BTUhr pieoF
106 lb-mpic3
020 BTUlboF
18
Considere
Espesor materiat 20 em
Fr~gdg Q 11 gndamp d oalori 12 horeB
a) Determine el fac tor deeremento
b) Determine el retraso de transmision (hr)
c) Determine los valores de middotla eonduetividad denshyI
sidad calor especfico) y difusividad tenniea en las unidades metrieas correspondientes (Keal Kg-m m degC)
d) Investigue el nombre del material que presentamiddot los valores considerados (indique la refer~ncia)
Para las mismas condiciones del problema anterior r~
presente grafieamente
a) Factor de deeremento vs espesor del material (em)
b) Retraso de transmision (hr) v~ espesor del mate~ rial (em) para los siguientes espesores del mashyterial de eonstrueeion
) I 10 15 20 30 y 40 centmetros
I Considere ~ pulgada ~ 1 1 tiemiddot -1 I 25 cm 12 pu gadasI
3) Cuatro materiales WXYZ presentan a temperatura amshy
biente los siguientes valores en sus propiedades fsi
bull cas
I
i
middot 1 191
NATERIAL CONDUCIVIDAP DENSIDAD CALOR ESPECIFICO llTUhr pieoF lb-rnpie3 BTUlboF
W 050 140 020shyX OOS 35 025 Y 0025 10 004 Z 120 170 020
En base a las propiedades anteriores (no 1dentifique
los materiales) diga
a) Cual (es) material (es) podrian ser clasificados
como material (es) aislante (s) Razone
b) Cual (es)ma~erial (es) podrian ser clasificados
como material (es) de construcciOn Razone
4) Determine el factor de implementos de sombra (gananshy
cia de calor al ambiente) para la combinacion persi~
na exterior - vidrio Asuma que 40 del calor ab~orbi
do por el vidrio fluye hacia adentro 1 ( d ~
Considere Persiana 037 012 Vidrio 015 008 077 f I
5) Para la combinacion vidrio - persiana - vidrio deterrni
ne el factor de implementos desombra Asuma que 13
del caldr encerrado 0 acumulado entre los dosvidrios
fluye alambiente y 23 al exterior
201
As mismo 40 del calor absorb ida por vidrio fluye h~
cia aclentq
Considere los siguientes casos bull
d a) Vidria ext e int 015
Persiana 037
oG b) Vidrio exterior 048
Persiana 037
Vidriointerior 015
~ ~
c) Vidrio ext e int 048
Persiana 037
) shy
i I
-
r I
j
e 008
051
CZ 005
051
008
O~5 -051
077
012
(0
047
012 077
6 047
012
1
AMBIENTE IEamp~ICO
1 INIRODUCCION
Un ambiente en contacto con el exterior recibe calor de el
As el aire exterior de tener una temperatura superior a
la del ambiente provoca un flujo de calor por conduccion y
conveccion hacia adentro proporcional a la diferencia de
temperaturas esta transferencia de calor se produce a trashy
ves de las pared~s ventanas y techos exteriores yes deshy
pendiente de las caracterlsticas de los materiales cie consect
_ truccion de susmiddotdimensiones tanto en area como espesor y
de su colory acabado ex~erior
2 PROPIEDADES TERNICAS DE LOS JfATERIALES DE CONSTRUCCION
Para el analisis de los fenomenos transitorios de transfeshy
rencia de calor a traves de paredes y techos exteriores se i debe considerar la inercia 0 capacidad termica de los mat~ I II riales propiedad que tienen los materiales de almacenar I
calor y transmitirlo despues de un cierto tiempo al exteshy
rior 0 interior del ambiente
Asl el calorque recibe el material por radiacion y convepound
cion es realmente recibido por un elemento de espesor dif~
rencial situado en la superficie exterior Una fraccion de 1
2
es ta energa es utilizada en aumentar la temperatura de dl
cho elemento diferencial ~ien~rasel resto de la eperga
es transmitida por conduccion al siguiente elemento dife shy
rencial Debido a que el calor incidente se alma~ena denshy
tro del elemento en cuesti6n para aumentar su temperatura
transcurre un cierto tiempo antes de que pase calor al sishy
guiente elemento luego existe un ndepoundasaje entre la enshy
trada del impulso de calor a la superficie exterior y su
llegada a la superficie interior Por 10 tanto el depoundasaj eshy
cent indica el tiempo que transcurre desde la ocurrencia de
la maxima temperatura en el exterior hasta el momento en
que la superpoundicieinterior alcanza el maximo valor de su
temperatura Por otra parte debido a que el impulso de c
lor utiliza cierta parte de su energia en el aumento de
la temperatura del material la amplitud de dicho impulso
se encuentra reducida al llegar a la superficie interior I del material En base a 10 anterior se define el fac tor d
cremento Iff el cual viene dado por la razon de la maxima I
temperatura interior a la maxima temperatura exteriorbull
En la siguientefigura se observan losconceptos anterioshyi
res ~
3
FIGURA Ndeg 1
Variac ion de la temperatura en las superficies ~~terior (a) e interiQr (b) d up ~at~rial
-
La variacion de la temperatura debido a la radiacionsolar
de una superficie corresponde a una forma sinusoidal
3 I ANALISIS DE LAS PROPIEDADES IERHICAS
Un ndice de la inercia termica de un material 10 consti shy
tuye la difusividad termicamiddotlta tl lacual se expresa median I te lao siguiente ecuacion
(1)a=~ ~CP -
I
siendo
4
a Difusividad termica pie2hr (m2hr)
k Conductfvidad termic~ del material JJTU ( Kcal )hr pie of hr m Vc
~ Densidad lbpie3 (~gm3)
Cp Calor especfico del material (Kcal)KgOC
Mediante las siguientes ecuaciones se puede determinar el
defasaje y el factor decremento para cualquier material
(Ver referencia 4 parala deduccion de estas ecuaciones)
cent = L ~ (2) 2 V rra
siendo
shy
0 Defasaje (0 retraso de tranmision)horas
L Espesor del material pie (m)
To
Perodo de la onda de calor horas
a Difusividad termica pie2hr (m2hr)
I
f - EXPmiddot (~L I TT ) (3) To a
siendo
f Factor decremento (0 amortiguamiento)
L Espesor del materialmiddot pie (m) bullbull
bull To Perodo 4e la onda de calorhoras
I
a Difusividad termica pie2hr (m2hr)
5
Analicemos la expresi6n para determinar la difusividad tar-mica (ecuacion 1)
La mayor(a de los materia1es de construccion tienen un cashy
lor especfico aproximadamente constante (Cp 020 BTU) y lboF
entonces podemos obtener el valor optimo dela difusividad
en base a la conductividad y la densidad del material
As un material puede presentar una difusividad baja ya
sea debido a una alta densidad 6 a un valorrelativamente
bajo de la conductividad En el caso de presentar una gran
deosidad el material al recibir el calor por convecci6ny
por radiacion comienzaa cargarse es decir aumenta su shy
-- energa interna ydespues de cierto tiempo transfiere el
calor al ambiente por 10 tanto presenta un alto valor del
defasaje El defasaje depende esencialmente de lamiddotmasa de
los materiales (0 sea de la densidad) y del espesor Enel
caso de que el material presente un valor bajo de la condupound
tividad el factor decremento sera bajo El factor decremenshy
to depende de la conductividad de los materiales y delesp~
sor (Los aislantes termicos se caracterizan por el bajo
factor decremento)
En los graficosque se obtienen con la resolucion del pro-
blema propuesto Ndeg 2 sepuede observar como vara el defashyI
saje y el factor decremento con el espesor para un determi
nlldo matorial
6
En 10 que se refiere al confort interior las 0Lstintas zo
nas climCltologicas exigen qiferentes propiedades de los rna
terlales de construcci6n y en este sentido 1a difusividad
termica constituye un concepto de gran utilidad en la seshy
leccion de los materiales
Un clima desertico se caracteriza por bruscas variaciones
de las condiciones exteriores es decir altas temperatushy
ras durante el da y bajas temperaturas en la noche Para
contrarrestar este efecto se requieren materiales can baja
difusividad termica 10 eual se debe lograr en base a gra~
-- des masas y una conductividad no muy alta con el objeto de
conseguir altos valores deldefasaje y quese produzcan en
el ambiente 0 vivienda temperaturas relativamente altas du
rante la noche 1 Imiddot I
En nuestro clima debido a que la variac ion de temperatura
entre el dLa y la noche es pequena se recomienda utilizar
matarialos do difusividlld bajl c1cbido a una conduc tivid~d
baja sin quela densidad alcance altos valores 6 sea se
trata de que el factor decremento sea bajo ya que general
mente se presentan temperaturas relativamente altas tanto J
en e1 dia como en 1a noche y es por esto que en nuestro
c1imn so ha gcncrnlizado 01 uso de b10qucs hUCCOG tanto en
techos como en paredes
7
En aquellos ambientes en los cuales se dispandra de un sis-~~~~ d~ ~~r~ qCQndi~iDngdo S~ tendra Qye mientrqs mas lapound
go as l prodo d oper4clon m~s imporeante es el factor
decremento mientras que cuando el perodo de operaci6n es
corto mas importancia tiene el defasaje de los materiales
de construccion
La tabla Ndeg 1 presenta las conductividades termicas cambi
nadas para distintos elementos de construccion utilizados
en Venezuela ~
4_ ORIENTACION Y PROTECCION SOLAR PARA LOS ANBIENTES
En la orientacion de un edificio y en la ubicacion de sus
distintos ambientes debera tomarse en cuenta las caracteshy
rsticas de incidencia solar en las diferentes epocas del
ano y horas del da as como tambien las funciones y hoshy
rarios de utilizacion de los distintos ambientes
Entre las influencias negativas del sol sobre el confort
se tiene el aumento producido en la temperatura del aire y
temperatura media radianteCinfluencias termicas) as coshy
mo el resplandor excesivo (influencia optica) Un estudio I
de estes factores comobase para la orientacion de un edi
ficio es bastante complicado sin embargo en una forma g~
lABlA Ndeg 1 (IJ----- )
Coeficientestota1es de transferencia de calor U (Biuhr pie2 degF)
Acabado ext~rior
Ninguno
15 cm mortero de yeso y cal
Tabli11as de obra limpia
Granito lavado 0 marti11ado de 25 cms
Ccraica gres
paradistintos materia1es de construccion
Espesor (em)
15
20
15
20
15
20
15
20
15
20 -
Ladri110 macizo
-0435
0371
0430
0364
0417
0358
0440
0378
0 454
0388
concreto macizo
0586
0520
0556
0500
0543
0490 w bullbull__
0595
0541
0613shy
0549
B10ques huecos arci11a
2 ee1das 3 eeldas -
0327 0272
0315 0257
0324 0270
0310 0254
0309 0261
0298 0247
0331 0274
0317 0258
0344 0283
0329 0267
bull
B10ques huecos concreto
2 celdas 3 ee1das
0479 0485
0470
0476shy
0 466
0474
0447 0449
0468 0466
0439 0439
0521 ol~94
04790488
05210555 04930518
NOTA E1 acabado interior es comun de 15 cm de mortero 5e incluyert efectos de pe1cu1as de aire co
I
9
neral se puede hacer uso de la tabla Ndeg 2 para la determi-nacion de ~q or~entaci6n de un edificio en la cual sa pre
santa informac16n sabre superficies da vidrio no protegishy
das de distintas orientaciones agrupadas de acuerdo con la
severidad de la carga termica radiante y la profundidadde
penetracion de la luz al ambiente
Se considera como Practicamente en sombra tt cuando se tie-
ne sombra natural total con mlnima penetracion 0 con ca
ga termica menorde 18 BTUhr por pie2 de ~idrio (50Kcal
hr por m2 de vidrio) Iinsolacion mediana If sino se s~br
_ pasa 60 BTUhr por pie2 (162 Kcalhr por m2 de vidrio) y
Severas cuando se tiene maxima penetracion yo ganacia
termica mayor que el valor indicado anteriormente
En la tabla Ndeg 3 se presenta una lista de orientaciones s2shyi II lares recomendadas para diferentes ambientes en edificios I
tipo 10deg LN (residencias escuelas hospitales y ofici shy
nas) bull bull I I I
I
En general se recomienda una orientacion al norte si se
quiere evitar rayos directos 0 una variacion apreciable
del nivel de tluminacion con lashoras del dla y unaorie~
tacion al sur cuando se quiere iluminacion brillante
______ ~-- w~_---_~--
TABLA N2 2 tIl
INSOLACION SOBRE SUPERFICIES VERTICALES PARA LATfTUDIOo NORTE
bull
oRIENTACIO N PRACTICAMENTE EN SOMORA INSOLACION MEDIANA INSOLACION SE~ - --~NOilTE TODO EL OIA DURANTE TODO EL ANO EXCEPTO bull
1m10 bull JULIO1------+~YO
TCOAS LAS TAnOES DEL A NO Y LAS MANANAS DE MAiiANAS DE TOOA$ LAS fJARAtlhS ExctTOHOROESTE I ~OVIEManE OICIEtORE EtiERO OCTUDRE Y FEDRER~ DCTUIlRE Y FEBreno
ESTE 0 TODAS LAS TAROES DEL ANO TOOAS LAS MANAflAS DEL ANO TODAS LAS IAUJNM OEL Afio
TOOt$ LAS TARDES OEL ANO EXCEPTO TAR DES DE OICIEMBRE TOOA9 LAS IUUIH AS eXCCPTO IGURESiE ~______~I_~CIE~B~ LlANAN~S Ot MAYO JUNlOULlO MAYO11m O JULIO
ToJO EL OA EtlTR eo TOOOEL CIA EN TODO EL OIA ENTRE sur NOVIEPIDflE Y EIJEnO I eLUSIVEI~ZO Y SEPTIEM snE INCLUSIVE ~OCTuaRE Y fEBRERO
I------~ --------shyTOlA$ L ~S MANANAS DE I ANO EXCEPTO bull IANA ~AS DE DICIEICBpoundE TOOAS L S TttRDES Dr AO EXCErSUlCOESTC OCI J)ElE TARCgtCS DE MAYO JUNIO JULIO TO MAYO tlWO HJL(_____-l
OESTE TODAS LAS MANANAS OEl A NO TOO AS LAS TAR DES DEL ANO
NOROESTE GTOOts LAS MANANAS DEL A~O TAROES DE OCTUtJRE Y FEORCRO TO[)lS LAS TAROE$ ENTRE ~ TtPOES ENTRE NOVEMeRt Y ENERO INCLUSIVE M~RO Y SEPTfEM BRE INCLUSIVE
I ---- shy
--1
J-gt o -~
TAB LA N9 3 r 1
middotORIENTACtONES SOLARES RECOMENDADAS PARA AMBIENTES EN EDFleIO TIPO
RESIDENCIAS
DORMITORIOS ESTARES
COMEOOR COCINA ESTUDIO JUE~S LAVANOERO BANOS GARAGE TALLER- DE TENDEDERO
HOSPITALES
CUARTOS DE PACIENTES TERRAZAS AOM INISTRllCIOtJ COCINAS SERVICtOS QUIROFANOS-PARiQ LABORAiORIOS RAYOS X SANllARlOS FISIOTERAPlA RETEN INFANTES FARMACIA CONSULTORtOS RESIDENCIA ENFERMERAS
iii NE E IE S SO 0 NO
00~~~80 00 0
0000
~~88888 00
N NE E SE S SO 0 NO
~sectsectO 88000008
LUZ SOLJlR INNECESARIA
o o
sect~~o 00
8888
ESCUELAS
AULAS
KINDERGARTEN TALLERES 818UOTECAS SANITARIOS CAFETERIAS
ADM IN ISrnAClON OAC PROFESORES SAlON PROFESORES LABORATORIOS AUDITO~UMS
GIMNASIO SERVICIOS
OFICINAS
EJECUTIVOS OFICINAS GENERALES AREAS DE RECEPCION OflCINAS DE OIBJJO SALA DE LECTUAA SANITARIOS SEFMCIOS RESTAURANT eAR
N NE E Spound S SO 0 NO
0088
08
~ ~ shy
~~8oooo~ iii HE E SE So SO 0 NO
88gsectsect0 0
~~sectsectsectsect8~ Iv
-
__~t4~
12
Con la orientacion de un edificio en base a los criterios
anteriores se puede lograr que 1a carga ~-eriTica debida a lq
tadiacion sectolar se mantenga en el edificio por dcbajo de
ciertos limites sin embaJgo no basta para evitar apreciabl~
mente los efectos negativos de la insolacion en orientacioshy
nes criticas como son 1a este y 1a oeste y as por ella que se
hace necesario e1 uso de artefactos exteriores de sombra
Entre los dispositivos estructurales de protecci6n solar
mas comunmente utilizados se tienen
1) E1 de amplios modulos de ventana definidos por parales
verticales para1es fronta1es ya1eros horizontales
2) E1 de los quiebra - solo brise - solei1 C9esarrol1ado shy
por Le Corbusier) los cua1es pueden ser verticales u
horizonta les fij os 0 moviles perpendiculares u ob u cuos a la superficie que protegen
5 VIDRlOS ANALlSlS TEIDUCO I Cuando la energia radiante incide sobre la superfi~ie de
un cuerposera afectada por tras propiedades
a) Absortividad C~) Fraccion de la radiacion inciden shyI i te absorbida por e1 cuerpo
b) Reflectividad (~) Fraccion de 1a radiacion inciden shy
te reflejada por la superficie del
i cuerpo
c) Tranomisividad (7) Fraccion de la radiacion incidenshy
te tranomitida a trav6s del cucrpo bull
13
Se debe cumplir que
(4)
Los vidrios secaracterizan porque su inercia termica es
despreciable 6 sea no se tiene el efecto de almacenamienshy
to de energa y la transferencia de calor se produce casi
estacionariamente
En nuestro clima se trata de lograr una minima ganancia de
calor a traves de los vidrios y esto es posible si anall
zando las propiedades anteriores se tiene una alta reflepound
tividad (vidriosmiddotlisos 6 brillantes)y una bajatransmisi shy
vidad (vidrios opacos)~
- Consideremos un vidrio no coloreado) 14 pulg (6 mm) Esect
te vidrio absorbe una porci6n del calor solar (15) y reshy
fleja 6 transmite el resto La cantidad reflejadamiddot6
transect
mitida depende del angulo de incidencia (angulo entre la
perpendicular ala superficie del vidrio y los rayos del
sol) Para un angulo de incidencia de 30deg 77 es transmi
tido y 8 reflejado A medida que el angulo de incidencia I aumente la cantidad de calor solar reflejado se incrementaI
y disminuye la cantidad transmitida La ganancia de calor
en el ambiente esta constituida por el calor transmitido
mas el 40 de~ calor absorbido por el vidrio bull i
1
14
FIGURA Ndeg 2
Transmision de ~adiaci6n solar directa a traves de un vidrio no coloreado 6 mm
c 015 z 008 lt 077
_+---v-----i~ 040 1I
OI5R
OI~R
O77R i
Tra n Imtuja
Ganancia de calor del ambiente
040 x O15R + 077R = 083R
1
r I I i
A continuacion se estudiara la efectividad de una protec shy
cion interior ymiddotpara ella analizaremos la combinacion vi shy
drio 6 mm - p~rsiana color claro
15
FIGURA Ndeg 3 (2]
Transmision de radiacion solar directa a traves ~~=un vidrio no coloreado 6 mm de espesor eon persiana blanca
cL Vidrio 015 077
Persiana 031 012
o4015~ t07 07 7 R
~o77
-
Ganancia de calor del ambiente (04 x 0 bull15 R) + (037 x 077 R)+ (012 x 077middotR)
+ (008x 051x 077R)+(0~4x 015 x 051 x 077R)
t = 049 R
f Es importante destacar que las persianas exteriores son mas
eficaces ya que el calor reflejado y absorbido se disipa en
el exterior mientras que cuando las persianas son interioshy
res el calor absorbido se disipa en el interior del ambieu
te y parte del calor reflejado es absorbido a su paso a
travcs del vidrio
~ABlA Ndeg 4 [2J
Factores de ganancia solar a trav~s de vidrios
Angulo deincidencia 30deg Velocidad del viento 8 Kmhr -I
Tipo de vidrio
-
Vidrio ordinario
Vidrio regular 6 mm
VidriosD5Drvente
40 a 48 absorci6n 48 a 56 absorci6n 56 a 70 absorci6n
Doble capa
Vidrio ordinario Vidrio regular 6 mm
Triple capa
Vidrio ordinario
Vidrio regular 6 mm
Vidrio de ealor Color ambar Rojo oscuro Azul oscuro Verde oscuro Verde grisaceo
Factor de vidrio sin
sombra
tOO
bull 94
80
73
62
-
90
80
a3
69
70
56
60
32 shy
46 -
Persiana
veneciana interior a 45deg
Color claro
56
56
56
53
51
54
52
48
47
Color medio
65
65
62
59
54
61
59
56
52
_- ----~---- L-o-----shy
Color oscuro
75
74
72
62
56
67
65
64
57
r~-
Persiana veneciana exterior a 45 0 Toldo exterior
Color claro
Claro afuera oscuro
Color claro
Color medio u
adentro oscuro
15 13 20 25
14 12 19 24
12 11
16 20 11 10 15 18 10 10 12 16
14 12 18 22
12 11 16 20
12 10
11
10 bull 16 14
20 -17
-
J-l 0
1 17
En la tabla Ndeg 4 se incluyen los factores de ganancia ao
lar a traves de v~dtios d~ diferentes tipos y en combinashy
g16n con ViUiHi Plot~QCiOrUU1 ampstQfj QQefigientie lie ltono
cen como factores deimplementos de sombran
6 REFERENCIA Y BIBLIOGRAFIA
1) Confort termico
middotW Corrales
lire acondicionado y arquitectura
2) Modern Air Conditioning System Design Carrier
3)
Cherne Grant Roberts 1959
lnvestigacion sobre comportamiento termico de techos
-4)
y paredes C~ne16n Silveira 197Q
lnvestigacion sobre proteccion de techos contra radi~
cion solar con aplicaci6n de materiales se~ectivos
ColmenaresRo4rguez 1973
l
5) Air Conditionlng Engineering ~v Jones 1967
bull
I I
(
1
6) Aislamientos reflectivosCohe~ Santaua1969
PROBLENAS
1) Para un material de construccion se tiene a temperashy
tura ambiente los siguientes valores en sus propiedashy des f~sjcas
Conductividad
Densidad
Calor especfico
038 BTUhr pieoF
106 lb-mpic3
020 BTUlboF
18
Considere
Espesor materiat 20 em
Fr~gdg Q 11 gndamp d oalori 12 horeB
a) Determine el fac tor deeremento
b) Determine el retraso de transmision (hr)
c) Determine los valores de middotla eonduetividad denshyI
sidad calor especfico) y difusividad tenniea en las unidades metrieas correspondientes (Keal Kg-m m degC)
d) Investigue el nombre del material que presentamiddot los valores considerados (indique la refer~ncia)
Para las mismas condiciones del problema anterior r~
presente grafieamente
a) Factor de deeremento vs espesor del material (em)
b) Retraso de transmision (hr) v~ espesor del mate~ rial (em) para los siguientes espesores del mashyterial de eonstrueeion
) I 10 15 20 30 y 40 centmetros
I Considere ~ pulgada ~ 1 1 tiemiddot -1 I 25 cm 12 pu gadasI
3) Cuatro materiales WXYZ presentan a temperatura amshy
biente los siguientes valores en sus propiedades fsi
bull cas
I
i
middot 1 191
NATERIAL CONDUCIVIDAP DENSIDAD CALOR ESPECIFICO llTUhr pieoF lb-rnpie3 BTUlboF
W 050 140 020shyX OOS 35 025 Y 0025 10 004 Z 120 170 020
En base a las propiedades anteriores (no 1dentifique
los materiales) diga
a) Cual (es) material (es) podrian ser clasificados
como material (es) aislante (s) Razone
b) Cual (es)ma~erial (es) podrian ser clasificados
como material (es) de construcciOn Razone
4) Determine el factor de implementos de sombra (gananshy
cia de calor al ambiente) para la combinacion persi~
na exterior - vidrio Asuma que 40 del calor ab~orbi
do por el vidrio fluye hacia adentro 1 ( d ~
Considere Persiana 037 012 Vidrio 015 008 077 f I
5) Para la combinacion vidrio - persiana - vidrio deterrni
ne el factor de implementos desombra Asuma que 13
del caldr encerrado 0 acumulado entre los dosvidrios
fluye alambiente y 23 al exterior
201
As mismo 40 del calor absorb ida por vidrio fluye h~
cia aclentq
Considere los siguientes casos bull
d a) Vidria ext e int 015
Persiana 037
oG b) Vidrio exterior 048
Persiana 037
Vidriointerior 015
~ ~
c) Vidrio ext e int 048
Persiana 037
) shy
i I
-
r I
j
e 008
051
CZ 005
051
008
O~5 -051
077
012
(0
047
012 077
6 047
012
2
es ta energa es utilizada en aumentar la temperatura de dl
cho elemento diferencial ~ien~rasel resto de la eperga
es transmitida por conduccion al siguiente elemento dife shy
rencial Debido a que el calor incidente se alma~ena denshy
tro del elemento en cuesti6n para aumentar su temperatura
transcurre un cierto tiempo antes de que pase calor al sishy
guiente elemento luego existe un ndepoundasaje entre la enshy
trada del impulso de calor a la superficie exterior y su
llegada a la superficie interior Por 10 tanto el depoundasaj eshy
cent indica el tiempo que transcurre desde la ocurrencia de
la maxima temperatura en el exterior hasta el momento en
que la superpoundicieinterior alcanza el maximo valor de su
temperatura Por otra parte debido a que el impulso de c
lor utiliza cierta parte de su energia en el aumento de
la temperatura del material la amplitud de dicho impulso
se encuentra reducida al llegar a la superficie interior I del material En base a 10 anterior se define el fac tor d
cremento Iff el cual viene dado por la razon de la maxima I
temperatura interior a la maxima temperatura exteriorbull
En la siguientefigura se observan losconceptos anterioshyi
res ~
3
FIGURA Ndeg 1
Variac ion de la temperatura en las superficies ~~terior (a) e interiQr (b) d up ~at~rial
-
La variacion de la temperatura debido a la radiacionsolar
de una superficie corresponde a una forma sinusoidal
3 I ANALISIS DE LAS PROPIEDADES IERHICAS
Un ndice de la inercia termica de un material 10 consti shy
tuye la difusividad termicamiddotlta tl lacual se expresa median I te lao siguiente ecuacion
(1)a=~ ~CP -
I
siendo
4
a Difusividad termica pie2hr (m2hr)
k Conductfvidad termic~ del material JJTU ( Kcal )hr pie of hr m Vc
~ Densidad lbpie3 (~gm3)
Cp Calor especfico del material (Kcal)KgOC
Mediante las siguientes ecuaciones se puede determinar el
defasaje y el factor decremento para cualquier material
(Ver referencia 4 parala deduccion de estas ecuaciones)
cent = L ~ (2) 2 V rra
siendo
shy
0 Defasaje (0 retraso de tranmision)horas
L Espesor del material pie (m)
To
Perodo de la onda de calor horas
a Difusividad termica pie2hr (m2hr)
I
f - EXPmiddot (~L I TT ) (3) To a
siendo
f Factor decremento (0 amortiguamiento)
L Espesor del materialmiddot pie (m) bullbull
bull To Perodo 4e la onda de calorhoras
I
a Difusividad termica pie2hr (m2hr)
5
Analicemos la expresi6n para determinar la difusividad tar-mica (ecuacion 1)
La mayor(a de los materia1es de construccion tienen un cashy
lor especfico aproximadamente constante (Cp 020 BTU) y lboF
entonces podemos obtener el valor optimo dela difusividad
en base a la conductividad y la densidad del material
As un material puede presentar una difusividad baja ya
sea debido a una alta densidad 6 a un valorrelativamente
bajo de la conductividad En el caso de presentar una gran
deosidad el material al recibir el calor por convecci6ny
por radiacion comienzaa cargarse es decir aumenta su shy
-- energa interna ydespues de cierto tiempo transfiere el
calor al ambiente por 10 tanto presenta un alto valor del
defasaje El defasaje depende esencialmente de lamiddotmasa de
los materiales (0 sea de la densidad) y del espesor Enel
caso de que el material presente un valor bajo de la condupound
tividad el factor decremento sera bajo El factor decremenshy
to depende de la conductividad de los materiales y delesp~
sor (Los aislantes termicos se caracterizan por el bajo
factor decremento)
En los graficosque se obtienen con la resolucion del pro-
blema propuesto Ndeg 2 sepuede observar como vara el defashyI
saje y el factor decremento con el espesor para un determi
nlldo matorial
6
En 10 que se refiere al confort interior las 0Lstintas zo
nas climCltologicas exigen qiferentes propiedades de los rna
terlales de construcci6n y en este sentido 1a difusividad
termica constituye un concepto de gran utilidad en la seshy
leccion de los materiales
Un clima desertico se caracteriza por bruscas variaciones
de las condiciones exteriores es decir altas temperatushy
ras durante el da y bajas temperaturas en la noche Para
contrarrestar este efecto se requieren materiales can baja
difusividad termica 10 eual se debe lograr en base a gra~
-- des masas y una conductividad no muy alta con el objeto de
conseguir altos valores deldefasaje y quese produzcan en
el ambiente 0 vivienda temperaturas relativamente altas du
rante la noche 1 Imiddot I
En nuestro clima debido a que la variac ion de temperatura
entre el dLa y la noche es pequena se recomienda utilizar
matarialos do difusividlld bajl c1cbido a una conduc tivid~d
baja sin quela densidad alcance altos valores 6 sea se
trata de que el factor decremento sea bajo ya que general
mente se presentan temperaturas relativamente altas tanto J
en e1 dia como en 1a noche y es por esto que en nuestro
c1imn so ha gcncrnlizado 01 uso de b10qucs hUCCOG tanto en
techos como en paredes
7
En aquellos ambientes en los cuales se dispandra de un sis-~~~~ d~ ~~r~ qCQndi~iDngdo S~ tendra Qye mientrqs mas lapound
go as l prodo d oper4clon m~s imporeante es el factor
decremento mientras que cuando el perodo de operaci6n es
corto mas importancia tiene el defasaje de los materiales
de construccion
La tabla Ndeg 1 presenta las conductividades termicas cambi
nadas para distintos elementos de construccion utilizados
en Venezuela ~
4_ ORIENTACION Y PROTECCION SOLAR PARA LOS ANBIENTES
En la orientacion de un edificio y en la ubicacion de sus
distintos ambientes debera tomarse en cuenta las caracteshy
rsticas de incidencia solar en las diferentes epocas del
ano y horas del da as como tambien las funciones y hoshy
rarios de utilizacion de los distintos ambientes
Entre las influencias negativas del sol sobre el confort
se tiene el aumento producido en la temperatura del aire y
temperatura media radianteCinfluencias termicas) as coshy
mo el resplandor excesivo (influencia optica) Un estudio I
de estes factores comobase para la orientacion de un edi
ficio es bastante complicado sin embargo en una forma g~
lABlA Ndeg 1 (IJ----- )
Coeficientestota1es de transferencia de calor U (Biuhr pie2 degF)
Acabado ext~rior
Ninguno
15 cm mortero de yeso y cal
Tabli11as de obra limpia
Granito lavado 0 marti11ado de 25 cms
Ccraica gres
paradistintos materia1es de construccion
Espesor (em)
15
20
15
20
15
20
15
20
15
20 -
Ladri110 macizo
-0435
0371
0430
0364
0417
0358
0440
0378
0 454
0388
concreto macizo
0586
0520
0556
0500
0543
0490 w bullbull__
0595
0541
0613shy
0549
B10ques huecos arci11a
2 ee1das 3 eeldas -
0327 0272
0315 0257
0324 0270
0310 0254
0309 0261
0298 0247
0331 0274
0317 0258
0344 0283
0329 0267
bull
B10ques huecos concreto
2 celdas 3 ee1das
0479 0485
0470
0476shy
0 466
0474
0447 0449
0468 0466
0439 0439
0521 ol~94
04790488
05210555 04930518
NOTA E1 acabado interior es comun de 15 cm de mortero 5e incluyert efectos de pe1cu1as de aire co
I
9
neral se puede hacer uso de la tabla Ndeg 2 para la determi-nacion de ~q or~entaci6n de un edificio en la cual sa pre
santa informac16n sabre superficies da vidrio no protegishy
das de distintas orientaciones agrupadas de acuerdo con la
severidad de la carga termica radiante y la profundidadde
penetracion de la luz al ambiente
Se considera como Practicamente en sombra tt cuando se tie-
ne sombra natural total con mlnima penetracion 0 con ca
ga termica menorde 18 BTUhr por pie2 de ~idrio (50Kcal
hr por m2 de vidrio) Iinsolacion mediana If sino se s~br
_ pasa 60 BTUhr por pie2 (162 Kcalhr por m2 de vidrio) y
Severas cuando se tiene maxima penetracion yo ganacia
termica mayor que el valor indicado anteriormente
En la tabla Ndeg 3 se presenta una lista de orientaciones s2shyi II lares recomendadas para diferentes ambientes en edificios I
tipo 10deg LN (residencias escuelas hospitales y ofici shy
nas) bull bull I I I
I
En general se recomienda una orientacion al norte si se
quiere evitar rayos directos 0 una variacion apreciable
del nivel de tluminacion con lashoras del dla y unaorie~
tacion al sur cuando se quiere iluminacion brillante
______ ~-- w~_---_~--
TABLA N2 2 tIl
INSOLACION SOBRE SUPERFICIES VERTICALES PARA LATfTUDIOo NORTE
bull
oRIENTACIO N PRACTICAMENTE EN SOMORA INSOLACION MEDIANA INSOLACION SE~ - --~NOilTE TODO EL OIA DURANTE TODO EL ANO EXCEPTO bull
1m10 bull JULIO1------+~YO
TCOAS LAS TAnOES DEL A NO Y LAS MANANAS DE MAiiANAS DE TOOA$ LAS fJARAtlhS ExctTOHOROESTE I ~OVIEManE OICIEtORE EtiERO OCTUDRE Y FEDRER~ DCTUIlRE Y FEBreno
ESTE 0 TODAS LAS TAROES DEL ANO TOOAS LAS MANAflAS DEL ANO TODAS LAS IAUJNM OEL Afio
TOOt$ LAS TARDES OEL ANO EXCEPTO TAR DES DE OICIEMBRE TOOA9 LAS IUUIH AS eXCCPTO IGURESiE ~______~I_~CIE~B~ LlANAN~S Ot MAYO JUNlOULlO MAYO11m O JULIO
ToJO EL OA EtlTR eo TOOOEL CIA EN TODO EL OIA ENTRE sur NOVIEPIDflE Y EIJEnO I eLUSIVEI~ZO Y SEPTIEM snE INCLUSIVE ~OCTuaRE Y fEBRERO
I------~ --------shyTOlA$ L ~S MANANAS DE I ANO EXCEPTO bull IANA ~AS DE DICIEICBpoundE TOOAS L S TttRDES Dr AO EXCErSUlCOESTC OCI J)ElE TARCgtCS DE MAYO JUNIO JULIO TO MAYO tlWO HJL(_____-l
OESTE TODAS LAS MANANAS OEl A NO TOO AS LAS TAR DES DEL ANO
NOROESTE GTOOts LAS MANANAS DEL A~O TAROES DE OCTUtJRE Y FEORCRO TO[)lS LAS TAROE$ ENTRE ~ TtPOES ENTRE NOVEMeRt Y ENERO INCLUSIVE M~RO Y SEPTfEM BRE INCLUSIVE
I ---- shy
--1
J-gt o -~
TAB LA N9 3 r 1
middotORIENTACtONES SOLARES RECOMENDADAS PARA AMBIENTES EN EDFleIO TIPO
RESIDENCIAS
DORMITORIOS ESTARES
COMEOOR COCINA ESTUDIO JUE~S LAVANOERO BANOS GARAGE TALLER- DE TENDEDERO
HOSPITALES
CUARTOS DE PACIENTES TERRAZAS AOM INISTRllCIOtJ COCINAS SERVICtOS QUIROFANOS-PARiQ LABORAiORIOS RAYOS X SANllARlOS FISIOTERAPlA RETEN INFANTES FARMACIA CONSULTORtOS RESIDENCIA ENFERMERAS
iii NE E IE S SO 0 NO
00~~~80 00 0
0000
~~88888 00
N NE E SE S SO 0 NO
~sectsectO 88000008
LUZ SOLJlR INNECESARIA
o o
sect~~o 00
8888
ESCUELAS
AULAS
KINDERGARTEN TALLERES 818UOTECAS SANITARIOS CAFETERIAS
ADM IN ISrnAClON OAC PROFESORES SAlON PROFESORES LABORATORIOS AUDITO~UMS
GIMNASIO SERVICIOS
OFICINAS
EJECUTIVOS OFICINAS GENERALES AREAS DE RECEPCION OflCINAS DE OIBJJO SALA DE LECTUAA SANITARIOS SEFMCIOS RESTAURANT eAR
N NE E Spound S SO 0 NO
0088
08
~ ~ shy
~~8oooo~ iii HE E SE So SO 0 NO
88gsectsect0 0
~~sectsectsectsect8~ Iv
-
__~t4~
12
Con la orientacion de un edificio en base a los criterios
anteriores se puede lograr que 1a carga ~-eriTica debida a lq
tadiacion sectolar se mantenga en el edificio por dcbajo de
ciertos limites sin embaJgo no basta para evitar apreciabl~
mente los efectos negativos de la insolacion en orientacioshy
nes criticas como son 1a este y 1a oeste y as por ella que se
hace necesario e1 uso de artefactos exteriores de sombra
Entre los dispositivos estructurales de protecci6n solar
mas comunmente utilizados se tienen
1) E1 de amplios modulos de ventana definidos por parales
verticales para1es fronta1es ya1eros horizontales
2) E1 de los quiebra - solo brise - solei1 C9esarrol1ado shy
por Le Corbusier) los cua1es pueden ser verticales u
horizonta les fij os 0 moviles perpendiculares u ob u cuos a la superficie que protegen
5 VIDRlOS ANALlSlS TEIDUCO I Cuando la energia radiante incide sobre la superfi~ie de
un cuerposera afectada por tras propiedades
a) Absortividad C~) Fraccion de la radiacion inciden shyI i te absorbida por e1 cuerpo
b) Reflectividad (~) Fraccion de 1a radiacion inciden shy
te reflejada por la superficie del
i cuerpo
c) Tranomisividad (7) Fraccion de la radiacion incidenshy
te tranomitida a trav6s del cucrpo bull
13
Se debe cumplir que
(4)
Los vidrios secaracterizan porque su inercia termica es
despreciable 6 sea no se tiene el efecto de almacenamienshy
to de energa y la transferencia de calor se produce casi
estacionariamente
En nuestro clima se trata de lograr una minima ganancia de
calor a traves de los vidrios y esto es posible si anall
zando las propiedades anteriores se tiene una alta reflepound
tividad (vidriosmiddotlisos 6 brillantes)y una bajatransmisi shy
vidad (vidrios opacos)~
- Consideremos un vidrio no coloreado) 14 pulg (6 mm) Esect
te vidrio absorbe una porci6n del calor solar (15) y reshy
fleja 6 transmite el resto La cantidad reflejadamiddot6
transect
mitida depende del angulo de incidencia (angulo entre la
perpendicular ala superficie del vidrio y los rayos del
sol) Para un angulo de incidencia de 30deg 77 es transmi
tido y 8 reflejado A medida que el angulo de incidencia I aumente la cantidad de calor solar reflejado se incrementaI
y disminuye la cantidad transmitida La ganancia de calor
en el ambiente esta constituida por el calor transmitido
mas el 40 de~ calor absorbido por el vidrio bull i
1
14
FIGURA Ndeg 2
Transmision de ~adiaci6n solar directa a traves de un vidrio no coloreado 6 mm
c 015 z 008 lt 077
_+---v-----i~ 040 1I
OI5R
OI~R
O77R i
Tra n Imtuja
Ganancia de calor del ambiente
040 x O15R + 077R = 083R
1
r I I i
A continuacion se estudiara la efectividad de una protec shy
cion interior ymiddotpara ella analizaremos la combinacion vi shy
drio 6 mm - p~rsiana color claro
15
FIGURA Ndeg 3 (2]
Transmision de radiacion solar directa a traves ~~=un vidrio no coloreado 6 mm de espesor eon persiana blanca
cL Vidrio 015 077
Persiana 031 012
o4015~ t07 07 7 R
~o77
-
Ganancia de calor del ambiente (04 x 0 bull15 R) + (037 x 077 R)+ (012 x 077middotR)
+ (008x 051x 077R)+(0~4x 015 x 051 x 077R)
t = 049 R
f Es importante destacar que las persianas exteriores son mas
eficaces ya que el calor reflejado y absorbido se disipa en
el exterior mientras que cuando las persianas son interioshy
res el calor absorbido se disipa en el interior del ambieu
te y parte del calor reflejado es absorbido a su paso a
travcs del vidrio
~ABlA Ndeg 4 [2J
Factores de ganancia solar a trav~s de vidrios
Angulo deincidencia 30deg Velocidad del viento 8 Kmhr -I
Tipo de vidrio
-
Vidrio ordinario
Vidrio regular 6 mm
VidriosD5Drvente
40 a 48 absorci6n 48 a 56 absorci6n 56 a 70 absorci6n
Doble capa
Vidrio ordinario Vidrio regular 6 mm
Triple capa
Vidrio ordinario
Vidrio regular 6 mm
Vidrio de ealor Color ambar Rojo oscuro Azul oscuro Verde oscuro Verde grisaceo
Factor de vidrio sin
sombra
tOO
bull 94
80
73
62
-
90
80
a3
69
70
56
60
32 shy
46 -
Persiana
veneciana interior a 45deg
Color claro
56
56
56
53
51
54
52
48
47
Color medio
65
65
62
59
54
61
59
56
52
_- ----~---- L-o-----shy
Color oscuro
75
74
72
62
56
67
65
64
57
r~-
Persiana veneciana exterior a 45 0 Toldo exterior
Color claro
Claro afuera oscuro
Color claro
Color medio u
adentro oscuro
15 13 20 25
14 12 19 24
12 11
16 20 11 10 15 18 10 10 12 16
14 12 18 22
12 11 16 20
12 10
11
10 bull 16 14
20 -17
-
J-l 0
1 17
En la tabla Ndeg 4 se incluyen los factores de ganancia ao
lar a traves de v~dtios d~ diferentes tipos y en combinashy
g16n con ViUiHi Plot~QCiOrUU1 ampstQfj QQefigientie lie ltono
cen como factores deimplementos de sombran
6 REFERENCIA Y BIBLIOGRAFIA
1) Confort termico
middotW Corrales
lire acondicionado y arquitectura
2) Modern Air Conditioning System Design Carrier
3)
Cherne Grant Roberts 1959
lnvestigacion sobre comportamiento termico de techos
-4)
y paredes C~ne16n Silveira 197Q
lnvestigacion sobre proteccion de techos contra radi~
cion solar con aplicaci6n de materiales se~ectivos
ColmenaresRo4rguez 1973
l
5) Air Conditionlng Engineering ~v Jones 1967
bull
I I
(
1
6) Aislamientos reflectivosCohe~ Santaua1969
PROBLENAS
1) Para un material de construccion se tiene a temperashy
tura ambiente los siguientes valores en sus propiedashy des f~sjcas
Conductividad
Densidad
Calor especfico
038 BTUhr pieoF
106 lb-mpic3
020 BTUlboF
18
Considere
Espesor materiat 20 em
Fr~gdg Q 11 gndamp d oalori 12 horeB
a) Determine el fac tor deeremento
b) Determine el retraso de transmision (hr)
c) Determine los valores de middotla eonduetividad denshyI
sidad calor especfico) y difusividad tenniea en las unidades metrieas correspondientes (Keal Kg-m m degC)
d) Investigue el nombre del material que presentamiddot los valores considerados (indique la refer~ncia)
Para las mismas condiciones del problema anterior r~
presente grafieamente
a) Factor de deeremento vs espesor del material (em)
b) Retraso de transmision (hr) v~ espesor del mate~ rial (em) para los siguientes espesores del mashyterial de eonstrueeion
) I 10 15 20 30 y 40 centmetros
I Considere ~ pulgada ~ 1 1 tiemiddot -1 I 25 cm 12 pu gadasI
3) Cuatro materiales WXYZ presentan a temperatura amshy
biente los siguientes valores en sus propiedades fsi
bull cas
I
i
middot 1 191
NATERIAL CONDUCIVIDAP DENSIDAD CALOR ESPECIFICO llTUhr pieoF lb-rnpie3 BTUlboF
W 050 140 020shyX OOS 35 025 Y 0025 10 004 Z 120 170 020
En base a las propiedades anteriores (no 1dentifique
los materiales) diga
a) Cual (es) material (es) podrian ser clasificados
como material (es) aislante (s) Razone
b) Cual (es)ma~erial (es) podrian ser clasificados
como material (es) de construcciOn Razone
4) Determine el factor de implementos de sombra (gananshy
cia de calor al ambiente) para la combinacion persi~
na exterior - vidrio Asuma que 40 del calor ab~orbi
do por el vidrio fluye hacia adentro 1 ( d ~
Considere Persiana 037 012 Vidrio 015 008 077 f I
5) Para la combinacion vidrio - persiana - vidrio deterrni
ne el factor de implementos desombra Asuma que 13
del caldr encerrado 0 acumulado entre los dosvidrios
fluye alambiente y 23 al exterior
201
As mismo 40 del calor absorb ida por vidrio fluye h~
cia aclentq
Considere los siguientes casos bull
d a) Vidria ext e int 015
Persiana 037
oG b) Vidrio exterior 048
Persiana 037
Vidriointerior 015
~ ~
c) Vidrio ext e int 048
Persiana 037
) shy
i I
-
r I
j
e 008
051
CZ 005
051
008
O~5 -051
077
012
(0
047
012 077
6 047
012
3
FIGURA Ndeg 1
Variac ion de la temperatura en las superficies ~~terior (a) e interiQr (b) d up ~at~rial
-
La variacion de la temperatura debido a la radiacionsolar
de una superficie corresponde a una forma sinusoidal
3 I ANALISIS DE LAS PROPIEDADES IERHICAS
Un ndice de la inercia termica de un material 10 consti shy
tuye la difusividad termicamiddotlta tl lacual se expresa median I te lao siguiente ecuacion
(1)a=~ ~CP -
I
siendo
4
a Difusividad termica pie2hr (m2hr)
k Conductfvidad termic~ del material JJTU ( Kcal )hr pie of hr m Vc
~ Densidad lbpie3 (~gm3)
Cp Calor especfico del material (Kcal)KgOC
Mediante las siguientes ecuaciones se puede determinar el
defasaje y el factor decremento para cualquier material
(Ver referencia 4 parala deduccion de estas ecuaciones)
cent = L ~ (2) 2 V rra
siendo
shy
0 Defasaje (0 retraso de tranmision)horas
L Espesor del material pie (m)
To
Perodo de la onda de calor horas
a Difusividad termica pie2hr (m2hr)
I
f - EXPmiddot (~L I TT ) (3) To a
siendo
f Factor decremento (0 amortiguamiento)
L Espesor del materialmiddot pie (m) bullbull
bull To Perodo 4e la onda de calorhoras
I
a Difusividad termica pie2hr (m2hr)
5
Analicemos la expresi6n para determinar la difusividad tar-mica (ecuacion 1)
La mayor(a de los materia1es de construccion tienen un cashy
lor especfico aproximadamente constante (Cp 020 BTU) y lboF
entonces podemos obtener el valor optimo dela difusividad
en base a la conductividad y la densidad del material
As un material puede presentar una difusividad baja ya
sea debido a una alta densidad 6 a un valorrelativamente
bajo de la conductividad En el caso de presentar una gran
deosidad el material al recibir el calor por convecci6ny
por radiacion comienzaa cargarse es decir aumenta su shy
-- energa interna ydespues de cierto tiempo transfiere el
calor al ambiente por 10 tanto presenta un alto valor del
defasaje El defasaje depende esencialmente de lamiddotmasa de
los materiales (0 sea de la densidad) y del espesor Enel
caso de que el material presente un valor bajo de la condupound
tividad el factor decremento sera bajo El factor decremenshy
to depende de la conductividad de los materiales y delesp~
sor (Los aislantes termicos se caracterizan por el bajo
factor decremento)
En los graficosque se obtienen con la resolucion del pro-
blema propuesto Ndeg 2 sepuede observar como vara el defashyI
saje y el factor decremento con el espesor para un determi
nlldo matorial
6
En 10 que se refiere al confort interior las 0Lstintas zo
nas climCltologicas exigen qiferentes propiedades de los rna
terlales de construcci6n y en este sentido 1a difusividad
termica constituye un concepto de gran utilidad en la seshy
leccion de los materiales
Un clima desertico se caracteriza por bruscas variaciones
de las condiciones exteriores es decir altas temperatushy
ras durante el da y bajas temperaturas en la noche Para
contrarrestar este efecto se requieren materiales can baja
difusividad termica 10 eual se debe lograr en base a gra~
-- des masas y una conductividad no muy alta con el objeto de
conseguir altos valores deldefasaje y quese produzcan en
el ambiente 0 vivienda temperaturas relativamente altas du
rante la noche 1 Imiddot I
En nuestro clima debido a que la variac ion de temperatura
entre el dLa y la noche es pequena se recomienda utilizar
matarialos do difusividlld bajl c1cbido a una conduc tivid~d
baja sin quela densidad alcance altos valores 6 sea se
trata de que el factor decremento sea bajo ya que general
mente se presentan temperaturas relativamente altas tanto J
en e1 dia como en 1a noche y es por esto que en nuestro
c1imn so ha gcncrnlizado 01 uso de b10qucs hUCCOG tanto en
techos como en paredes
7
En aquellos ambientes en los cuales se dispandra de un sis-~~~~ d~ ~~r~ qCQndi~iDngdo S~ tendra Qye mientrqs mas lapound
go as l prodo d oper4clon m~s imporeante es el factor
decremento mientras que cuando el perodo de operaci6n es
corto mas importancia tiene el defasaje de los materiales
de construccion
La tabla Ndeg 1 presenta las conductividades termicas cambi
nadas para distintos elementos de construccion utilizados
en Venezuela ~
4_ ORIENTACION Y PROTECCION SOLAR PARA LOS ANBIENTES
En la orientacion de un edificio y en la ubicacion de sus
distintos ambientes debera tomarse en cuenta las caracteshy
rsticas de incidencia solar en las diferentes epocas del
ano y horas del da as como tambien las funciones y hoshy
rarios de utilizacion de los distintos ambientes
Entre las influencias negativas del sol sobre el confort
se tiene el aumento producido en la temperatura del aire y
temperatura media radianteCinfluencias termicas) as coshy
mo el resplandor excesivo (influencia optica) Un estudio I
de estes factores comobase para la orientacion de un edi
ficio es bastante complicado sin embargo en una forma g~
lABlA Ndeg 1 (IJ----- )
Coeficientestota1es de transferencia de calor U (Biuhr pie2 degF)
Acabado ext~rior
Ninguno
15 cm mortero de yeso y cal
Tabli11as de obra limpia
Granito lavado 0 marti11ado de 25 cms
Ccraica gres
paradistintos materia1es de construccion
Espesor (em)
15
20
15
20
15
20
15
20
15
20 -
Ladri110 macizo
-0435
0371
0430
0364
0417
0358
0440
0378
0 454
0388
concreto macizo
0586
0520
0556
0500
0543
0490 w bullbull__
0595
0541
0613shy
0549
B10ques huecos arci11a
2 ee1das 3 eeldas -
0327 0272
0315 0257
0324 0270
0310 0254
0309 0261
0298 0247
0331 0274
0317 0258
0344 0283
0329 0267
bull
B10ques huecos concreto
2 celdas 3 ee1das
0479 0485
0470
0476shy
0 466
0474
0447 0449
0468 0466
0439 0439
0521 ol~94
04790488
05210555 04930518
NOTA E1 acabado interior es comun de 15 cm de mortero 5e incluyert efectos de pe1cu1as de aire co
I
9
neral se puede hacer uso de la tabla Ndeg 2 para la determi-nacion de ~q or~entaci6n de un edificio en la cual sa pre
santa informac16n sabre superficies da vidrio no protegishy
das de distintas orientaciones agrupadas de acuerdo con la
severidad de la carga termica radiante y la profundidadde
penetracion de la luz al ambiente
Se considera como Practicamente en sombra tt cuando se tie-
ne sombra natural total con mlnima penetracion 0 con ca
ga termica menorde 18 BTUhr por pie2 de ~idrio (50Kcal
hr por m2 de vidrio) Iinsolacion mediana If sino se s~br
_ pasa 60 BTUhr por pie2 (162 Kcalhr por m2 de vidrio) y
Severas cuando se tiene maxima penetracion yo ganacia
termica mayor que el valor indicado anteriormente
En la tabla Ndeg 3 se presenta una lista de orientaciones s2shyi II lares recomendadas para diferentes ambientes en edificios I
tipo 10deg LN (residencias escuelas hospitales y ofici shy
nas) bull bull I I I
I
En general se recomienda una orientacion al norte si se
quiere evitar rayos directos 0 una variacion apreciable
del nivel de tluminacion con lashoras del dla y unaorie~
tacion al sur cuando se quiere iluminacion brillante
______ ~-- w~_---_~--
TABLA N2 2 tIl
INSOLACION SOBRE SUPERFICIES VERTICALES PARA LATfTUDIOo NORTE
bull
oRIENTACIO N PRACTICAMENTE EN SOMORA INSOLACION MEDIANA INSOLACION SE~ - --~NOilTE TODO EL OIA DURANTE TODO EL ANO EXCEPTO bull
1m10 bull JULIO1------+~YO
TCOAS LAS TAnOES DEL A NO Y LAS MANANAS DE MAiiANAS DE TOOA$ LAS fJARAtlhS ExctTOHOROESTE I ~OVIEManE OICIEtORE EtiERO OCTUDRE Y FEDRER~ DCTUIlRE Y FEBreno
ESTE 0 TODAS LAS TAROES DEL ANO TOOAS LAS MANAflAS DEL ANO TODAS LAS IAUJNM OEL Afio
TOOt$ LAS TARDES OEL ANO EXCEPTO TAR DES DE OICIEMBRE TOOA9 LAS IUUIH AS eXCCPTO IGURESiE ~______~I_~CIE~B~ LlANAN~S Ot MAYO JUNlOULlO MAYO11m O JULIO
ToJO EL OA EtlTR eo TOOOEL CIA EN TODO EL OIA ENTRE sur NOVIEPIDflE Y EIJEnO I eLUSIVEI~ZO Y SEPTIEM snE INCLUSIVE ~OCTuaRE Y fEBRERO
I------~ --------shyTOlA$ L ~S MANANAS DE I ANO EXCEPTO bull IANA ~AS DE DICIEICBpoundE TOOAS L S TttRDES Dr AO EXCErSUlCOESTC OCI J)ElE TARCgtCS DE MAYO JUNIO JULIO TO MAYO tlWO HJL(_____-l
OESTE TODAS LAS MANANAS OEl A NO TOO AS LAS TAR DES DEL ANO
NOROESTE GTOOts LAS MANANAS DEL A~O TAROES DE OCTUtJRE Y FEORCRO TO[)lS LAS TAROE$ ENTRE ~ TtPOES ENTRE NOVEMeRt Y ENERO INCLUSIVE M~RO Y SEPTfEM BRE INCLUSIVE
I ---- shy
--1
J-gt o -~
TAB LA N9 3 r 1
middotORIENTACtONES SOLARES RECOMENDADAS PARA AMBIENTES EN EDFleIO TIPO
RESIDENCIAS
DORMITORIOS ESTARES
COMEOOR COCINA ESTUDIO JUE~S LAVANOERO BANOS GARAGE TALLER- DE TENDEDERO
HOSPITALES
CUARTOS DE PACIENTES TERRAZAS AOM INISTRllCIOtJ COCINAS SERVICtOS QUIROFANOS-PARiQ LABORAiORIOS RAYOS X SANllARlOS FISIOTERAPlA RETEN INFANTES FARMACIA CONSULTORtOS RESIDENCIA ENFERMERAS
iii NE E IE S SO 0 NO
00~~~80 00 0
0000
~~88888 00
N NE E SE S SO 0 NO
~sectsectO 88000008
LUZ SOLJlR INNECESARIA
o o
sect~~o 00
8888
ESCUELAS
AULAS
KINDERGARTEN TALLERES 818UOTECAS SANITARIOS CAFETERIAS
ADM IN ISrnAClON OAC PROFESORES SAlON PROFESORES LABORATORIOS AUDITO~UMS
GIMNASIO SERVICIOS
OFICINAS
EJECUTIVOS OFICINAS GENERALES AREAS DE RECEPCION OflCINAS DE OIBJJO SALA DE LECTUAA SANITARIOS SEFMCIOS RESTAURANT eAR
N NE E Spound S SO 0 NO
0088
08
~ ~ shy
~~8oooo~ iii HE E SE So SO 0 NO
88gsectsect0 0
~~sectsectsectsect8~ Iv
-
__~t4~
12
Con la orientacion de un edificio en base a los criterios
anteriores se puede lograr que 1a carga ~-eriTica debida a lq
tadiacion sectolar se mantenga en el edificio por dcbajo de
ciertos limites sin embaJgo no basta para evitar apreciabl~
mente los efectos negativos de la insolacion en orientacioshy
nes criticas como son 1a este y 1a oeste y as por ella que se
hace necesario e1 uso de artefactos exteriores de sombra
Entre los dispositivos estructurales de protecci6n solar
mas comunmente utilizados se tienen
1) E1 de amplios modulos de ventana definidos por parales
verticales para1es fronta1es ya1eros horizontales
2) E1 de los quiebra - solo brise - solei1 C9esarrol1ado shy
por Le Corbusier) los cua1es pueden ser verticales u
horizonta les fij os 0 moviles perpendiculares u ob u cuos a la superficie que protegen
5 VIDRlOS ANALlSlS TEIDUCO I Cuando la energia radiante incide sobre la superfi~ie de
un cuerposera afectada por tras propiedades
a) Absortividad C~) Fraccion de la radiacion inciden shyI i te absorbida por e1 cuerpo
b) Reflectividad (~) Fraccion de 1a radiacion inciden shy
te reflejada por la superficie del
i cuerpo
c) Tranomisividad (7) Fraccion de la radiacion incidenshy
te tranomitida a trav6s del cucrpo bull
13
Se debe cumplir que
(4)
Los vidrios secaracterizan porque su inercia termica es
despreciable 6 sea no se tiene el efecto de almacenamienshy
to de energa y la transferencia de calor se produce casi
estacionariamente
En nuestro clima se trata de lograr una minima ganancia de
calor a traves de los vidrios y esto es posible si anall
zando las propiedades anteriores se tiene una alta reflepound
tividad (vidriosmiddotlisos 6 brillantes)y una bajatransmisi shy
vidad (vidrios opacos)~
- Consideremos un vidrio no coloreado) 14 pulg (6 mm) Esect
te vidrio absorbe una porci6n del calor solar (15) y reshy
fleja 6 transmite el resto La cantidad reflejadamiddot6
transect
mitida depende del angulo de incidencia (angulo entre la
perpendicular ala superficie del vidrio y los rayos del
sol) Para un angulo de incidencia de 30deg 77 es transmi
tido y 8 reflejado A medida que el angulo de incidencia I aumente la cantidad de calor solar reflejado se incrementaI
y disminuye la cantidad transmitida La ganancia de calor
en el ambiente esta constituida por el calor transmitido
mas el 40 de~ calor absorbido por el vidrio bull i
1
14
FIGURA Ndeg 2
Transmision de ~adiaci6n solar directa a traves de un vidrio no coloreado 6 mm
c 015 z 008 lt 077
_+---v-----i~ 040 1I
OI5R
OI~R
O77R i
Tra n Imtuja
Ganancia de calor del ambiente
040 x O15R + 077R = 083R
1
r I I i
A continuacion se estudiara la efectividad de una protec shy
cion interior ymiddotpara ella analizaremos la combinacion vi shy
drio 6 mm - p~rsiana color claro
15
FIGURA Ndeg 3 (2]
Transmision de radiacion solar directa a traves ~~=un vidrio no coloreado 6 mm de espesor eon persiana blanca
cL Vidrio 015 077
Persiana 031 012
o4015~ t07 07 7 R
~o77
-
Ganancia de calor del ambiente (04 x 0 bull15 R) + (037 x 077 R)+ (012 x 077middotR)
+ (008x 051x 077R)+(0~4x 015 x 051 x 077R)
t = 049 R
f Es importante destacar que las persianas exteriores son mas
eficaces ya que el calor reflejado y absorbido se disipa en
el exterior mientras que cuando las persianas son interioshy
res el calor absorbido se disipa en el interior del ambieu
te y parte del calor reflejado es absorbido a su paso a
travcs del vidrio
~ABlA Ndeg 4 [2J
Factores de ganancia solar a trav~s de vidrios
Angulo deincidencia 30deg Velocidad del viento 8 Kmhr -I
Tipo de vidrio
-
Vidrio ordinario
Vidrio regular 6 mm
VidriosD5Drvente
40 a 48 absorci6n 48 a 56 absorci6n 56 a 70 absorci6n
Doble capa
Vidrio ordinario Vidrio regular 6 mm
Triple capa
Vidrio ordinario
Vidrio regular 6 mm
Vidrio de ealor Color ambar Rojo oscuro Azul oscuro Verde oscuro Verde grisaceo
Factor de vidrio sin
sombra
tOO
bull 94
80
73
62
-
90
80
a3
69
70
56
60
32 shy
46 -
Persiana
veneciana interior a 45deg
Color claro
56
56
56
53
51
54
52
48
47
Color medio
65
65
62
59
54
61
59
56
52
_- ----~---- L-o-----shy
Color oscuro
75
74
72
62
56
67
65
64
57
r~-
Persiana veneciana exterior a 45 0 Toldo exterior
Color claro
Claro afuera oscuro
Color claro
Color medio u
adentro oscuro
15 13 20 25
14 12 19 24
12 11
16 20 11 10 15 18 10 10 12 16
14 12 18 22
12 11 16 20
12 10
11
10 bull 16 14
20 -17
-
J-l 0
1 17
En la tabla Ndeg 4 se incluyen los factores de ganancia ao
lar a traves de v~dtios d~ diferentes tipos y en combinashy
g16n con ViUiHi Plot~QCiOrUU1 ampstQfj QQefigientie lie ltono
cen como factores deimplementos de sombran
6 REFERENCIA Y BIBLIOGRAFIA
1) Confort termico
middotW Corrales
lire acondicionado y arquitectura
2) Modern Air Conditioning System Design Carrier
3)
Cherne Grant Roberts 1959
lnvestigacion sobre comportamiento termico de techos
-4)
y paredes C~ne16n Silveira 197Q
lnvestigacion sobre proteccion de techos contra radi~
cion solar con aplicaci6n de materiales se~ectivos
ColmenaresRo4rguez 1973
l
5) Air Conditionlng Engineering ~v Jones 1967
bull
I I
(
1
6) Aislamientos reflectivosCohe~ Santaua1969
PROBLENAS
1) Para un material de construccion se tiene a temperashy
tura ambiente los siguientes valores en sus propiedashy des f~sjcas
Conductividad
Densidad
Calor especfico
038 BTUhr pieoF
106 lb-mpic3
020 BTUlboF
18
Considere
Espesor materiat 20 em
Fr~gdg Q 11 gndamp d oalori 12 horeB
a) Determine el fac tor deeremento
b) Determine el retraso de transmision (hr)
c) Determine los valores de middotla eonduetividad denshyI
sidad calor especfico) y difusividad tenniea en las unidades metrieas correspondientes (Keal Kg-m m degC)
d) Investigue el nombre del material que presentamiddot los valores considerados (indique la refer~ncia)
Para las mismas condiciones del problema anterior r~
presente grafieamente
a) Factor de deeremento vs espesor del material (em)
b) Retraso de transmision (hr) v~ espesor del mate~ rial (em) para los siguientes espesores del mashyterial de eonstrueeion
) I 10 15 20 30 y 40 centmetros
I Considere ~ pulgada ~ 1 1 tiemiddot -1 I 25 cm 12 pu gadasI
3) Cuatro materiales WXYZ presentan a temperatura amshy
biente los siguientes valores en sus propiedades fsi
bull cas
I
i
middot 1 191
NATERIAL CONDUCIVIDAP DENSIDAD CALOR ESPECIFICO llTUhr pieoF lb-rnpie3 BTUlboF
W 050 140 020shyX OOS 35 025 Y 0025 10 004 Z 120 170 020
En base a las propiedades anteriores (no 1dentifique
los materiales) diga
a) Cual (es) material (es) podrian ser clasificados
como material (es) aislante (s) Razone
b) Cual (es)ma~erial (es) podrian ser clasificados
como material (es) de construcciOn Razone
4) Determine el factor de implementos de sombra (gananshy
cia de calor al ambiente) para la combinacion persi~
na exterior - vidrio Asuma que 40 del calor ab~orbi
do por el vidrio fluye hacia adentro 1 ( d ~
Considere Persiana 037 012 Vidrio 015 008 077 f I
5) Para la combinacion vidrio - persiana - vidrio deterrni
ne el factor de implementos desombra Asuma que 13
del caldr encerrado 0 acumulado entre los dosvidrios
fluye alambiente y 23 al exterior
201
As mismo 40 del calor absorb ida por vidrio fluye h~
cia aclentq
Considere los siguientes casos bull
d a) Vidria ext e int 015
Persiana 037
oG b) Vidrio exterior 048
Persiana 037
Vidriointerior 015
~ ~
c) Vidrio ext e int 048
Persiana 037
) shy
i I
-
r I
j
e 008
051
CZ 005
051
008
O~5 -051
077
012
(0
047
012 077
6 047
012
4
a Difusividad termica pie2hr (m2hr)
k Conductfvidad termic~ del material JJTU ( Kcal )hr pie of hr m Vc
~ Densidad lbpie3 (~gm3)
Cp Calor especfico del material (Kcal)KgOC
Mediante las siguientes ecuaciones se puede determinar el
defasaje y el factor decremento para cualquier material
(Ver referencia 4 parala deduccion de estas ecuaciones)
cent = L ~ (2) 2 V rra
siendo
shy
0 Defasaje (0 retraso de tranmision)horas
L Espesor del material pie (m)
To
Perodo de la onda de calor horas
a Difusividad termica pie2hr (m2hr)
I
f - EXPmiddot (~L I TT ) (3) To a
siendo
f Factor decremento (0 amortiguamiento)
L Espesor del materialmiddot pie (m) bullbull
bull To Perodo 4e la onda de calorhoras
I
a Difusividad termica pie2hr (m2hr)
5
Analicemos la expresi6n para determinar la difusividad tar-mica (ecuacion 1)
La mayor(a de los materia1es de construccion tienen un cashy
lor especfico aproximadamente constante (Cp 020 BTU) y lboF
entonces podemos obtener el valor optimo dela difusividad
en base a la conductividad y la densidad del material
As un material puede presentar una difusividad baja ya
sea debido a una alta densidad 6 a un valorrelativamente
bajo de la conductividad En el caso de presentar una gran
deosidad el material al recibir el calor por convecci6ny
por radiacion comienzaa cargarse es decir aumenta su shy
-- energa interna ydespues de cierto tiempo transfiere el
calor al ambiente por 10 tanto presenta un alto valor del
defasaje El defasaje depende esencialmente de lamiddotmasa de
los materiales (0 sea de la densidad) y del espesor Enel
caso de que el material presente un valor bajo de la condupound
tividad el factor decremento sera bajo El factor decremenshy
to depende de la conductividad de los materiales y delesp~
sor (Los aislantes termicos se caracterizan por el bajo
factor decremento)
En los graficosque se obtienen con la resolucion del pro-
blema propuesto Ndeg 2 sepuede observar como vara el defashyI
saje y el factor decremento con el espesor para un determi
nlldo matorial
6
En 10 que se refiere al confort interior las 0Lstintas zo
nas climCltologicas exigen qiferentes propiedades de los rna
terlales de construcci6n y en este sentido 1a difusividad
termica constituye un concepto de gran utilidad en la seshy
leccion de los materiales
Un clima desertico se caracteriza por bruscas variaciones
de las condiciones exteriores es decir altas temperatushy
ras durante el da y bajas temperaturas en la noche Para
contrarrestar este efecto se requieren materiales can baja
difusividad termica 10 eual se debe lograr en base a gra~
-- des masas y una conductividad no muy alta con el objeto de
conseguir altos valores deldefasaje y quese produzcan en
el ambiente 0 vivienda temperaturas relativamente altas du
rante la noche 1 Imiddot I
En nuestro clima debido a que la variac ion de temperatura
entre el dLa y la noche es pequena se recomienda utilizar
matarialos do difusividlld bajl c1cbido a una conduc tivid~d
baja sin quela densidad alcance altos valores 6 sea se
trata de que el factor decremento sea bajo ya que general
mente se presentan temperaturas relativamente altas tanto J
en e1 dia como en 1a noche y es por esto que en nuestro
c1imn so ha gcncrnlizado 01 uso de b10qucs hUCCOG tanto en
techos como en paredes
7
En aquellos ambientes en los cuales se dispandra de un sis-~~~~ d~ ~~r~ qCQndi~iDngdo S~ tendra Qye mientrqs mas lapound
go as l prodo d oper4clon m~s imporeante es el factor
decremento mientras que cuando el perodo de operaci6n es
corto mas importancia tiene el defasaje de los materiales
de construccion
La tabla Ndeg 1 presenta las conductividades termicas cambi
nadas para distintos elementos de construccion utilizados
en Venezuela ~
4_ ORIENTACION Y PROTECCION SOLAR PARA LOS ANBIENTES
En la orientacion de un edificio y en la ubicacion de sus
distintos ambientes debera tomarse en cuenta las caracteshy
rsticas de incidencia solar en las diferentes epocas del
ano y horas del da as como tambien las funciones y hoshy
rarios de utilizacion de los distintos ambientes
Entre las influencias negativas del sol sobre el confort
se tiene el aumento producido en la temperatura del aire y
temperatura media radianteCinfluencias termicas) as coshy
mo el resplandor excesivo (influencia optica) Un estudio I
de estes factores comobase para la orientacion de un edi
ficio es bastante complicado sin embargo en una forma g~
lABlA Ndeg 1 (IJ----- )
Coeficientestota1es de transferencia de calor U (Biuhr pie2 degF)
Acabado ext~rior
Ninguno
15 cm mortero de yeso y cal
Tabli11as de obra limpia
Granito lavado 0 marti11ado de 25 cms
Ccraica gres
paradistintos materia1es de construccion
Espesor (em)
15
20
15
20
15
20
15
20
15
20 -
Ladri110 macizo
-0435
0371
0430
0364
0417
0358
0440
0378
0 454
0388
concreto macizo
0586
0520
0556
0500
0543
0490 w bullbull__
0595
0541
0613shy
0549
B10ques huecos arci11a
2 ee1das 3 eeldas -
0327 0272
0315 0257
0324 0270
0310 0254
0309 0261
0298 0247
0331 0274
0317 0258
0344 0283
0329 0267
bull
B10ques huecos concreto
2 celdas 3 ee1das
0479 0485
0470
0476shy
0 466
0474
0447 0449
0468 0466
0439 0439
0521 ol~94
04790488
05210555 04930518
NOTA E1 acabado interior es comun de 15 cm de mortero 5e incluyert efectos de pe1cu1as de aire co
I
9
neral se puede hacer uso de la tabla Ndeg 2 para la determi-nacion de ~q or~entaci6n de un edificio en la cual sa pre
santa informac16n sabre superficies da vidrio no protegishy
das de distintas orientaciones agrupadas de acuerdo con la
severidad de la carga termica radiante y la profundidadde
penetracion de la luz al ambiente
Se considera como Practicamente en sombra tt cuando se tie-
ne sombra natural total con mlnima penetracion 0 con ca
ga termica menorde 18 BTUhr por pie2 de ~idrio (50Kcal
hr por m2 de vidrio) Iinsolacion mediana If sino se s~br
_ pasa 60 BTUhr por pie2 (162 Kcalhr por m2 de vidrio) y
Severas cuando se tiene maxima penetracion yo ganacia
termica mayor que el valor indicado anteriormente
En la tabla Ndeg 3 se presenta una lista de orientaciones s2shyi II lares recomendadas para diferentes ambientes en edificios I
tipo 10deg LN (residencias escuelas hospitales y ofici shy
nas) bull bull I I I
I
En general se recomienda una orientacion al norte si se
quiere evitar rayos directos 0 una variacion apreciable
del nivel de tluminacion con lashoras del dla y unaorie~
tacion al sur cuando se quiere iluminacion brillante
______ ~-- w~_---_~--
TABLA N2 2 tIl
INSOLACION SOBRE SUPERFICIES VERTICALES PARA LATfTUDIOo NORTE
bull
oRIENTACIO N PRACTICAMENTE EN SOMORA INSOLACION MEDIANA INSOLACION SE~ - --~NOilTE TODO EL OIA DURANTE TODO EL ANO EXCEPTO bull
1m10 bull JULIO1------+~YO
TCOAS LAS TAnOES DEL A NO Y LAS MANANAS DE MAiiANAS DE TOOA$ LAS fJARAtlhS ExctTOHOROESTE I ~OVIEManE OICIEtORE EtiERO OCTUDRE Y FEDRER~ DCTUIlRE Y FEBreno
ESTE 0 TODAS LAS TAROES DEL ANO TOOAS LAS MANAflAS DEL ANO TODAS LAS IAUJNM OEL Afio
TOOt$ LAS TARDES OEL ANO EXCEPTO TAR DES DE OICIEMBRE TOOA9 LAS IUUIH AS eXCCPTO IGURESiE ~______~I_~CIE~B~ LlANAN~S Ot MAYO JUNlOULlO MAYO11m O JULIO
ToJO EL OA EtlTR eo TOOOEL CIA EN TODO EL OIA ENTRE sur NOVIEPIDflE Y EIJEnO I eLUSIVEI~ZO Y SEPTIEM snE INCLUSIVE ~OCTuaRE Y fEBRERO
I------~ --------shyTOlA$ L ~S MANANAS DE I ANO EXCEPTO bull IANA ~AS DE DICIEICBpoundE TOOAS L S TttRDES Dr AO EXCErSUlCOESTC OCI J)ElE TARCgtCS DE MAYO JUNIO JULIO TO MAYO tlWO HJL(_____-l
OESTE TODAS LAS MANANAS OEl A NO TOO AS LAS TAR DES DEL ANO
NOROESTE GTOOts LAS MANANAS DEL A~O TAROES DE OCTUtJRE Y FEORCRO TO[)lS LAS TAROE$ ENTRE ~ TtPOES ENTRE NOVEMeRt Y ENERO INCLUSIVE M~RO Y SEPTfEM BRE INCLUSIVE
I ---- shy
--1
J-gt o -~
TAB LA N9 3 r 1
middotORIENTACtONES SOLARES RECOMENDADAS PARA AMBIENTES EN EDFleIO TIPO
RESIDENCIAS
DORMITORIOS ESTARES
COMEOOR COCINA ESTUDIO JUE~S LAVANOERO BANOS GARAGE TALLER- DE TENDEDERO
HOSPITALES
CUARTOS DE PACIENTES TERRAZAS AOM INISTRllCIOtJ COCINAS SERVICtOS QUIROFANOS-PARiQ LABORAiORIOS RAYOS X SANllARlOS FISIOTERAPlA RETEN INFANTES FARMACIA CONSULTORtOS RESIDENCIA ENFERMERAS
iii NE E IE S SO 0 NO
00~~~80 00 0
0000
~~88888 00
N NE E SE S SO 0 NO
~sectsectO 88000008
LUZ SOLJlR INNECESARIA
o o
sect~~o 00
8888
ESCUELAS
AULAS
KINDERGARTEN TALLERES 818UOTECAS SANITARIOS CAFETERIAS
ADM IN ISrnAClON OAC PROFESORES SAlON PROFESORES LABORATORIOS AUDITO~UMS
GIMNASIO SERVICIOS
OFICINAS
EJECUTIVOS OFICINAS GENERALES AREAS DE RECEPCION OflCINAS DE OIBJJO SALA DE LECTUAA SANITARIOS SEFMCIOS RESTAURANT eAR
N NE E Spound S SO 0 NO
0088
08
~ ~ shy
~~8oooo~ iii HE E SE So SO 0 NO
88gsectsect0 0
~~sectsectsectsect8~ Iv
-
__~t4~
12
Con la orientacion de un edificio en base a los criterios
anteriores se puede lograr que 1a carga ~-eriTica debida a lq
tadiacion sectolar se mantenga en el edificio por dcbajo de
ciertos limites sin embaJgo no basta para evitar apreciabl~
mente los efectos negativos de la insolacion en orientacioshy
nes criticas como son 1a este y 1a oeste y as por ella que se
hace necesario e1 uso de artefactos exteriores de sombra
Entre los dispositivos estructurales de protecci6n solar
mas comunmente utilizados se tienen
1) E1 de amplios modulos de ventana definidos por parales
verticales para1es fronta1es ya1eros horizontales
2) E1 de los quiebra - solo brise - solei1 C9esarrol1ado shy
por Le Corbusier) los cua1es pueden ser verticales u
horizonta les fij os 0 moviles perpendiculares u ob u cuos a la superficie que protegen
5 VIDRlOS ANALlSlS TEIDUCO I Cuando la energia radiante incide sobre la superfi~ie de
un cuerposera afectada por tras propiedades
a) Absortividad C~) Fraccion de la radiacion inciden shyI i te absorbida por e1 cuerpo
b) Reflectividad (~) Fraccion de 1a radiacion inciden shy
te reflejada por la superficie del
i cuerpo
c) Tranomisividad (7) Fraccion de la radiacion incidenshy
te tranomitida a trav6s del cucrpo bull
13
Se debe cumplir que
(4)
Los vidrios secaracterizan porque su inercia termica es
despreciable 6 sea no se tiene el efecto de almacenamienshy
to de energa y la transferencia de calor se produce casi
estacionariamente
En nuestro clima se trata de lograr una minima ganancia de
calor a traves de los vidrios y esto es posible si anall
zando las propiedades anteriores se tiene una alta reflepound
tividad (vidriosmiddotlisos 6 brillantes)y una bajatransmisi shy
vidad (vidrios opacos)~
- Consideremos un vidrio no coloreado) 14 pulg (6 mm) Esect
te vidrio absorbe una porci6n del calor solar (15) y reshy
fleja 6 transmite el resto La cantidad reflejadamiddot6
transect
mitida depende del angulo de incidencia (angulo entre la
perpendicular ala superficie del vidrio y los rayos del
sol) Para un angulo de incidencia de 30deg 77 es transmi
tido y 8 reflejado A medida que el angulo de incidencia I aumente la cantidad de calor solar reflejado se incrementaI
y disminuye la cantidad transmitida La ganancia de calor
en el ambiente esta constituida por el calor transmitido
mas el 40 de~ calor absorbido por el vidrio bull i
1
14
FIGURA Ndeg 2
Transmision de ~adiaci6n solar directa a traves de un vidrio no coloreado 6 mm
c 015 z 008 lt 077
_+---v-----i~ 040 1I
OI5R
OI~R
O77R i
Tra n Imtuja
Ganancia de calor del ambiente
040 x O15R + 077R = 083R
1
r I I i
A continuacion se estudiara la efectividad de una protec shy
cion interior ymiddotpara ella analizaremos la combinacion vi shy
drio 6 mm - p~rsiana color claro
15
FIGURA Ndeg 3 (2]
Transmision de radiacion solar directa a traves ~~=un vidrio no coloreado 6 mm de espesor eon persiana blanca
cL Vidrio 015 077
Persiana 031 012
o4015~ t07 07 7 R
~o77
-
Ganancia de calor del ambiente (04 x 0 bull15 R) + (037 x 077 R)+ (012 x 077middotR)
+ (008x 051x 077R)+(0~4x 015 x 051 x 077R)
t = 049 R
f Es importante destacar que las persianas exteriores son mas
eficaces ya que el calor reflejado y absorbido se disipa en
el exterior mientras que cuando las persianas son interioshy
res el calor absorbido se disipa en el interior del ambieu
te y parte del calor reflejado es absorbido a su paso a
travcs del vidrio
~ABlA Ndeg 4 [2J
Factores de ganancia solar a trav~s de vidrios
Angulo deincidencia 30deg Velocidad del viento 8 Kmhr -I
Tipo de vidrio
-
Vidrio ordinario
Vidrio regular 6 mm
VidriosD5Drvente
40 a 48 absorci6n 48 a 56 absorci6n 56 a 70 absorci6n
Doble capa
Vidrio ordinario Vidrio regular 6 mm
Triple capa
Vidrio ordinario
Vidrio regular 6 mm
Vidrio de ealor Color ambar Rojo oscuro Azul oscuro Verde oscuro Verde grisaceo
Factor de vidrio sin
sombra
tOO
bull 94
80
73
62
-
90
80
a3
69
70
56
60
32 shy
46 -
Persiana
veneciana interior a 45deg
Color claro
56
56
56
53
51
54
52
48
47
Color medio
65
65
62
59
54
61
59
56
52
_- ----~---- L-o-----shy
Color oscuro
75
74
72
62
56
67
65
64
57
r~-
Persiana veneciana exterior a 45 0 Toldo exterior
Color claro
Claro afuera oscuro
Color claro
Color medio u
adentro oscuro
15 13 20 25
14 12 19 24
12 11
16 20 11 10 15 18 10 10 12 16
14 12 18 22
12 11 16 20
12 10
11
10 bull 16 14
20 -17
-
J-l 0
1 17
En la tabla Ndeg 4 se incluyen los factores de ganancia ao
lar a traves de v~dtios d~ diferentes tipos y en combinashy
g16n con ViUiHi Plot~QCiOrUU1 ampstQfj QQefigientie lie ltono
cen como factores deimplementos de sombran
6 REFERENCIA Y BIBLIOGRAFIA
1) Confort termico
middotW Corrales
lire acondicionado y arquitectura
2) Modern Air Conditioning System Design Carrier
3)
Cherne Grant Roberts 1959
lnvestigacion sobre comportamiento termico de techos
-4)
y paredes C~ne16n Silveira 197Q
lnvestigacion sobre proteccion de techos contra radi~
cion solar con aplicaci6n de materiales se~ectivos
ColmenaresRo4rguez 1973
l
5) Air Conditionlng Engineering ~v Jones 1967
bull
I I
(
1
6) Aislamientos reflectivosCohe~ Santaua1969
PROBLENAS
1) Para un material de construccion se tiene a temperashy
tura ambiente los siguientes valores en sus propiedashy des f~sjcas
Conductividad
Densidad
Calor especfico
038 BTUhr pieoF
106 lb-mpic3
020 BTUlboF
18
Considere
Espesor materiat 20 em
Fr~gdg Q 11 gndamp d oalori 12 horeB
a) Determine el fac tor deeremento
b) Determine el retraso de transmision (hr)
c) Determine los valores de middotla eonduetividad denshyI
sidad calor especfico) y difusividad tenniea en las unidades metrieas correspondientes (Keal Kg-m m degC)
d) Investigue el nombre del material que presentamiddot los valores considerados (indique la refer~ncia)
Para las mismas condiciones del problema anterior r~
presente grafieamente
a) Factor de deeremento vs espesor del material (em)
b) Retraso de transmision (hr) v~ espesor del mate~ rial (em) para los siguientes espesores del mashyterial de eonstrueeion
) I 10 15 20 30 y 40 centmetros
I Considere ~ pulgada ~ 1 1 tiemiddot -1 I 25 cm 12 pu gadasI
3) Cuatro materiales WXYZ presentan a temperatura amshy
biente los siguientes valores en sus propiedades fsi
bull cas
I
i
middot 1 191
NATERIAL CONDUCIVIDAP DENSIDAD CALOR ESPECIFICO llTUhr pieoF lb-rnpie3 BTUlboF
W 050 140 020shyX OOS 35 025 Y 0025 10 004 Z 120 170 020
En base a las propiedades anteriores (no 1dentifique
los materiales) diga
a) Cual (es) material (es) podrian ser clasificados
como material (es) aislante (s) Razone
b) Cual (es)ma~erial (es) podrian ser clasificados
como material (es) de construcciOn Razone
4) Determine el factor de implementos de sombra (gananshy
cia de calor al ambiente) para la combinacion persi~
na exterior - vidrio Asuma que 40 del calor ab~orbi
do por el vidrio fluye hacia adentro 1 ( d ~
Considere Persiana 037 012 Vidrio 015 008 077 f I
5) Para la combinacion vidrio - persiana - vidrio deterrni
ne el factor de implementos desombra Asuma que 13
del caldr encerrado 0 acumulado entre los dosvidrios
fluye alambiente y 23 al exterior
201
As mismo 40 del calor absorb ida por vidrio fluye h~
cia aclentq
Considere los siguientes casos bull
d a) Vidria ext e int 015
Persiana 037
oG b) Vidrio exterior 048
Persiana 037
Vidriointerior 015
~ ~
c) Vidrio ext e int 048
Persiana 037
) shy
i I
-
r I
j
e 008
051
CZ 005
051
008
O~5 -051
077
012
(0
047
012 077
6 047
012
5
Analicemos la expresi6n para determinar la difusividad tar-mica (ecuacion 1)
La mayor(a de los materia1es de construccion tienen un cashy
lor especfico aproximadamente constante (Cp 020 BTU) y lboF
entonces podemos obtener el valor optimo dela difusividad
en base a la conductividad y la densidad del material
As un material puede presentar una difusividad baja ya
sea debido a una alta densidad 6 a un valorrelativamente
bajo de la conductividad En el caso de presentar una gran
deosidad el material al recibir el calor por convecci6ny
por radiacion comienzaa cargarse es decir aumenta su shy
-- energa interna ydespues de cierto tiempo transfiere el
calor al ambiente por 10 tanto presenta un alto valor del
defasaje El defasaje depende esencialmente de lamiddotmasa de
los materiales (0 sea de la densidad) y del espesor Enel
caso de que el material presente un valor bajo de la condupound
tividad el factor decremento sera bajo El factor decremenshy
to depende de la conductividad de los materiales y delesp~
sor (Los aislantes termicos se caracterizan por el bajo
factor decremento)
En los graficosque se obtienen con la resolucion del pro-
blema propuesto Ndeg 2 sepuede observar como vara el defashyI
saje y el factor decremento con el espesor para un determi
nlldo matorial
6
En 10 que se refiere al confort interior las 0Lstintas zo
nas climCltologicas exigen qiferentes propiedades de los rna
terlales de construcci6n y en este sentido 1a difusividad
termica constituye un concepto de gran utilidad en la seshy
leccion de los materiales
Un clima desertico se caracteriza por bruscas variaciones
de las condiciones exteriores es decir altas temperatushy
ras durante el da y bajas temperaturas en la noche Para
contrarrestar este efecto se requieren materiales can baja
difusividad termica 10 eual se debe lograr en base a gra~
-- des masas y una conductividad no muy alta con el objeto de
conseguir altos valores deldefasaje y quese produzcan en
el ambiente 0 vivienda temperaturas relativamente altas du
rante la noche 1 Imiddot I
En nuestro clima debido a que la variac ion de temperatura
entre el dLa y la noche es pequena se recomienda utilizar
matarialos do difusividlld bajl c1cbido a una conduc tivid~d
baja sin quela densidad alcance altos valores 6 sea se
trata de que el factor decremento sea bajo ya que general
mente se presentan temperaturas relativamente altas tanto J
en e1 dia como en 1a noche y es por esto que en nuestro
c1imn so ha gcncrnlizado 01 uso de b10qucs hUCCOG tanto en
techos como en paredes
7
En aquellos ambientes en los cuales se dispandra de un sis-~~~~ d~ ~~r~ qCQndi~iDngdo S~ tendra Qye mientrqs mas lapound
go as l prodo d oper4clon m~s imporeante es el factor
decremento mientras que cuando el perodo de operaci6n es
corto mas importancia tiene el defasaje de los materiales
de construccion
La tabla Ndeg 1 presenta las conductividades termicas cambi
nadas para distintos elementos de construccion utilizados
en Venezuela ~
4_ ORIENTACION Y PROTECCION SOLAR PARA LOS ANBIENTES
En la orientacion de un edificio y en la ubicacion de sus
distintos ambientes debera tomarse en cuenta las caracteshy
rsticas de incidencia solar en las diferentes epocas del
ano y horas del da as como tambien las funciones y hoshy
rarios de utilizacion de los distintos ambientes
Entre las influencias negativas del sol sobre el confort
se tiene el aumento producido en la temperatura del aire y
temperatura media radianteCinfluencias termicas) as coshy
mo el resplandor excesivo (influencia optica) Un estudio I
de estes factores comobase para la orientacion de un edi
ficio es bastante complicado sin embargo en una forma g~
lABlA Ndeg 1 (IJ----- )
Coeficientestota1es de transferencia de calor U (Biuhr pie2 degF)
Acabado ext~rior
Ninguno
15 cm mortero de yeso y cal
Tabli11as de obra limpia
Granito lavado 0 marti11ado de 25 cms
Ccraica gres
paradistintos materia1es de construccion
Espesor (em)
15
20
15
20
15
20
15
20
15
20 -
Ladri110 macizo
-0435
0371
0430
0364
0417
0358
0440
0378
0 454
0388
concreto macizo
0586
0520
0556
0500
0543
0490 w bullbull__
0595
0541
0613shy
0549
B10ques huecos arci11a
2 ee1das 3 eeldas -
0327 0272
0315 0257
0324 0270
0310 0254
0309 0261
0298 0247
0331 0274
0317 0258
0344 0283
0329 0267
bull
B10ques huecos concreto
2 celdas 3 ee1das
0479 0485
0470
0476shy
0 466
0474
0447 0449
0468 0466
0439 0439
0521 ol~94
04790488
05210555 04930518
NOTA E1 acabado interior es comun de 15 cm de mortero 5e incluyert efectos de pe1cu1as de aire co
I
9
neral se puede hacer uso de la tabla Ndeg 2 para la determi-nacion de ~q or~entaci6n de un edificio en la cual sa pre
santa informac16n sabre superficies da vidrio no protegishy
das de distintas orientaciones agrupadas de acuerdo con la
severidad de la carga termica radiante y la profundidadde
penetracion de la luz al ambiente
Se considera como Practicamente en sombra tt cuando se tie-
ne sombra natural total con mlnima penetracion 0 con ca
ga termica menorde 18 BTUhr por pie2 de ~idrio (50Kcal
hr por m2 de vidrio) Iinsolacion mediana If sino se s~br
_ pasa 60 BTUhr por pie2 (162 Kcalhr por m2 de vidrio) y
Severas cuando se tiene maxima penetracion yo ganacia
termica mayor que el valor indicado anteriormente
En la tabla Ndeg 3 se presenta una lista de orientaciones s2shyi II lares recomendadas para diferentes ambientes en edificios I
tipo 10deg LN (residencias escuelas hospitales y ofici shy
nas) bull bull I I I
I
En general se recomienda una orientacion al norte si se
quiere evitar rayos directos 0 una variacion apreciable
del nivel de tluminacion con lashoras del dla y unaorie~
tacion al sur cuando se quiere iluminacion brillante
______ ~-- w~_---_~--
TABLA N2 2 tIl
INSOLACION SOBRE SUPERFICIES VERTICALES PARA LATfTUDIOo NORTE
bull
oRIENTACIO N PRACTICAMENTE EN SOMORA INSOLACION MEDIANA INSOLACION SE~ - --~NOilTE TODO EL OIA DURANTE TODO EL ANO EXCEPTO bull
1m10 bull JULIO1------+~YO
TCOAS LAS TAnOES DEL A NO Y LAS MANANAS DE MAiiANAS DE TOOA$ LAS fJARAtlhS ExctTOHOROESTE I ~OVIEManE OICIEtORE EtiERO OCTUDRE Y FEDRER~ DCTUIlRE Y FEBreno
ESTE 0 TODAS LAS TAROES DEL ANO TOOAS LAS MANAflAS DEL ANO TODAS LAS IAUJNM OEL Afio
TOOt$ LAS TARDES OEL ANO EXCEPTO TAR DES DE OICIEMBRE TOOA9 LAS IUUIH AS eXCCPTO IGURESiE ~______~I_~CIE~B~ LlANAN~S Ot MAYO JUNlOULlO MAYO11m O JULIO
ToJO EL OA EtlTR eo TOOOEL CIA EN TODO EL OIA ENTRE sur NOVIEPIDflE Y EIJEnO I eLUSIVEI~ZO Y SEPTIEM snE INCLUSIVE ~OCTuaRE Y fEBRERO
I------~ --------shyTOlA$ L ~S MANANAS DE I ANO EXCEPTO bull IANA ~AS DE DICIEICBpoundE TOOAS L S TttRDES Dr AO EXCErSUlCOESTC OCI J)ElE TARCgtCS DE MAYO JUNIO JULIO TO MAYO tlWO HJL(_____-l
OESTE TODAS LAS MANANAS OEl A NO TOO AS LAS TAR DES DEL ANO
NOROESTE GTOOts LAS MANANAS DEL A~O TAROES DE OCTUtJRE Y FEORCRO TO[)lS LAS TAROE$ ENTRE ~ TtPOES ENTRE NOVEMeRt Y ENERO INCLUSIVE M~RO Y SEPTfEM BRE INCLUSIVE
I ---- shy
--1
J-gt o -~
TAB LA N9 3 r 1
middotORIENTACtONES SOLARES RECOMENDADAS PARA AMBIENTES EN EDFleIO TIPO
RESIDENCIAS
DORMITORIOS ESTARES
COMEOOR COCINA ESTUDIO JUE~S LAVANOERO BANOS GARAGE TALLER- DE TENDEDERO
HOSPITALES
CUARTOS DE PACIENTES TERRAZAS AOM INISTRllCIOtJ COCINAS SERVICtOS QUIROFANOS-PARiQ LABORAiORIOS RAYOS X SANllARlOS FISIOTERAPlA RETEN INFANTES FARMACIA CONSULTORtOS RESIDENCIA ENFERMERAS
iii NE E IE S SO 0 NO
00~~~80 00 0
0000
~~88888 00
N NE E SE S SO 0 NO
~sectsectO 88000008
LUZ SOLJlR INNECESARIA
o o
sect~~o 00
8888
ESCUELAS
AULAS
KINDERGARTEN TALLERES 818UOTECAS SANITARIOS CAFETERIAS
ADM IN ISrnAClON OAC PROFESORES SAlON PROFESORES LABORATORIOS AUDITO~UMS
GIMNASIO SERVICIOS
OFICINAS
EJECUTIVOS OFICINAS GENERALES AREAS DE RECEPCION OflCINAS DE OIBJJO SALA DE LECTUAA SANITARIOS SEFMCIOS RESTAURANT eAR
N NE E Spound S SO 0 NO
0088
08
~ ~ shy
~~8oooo~ iii HE E SE So SO 0 NO
88gsectsect0 0
~~sectsectsectsect8~ Iv
-
__~t4~
12
Con la orientacion de un edificio en base a los criterios
anteriores se puede lograr que 1a carga ~-eriTica debida a lq
tadiacion sectolar se mantenga en el edificio por dcbajo de
ciertos limites sin embaJgo no basta para evitar apreciabl~
mente los efectos negativos de la insolacion en orientacioshy
nes criticas como son 1a este y 1a oeste y as por ella que se
hace necesario e1 uso de artefactos exteriores de sombra
Entre los dispositivos estructurales de protecci6n solar
mas comunmente utilizados se tienen
1) E1 de amplios modulos de ventana definidos por parales
verticales para1es fronta1es ya1eros horizontales
2) E1 de los quiebra - solo brise - solei1 C9esarrol1ado shy
por Le Corbusier) los cua1es pueden ser verticales u
horizonta les fij os 0 moviles perpendiculares u ob u cuos a la superficie que protegen
5 VIDRlOS ANALlSlS TEIDUCO I Cuando la energia radiante incide sobre la superfi~ie de
un cuerposera afectada por tras propiedades
a) Absortividad C~) Fraccion de la radiacion inciden shyI i te absorbida por e1 cuerpo
b) Reflectividad (~) Fraccion de 1a radiacion inciden shy
te reflejada por la superficie del
i cuerpo
c) Tranomisividad (7) Fraccion de la radiacion incidenshy
te tranomitida a trav6s del cucrpo bull
13
Se debe cumplir que
(4)
Los vidrios secaracterizan porque su inercia termica es
despreciable 6 sea no se tiene el efecto de almacenamienshy
to de energa y la transferencia de calor se produce casi
estacionariamente
En nuestro clima se trata de lograr una minima ganancia de
calor a traves de los vidrios y esto es posible si anall
zando las propiedades anteriores se tiene una alta reflepound
tividad (vidriosmiddotlisos 6 brillantes)y una bajatransmisi shy
vidad (vidrios opacos)~
- Consideremos un vidrio no coloreado) 14 pulg (6 mm) Esect
te vidrio absorbe una porci6n del calor solar (15) y reshy
fleja 6 transmite el resto La cantidad reflejadamiddot6
transect
mitida depende del angulo de incidencia (angulo entre la
perpendicular ala superficie del vidrio y los rayos del
sol) Para un angulo de incidencia de 30deg 77 es transmi
tido y 8 reflejado A medida que el angulo de incidencia I aumente la cantidad de calor solar reflejado se incrementaI
y disminuye la cantidad transmitida La ganancia de calor
en el ambiente esta constituida por el calor transmitido
mas el 40 de~ calor absorbido por el vidrio bull i
1
14
FIGURA Ndeg 2
Transmision de ~adiaci6n solar directa a traves de un vidrio no coloreado 6 mm
c 015 z 008 lt 077
_+---v-----i~ 040 1I
OI5R
OI~R
O77R i
Tra n Imtuja
Ganancia de calor del ambiente
040 x O15R + 077R = 083R
1
r I I i
A continuacion se estudiara la efectividad de una protec shy
cion interior ymiddotpara ella analizaremos la combinacion vi shy
drio 6 mm - p~rsiana color claro
15
FIGURA Ndeg 3 (2]
Transmision de radiacion solar directa a traves ~~=un vidrio no coloreado 6 mm de espesor eon persiana blanca
cL Vidrio 015 077
Persiana 031 012
o4015~ t07 07 7 R
~o77
-
Ganancia de calor del ambiente (04 x 0 bull15 R) + (037 x 077 R)+ (012 x 077middotR)
+ (008x 051x 077R)+(0~4x 015 x 051 x 077R)
t = 049 R
f Es importante destacar que las persianas exteriores son mas
eficaces ya que el calor reflejado y absorbido se disipa en
el exterior mientras que cuando las persianas son interioshy
res el calor absorbido se disipa en el interior del ambieu
te y parte del calor reflejado es absorbido a su paso a
travcs del vidrio
~ABlA Ndeg 4 [2J
Factores de ganancia solar a trav~s de vidrios
Angulo deincidencia 30deg Velocidad del viento 8 Kmhr -I
Tipo de vidrio
-
Vidrio ordinario
Vidrio regular 6 mm
VidriosD5Drvente
40 a 48 absorci6n 48 a 56 absorci6n 56 a 70 absorci6n
Doble capa
Vidrio ordinario Vidrio regular 6 mm
Triple capa
Vidrio ordinario
Vidrio regular 6 mm
Vidrio de ealor Color ambar Rojo oscuro Azul oscuro Verde oscuro Verde grisaceo
Factor de vidrio sin
sombra
tOO
bull 94
80
73
62
-
90
80
a3
69
70
56
60
32 shy
46 -
Persiana
veneciana interior a 45deg
Color claro
56
56
56
53
51
54
52
48
47
Color medio
65
65
62
59
54
61
59
56
52
_- ----~---- L-o-----shy
Color oscuro
75
74
72
62
56
67
65
64
57
r~-
Persiana veneciana exterior a 45 0 Toldo exterior
Color claro
Claro afuera oscuro
Color claro
Color medio u
adentro oscuro
15 13 20 25
14 12 19 24
12 11
16 20 11 10 15 18 10 10 12 16
14 12 18 22
12 11 16 20
12 10
11
10 bull 16 14
20 -17
-
J-l 0
1 17
En la tabla Ndeg 4 se incluyen los factores de ganancia ao
lar a traves de v~dtios d~ diferentes tipos y en combinashy
g16n con ViUiHi Plot~QCiOrUU1 ampstQfj QQefigientie lie ltono
cen como factores deimplementos de sombran
6 REFERENCIA Y BIBLIOGRAFIA
1) Confort termico
middotW Corrales
lire acondicionado y arquitectura
2) Modern Air Conditioning System Design Carrier
3)
Cherne Grant Roberts 1959
lnvestigacion sobre comportamiento termico de techos
-4)
y paredes C~ne16n Silveira 197Q
lnvestigacion sobre proteccion de techos contra radi~
cion solar con aplicaci6n de materiales se~ectivos
ColmenaresRo4rguez 1973
l
5) Air Conditionlng Engineering ~v Jones 1967
bull
I I
(
1
6) Aislamientos reflectivosCohe~ Santaua1969
PROBLENAS
1) Para un material de construccion se tiene a temperashy
tura ambiente los siguientes valores en sus propiedashy des f~sjcas
Conductividad
Densidad
Calor especfico
038 BTUhr pieoF
106 lb-mpic3
020 BTUlboF
18
Considere
Espesor materiat 20 em
Fr~gdg Q 11 gndamp d oalori 12 horeB
a) Determine el fac tor deeremento
b) Determine el retraso de transmision (hr)
c) Determine los valores de middotla eonduetividad denshyI
sidad calor especfico) y difusividad tenniea en las unidades metrieas correspondientes (Keal Kg-m m degC)
d) Investigue el nombre del material que presentamiddot los valores considerados (indique la refer~ncia)
Para las mismas condiciones del problema anterior r~
presente grafieamente
a) Factor de deeremento vs espesor del material (em)
b) Retraso de transmision (hr) v~ espesor del mate~ rial (em) para los siguientes espesores del mashyterial de eonstrueeion
) I 10 15 20 30 y 40 centmetros
I Considere ~ pulgada ~ 1 1 tiemiddot -1 I 25 cm 12 pu gadasI
3) Cuatro materiales WXYZ presentan a temperatura amshy
biente los siguientes valores en sus propiedades fsi
bull cas
I
i
middot 1 191
NATERIAL CONDUCIVIDAP DENSIDAD CALOR ESPECIFICO llTUhr pieoF lb-rnpie3 BTUlboF
W 050 140 020shyX OOS 35 025 Y 0025 10 004 Z 120 170 020
En base a las propiedades anteriores (no 1dentifique
los materiales) diga
a) Cual (es) material (es) podrian ser clasificados
como material (es) aislante (s) Razone
b) Cual (es)ma~erial (es) podrian ser clasificados
como material (es) de construcciOn Razone
4) Determine el factor de implementos de sombra (gananshy
cia de calor al ambiente) para la combinacion persi~
na exterior - vidrio Asuma que 40 del calor ab~orbi
do por el vidrio fluye hacia adentro 1 ( d ~
Considere Persiana 037 012 Vidrio 015 008 077 f I
5) Para la combinacion vidrio - persiana - vidrio deterrni
ne el factor de implementos desombra Asuma que 13
del caldr encerrado 0 acumulado entre los dosvidrios
fluye alambiente y 23 al exterior
201
As mismo 40 del calor absorb ida por vidrio fluye h~
cia aclentq
Considere los siguientes casos bull
d a) Vidria ext e int 015
Persiana 037
oG b) Vidrio exterior 048
Persiana 037
Vidriointerior 015
~ ~
c) Vidrio ext e int 048
Persiana 037
) shy
i I
-
r I
j
e 008
051
CZ 005
051
008
O~5 -051
077
012
(0
047
012 077
6 047
012
6
En 10 que se refiere al confort interior las 0Lstintas zo
nas climCltologicas exigen qiferentes propiedades de los rna
terlales de construcci6n y en este sentido 1a difusividad
termica constituye un concepto de gran utilidad en la seshy
leccion de los materiales
Un clima desertico se caracteriza por bruscas variaciones
de las condiciones exteriores es decir altas temperatushy
ras durante el da y bajas temperaturas en la noche Para
contrarrestar este efecto se requieren materiales can baja
difusividad termica 10 eual se debe lograr en base a gra~
-- des masas y una conductividad no muy alta con el objeto de
conseguir altos valores deldefasaje y quese produzcan en
el ambiente 0 vivienda temperaturas relativamente altas du
rante la noche 1 Imiddot I
En nuestro clima debido a que la variac ion de temperatura
entre el dLa y la noche es pequena se recomienda utilizar
matarialos do difusividlld bajl c1cbido a una conduc tivid~d
baja sin quela densidad alcance altos valores 6 sea se
trata de que el factor decremento sea bajo ya que general
mente se presentan temperaturas relativamente altas tanto J
en e1 dia como en 1a noche y es por esto que en nuestro
c1imn so ha gcncrnlizado 01 uso de b10qucs hUCCOG tanto en
techos como en paredes
7
En aquellos ambientes en los cuales se dispandra de un sis-~~~~ d~ ~~r~ qCQndi~iDngdo S~ tendra Qye mientrqs mas lapound
go as l prodo d oper4clon m~s imporeante es el factor
decremento mientras que cuando el perodo de operaci6n es
corto mas importancia tiene el defasaje de los materiales
de construccion
La tabla Ndeg 1 presenta las conductividades termicas cambi
nadas para distintos elementos de construccion utilizados
en Venezuela ~
4_ ORIENTACION Y PROTECCION SOLAR PARA LOS ANBIENTES
En la orientacion de un edificio y en la ubicacion de sus
distintos ambientes debera tomarse en cuenta las caracteshy
rsticas de incidencia solar en las diferentes epocas del
ano y horas del da as como tambien las funciones y hoshy
rarios de utilizacion de los distintos ambientes
Entre las influencias negativas del sol sobre el confort
se tiene el aumento producido en la temperatura del aire y
temperatura media radianteCinfluencias termicas) as coshy
mo el resplandor excesivo (influencia optica) Un estudio I
de estes factores comobase para la orientacion de un edi
ficio es bastante complicado sin embargo en una forma g~
lABlA Ndeg 1 (IJ----- )
Coeficientestota1es de transferencia de calor U (Biuhr pie2 degF)
Acabado ext~rior
Ninguno
15 cm mortero de yeso y cal
Tabli11as de obra limpia
Granito lavado 0 marti11ado de 25 cms
Ccraica gres
paradistintos materia1es de construccion
Espesor (em)
15
20
15
20
15
20
15
20
15
20 -
Ladri110 macizo
-0435
0371
0430
0364
0417
0358
0440
0378
0 454
0388
concreto macizo
0586
0520
0556
0500
0543
0490 w bullbull__
0595
0541
0613shy
0549
B10ques huecos arci11a
2 ee1das 3 eeldas -
0327 0272
0315 0257
0324 0270
0310 0254
0309 0261
0298 0247
0331 0274
0317 0258
0344 0283
0329 0267
bull
B10ques huecos concreto
2 celdas 3 ee1das
0479 0485
0470
0476shy
0 466
0474
0447 0449
0468 0466
0439 0439
0521 ol~94
04790488
05210555 04930518
NOTA E1 acabado interior es comun de 15 cm de mortero 5e incluyert efectos de pe1cu1as de aire co
I
9
neral se puede hacer uso de la tabla Ndeg 2 para la determi-nacion de ~q or~entaci6n de un edificio en la cual sa pre
santa informac16n sabre superficies da vidrio no protegishy
das de distintas orientaciones agrupadas de acuerdo con la
severidad de la carga termica radiante y la profundidadde
penetracion de la luz al ambiente
Se considera como Practicamente en sombra tt cuando se tie-
ne sombra natural total con mlnima penetracion 0 con ca
ga termica menorde 18 BTUhr por pie2 de ~idrio (50Kcal
hr por m2 de vidrio) Iinsolacion mediana If sino se s~br
_ pasa 60 BTUhr por pie2 (162 Kcalhr por m2 de vidrio) y
Severas cuando se tiene maxima penetracion yo ganacia
termica mayor que el valor indicado anteriormente
En la tabla Ndeg 3 se presenta una lista de orientaciones s2shyi II lares recomendadas para diferentes ambientes en edificios I
tipo 10deg LN (residencias escuelas hospitales y ofici shy
nas) bull bull I I I
I
En general se recomienda una orientacion al norte si se
quiere evitar rayos directos 0 una variacion apreciable
del nivel de tluminacion con lashoras del dla y unaorie~
tacion al sur cuando se quiere iluminacion brillante
______ ~-- w~_---_~--
TABLA N2 2 tIl
INSOLACION SOBRE SUPERFICIES VERTICALES PARA LATfTUDIOo NORTE
bull
oRIENTACIO N PRACTICAMENTE EN SOMORA INSOLACION MEDIANA INSOLACION SE~ - --~NOilTE TODO EL OIA DURANTE TODO EL ANO EXCEPTO bull
1m10 bull JULIO1------+~YO
TCOAS LAS TAnOES DEL A NO Y LAS MANANAS DE MAiiANAS DE TOOA$ LAS fJARAtlhS ExctTOHOROESTE I ~OVIEManE OICIEtORE EtiERO OCTUDRE Y FEDRER~ DCTUIlRE Y FEBreno
ESTE 0 TODAS LAS TAROES DEL ANO TOOAS LAS MANAflAS DEL ANO TODAS LAS IAUJNM OEL Afio
TOOt$ LAS TARDES OEL ANO EXCEPTO TAR DES DE OICIEMBRE TOOA9 LAS IUUIH AS eXCCPTO IGURESiE ~______~I_~CIE~B~ LlANAN~S Ot MAYO JUNlOULlO MAYO11m O JULIO
ToJO EL OA EtlTR eo TOOOEL CIA EN TODO EL OIA ENTRE sur NOVIEPIDflE Y EIJEnO I eLUSIVEI~ZO Y SEPTIEM snE INCLUSIVE ~OCTuaRE Y fEBRERO
I------~ --------shyTOlA$ L ~S MANANAS DE I ANO EXCEPTO bull IANA ~AS DE DICIEICBpoundE TOOAS L S TttRDES Dr AO EXCErSUlCOESTC OCI J)ElE TARCgtCS DE MAYO JUNIO JULIO TO MAYO tlWO HJL(_____-l
OESTE TODAS LAS MANANAS OEl A NO TOO AS LAS TAR DES DEL ANO
NOROESTE GTOOts LAS MANANAS DEL A~O TAROES DE OCTUtJRE Y FEORCRO TO[)lS LAS TAROE$ ENTRE ~ TtPOES ENTRE NOVEMeRt Y ENERO INCLUSIVE M~RO Y SEPTfEM BRE INCLUSIVE
I ---- shy
--1
J-gt o -~
TAB LA N9 3 r 1
middotORIENTACtONES SOLARES RECOMENDADAS PARA AMBIENTES EN EDFleIO TIPO
RESIDENCIAS
DORMITORIOS ESTARES
COMEOOR COCINA ESTUDIO JUE~S LAVANOERO BANOS GARAGE TALLER- DE TENDEDERO
HOSPITALES
CUARTOS DE PACIENTES TERRAZAS AOM INISTRllCIOtJ COCINAS SERVICtOS QUIROFANOS-PARiQ LABORAiORIOS RAYOS X SANllARlOS FISIOTERAPlA RETEN INFANTES FARMACIA CONSULTORtOS RESIDENCIA ENFERMERAS
iii NE E IE S SO 0 NO
00~~~80 00 0
0000
~~88888 00
N NE E SE S SO 0 NO
~sectsectO 88000008
LUZ SOLJlR INNECESARIA
o o
sect~~o 00
8888
ESCUELAS
AULAS
KINDERGARTEN TALLERES 818UOTECAS SANITARIOS CAFETERIAS
ADM IN ISrnAClON OAC PROFESORES SAlON PROFESORES LABORATORIOS AUDITO~UMS
GIMNASIO SERVICIOS
OFICINAS
EJECUTIVOS OFICINAS GENERALES AREAS DE RECEPCION OflCINAS DE OIBJJO SALA DE LECTUAA SANITARIOS SEFMCIOS RESTAURANT eAR
N NE E Spound S SO 0 NO
0088
08
~ ~ shy
~~8oooo~ iii HE E SE So SO 0 NO
88gsectsect0 0
~~sectsectsectsect8~ Iv
-
__~t4~
12
Con la orientacion de un edificio en base a los criterios
anteriores se puede lograr que 1a carga ~-eriTica debida a lq
tadiacion sectolar se mantenga en el edificio por dcbajo de
ciertos limites sin embaJgo no basta para evitar apreciabl~
mente los efectos negativos de la insolacion en orientacioshy
nes criticas como son 1a este y 1a oeste y as por ella que se
hace necesario e1 uso de artefactos exteriores de sombra
Entre los dispositivos estructurales de protecci6n solar
mas comunmente utilizados se tienen
1) E1 de amplios modulos de ventana definidos por parales
verticales para1es fronta1es ya1eros horizontales
2) E1 de los quiebra - solo brise - solei1 C9esarrol1ado shy
por Le Corbusier) los cua1es pueden ser verticales u
horizonta les fij os 0 moviles perpendiculares u ob u cuos a la superficie que protegen
5 VIDRlOS ANALlSlS TEIDUCO I Cuando la energia radiante incide sobre la superfi~ie de
un cuerposera afectada por tras propiedades
a) Absortividad C~) Fraccion de la radiacion inciden shyI i te absorbida por e1 cuerpo
b) Reflectividad (~) Fraccion de 1a radiacion inciden shy
te reflejada por la superficie del
i cuerpo
c) Tranomisividad (7) Fraccion de la radiacion incidenshy
te tranomitida a trav6s del cucrpo bull
13
Se debe cumplir que
(4)
Los vidrios secaracterizan porque su inercia termica es
despreciable 6 sea no se tiene el efecto de almacenamienshy
to de energa y la transferencia de calor se produce casi
estacionariamente
En nuestro clima se trata de lograr una minima ganancia de
calor a traves de los vidrios y esto es posible si anall
zando las propiedades anteriores se tiene una alta reflepound
tividad (vidriosmiddotlisos 6 brillantes)y una bajatransmisi shy
vidad (vidrios opacos)~
- Consideremos un vidrio no coloreado) 14 pulg (6 mm) Esect
te vidrio absorbe una porci6n del calor solar (15) y reshy
fleja 6 transmite el resto La cantidad reflejadamiddot6
transect
mitida depende del angulo de incidencia (angulo entre la
perpendicular ala superficie del vidrio y los rayos del
sol) Para un angulo de incidencia de 30deg 77 es transmi
tido y 8 reflejado A medida que el angulo de incidencia I aumente la cantidad de calor solar reflejado se incrementaI
y disminuye la cantidad transmitida La ganancia de calor
en el ambiente esta constituida por el calor transmitido
mas el 40 de~ calor absorbido por el vidrio bull i
1
14
FIGURA Ndeg 2
Transmision de ~adiaci6n solar directa a traves de un vidrio no coloreado 6 mm
c 015 z 008 lt 077
_+---v-----i~ 040 1I
OI5R
OI~R
O77R i
Tra n Imtuja
Ganancia de calor del ambiente
040 x O15R + 077R = 083R
1
r I I i
A continuacion se estudiara la efectividad de una protec shy
cion interior ymiddotpara ella analizaremos la combinacion vi shy
drio 6 mm - p~rsiana color claro
15
FIGURA Ndeg 3 (2]
Transmision de radiacion solar directa a traves ~~=un vidrio no coloreado 6 mm de espesor eon persiana blanca
cL Vidrio 015 077
Persiana 031 012
o4015~ t07 07 7 R
~o77
-
Ganancia de calor del ambiente (04 x 0 bull15 R) + (037 x 077 R)+ (012 x 077middotR)
+ (008x 051x 077R)+(0~4x 015 x 051 x 077R)
t = 049 R
f Es importante destacar que las persianas exteriores son mas
eficaces ya que el calor reflejado y absorbido se disipa en
el exterior mientras que cuando las persianas son interioshy
res el calor absorbido se disipa en el interior del ambieu
te y parte del calor reflejado es absorbido a su paso a
travcs del vidrio
~ABlA Ndeg 4 [2J
Factores de ganancia solar a trav~s de vidrios
Angulo deincidencia 30deg Velocidad del viento 8 Kmhr -I
Tipo de vidrio
-
Vidrio ordinario
Vidrio regular 6 mm
VidriosD5Drvente
40 a 48 absorci6n 48 a 56 absorci6n 56 a 70 absorci6n
Doble capa
Vidrio ordinario Vidrio regular 6 mm
Triple capa
Vidrio ordinario
Vidrio regular 6 mm
Vidrio de ealor Color ambar Rojo oscuro Azul oscuro Verde oscuro Verde grisaceo
Factor de vidrio sin
sombra
tOO
bull 94
80
73
62
-
90
80
a3
69
70
56
60
32 shy
46 -
Persiana
veneciana interior a 45deg
Color claro
56
56
56
53
51
54
52
48
47
Color medio
65
65
62
59
54
61
59
56
52
_- ----~---- L-o-----shy
Color oscuro
75
74
72
62
56
67
65
64
57
r~-
Persiana veneciana exterior a 45 0 Toldo exterior
Color claro
Claro afuera oscuro
Color claro
Color medio u
adentro oscuro
15 13 20 25
14 12 19 24
12 11
16 20 11 10 15 18 10 10 12 16
14 12 18 22
12 11 16 20
12 10
11
10 bull 16 14
20 -17
-
J-l 0
1 17
En la tabla Ndeg 4 se incluyen los factores de ganancia ao
lar a traves de v~dtios d~ diferentes tipos y en combinashy
g16n con ViUiHi Plot~QCiOrUU1 ampstQfj QQefigientie lie ltono
cen como factores deimplementos de sombran
6 REFERENCIA Y BIBLIOGRAFIA
1) Confort termico
middotW Corrales
lire acondicionado y arquitectura
2) Modern Air Conditioning System Design Carrier
3)
Cherne Grant Roberts 1959
lnvestigacion sobre comportamiento termico de techos
-4)
y paredes C~ne16n Silveira 197Q
lnvestigacion sobre proteccion de techos contra radi~
cion solar con aplicaci6n de materiales se~ectivos
ColmenaresRo4rguez 1973
l
5) Air Conditionlng Engineering ~v Jones 1967
bull
I I
(
1
6) Aislamientos reflectivosCohe~ Santaua1969
PROBLENAS
1) Para un material de construccion se tiene a temperashy
tura ambiente los siguientes valores en sus propiedashy des f~sjcas
Conductividad
Densidad
Calor especfico
038 BTUhr pieoF
106 lb-mpic3
020 BTUlboF
18
Considere
Espesor materiat 20 em
Fr~gdg Q 11 gndamp d oalori 12 horeB
a) Determine el fac tor deeremento
b) Determine el retraso de transmision (hr)
c) Determine los valores de middotla eonduetividad denshyI
sidad calor especfico) y difusividad tenniea en las unidades metrieas correspondientes (Keal Kg-m m degC)
d) Investigue el nombre del material que presentamiddot los valores considerados (indique la refer~ncia)
Para las mismas condiciones del problema anterior r~
presente grafieamente
a) Factor de deeremento vs espesor del material (em)
b) Retraso de transmision (hr) v~ espesor del mate~ rial (em) para los siguientes espesores del mashyterial de eonstrueeion
) I 10 15 20 30 y 40 centmetros
I Considere ~ pulgada ~ 1 1 tiemiddot -1 I 25 cm 12 pu gadasI
3) Cuatro materiales WXYZ presentan a temperatura amshy
biente los siguientes valores en sus propiedades fsi
bull cas
I
i
middot 1 191
NATERIAL CONDUCIVIDAP DENSIDAD CALOR ESPECIFICO llTUhr pieoF lb-rnpie3 BTUlboF
W 050 140 020shyX OOS 35 025 Y 0025 10 004 Z 120 170 020
En base a las propiedades anteriores (no 1dentifique
los materiales) diga
a) Cual (es) material (es) podrian ser clasificados
como material (es) aislante (s) Razone
b) Cual (es)ma~erial (es) podrian ser clasificados
como material (es) de construcciOn Razone
4) Determine el factor de implementos de sombra (gananshy
cia de calor al ambiente) para la combinacion persi~
na exterior - vidrio Asuma que 40 del calor ab~orbi
do por el vidrio fluye hacia adentro 1 ( d ~
Considere Persiana 037 012 Vidrio 015 008 077 f I
5) Para la combinacion vidrio - persiana - vidrio deterrni
ne el factor de implementos desombra Asuma que 13
del caldr encerrado 0 acumulado entre los dosvidrios
fluye alambiente y 23 al exterior
201
As mismo 40 del calor absorb ida por vidrio fluye h~
cia aclentq
Considere los siguientes casos bull
d a) Vidria ext e int 015
Persiana 037
oG b) Vidrio exterior 048
Persiana 037
Vidriointerior 015
~ ~
c) Vidrio ext e int 048
Persiana 037
) shy
i I
-
r I
j
e 008
051
CZ 005
051
008
O~5 -051
077
012
(0
047
012 077
6 047
012
7
En aquellos ambientes en los cuales se dispandra de un sis-~~~~ d~ ~~r~ qCQndi~iDngdo S~ tendra Qye mientrqs mas lapound
go as l prodo d oper4clon m~s imporeante es el factor
decremento mientras que cuando el perodo de operaci6n es
corto mas importancia tiene el defasaje de los materiales
de construccion
La tabla Ndeg 1 presenta las conductividades termicas cambi
nadas para distintos elementos de construccion utilizados
en Venezuela ~
4_ ORIENTACION Y PROTECCION SOLAR PARA LOS ANBIENTES
En la orientacion de un edificio y en la ubicacion de sus
distintos ambientes debera tomarse en cuenta las caracteshy
rsticas de incidencia solar en las diferentes epocas del
ano y horas del da as como tambien las funciones y hoshy
rarios de utilizacion de los distintos ambientes
Entre las influencias negativas del sol sobre el confort
se tiene el aumento producido en la temperatura del aire y
temperatura media radianteCinfluencias termicas) as coshy
mo el resplandor excesivo (influencia optica) Un estudio I
de estes factores comobase para la orientacion de un edi
ficio es bastante complicado sin embargo en una forma g~
lABlA Ndeg 1 (IJ----- )
Coeficientestota1es de transferencia de calor U (Biuhr pie2 degF)
Acabado ext~rior
Ninguno
15 cm mortero de yeso y cal
Tabli11as de obra limpia
Granito lavado 0 marti11ado de 25 cms
Ccraica gres
paradistintos materia1es de construccion
Espesor (em)
15
20
15
20
15
20
15
20
15
20 -
Ladri110 macizo
-0435
0371
0430
0364
0417
0358
0440
0378
0 454
0388
concreto macizo
0586
0520
0556
0500
0543
0490 w bullbull__
0595
0541
0613shy
0549
B10ques huecos arci11a
2 ee1das 3 eeldas -
0327 0272
0315 0257
0324 0270
0310 0254
0309 0261
0298 0247
0331 0274
0317 0258
0344 0283
0329 0267
bull
B10ques huecos concreto
2 celdas 3 ee1das
0479 0485
0470
0476shy
0 466
0474
0447 0449
0468 0466
0439 0439
0521 ol~94
04790488
05210555 04930518
NOTA E1 acabado interior es comun de 15 cm de mortero 5e incluyert efectos de pe1cu1as de aire co
I
9
neral se puede hacer uso de la tabla Ndeg 2 para la determi-nacion de ~q or~entaci6n de un edificio en la cual sa pre
santa informac16n sabre superficies da vidrio no protegishy
das de distintas orientaciones agrupadas de acuerdo con la
severidad de la carga termica radiante y la profundidadde
penetracion de la luz al ambiente
Se considera como Practicamente en sombra tt cuando se tie-
ne sombra natural total con mlnima penetracion 0 con ca
ga termica menorde 18 BTUhr por pie2 de ~idrio (50Kcal
hr por m2 de vidrio) Iinsolacion mediana If sino se s~br
_ pasa 60 BTUhr por pie2 (162 Kcalhr por m2 de vidrio) y
Severas cuando se tiene maxima penetracion yo ganacia
termica mayor que el valor indicado anteriormente
En la tabla Ndeg 3 se presenta una lista de orientaciones s2shyi II lares recomendadas para diferentes ambientes en edificios I
tipo 10deg LN (residencias escuelas hospitales y ofici shy
nas) bull bull I I I
I
En general se recomienda una orientacion al norte si se
quiere evitar rayos directos 0 una variacion apreciable
del nivel de tluminacion con lashoras del dla y unaorie~
tacion al sur cuando se quiere iluminacion brillante
______ ~-- w~_---_~--
TABLA N2 2 tIl
INSOLACION SOBRE SUPERFICIES VERTICALES PARA LATfTUDIOo NORTE
bull
oRIENTACIO N PRACTICAMENTE EN SOMORA INSOLACION MEDIANA INSOLACION SE~ - --~NOilTE TODO EL OIA DURANTE TODO EL ANO EXCEPTO bull
1m10 bull JULIO1------+~YO
TCOAS LAS TAnOES DEL A NO Y LAS MANANAS DE MAiiANAS DE TOOA$ LAS fJARAtlhS ExctTOHOROESTE I ~OVIEManE OICIEtORE EtiERO OCTUDRE Y FEDRER~ DCTUIlRE Y FEBreno
ESTE 0 TODAS LAS TAROES DEL ANO TOOAS LAS MANAflAS DEL ANO TODAS LAS IAUJNM OEL Afio
TOOt$ LAS TARDES OEL ANO EXCEPTO TAR DES DE OICIEMBRE TOOA9 LAS IUUIH AS eXCCPTO IGURESiE ~______~I_~CIE~B~ LlANAN~S Ot MAYO JUNlOULlO MAYO11m O JULIO
ToJO EL OA EtlTR eo TOOOEL CIA EN TODO EL OIA ENTRE sur NOVIEPIDflE Y EIJEnO I eLUSIVEI~ZO Y SEPTIEM snE INCLUSIVE ~OCTuaRE Y fEBRERO
I------~ --------shyTOlA$ L ~S MANANAS DE I ANO EXCEPTO bull IANA ~AS DE DICIEICBpoundE TOOAS L S TttRDES Dr AO EXCErSUlCOESTC OCI J)ElE TARCgtCS DE MAYO JUNIO JULIO TO MAYO tlWO HJL(_____-l
OESTE TODAS LAS MANANAS OEl A NO TOO AS LAS TAR DES DEL ANO
NOROESTE GTOOts LAS MANANAS DEL A~O TAROES DE OCTUtJRE Y FEORCRO TO[)lS LAS TAROE$ ENTRE ~ TtPOES ENTRE NOVEMeRt Y ENERO INCLUSIVE M~RO Y SEPTfEM BRE INCLUSIVE
I ---- shy
--1
J-gt o -~
TAB LA N9 3 r 1
middotORIENTACtONES SOLARES RECOMENDADAS PARA AMBIENTES EN EDFleIO TIPO
RESIDENCIAS
DORMITORIOS ESTARES
COMEOOR COCINA ESTUDIO JUE~S LAVANOERO BANOS GARAGE TALLER- DE TENDEDERO
HOSPITALES
CUARTOS DE PACIENTES TERRAZAS AOM INISTRllCIOtJ COCINAS SERVICtOS QUIROFANOS-PARiQ LABORAiORIOS RAYOS X SANllARlOS FISIOTERAPlA RETEN INFANTES FARMACIA CONSULTORtOS RESIDENCIA ENFERMERAS
iii NE E IE S SO 0 NO
00~~~80 00 0
0000
~~88888 00
N NE E SE S SO 0 NO
~sectsectO 88000008
LUZ SOLJlR INNECESARIA
o o
sect~~o 00
8888
ESCUELAS
AULAS
KINDERGARTEN TALLERES 818UOTECAS SANITARIOS CAFETERIAS
ADM IN ISrnAClON OAC PROFESORES SAlON PROFESORES LABORATORIOS AUDITO~UMS
GIMNASIO SERVICIOS
OFICINAS
EJECUTIVOS OFICINAS GENERALES AREAS DE RECEPCION OflCINAS DE OIBJJO SALA DE LECTUAA SANITARIOS SEFMCIOS RESTAURANT eAR
N NE E Spound S SO 0 NO
0088
08
~ ~ shy
~~8oooo~ iii HE E SE So SO 0 NO
88gsectsect0 0
~~sectsectsectsect8~ Iv
-
__~t4~
12
Con la orientacion de un edificio en base a los criterios
anteriores se puede lograr que 1a carga ~-eriTica debida a lq
tadiacion sectolar se mantenga en el edificio por dcbajo de
ciertos limites sin embaJgo no basta para evitar apreciabl~
mente los efectos negativos de la insolacion en orientacioshy
nes criticas como son 1a este y 1a oeste y as por ella que se
hace necesario e1 uso de artefactos exteriores de sombra
Entre los dispositivos estructurales de protecci6n solar
mas comunmente utilizados se tienen
1) E1 de amplios modulos de ventana definidos por parales
verticales para1es fronta1es ya1eros horizontales
2) E1 de los quiebra - solo brise - solei1 C9esarrol1ado shy
por Le Corbusier) los cua1es pueden ser verticales u
horizonta les fij os 0 moviles perpendiculares u ob u cuos a la superficie que protegen
5 VIDRlOS ANALlSlS TEIDUCO I Cuando la energia radiante incide sobre la superfi~ie de
un cuerposera afectada por tras propiedades
a) Absortividad C~) Fraccion de la radiacion inciden shyI i te absorbida por e1 cuerpo
b) Reflectividad (~) Fraccion de 1a radiacion inciden shy
te reflejada por la superficie del
i cuerpo
c) Tranomisividad (7) Fraccion de la radiacion incidenshy
te tranomitida a trav6s del cucrpo bull
13
Se debe cumplir que
(4)
Los vidrios secaracterizan porque su inercia termica es
despreciable 6 sea no se tiene el efecto de almacenamienshy
to de energa y la transferencia de calor se produce casi
estacionariamente
En nuestro clima se trata de lograr una minima ganancia de
calor a traves de los vidrios y esto es posible si anall
zando las propiedades anteriores se tiene una alta reflepound
tividad (vidriosmiddotlisos 6 brillantes)y una bajatransmisi shy
vidad (vidrios opacos)~
- Consideremos un vidrio no coloreado) 14 pulg (6 mm) Esect
te vidrio absorbe una porci6n del calor solar (15) y reshy
fleja 6 transmite el resto La cantidad reflejadamiddot6
transect
mitida depende del angulo de incidencia (angulo entre la
perpendicular ala superficie del vidrio y los rayos del
sol) Para un angulo de incidencia de 30deg 77 es transmi
tido y 8 reflejado A medida que el angulo de incidencia I aumente la cantidad de calor solar reflejado se incrementaI
y disminuye la cantidad transmitida La ganancia de calor
en el ambiente esta constituida por el calor transmitido
mas el 40 de~ calor absorbido por el vidrio bull i
1
14
FIGURA Ndeg 2
Transmision de ~adiaci6n solar directa a traves de un vidrio no coloreado 6 mm
c 015 z 008 lt 077
_+---v-----i~ 040 1I
OI5R
OI~R
O77R i
Tra n Imtuja
Ganancia de calor del ambiente
040 x O15R + 077R = 083R
1
r I I i
A continuacion se estudiara la efectividad de una protec shy
cion interior ymiddotpara ella analizaremos la combinacion vi shy
drio 6 mm - p~rsiana color claro
15
FIGURA Ndeg 3 (2]
Transmision de radiacion solar directa a traves ~~=un vidrio no coloreado 6 mm de espesor eon persiana blanca
cL Vidrio 015 077
Persiana 031 012
o4015~ t07 07 7 R
~o77
-
Ganancia de calor del ambiente (04 x 0 bull15 R) + (037 x 077 R)+ (012 x 077middotR)
+ (008x 051x 077R)+(0~4x 015 x 051 x 077R)
t = 049 R
f Es importante destacar que las persianas exteriores son mas
eficaces ya que el calor reflejado y absorbido se disipa en
el exterior mientras que cuando las persianas son interioshy
res el calor absorbido se disipa en el interior del ambieu
te y parte del calor reflejado es absorbido a su paso a
travcs del vidrio
~ABlA Ndeg 4 [2J
Factores de ganancia solar a trav~s de vidrios
Angulo deincidencia 30deg Velocidad del viento 8 Kmhr -I
Tipo de vidrio
-
Vidrio ordinario
Vidrio regular 6 mm
VidriosD5Drvente
40 a 48 absorci6n 48 a 56 absorci6n 56 a 70 absorci6n
Doble capa
Vidrio ordinario Vidrio regular 6 mm
Triple capa
Vidrio ordinario
Vidrio regular 6 mm
Vidrio de ealor Color ambar Rojo oscuro Azul oscuro Verde oscuro Verde grisaceo
Factor de vidrio sin
sombra
tOO
bull 94
80
73
62
-
90
80
a3
69
70
56
60
32 shy
46 -
Persiana
veneciana interior a 45deg
Color claro
56
56
56
53
51
54
52
48
47
Color medio
65
65
62
59
54
61
59
56
52
_- ----~---- L-o-----shy
Color oscuro
75
74
72
62
56
67
65
64
57
r~-
Persiana veneciana exterior a 45 0 Toldo exterior
Color claro
Claro afuera oscuro
Color claro
Color medio u
adentro oscuro
15 13 20 25
14 12 19 24
12 11
16 20 11 10 15 18 10 10 12 16
14 12 18 22
12 11 16 20
12 10
11
10 bull 16 14
20 -17
-
J-l 0
1 17
En la tabla Ndeg 4 se incluyen los factores de ganancia ao
lar a traves de v~dtios d~ diferentes tipos y en combinashy
g16n con ViUiHi Plot~QCiOrUU1 ampstQfj QQefigientie lie ltono
cen como factores deimplementos de sombran
6 REFERENCIA Y BIBLIOGRAFIA
1) Confort termico
middotW Corrales
lire acondicionado y arquitectura
2) Modern Air Conditioning System Design Carrier
3)
Cherne Grant Roberts 1959
lnvestigacion sobre comportamiento termico de techos
-4)
y paredes C~ne16n Silveira 197Q
lnvestigacion sobre proteccion de techos contra radi~
cion solar con aplicaci6n de materiales se~ectivos
ColmenaresRo4rguez 1973
l
5) Air Conditionlng Engineering ~v Jones 1967
bull
I I
(
1
6) Aislamientos reflectivosCohe~ Santaua1969
PROBLENAS
1) Para un material de construccion se tiene a temperashy
tura ambiente los siguientes valores en sus propiedashy des f~sjcas
Conductividad
Densidad
Calor especfico
038 BTUhr pieoF
106 lb-mpic3
020 BTUlboF
18
Considere
Espesor materiat 20 em
Fr~gdg Q 11 gndamp d oalori 12 horeB
a) Determine el fac tor deeremento
b) Determine el retraso de transmision (hr)
c) Determine los valores de middotla eonduetividad denshyI
sidad calor especfico) y difusividad tenniea en las unidades metrieas correspondientes (Keal Kg-m m degC)
d) Investigue el nombre del material que presentamiddot los valores considerados (indique la refer~ncia)
Para las mismas condiciones del problema anterior r~
presente grafieamente
a) Factor de deeremento vs espesor del material (em)
b) Retraso de transmision (hr) v~ espesor del mate~ rial (em) para los siguientes espesores del mashyterial de eonstrueeion
) I 10 15 20 30 y 40 centmetros
I Considere ~ pulgada ~ 1 1 tiemiddot -1 I 25 cm 12 pu gadasI
3) Cuatro materiales WXYZ presentan a temperatura amshy
biente los siguientes valores en sus propiedades fsi
bull cas
I
i
middot 1 191
NATERIAL CONDUCIVIDAP DENSIDAD CALOR ESPECIFICO llTUhr pieoF lb-rnpie3 BTUlboF
W 050 140 020shyX OOS 35 025 Y 0025 10 004 Z 120 170 020
En base a las propiedades anteriores (no 1dentifique
los materiales) diga
a) Cual (es) material (es) podrian ser clasificados
como material (es) aislante (s) Razone
b) Cual (es)ma~erial (es) podrian ser clasificados
como material (es) de construcciOn Razone
4) Determine el factor de implementos de sombra (gananshy
cia de calor al ambiente) para la combinacion persi~
na exterior - vidrio Asuma que 40 del calor ab~orbi
do por el vidrio fluye hacia adentro 1 ( d ~
Considere Persiana 037 012 Vidrio 015 008 077 f I
5) Para la combinacion vidrio - persiana - vidrio deterrni
ne el factor de implementos desombra Asuma que 13
del caldr encerrado 0 acumulado entre los dosvidrios
fluye alambiente y 23 al exterior
201
As mismo 40 del calor absorb ida por vidrio fluye h~
cia aclentq
Considere los siguientes casos bull
d a) Vidria ext e int 015
Persiana 037
oG b) Vidrio exterior 048
Persiana 037
Vidriointerior 015
~ ~
c) Vidrio ext e int 048
Persiana 037
) shy
i I
-
r I
j
e 008
051
CZ 005
051
008
O~5 -051
077
012
(0
047
012 077
6 047
012
lABlA Ndeg 1 (IJ----- )
Coeficientestota1es de transferencia de calor U (Biuhr pie2 degF)
Acabado ext~rior
Ninguno
15 cm mortero de yeso y cal
Tabli11as de obra limpia
Granito lavado 0 marti11ado de 25 cms
Ccraica gres
paradistintos materia1es de construccion
Espesor (em)
15
20
15
20
15
20
15
20
15
20 -
Ladri110 macizo
-0435
0371
0430
0364
0417
0358
0440
0378
0 454
0388
concreto macizo
0586
0520
0556
0500
0543
0490 w bullbull__
0595
0541
0613shy
0549
B10ques huecos arci11a
2 ee1das 3 eeldas -
0327 0272
0315 0257
0324 0270
0310 0254
0309 0261
0298 0247
0331 0274
0317 0258
0344 0283
0329 0267
bull
B10ques huecos concreto
2 celdas 3 ee1das
0479 0485
0470
0476shy
0 466
0474
0447 0449
0468 0466
0439 0439
0521 ol~94
04790488
05210555 04930518
NOTA E1 acabado interior es comun de 15 cm de mortero 5e incluyert efectos de pe1cu1as de aire co
I
9
neral se puede hacer uso de la tabla Ndeg 2 para la determi-nacion de ~q or~entaci6n de un edificio en la cual sa pre
santa informac16n sabre superficies da vidrio no protegishy
das de distintas orientaciones agrupadas de acuerdo con la
severidad de la carga termica radiante y la profundidadde
penetracion de la luz al ambiente
Se considera como Practicamente en sombra tt cuando se tie-
ne sombra natural total con mlnima penetracion 0 con ca
ga termica menorde 18 BTUhr por pie2 de ~idrio (50Kcal
hr por m2 de vidrio) Iinsolacion mediana If sino se s~br
_ pasa 60 BTUhr por pie2 (162 Kcalhr por m2 de vidrio) y
Severas cuando se tiene maxima penetracion yo ganacia
termica mayor que el valor indicado anteriormente
En la tabla Ndeg 3 se presenta una lista de orientaciones s2shyi II lares recomendadas para diferentes ambientes en edificios I
tipo 10deg LN (residencias escuelas hospitales y ofici shy
nas) bull bull I I I
I
En general se recomienda una orientacion al norte si se
quiere evitar rayos directos 0 una variacion apreciable
del nivel de tluminacion con lashoras del dla y unaorie~
tacion al sur cuando se quiere iluminacion brillante
______ ~-- w~_---_~--
TABLA N2 2 tIl
INSOLACION SOBRE SUPERFICIES VERTICALES PARA LATfTUDIOo NORTE
bull
oRIENTACIO N PRACTICAMENTE EN SOMORA INSOLACION MEDIANA INSOLACION SE~ - --~NOilTE TODO EL OIA DURANTE TODO EL ANO EXCEPTO bull
1m10 bull JULIO1------+~YO
TCOAS LAS TAnOES DEL A NO Y LAS MANANAS DE MAiiANAS DE TOOA$ LAS fJARAtlhS ExctTOHOROESTE I ~OVIEManE OICIEtORE EtiERO OCTUDRE Y FEDRER~ DCTUIlRE Y FEBreno
ESTE 0 TODAS LAS TAROES DEL ANO TOOAS LAS MANAflAS DEL ANO TODAS LAS IAUJNM OEL Afio
TOOt$ LAS TARDES OEL ANO EXCEPTO TAR DES DE OICIEMBRE TOOA9 LAS IUUIH AS eXCCPTO IGURESiE ~______~I_~CIE~B~ LlANAN~S Ot MAYO JUNlOULlO MAYO11m O JULIO
ToJO EL OA EtlTR eo TOOOEL CIA EN TODO EL OIA ENTRE sur NOVIEPIDflE Y EIJEnO I eLUSIVEI~ZO Y SEPTIEM snE INCLUSIVE ~OCTuaRE Y fEBRERO
I------~ --------shyTOlA$ L ~S MANANAS DE I ANO EXCEPTO bull IANA ~AS DE DICIEICBpoundE TOOAS L S TttRDES Dr AO EXCErSUlCOESTC OCI J)ElE TARCgtCS DE MAYO JUNIO JULIO TO MAYO tlWO HJL(_____-l
OESTE TODAS LAS MANANAS OEl A NO TOO AS LAS TAR DES DEL ANO
NOROESTE GTOOts LAS MANANAS DEL A~O TAROES DE OCTUtJRE Y FEORCRO TO[)lS LAS TAROE$ ENTRE ~ TtPOES ENTRE NOVEMeRt Y ENERO INCLUSIVE M~RO Y SEPTfEM BRE INCLUSIVE
I ---- shy
--1
J-gt o -~
TAB LA N9 3 r 1
middotORIENTACtONES SOLARES RECOMENDADAS PARA AMBIENTES EN EDFleIO TIPO
RESIDENCIAS
DORMITORIOS ESTARES
COMEOOR COCINA ESTUDIO JUE~S LAVANOERO BANOS GARAGE TALLER- DE TENDEDERO
HOSPITALES
CUARTOS DE PACIENTES TERRAZAS AOM INISTRllCIOtJ COCINAS SERVICtOS QUIROFANOS-PARiQ LABORAiORIOS RAYOS X SANllARlOS FISIOTERAPlA RETEN INFANTES FARMACIA CONSULTORtOS RESIDENCIA ENFERMERAS
iii NE E IE S SO 0 NO
00~~~80 00 0
0000
~~88888 00
N NE E SE S SO 0 NO
~sectsectO 88000008
LUZ SOLJlR INNECESARIA
o o
sect~~o 00
8888
ESCUELAS
AULAS
KINDERGARTEN TALLERES 818UOTECAS SANITARIOS CAFETERIAS
ADM IN ISrnAClON OAC PROFESORES SAlON PROFESORES LABORATORIOS AUDITO~UMS
GIMNASIO SERVICIOS
OFICINAS
EJECUTIVOS OFICINAS GENERALES AREAS DE RECEPCION OflCINAS DE OIBJJO SALA DE LECTUAA SANITARIOS SEFMCIOS RESTAURANT eAR
N NE E Spound S SO 0 NO
0088
08
~ ~ shy
~~8oooo~ iii HE E SE So SO 0 NO
88gsectsect0 0
~~sectsectsectsect8~ Iv
-
__~t4~
12
Con la orientacion de un edificio en base a los criterios
anteriores se puede lograr que 1a carga ~-eriTica debida a lq
tadiacion sectolar se mantenga en el edificio por dcbajo de
ciertos limites sin embaJgo no basta para evitar apreciabl~
mente los efectos negativos de la insolacion en orientacioshy
nes criticas como son 1a este y 1a oeste y as por ella que se
hace necesario e1 uso de artefactos exteriores de sombra
Entre los dispositivos estructurales de protecci6n solar
mas comunmente utilizados se tienen
1) E1 de amplios modulos de ventana definidos por parales
verticales para1es fronta1es ya1eros horizontales
2) E1 de los quiebra - solo brise - solei1 C9esarrol1ado shy
por Le Corbusier) los cua1es pueden ser verticales u
horizonta les fij os 0 moviles perpendiculares u ob u cuos a la superficie que protegen
5 VIDRlOS ANALlSlS TEIDUCO I Cuando la energia radiante incide sobre la superfi~ie de
un cuerposera afectada por tras propiedades
a) Absortividad C~) Fraccion de la radiacion inciden shyI i te absorbida por e1 cuerpo
b) Reflectividad (~) Fraccion de 1a radiacion inciden shy
te reflejada por la superficie del
i cuerpo
c) Tranomisividad (7) Fraccion de la radiacion incidenshy
te tranomitida a trav6s del cucrpo bull
13
Se debe cumplir que
(4)
Los vidrios secaracterizan porque su inercia termica es
despreciable 6 sea no se tiene el efecto de almacenamienshy
to de energa y la transferencia de calor se produce casi
estacionariamente
En nuestro clima se trata de lograr una minima ganancia de
calor a traves de los vidrios y esto es posible si anall
zando las propiedades anteriores se tiene una alta reflepound
tividad (vidriosmiddotlisos 6 brillantes)y una bajatransmisi shy
vidad (vidrios opacos)~
- Consideremos un vidrio no coloreado) 14 pulg (6 mm) Esect
te vidrio absorbe una porci6n del calor solar (15) y reshy
fleja 6 transmite el resto La cantidad reflejadamiddot6
transect
mitida depende del angulo de incidencia (angulo entre la
perpendicular ala superficie del vidrio y los rayos del
sol) Para un angulo de incidencia de 30deg 77 es transmi
tido y 8 reflejado A medida que el angulo de incidencia I aumente la cantidad de calor solar reflejado se incrementaI
y disminuye la cantidad transmitida La ganancia de calor
en el ambiente esta constituida por el calor transmitido
mas el 40 de~ calor absorbido por el vidrio bull i
1
14
FIGURA Ndeg 2
Transmision de ~adiaci6n solar directa a traves de un vidrio no coloreado 6 mm
c 015 z 008 lt 077
_+---v-----i~ 040 1I
OI5R
OI~R
O77R i
Tra n Imtuja
Ganancia de calor del ambiente
040 x O15R + 077R = 083R
1
r I I i
A continuacion se estudiara la efectividad de una protec shy
cion interior ymiddotpara ella analizaremos la combinacion vi shy
drio 6 mm - p~rsiana color claro
15
FIGURA Ndeg 3 (2]
Transmision de radiacion solar directa a traves ~~=un vidrio no coloreado 6 mm de espesor eon persiana blanca
cL Vidrio 015 077
Persiana 031 012
o4015~ t07 07 7 R
~o77
-
Ganancia de calor del ambiente (04 x 0 bull15 R) + (037 x 077 R)+ (012 x 077middotR)
+ (008x 051x 077R)+(0~4x 015 x 051 x 077R)
t = 049 R
f Es importante destacar que las persianas exteriores son mas
eficaces ya que el calor reflejado y absorbido se disipa en
el exterior mientras que cuando las persianas son interioshy
res el calor absorbido se disipa en el interior del ambieu
te y parte del calor reflejado es absorbido a su paso a
travcs del vidrio
~ABlA Ndeg 4 [2J
Factores de ganancia solar a trav~s de vidrios
Angulo deincidencia 30deg Velocidad del viento 8 Kmhr -I
Tipo de vidrio
-
Vidrio ordinario
Vidrio regular 6 mm
VidriosD5Drvente
40 a 48 absorci6n 48 a 56 absorci6n 56 a 70 absorci6n
Doble capa
Vidrio ordinario Vidrio regular 6 mm
Triple capa
Vidrio ordinario
Vidrio regular 6 mm
Vidrio de ealor Color ambar Rojo oscuro Azul oscuro Verde oscuro Verde grisaceo
Factor de vidrio sin
sombra
tOO
bull 94
80
73
62
-
90
80
a3
69
70
56
60
32 shy
46 -
Persiana
veneciana interior a 45deg
Color claro
56
56
56
53
51
54
52
48
47
Color medio
65
65
62
59
54
61
59
56
52
_- ----~---- L-o-----shy
Color oscuro
75
74
72
62
56
67
65
64
57
r~-
Persiana veneciana exterior a 45 0 Toldo exterior
Color claro
Claro afuera oscuro
Color claro
Color medio u
adentro oscuro
15 13 20 25
14 12 19 24
12 11
16 20 11 10 15 18 10 10 12 16
14 12 18 22
12 11 16 20
12 10
11
10 bull 16 14
20 -17
-
J-l 0
1 17
En la tabla Ndeg 4 se incluyen los factores de ganancia ao
lar a traves de v~dtios d~ diferentes tipos y en combinashy
g16n con ViUiHi Plot~QCiOrUU1 ampstQfj QQefigientie lie ltono
cen como factores deimplementos de sombran
6 REFERENCIA Y BIBLIOGRAFIA
1) Confort termico
middotW Corrales
lire acondicionado y arquitectura
2) Modern Air Conditioning System Design Carrier
3)
Cherne Grant Roberts 1959
lnvestigacion sobre comportamiento termico de techos
-4)
y paredes C~ne16n Silveira 197Q
lnvestigacion sobre proteccion de techos contra radi~
cion solar con aplicaci6n de materiales se~ectivos
ColmenaresRo4rguez 1973
l
5) Air Conditionlng Engineering ~v Jones 1967
bull
I I
(
1
6) Aislamientos reflectivosCohe~ Santaua1969
PROBLENAS
1) Para un material de construccion se tiene a temperashy
tura ambiente los siguientes valores en sus propiedashy des f~sjcas
Conductividad
Densidad
Calor especfico
038 BTUhr pieoF
106 lb-mpic3
020 BTUlboF
18
Considere
Espesor materiat 20 em
Fr~gdg Q 11 gndamp d oalori 12 horeB
a) Determine el fac tor deeremento
b) Determine el retraso de transmision (hr)
c) Determine los valores de middotla eonduetividad denshyI
sidad calor especfico) y difusividad tenniea en las unidades metrieas correspondientes (Keal Kg-m m degC)
d) Investigue el nombre del material que presentamiddot los valores considerados (indique la refer~ncia)
Para las mismas condiciones del problema anterior r~
presente grafieamente
a) Factor de deeremento vs espesor del material (em)
b) Retraso de transmision (hr) v~ espesor del mate~ rial (em) para los siguientes espesores del mashyterial de eonstrueeion
) I 10 15 20 30 y 40 centmetros
I Considere ~ pulgada ~ 1 1 tiemiddot -1 I 25 cm 12 pu gadasI
3) Cuatro materiales WXYZ presentan a temperatura amshy
biente los siguientes valores en sus propiedades fsi
bull cas
I
i
middot 1 191
NATERIAL CONDUCIVIDAP DENSIDAD CALOR ESPECIFICO llTUhr pieoF lb-rnpie3 BTUlboF
W 050 140 020shyX OOS 35 025 Y 0025 10 004 Z 120 170 020
En base a las propiedades anteriores (no 1dentifique
los materiales) diga
a) Cual (es) material (es) podrian ser clasificados
como material (es) aislante (s) Razone
b) Cual (es)ma~erial (es) podrian ser clasificados
como material (es) de construcciOn Razone
4) Determine el factor de implementos de sombra (gananshy
cia de calor al ambiente) para la combinacion persi~
na exterior - vidrio Asuma que 40 del calor ab~orbi
do por el vidrio fluye hacia adentro 1 ( d ~
Considere Persiana 037 012 Vidrio 015 008 077 f I
5) Para la combinacion vidrio - persiana - vidrio deterrni
ne el factor de implementos desombra Asuma que 13
del caldr encerrado 0 acumulado entre los dosvidrios
fluye alambiente y 23 al exterior
201
As mismo 40 del calor absorb ida por vidrio fluye h~
cia aclentq
Considere los siguientes casos bull
d a) Vidria ext e int 015
Persiana 037
oG b) Vidrio exterior 048
Persiana 037
Vidriointerior 015
~ ~
c) Vidrio ext e int 048
Persiana 037
) shy
i I
-
r I
j
e 008
051
CZ 005
051
008
O~5 -051
077
012
(0
047
012 077
6 047
012
9
neral se puede hacer uso de la tabla Ndeg 2 para la determi-nacion de ~q or~entaci6n de un edificio en la cual sa pre
santa informac16n sabre superficies da vidrio no protegishy
das de distintas orientaciones agrupadas de acuerdo con la
severidad de la carga termica radiante y la profundidadde
penetracion de la luz al ambiente
Se considera como Practicamente en sombra tt cuando se tie-
ne sombra natural total con mlnima penetracion 0 con ca
ga termica menorde 18 BTUhr por pie2 de ~idrio (50Kcal
hr por m2 de vidrio) Iinsolacion mediana If sino se s~br
_ pasa 60 BTUhr por pie2 (162 Kcalhr por m2 de vidrio) y
Severas cuando se tiene maxima penetracion yo ganacia
termica mayor que el valor indicado anteriormente
En la tabla Ndeg 3 se presenta una lista de orientaciones s2shyi II lares recomendadas para diferentes ambientes en edificios I
tipo 10deg LN (residencias escuelas hospitales y ofici shy
nas) bull bull I I I
I
En general se recomienda una orientacion al norte si se
quiere evitar rayos directos 0 una variacion apreciable
del nivel de tluminacion con lashoras del dla y unaorie~
tacion al sur cuando se quiere iluminacion brillante
______ ~-- w~_---_~--
TABLA N2 2 tIl
INSOLACION SOBRE SUPERFICIES VERTICALES PARA LATfTUDIOo NORTE
bull
oRIENTACIO N PRACTICAMENTE EN SOMORA INSOLACION MEDIANA INSOLACION SE~ - --~NOilTE TODO EL OIA DURANTE TODO EL ANO EXCEPTO bull
1m10 bull JULIO1------+~YO
TCOAS LAS TAnOES DEL A NO Y LAS MANANAS DE MAiiANAS DE TOOA$ LAS fJARAtlhS ExctTOHOROESTE I ~OVIEManE OICIEtORE EtiERO OCTUDRE Y FEDRER~ DCTUIlRE Y FEBreno
ESTE 0 TODAS LAS TAROES DEL ANO TOOAS LAS MANAflAS DEL ANO TODAS LAS IAUJNM OEL Afio
TOOt$ LAS TARDES OEL ANO EXCEPTO TAR DES DE OICIEMBRE TOOA9 LAS IUUIH AS eXCCPTO IGURESiE ~______~I_~CIE~B~ LlANAN~S Ot MAYO JUNlOULlO MAYO11m O JULIO
ToJO EL OA EtlTR eo TOOOEL CIA EN TODO EL OIA ENTRE sur NOVIEPIDflE Y EIJEnO I eLUSIVEI~ZO Y SEPTIEM snE INCLUSIVE ~OCTuaRE Y fEBRERO
I------~ --------shyTOlA$ L ~S MANANAS DE I ANO EXCEPTO bull IANA ~AS DE DICIEICBpoundE TOOAS L S TttRDES Dr AO EXCErSUlCOESTC OCI J)ElE TARCgtCS DE MAYO JUNIO JULIO TO MAYO tlWO HJL(_____-l
OESTE TODAS LAS MANANAS OEl A NO TOO AS LAS TAR DES DEL ANO
NOROESTE GTOOts LAS MANANAS DEL A~O TAROES DE OCTUtJRE Y FEORCRO TO[)lS LAS TAROE$ ENTRE ~ TtPOES ENTRE NOVEMeRt Y ENERO INCLUSIVE M~RO Y SEPTfEM BRE INCLUSIVE
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--1
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TAB LA N9 3 r 1
middotORIENTACtONES SOLARES RECOMENDADAS PARA AMBIENTES EN EDFleIO TIPO
RESIDENCIAS
DORMITORIOS ESTARES
COMEOOR COCINA ESTUDIO JUE~S LAVANOERO BANOS GARAGE TALLER- DE TENDEDERO
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CUARTOS DE PACIENTES TERRAZAS AOM INISTRllCIOtJ COCINAS SERVICtOS QUIROFANOS-PARiQ LABORAiORIOS RAYOS X SANllARlOS FISIOTERAPlA RETEN INFANTES FARMACIA CONSULTORtOS RESIDENCIA ENFERMERAS
iii NE E IE S SO 0 NO
00~~~80 00 0
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LUZ SOLJlR INNECESARIA
o o
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ESCUELAS
AULAS
KINDERGARTEN TALLERES 818UOTECAS SANITARIOS CAFETERIAS
ADM IN ISrnAClON OAC PROFESORES SAlON PROFESORES LABORATORIOS AUDITO~UMS
GIMNASIO SERVICIOS
OFICINAS
EJECUTIVOS OFICINAS GENERALES AREAS DE RECEPCION OflCINAS DE OIBJJO SALA DE LECTUAA SANITARIOS SEFMCIOS RESTAURANT eAR
N NE E Spound S SO 0 NO
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08
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~~8oooo~ iii HE E SE So SO 0 NO
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Con la orientacion de un edificio en base a los criterios
anteriores se puede lograr que 1a carga ~-eriTica debida a lq
tadiacion sectolar se mantenga en el edificio por dcbajo de
ciertos limites sin embaJgo no basta para evitar apreciabl~
mente los efectos negativos de la insolacion en orientacioshy
nes criticas como son 1a este y 1a oeste y as por ella que se
hace necesario e1 uso de artefactos exteriores de sombra
Entre los dispositivos estructurales de protecci6n solar
mas comunmente utilizados se tienen
1) E1 de amplios modulos de ventana definidos por parales
verticales para1es fronta1es ya1eros horizontales
2) E1 de los quiebra - solo brise - solei1 C9esarrol1ado shy
por Le Corbusier) los cua1es pueden ser verticales u
horizonta les fij os 0 moviles perpendiculares u ob u cuos a la superficie que protegen
5 VIDRlOS ANALlSlS TEIDUCO I Cuando la energia radiante incide sobre la superfi~ie de
un cuerposera afectada por tras propiedades
a) Absortividad C~) Fraccion de la radiacion inciden shyI i te absorbida por e1 cuerpo
b) Reflectividad (~) Fraccion de 1a radiacion inciden shy
te reflejada por la superficie del
i cuerpo
c) Tranomisividad (7) Fraccion de la radiacion incidenshy
te tranomitida a trav6s del cucrpo bull
13
Se debe cumplir que
(4)
Los vidrios secaracterizan porque su inercia termica es
despreciable 6 sea no se tiene el efecto de almacenamienshy
to de energa y la transferencia de calor se produce casi
estacionariamente
En nuestro clima se trata de lograr una minima ganancia de
calor a traves de los vidrios y esto es posible si anall
zando las propiedades anteriores se tiene una alta reflepound
tividad (vidriosmiddotlisos 6 brillantes)y una bajatransmisi shy
vidad (vidrios opacos)~
- Consideremos un vidrio no coloreado) 14 pulg (6 mm) Esect
te vidrio absorbe una porci6n del calor solar (15) y reshy
fleja 6 transmite el resto La cantidad reflejadamiddot6
transect
mitida depende del angulo de incidencia (angulo entre la
perpendicular ala superficie del vidrio y los rayos del
sol) Para un angulo de incidencia de 30deg 77 es transmi
tido y 8 reflejado A medida que el angulo de incidencia I aumente la cantidad de calor solar reflejado se incrementaI
y disminuye la cantidad transmitida La ganancia de calor
en el ambiente esta constituida por el calor transmitido
mas el 40 de~ calor absorbido por el vidrio bull i
1
14
FIGURA Ndeg 2
Transmision de ~adiaci6n solar directa a traves de un vidrio no coloreado 6 mm
c 015 z 008 lt 077
_+---v-----i~ 040 1I
OI5R
OI~R
O77R i
Tra n Imtuja
Ganancia de calor del ambiente
040 x O15R + 077R = 083R
1
r I I i
A continuacion se estudiara la efectividad de una protec shy
cion interior ymiddotpara ella analizaremos la combinacion vi shy
drio 6 mm - p~rsiana color claro
15
FIGURA Ndeg 3 (2]
Transmision de radiacion solar directa a traves ~~=un vidrio no coloreado 6 mm de espesor eon persiana blanca
cL Vidrio 015 077
Persiana 031 012
o4015~ t07 07 7 R
~o77
-
Ganancia de calor del ambiente (04 x 0 bull15 R) + (037 x 077 R)+ (012 x 077middotR)
+ (008x 051x 077R)+(0~4x 015 x 051 x 077R)
t = 049 R
f Es importante destacar que las persianas exteriores son mas
eficaces ya que el calor reflejado y absorbido se disipa en
el exterior mientras que cuando las persianas son interioshy
res el calor absorbido se disipa en el interior del ambieu
te y parte del calor reflejado es absorbido a su paso a
travcs del vidrio
~ABlA Ndeg 4 [2J
Factores de ganancia solar a trav~s de vidrios
Angulo deincidencia 30deg Velocidad del viento 8 Kmhr -I
Tipo de vidrio
-
Vidrio ordinario
Vidrio regular 6 mm
VidriosD5Drvente
40 a 48 absorci6n 48 a 56 absorci6n 56 a 70 absorci6n
Doble capa
Vidrio ordinario Vidrio regular 6 mm
Triple capa
Vidrio ordinario
Vidrio regular 6 mm
Vidrio de ealor Color ambar Rojo oscuro Azul oscuro Verde oscuro Verde grisaceo
Factor de vidrio sin
sombra
tOO
bull 94
80
73
62
-
90
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56
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46 -
Persiana
veneciana interior a 45deg
Color claro
56
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54
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Color medio
65
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62
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59
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_- ----~---- L-o-----shy
Color oscuro
75
74
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62
56
67
65
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57
r~-
Persiana veneciana exterior a 45 0 Toldo exterior
Color claro
Claro afuera oscuro
Color claro
Color medio u
adentro oscuro
15 13 20 25
14 12 19 24
12 11
16 20 11 10 15 18 10 10 12 16
14 12 18 22
12 11 16 20
12 10
11
10 bull 16 14
20 -17
-
J-l 0
1 17
En la tabla Ndeg 4 se incluyen los factores de ganancia ao
lar a traves de v~dtios d~ diferentes tipos y en combinashy
g16n con ViUiHi Plot~QCiOrUU1 ampstQfj QQefigientie lie ltono
cen como factores deimplementos de sombran
6 REFERENCIA Y BIBLIOGRAFIA
1) Confort termico
middotW Corrales
lire acondicionado y arquitectura
2) Modern Air Conditioning System Design Carrier
3)
Cherne Grant Roberts 1959
lnvestigacion sobre comportamiento termico de techos
-4)
y paredes C~ne16n Silveira 197Q
lnvestigacion sobre proteccion de techos contra radi~
cion solar con aplicaci6n de materiales se~ectivos
ColmenaresRo4rguez 1973
l
5) Air Conditionlng Engineering ~v Jones 1967
bull
I I
(
1
6) Aislamientos reflectivosCohe~ Santaua1969
PROBLENAS
1) Para un material de construccion se tiene a temperashy
tura ambiente los siguientes valores en sus propiedashy des f~sjcas
Conductividad
Densidad
Calor especfico
038 BTUhr pieoF
106 lb-mpic3
020 BTUlboF
18
Considere
Espesor materiat 20 em
Fr~gdg Q 11 gndamp d oalori 12 horeB
a) Determine el fac tor deeremento
b) Determine el retraso de transmision (hr)
c) Determine los valores de middotla eonduetividad denshyI
sidad calor especfico) y difusividad tenniea en las unidades metrieas correspondientes (Keal Kg-m m degC)
d) Investigue el nombre del material que presentamiddot los valores considerados (indique la refer~ncia)
Para las mismas condiciones del problema anterior r~
presente grafieamente
a) Factor de deeremento vs espesor del material (em)
b) Retraso de transmision (hr) v~ espesor del mate~ rial (em) para los siguientes espesores del mashyterial de eonstrueeion
) I 10 15 20 30 y 40 centmetros
I Considere ~ pulgada ~ 1 1 tiemiddot -1 I 25 cm 12 pu gadasI
3) Cuatro materiales WXYZ presentan a temperatura amshy
biente los siguientes valores en sus propiedades fsi
bull cas
I
i
middot 1 191
NATERIAL CONDUCIVIDAP DENSIDAD CALOR ESPECIFICO llTUhr pieoF lb-rnpie3 BTUlboF
W 050 140 020shyX OOS 35 025 Y 0025 10 004 Z 120 170 020
En base a las propiedades anteriores (no 1dentifique
los materiales) diga
a) Cual (es) material (es) podrian ser clasificados
como material (es) aislante (s) Razone
b) Cual (es)ma~erial (es) podrian ser clasificados
como material (es) de construcciOn Razone
4) Determine el factor de implementos de sombra (gananshy
cia de calor al ambiente) para la combinacion persi~
na exterior - vidrio Asuma que 40 del calor ab~orbi
do por el vidrio fluye hacia adentro 1 ( d ~
Considere Persiana 037 012 Vidrio 015 008 077 f I
5) Para la combinacion vidrio - persiana - vidrio deterrni
ne el factor de implementos desombra Asuma que 13
del caldr encerrado 0 acumulado entre los dosvidrios
fluye alambiente y 23 al exterior
201
As mismo 40 del calor absorb ida por vidrio fluye h~
cia aclentq
Considere los siguientes casos bull
d a) Vidria ext e int 015
Persiana 037
oG b) Vidrio exterior 048
Persiana 037
Vidriointerior 015
~ ~
c) Vidrio ext e int 048
Persiana 037
) shy
i I
-
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j
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051
CZ 005
051
008
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077
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(0
047
012 077
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TABLA N2 2 tIl
INSOLACION SOBRE SUPERFICIES VERTICALES PARA LATfTUDIOo NORTE
bull
oRIENTACIO N PRACTICAMENTE EN SOMORA INSOLACION MEDIANA INSOLACION SE~ - --~NOilTE TODO EL OIA DURANTE TODO EL ANO EXCEPTO bull
1m10 bull JULIO1------+~YO
TCOAS LAS TAnOES DEL A NO Y LAS MANANAS DE MAiiANAS DE TOOA$ LAS fJARAtlhS ExctTOHOROESTE I ~OVIEManE OICIEtORE EtiERO OCTUDRE Y FEDRER~ DCTUIlRE Y FEBreno
ESTE 0 TODAS LAS TAROES DEL ANO TOOAS LAS MANAflAS DEL ANO TODAS LAS IAUJNM OEL Afio
TOOt$ LAS TARDES OEL ANO EXCEPTO TAR DES DE OICIEMBRE TOOA9 LAS IUUIH AS eXCCPTO IGURESiE ~______~I_~CIE~B~ LlANAN~S Ot MAYO JUNlOULlO MAYO11m O JULIO
ToJO EL OA EtlTR eo TOOOEL CIA EN TODO EL OIA ENTRE sur NOVIEPIDflE Y EIJEnO I eLUSIVEI~ZO Y SEPTIEM snE INCLUSIVE ~OCTuaRE Y fEBRERO
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OESTE TODAS LAS MANANAS OEl A NO TOO AS LAS TAR DES DEL ANO
NOROESTE GTOOts LAS MANANAS DEL A~O TAROES DE OCTUtJRE Y FEORCRO TO[)lS LAS TAROE$ ENTRE ~ TtPOES ENTRE NOVEMeRt Y ENERO INCLUSIVE M~RO Y SEPTfEM BRE INCLUSIVE
I ---- shy
--1
J-gt o -~
TAB LA N9 3 r 1
middotORIENTACtONES SOLARES RECOMENDADAS PARA AMBIENTES EN EDFleIO TIPO
RESIDENCIAS
DORMITORIOS ESTARES
COMEOOR COCINA ESTUDIO JUE~S LAVANOERO BANOS GARAGE TALLER- DE TENDEDERO
HOSPITALES
CUARTOS DE PACIENTES TERRAZAS AOM INISTRllCIOtJ COCINAS SERVICtOS QUIROFANOS-PARiQ LABORAiORIOS RAYOS X SANllARlOS FISIOTERAPlA RETEN INFANTES FARMACIA CONSULTORtOS RESIDENCIA ENFERMERAS
iii NE E IE S SO 0 NO
00~~~80 00 0
0000
~~88888 00
N NE E SE S SO 0 NO
~sectsectO 88000008
LUZ SOLJlR INNECESARIA
o o
sect~~o 00
8888
ESCUELAS
AULAS
KINDERGARTEN TALLERES 818UOTECAS SANITARIOS CAFETERIAS
ADM IN ISrnAClON OAC PROFESORES SAlON PROFESORES LABORATORIOS AUDITO~UMS
GIMNASIO SERVICIOS
OFICINAS
EJECUTIVOS OFICINAS GENERALES AREAS DE RECEPCION OflCINAS DE OIBJJO SALA DE LECTUAA SANITARIOS SEFMCIOS RESTAURANT eAR
N NE E Spound S SO 0 NO
0088
08
~ ~ shy
~~8oooo~ iii HE E SE So SO 0 NO
88gsectsect0 0
~~sectsectsectsect8~ Iv
-
__~t4~
12
Con la orientacion de un edificio en base a los criterios
anteriores se puede lograr que 1a carga ~-eriTica debida a lq
tadiacion sectolar se mantenga en el edificio por dcbajo de
ciertos limites sin embaJgo no basta para evitar apreciabl~
mente los efectos negativos de la insolacion en orientacioshy
nes criticas como son 1a este y 1a oeste y as por ella que se
hace necesario e1 uso de artefactos exteriores de sombra
Entre los dispositivos estructurales de protecci6n solar
mas comunmente utilizados se tienen
1) E1 de amplios modulos de ventana definidos por parales
verticales para1es fronta1es ya1eros horizontales
2) E1 de los quiebra - solo brise - solei1 C9esarrol1ado shy
por Le Corbusier) los cua1es pueden ser verticales u
horizonta les fij os 0 moviles perpendiculares u ob u cuos a la superficie que protegen
5 VIDRlOS ANALlSlS TEIDUCO I Cuando la energia radiante incide sobre la superfi~ie de
un cuerposera afectada por tras propiedades
a) Absortividad C~) Fraccion de la radiacion inciden shyI i te absorbida por e1 cuerpo
b) Reflectividad (~) Fraccion de 1a radiacion inciden shy
te reflejada por la superficie del
i cuerpo
c) Tranomisividad (7) Fraccion de la radiacion incidenshy
te tranomitida a trav6s del cucrpo bull
13
Se debe cumplir que
(4)
Los vidrios secaracterizan porque su inercia termica es
despreciable 6 sea no se tiene el efecto de almacenamienshy
to de energa y la transferencia de calor se produce casi
estacionariamente
En nuestro clima se trata de lograr una minima ganancia de
calor a traves de los vidrios y esto es posible si anall
zando las propiedades anteriores se tiene una alta reflepound
tividad (vidriosmiddotlisos 6 brillantes)y una bajatransmisi shy
vidad (vidrios opacos)~
- Consideremos un vidrio no coloreado) 14 pulg (6 mm) Esect
te vidrio absorbe una porci6n del calor solar (15) y reshy
fleja 6 transmite el resto La cantidad reflejadamiddot6
transect
mitida depende del angulo de incidencia (angulo entre la
perpendicular ala superficie del vidrio y los rayos del
sol) Para un angulo de incidencia de 30deg 77 es transmi
tido y 8 reflejado A medida que el angulo de incidencia I aumente la cantidad de calor solar reflejado se incrementaI
y disminuye la cantidad transmitida La ganancia de calor
en el ambiente esta constituida por el calor transmitido
mas el 40 de~ calor absorbido por el vidrio bull i
1
14
FIGURA Ndeg 2
Transmision de ~adiaci6n solar directa a traves de un vidrio no coloreado 6 mm
c 015 z 008 lt 077
_+---v-----i~ 040 1I
OI5R
OI~R
O77R i
Tra n Imtuja
Ganancia de calor del ambiente
040 x O15R + 077R = 083R
1
r I I i
A continuacion se estudiara la efectividad de una protec shy
cion interior ymiddotpara ella analizaremos la combinacion vi shy
drio 6 mm - p~rsiana color claro
15
FIGURA Ndeg 3 (2]
Transmision de radiacion solar directa a traves ~~=un vidrio no coloreado 6 mm de espesor eon persiana blanca
cL Vidrio 015 077
Persiana 031 012
o4015~ t07 07 7 R
~o77
-
Ganancia de calor del ambiente (04 x 0 bull15 R) + (037 x 077 R)+ (012 x 077middotR)
+ (008x 051x 077R)+(0~4x 015 x 051 x 077R)
t = 049 R
f Es importante destacar que las persianas exteriores son mas
eficaces ya que el calor reflejado y absorbido se disipa en
el exterior mientras que cuando las persianas son interioshy
res el calor absorbido se disipa en el interior del ambieu
te y parte del calor reflejado es absorbido a su paso a
travcs del vidrio
~ABlA Ndeg 4 [2J
Factores de ganancia solar a trav~s de vidrios
Angulo deincidencia 30deg Velocidad del viento 8 Kmhr -I
Tipo de vidrio
-
Vidrio ordinario
Vidrio regular 6 mm
VidriosD5Drvente
40 a 48 absorci6n 48 a 56 absorci6n 56 a 70 absorci6n
Doble capa
Vidrio ordinario Vidrio regular 6 mm
Triple capa
Vidrio ordinario
Vidrio regular 6 mm
Vidrio de ealor Color ambar Rojo oscuro Azul oscuro Verde oscuro Verde grisaceo
Factor de vidrio sin
sombra
tOO
bull 94
80
73
62
-
90
80
a3
69
70
56
60
32 shy
46 -
Persiana
veneciana interior a 45deg
Color claro
56
56
56
53
51
54
52
48
47
Color medio
65
65
62
59
54
61
59
56
52
_- ----~---- L-o-----shy
Color oscuro
75
74
72
62
56
67
65
64
57
r~-
Persiana veneciana exterior a 45 0 Toldo exterior
Color claro
Claro afuera oscuro
Color claro
Color medio u
adentro oscuro
15 13 20 25
14 12 19 24
12 11
16 20 11 10 15 18 10 10 12 16
14 12 18 22
12 11 16 20
12 10
11
10 bull 16 14
20 -17
-
J-l 0
1 17
En la tabla Ndeg 4 se incluyen los factores de ganancia ao
lar a traves de v~dtios d~ diferentes tipos y en combinashy
g16n con ViUiHi Plot~QCiOrUU1 ampstQfj QQefigientie lie ltono
cen como factores deimplementos de sombran
6 REFERENCIA Y BIBLIOGRAFIA
1) Confort termico
middotW Corrales
lire acondicionado y arquitectura
2) Modern Air Conditioning System Design Carrier
3)
Cherne Grant Roberts 1959
lnvestigacion sobre comportamiento termico de techos
-4)
y paredes C~ne16n Silveira 197Q
lnvestigacion sobre proteccion de techos contra radi~
cion solar con aplicaci6n de materiales se~ectivos
ColmenaresRo4rguez 1973
l
5) Air Conditionlng Engineering ~v Jones 1967
bull
I I
(
1
6) Aislamientos reflectivosCohe~ Santaua1969
PROBLENAS
1) Para un material de construccion se tiene a temperashy
tura ambiente los siguientes valores en sus propiedashy des f~sjcas
Conductividad
Densidad
Calor especfico
038 BTUhr pieoF
106 lb-mpic3
020 BTUlboF
18
Considere
Espesor materiat 20 em
Fr~gdg Q 11 gndamp d oalori 12 horeB
a) Determine el fac tor deeremento
b) Determine el retraso de transmision (hr)
c) Determine los valores de middotla eonduetividad denshyI
sidad calor especfico) y difusividad tenniea en las unidades metrieas correspondientes (Keal Kg-m m degC)
d) Investigue el nombre del material que presentamiddot los valores considerados (indique la refer~ncia)
Para las mismas condiciones del problema anterior r~
presente grafieamente
a) Factor de deeremento vs espesor del material (em)
b) Retraso de transmision (hr) v~ espesor del mate~ rial (em) para los siguientes espesores del mashyterial de eonstrueeion
) I 10 15 20 30 y 40 centmetros
I Considere ~ pulgada ~ 1 1 tiemiddot -1 I 25 cm 12 pu gadasI
3) Cuatro materiales WXYZ presentan a temperatura amshy
biente los siguientes valores en sus propiedades fsi
bull cas
I
i
middot 1 191
NATERIAL CONDUCIVIDAP DENSIDAD CALOR ESPECIFICO llTUhr pieoF lb-rnpie3 BTUlboF
W 050 140 020shyX OOS 35 025 Y 0025 10 004 Z 120 170 020
En base a las propiedades anteriores (no 1dentifique
los materiales) diga
a) Cual (es) material (es) podrian ser clasificados
como material (es) aislante (s) Razone
b) Cual (es)ma~erial (es) podrian ser clasificados
como material (es) de construcciOn Razone
4) Determine el factor de implementos de sombra (gananshy
cia de calor al ambiente) para la combinacion persi~
na exterior - vidrio Asuma que 40 del calor ab~orbi
do por el vidrio fluye hacia adentro 1 ( d ~
Considere Persiana 037 012 Vidrio 015 008 077 f I
5) Para la combinacion vidrio - persiana - vidrio deterrni
ne el factor de implementos desombra Asuma que 13
del caldr encerrado 0 acumulado entre los dosvidrios
fluye alambiente y 23 al exterior
201
As mismo 40 del calor absorb ida por vidrio fluye h~
cia aclentq
Considere los siguientes casos bull
d a) Vidria ext e int 015
Persiana 037
oG b) Vidrio exterior 048
Persiana 037
Vidriointerior 015
~ ~
c) Vidrio ext e int 048
Persiana 037
) shy
i I
-
r I
j
e 008
051
CZ 005
051
008
O~5 -051
077
012
(0
047
012 077
6 047
012
TAB LA N9 3 r 1
middotORIENTACtONES SOLARES RECOMENDADAS PARA AMBIENTES EN EDFleIO TIPO
RESIDENCIAS
DORMITORIOS ESTARES
COMEOOR COCINA ESTUDIO JUE~S LAVANOERO BANOS GARAGE TALLER- DE TENDEDERO
HOSPITALES
CUARTOS DE PACIENTES TERRAZAS AOM INISTRllCIOtJ COCINAS SERVICtOS QUIROFANOS-PARiQ LABORAiORIOS RAYOS X SANllARlOS FISIOTERAPlA RETEN INFANTES FARMACIA CONSULTORtOS RESIDENCIA ENFERMERAS
iii NE E IE S SO 0 NO
00~~~80 00 0
0000
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N NE E SE S SO 0 NO
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LUZ SOLJlR INNECESARIA
o o
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8888
ESCUELAS
AULAS
KINDERGARTEN TALLERES 818UOTECAS SANITARIOS CAFETERIAS
ADM IN ISrnAClON OAC PROFESORES SAlON PROFESORES LABORATORIOS AUDITO~UMS
GIMNASIO SERVICIOS
OFICINAS
EJECUTIVOS OFICINAS GENERALES AREAS DE RECEPCION OflCINAS DE OIBJJO SALA DE LECTUAA SANITARIOS SEFMCIOS RESTAURANT eAR
N NE E Spound S SO 0 NO
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08
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~~8oooo~ iii HE E SE So SO 0 NO
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~~sectsectsectsect8~ Iv
-
__~t4~
12
Con la orientacion de un edificio en base a los criterios
anteriores se puede lograr que 1a carga ~-eriTica debida a lq
tadiacion sectolar se mantenga en el edificio por dcbajo de
ciertos limites sin embaJgo no basta para evitar apreciabl~
mente los efectos negativos de la insolacion en orientacioshy
nes criticas como son 1a este y 1a oeste y as por ella que se
hace necesario e1 uso de artefactos exteriores de sombra
Entre los dispositivos estructurales de protecci6n solar
mas comunmente utilizados se tienen
1) E1 de amplios modulos de ventana definidos por parales
verticales para1es fronta1es ya1eros horizontales
2) E1 de los quiebra - solo brise - solei1 C9esarrol1ado shy
por Le Corbusier) los cua1es pueden ser verticales u
horizonta les fij os 0 moviles perpendiculares u ob u cuos a la superficie que protegen
5 VIDRlOS ANALlSlS TEIDUCO I Cuando la energia radiante incide sobre la superfi~ie de
un cuerposera afectada por tras propiedades
a) Absortividad C~) Fraccion de la radiacion inciden shyI i te absorbida por e1 cuerpo
b) Reflectividad (~) Fraccion de 1a radiacion inciden shy
te reflejada por la superficie del
i cuerpo
c) Tranomisividad (7) Fraccion de la radiacion incidenshy
te tranomitida a trav6s del cucrpo bull
13
Se debe cumplir que
(4)
Los vidrios secaracterizan porque su inercia termica es
despreciable 6 sea no se tiene el efecto de almacenamienshy
to de energa y la transferencia de calor se produce casi
estacionariamente
En nuestro clima se trata de lograr una minima ganancia de
calor a traves de los vidrios y esto es posible si anall
zando las propiedades anteriores se tiene una alta reflepound
tividad (vidriosmiddotlisos 6 brillantes)y una bajatransmisi shy
vidad (vidrios opacos)~
- Consideremos un vidrio no coloreado) 14 pulg (6 mm) Esect
te vidrio absorbe una porci6n del calor solar (15) y reshy
fleja 6 transmite el resto La cantidad reflejadamiddot6
transect
mitida depende del angulo de incidencia (angulo entre la
perpendicular ala superficie del vidrio y los rayos del
sol) Para un angulo de incidencia de 30deg 77 es transmi
tido y 8 reflejado A medida que el angulo de incidencia I aumente la cantidad de calor solar reflejado se incrementaI
y disminuye la cantidad transmitida La ganancia de calor
en el ambiente esta constituida por el calor transmitido
mas el 40 de~ calor absorbido por el vidrio bull i
1
14
FIGURA Ndeg 2
Transmision de ~adiaci6n solar directa a traves de un vidrio no coloreado 6 mm
c 015 z 008 lt 077
_+---v-----i~ 040 1I
OI5R
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Tra n Imtuja
Ganancia de calor del ambiente
040 x O15R + 077R = 083R
1
r I I i
A continuacion se estudiara la efectividad de una protec shy
cion interior ymiddotpara ella analizaremos la combinacion vi shy
drio 6 mm - p~rsiana color claro
15
FIGURA Ndeg 3 (2]
Transmision de radiacion solar directa a traves ~~=un vidrio no coloreado 6 mm de espesor eon persiana blanca
cL Vidrio 015 077
Persiana 031 012
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-
Ganancia de calor del ambiente (04 x 0 bull15 R) + (037 x 077 R)+ (012 x 077middotR)
+ (008x 051x 077R)+(0~4x 015 x 051 x 077R)
t = 049 R
f Es importante destacar que las persianas exteriores son mas
eficaces ya que el calor reflejado y absorbido se disipa en
el exterior mientras que cuando las persianas son interioshy
res el calor absorbido se disipa en el interior del ambieu
te y parte del calor reflejado es absorbido a su paso a
travcs del vidrio
~ABlA Ndeg 4 [2J
Factores de ganancia solar a trav~s de vidrios
Angulo deincidencia 30deg Velocidad del viento 8 Kmhr -I
Tipo de vidrio
-
Vidrio ordinario
Vidrio regular 6 mm
VidriosD5Drvente
40 a 48 absorci6n 48 a 56 absorci6n 56 a 70 absorci6n
Doble capa
Vidrio ordinario Vidrio regular 6 mm
Triple capa
Vidrio ordinario
Vidrio regular 6 mm
Vidrio de ealor Color ambar Rojo oscuro Azul oscuro Verde oscuro Verde grisaceo
Factor de vidrio sin
sombra
tOO
bull 94
80
73
62
-
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56
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46 -
Persiana
veneciana interior a 45deg
Color claro
56
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65
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75
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Persiana veneciana exterior a 45 0 Toldo exterior
Color claro
Claro afuera oscuro
Color claro
Color medio u
adentro oscuro
15 13 20 25
14 12 19 24
12 11
16 20 11 10 15 18 10 10 12 16
14 12 18 22
12 11 16 20
12 10
11
10 bull 16 14
20 -17
-
J-l 0
1 17
En la tabla Ndeg 4 se incluyen los factores de ganancia ao
lar a traves de v~dtios d~ diferentes tipos y en combinashy
g16n con ViUiHi Plot~QCiOrUU1 ampstQfj QQefigientie lie ltono
cen como factores deimplementos de sombran
6 REFERENCIA Y BIBLIOGRAFIA
1) Confort termico
middotW Corrales
lire acondicionado y arquitectura
2) Modern Air Conditioning System Design Carrier
3)
Cherne Grant Roberts 1959
lnvestigacion sobre comportamiento termico de techos
-4)
y paredes C~ne16n Silveira 197Q
lnvestigacion sobre proteccion de techos contra radi~
cion solar con aplicaci6n de materiales se~ectivos
ColmenaresRo4rguez 1973
l
5) Air Conditionlng Engineering ~v Jones 1967
bull
I I
(
1
6) Aislamientos reflectivosCohe~ Santaua1969
PROBLENAS
1) Para un material de construccion se tiene a temperashy
tura ambiente los siguientes valores en sus propiedashy des f~sjcas
Conductividad
Densidad
Calor especfico
038 BTUhr pieoF
106 lb-mpic3
020 BTUlboF
18
Considere
Espesor materiat 20 em
Fr~gdg Q 11 gndamp d oalori 12 horeB
a) Determine el fac tor deeremento
b) Determine el retraso de transmision (hr)
c) Determine los valores de middotla eonduetividad denshyI
sidad calor especfico) y difusividad tenniea en las unidades metrieas correspondientes (Keal Kg-m m degC)
d) Investigue el nombre del material que presentamiddot los valores considerados (indique la refer~ncia)
Para las mismas condiciones del problema anterior r~
presente grafieamente
a) Factor de deeremento vs espesor del material (em)
b) Retraso de transmision (hr) v~ espesor del mate~ rial (em) para los siguientes espesores del mashyterial de eonstrueeion
) I 10 15 20 30 y 40 centmetros
I Considere ~ pulgada ~ 1 1 tiemiddot -1 I 25 cm 12 pu gadasI
3) Cuatro materiales WXYZ presentan a temperatura amshy
biente los siguientes valores en sus propiedades fsi
bull cas
I
i
middot 1 191
NATERIAL CONDUCIVIDAP DENSIDAD CALOR ESPECIFICO llTUhr pieoF lb-rnpie3 BTUlboF
W 050 140 020shyX OOS 35 025 Y 0025 10 004 Z 120 170 020
En base a las propiedades anteriores (no 1dentifique
los materiales) diga
a) Cual (es) material (es) podrian ser clasificados
como material (es) aislante (s) Razone
b) Cual (es)ma~erial (es) podrian ser clasificados
como material (es) de construcciOn Razone
4) Determine el factor de implementos de sombra (gananshy
cia de calor al ambiente) para la combinacion persi~
na exterior - vidrio Asuma que 40 del calor ab~orbi
do por el vidrio fluye hacia adentro 1 ( d ~
Considere Persiana 037 012 Vidrio 015 008 077 f I
5) Para la combinacion vidrio - persiana - vidrio deterrni
ne el factor de implementos desombra Asuma que 13
del caldr encerrado 0 acumulado entre los dosvidrios
fluye alambiente y 23 al exterior
201
As mismo 40 del calor absorb ida por vidrio fluye h~
cia aclentq
Considere los siguientes casos bull
d a) Vidria ext e int 015
Persiana 037
oG b) Vidrio exterior 048
Persiana 037
Vidriointerior 015
~ ~
c) Vidrio ext e int 048
Persiana 037
) shy
i I
-
r I
j
e 008
051
CZ 005
051
008
O~5 -051
077
012
(0
047
012 077
6 047
012
12
Con la orientacion de un edificio en base a los criterios
anteriores se puede lograr que 1a carga ~-eriTica debida a lq
tadiacion sectolar se mantenga en el edificio por dcbajo de
ciertos limites sin embaJgo no basta para evitar apreciabl~
mente los efectos negativos de la insolacion en orientacioshy
nes criticas como son 1a este y 1a oeste y as por ella que se
hace necesario e1 uso de artefactos exteriores de sombra
Entre los dispositivos estructurales de protecci6n solar
mas comunmente utilizados se tienen
1) E1 de amplios modulos de ventana definidos por parales
verticales para1es fronta1es ya1eros horizontales
2) E1 de los quiebra - solo brise - solei1 C9esarrol1ado shy
por Le Corbusier) los cua1es pueden ser verticales u
horizonta les fij os 0 moviles perpendiculares u ob u cuos a la superficie que protegen
5 VIDRlOS ANALlSlS TEIDUCO I Cuando la energia radiante incide sobre la superfi~ie de
un cuerposera afectada por tras propiedades
a) Absortividad C~) Fraccion de la radiacion inciden shyI i te absorbida por e1 cuerpo
b) Reflectividad (~) Fraccion de 1a radiacion inciden shy
te reflejada por la superficie del
i cuerpo
c) Tranomisividad (7) Fraccion de la radiacion incidenshy
te tranomitida a trav6s del cucrpo bull
13
Se debe cumplir que
(4)
Los vidrios secaracterizan porque su inercia termica es
despreciable 6 sea no se tiene el efecto de almacenamienshy
to de energa y la transferencia de calor se produce casi
estacionariamente
En nuestro clima se trata de lograr una minima ganancia de
calor a traves de los vidrios y esto es posible si anall
zando las propiedades anteriores se tiene una alta reflepound
tividad (vidriosmiddotlisos 6 brillantes)y una bajatransmisi shy
vidad (vidrios opacos)~
- Consideremos un vidrio no coloreado) 14 pulg (6 mm) Esect
te vidrio absorbe una porci6n del calor solar (15) y reshy
fleja 6 transmite el resto La cantidad reflejadamiddot6
transect
mitida depende del angulo de incidencia (angulo entre la
perpendicular ala superficie del vidrio y los rayos del
sol) Para un angulo de incidencia de 30deg 77 es transmi
tido y 8 reflejado A medida que el angulo de incidencia I aumente la cantidad de calor solar reflejado se incrementaI
y disminuye la cantidad transmitida La ganancia de calor
en el ambiente esta constituida por el calor transmitido
mas el 40 de~ calor absorbido por el vidrio bull i
1
14
FIGURA Ndeg 2
Transmision de ~adiaci6n solar directa a traves de un vidrio no coloreado 6 mm
c 015 z 008 lt 077
_+---v-----i~ 040 1I
OI5R
OI~R
O77R i
Tra n Imtuja
Ganancia de calor del ambiente
040 x O15R + 077R = 083R
1
r I I i
A continuacion se estudiara la efectividad de una protec shy
cion interior ymiddotpara ella analizaremos la combinacion vi shy
drio 6 mm - p~rsiana color claro
15
FIGURA Ndeg 3 (2]
Transmision de radiacion solar directa a traves ~~=un vidrio no coloreado 6 mm de espesor eon persiana blanca
cL Vidrio 015 077
Persiana 031 012
o4015~ t07 07 7 R
~o77
-
Ganancia de calor del ambiente (04 x 0 bull15 R) + (037 x 077 R)+ (012 x 077middotR)
+ (008x 051x 077R)+(0~4x 015 x 051 x 077R)
t = 049 R
f Es importante destacar que las persianas exteriores son mas
eficaces ya que el calor reflejado y absorbido se disipa en
el exterior mientras que cuando las persianas son interioshy
res el calor absorbido se disipa en el interior del ambieu
te y parte del calor reflejado es absorbido a su paso a
travcs del vidrio
~ABlA Ndeg 4 [2J
Factores de ganancia solar a trav~s de vidrios
Angulo deincidencia 30deg Velocidad del viento 8 Kmhr -I
Tipo de vidrio
-
Vidrio ordinario
Vidrio regular 6 mm
VidriosD5Drvente
40 a 48 absorci6n 48 a 56 absorci6n 56 a 70 absorci6n
Doble capa
Vidrio ordinario Vidrio regular 6 mm
Triple capa
Vidrio ordinario
Vidrio regular 6 mm
Vidrio de ealor Color ambar Rojo oscuro Azul oscuro Verde oscuro Verde grisaceo
Factor de vidrio sin
sombra
tOO
bull 94
80
73
62
-
90
80
a3
69
70
56
60
32 shy
46 -
Persiana
veneciana interior a 45deg
Color claro
56
56
56
53
51
54
52
48
47
Color medio
65
65
62
59
54
61
59
56
52
_- ----~---- L-o-----shy
Color oscuro
75
74
72
62
56
67
65
64
57
r~-
Persiana veneciana exterior a 45 0 Toldo exterior
Color claro
Claro afuera oscuro
Color claro
Color medio u
adentro oscuro
15 13 20 25
14 12 19 24
12 11
16 20 11 10 15 18 10 10 12 16
14 12 18 22
12 11 16 20
12 10
11
10 bull 16 14
20 -17
-
J-l 0
1 17
En la tabla Ndeg 4 se incluyen los factores de ganancia ao
lar a traves de v~dtios d~ diferentes tipos y en combinashy
g16n con ViUiHi Plot~QCiOrUU1 ampstQfj QQefigientie lie ltono
cen como factores deimplementos de sombran
6 REFERENCIA Y BIBLIOGRAFIA
1) Confort termico
middotW Corrales
lire acondicionado y arquitectura
2) Modern Air Conditioning System Design Carrier
3)
Cherne Grant Roberts 1959
lnvestigacion sobre comportamiento termico de techos
-4)
y paredes C~ne16n Silveira 197Q
lnvestigacion sobre proteccion de techos contra radi~
cion solar con aplicaci6n de materiales se~ectivos
ColmenaresRo4rguez 1973
l
5) Air Conditionlng Engineering ~v Jones 1967
bull
I I
(
1
6) Aislamientos reflectivosCohe~ Santaua1969
PROBLENAS
1) Para un material de construccion se tiene a temperashy
tura ambiente los siguientes valores en sus propiedashy des f~sjcas
Conductividad
Densidad
Calor especfico
038 BTUhr pieoF
106 lb-mpic3
020 BTUlboF
18
Considere
Espesor materiat 20 em
Fr~gdg Q 11 gndamp d oalori 12 horeB
a) Determine el fac tor deeremento
b) Determine el retraso de transmision (hr)
c) Determine los valores de middotla eonduetividad denshyI
sidad calor especfico) y difusividad tenniea en las unidades metrieas correspondientes (Keal Kg-m m degC)
d) Investigue el nombre del material que presentamiddot los valores considerados (indique la refer~ncia)
Para las mismas condiciones del problema anterior r~
presente grafieamente
a) Factor de deeremento vs espesor del material (em)
b) Retraso de transmision (hr) v~ espesor del mate~ rial (em) para los siguientes espesores del mashyterial de eonstrueeion
) I 10 15 20 30 y 40 centmetros
I Considere ~ pulgada ~ 1 1 tiemiddot -1 I 25 cm 12 pu gadasI
3) Cuatro materiales WXYZ presentan a temperatura amshy
biente los siguientes valores en sus propiedades fsi
bull cas
I
i
middot 1 191
NATERIAL CONDUCIVIDAP DENSIDAD CALOR ESPECIFICO llTUhr pieoF lb-rnpie3 BTUlboF
W 050 140 020shyX OOS 35 025 Y 0025 10 004 Z 120 170 020
En base a las propiedades anteriores (no 1dentifique
los materiales) diga
a) Cual (es) material (es) podrian ser clasificados
como material (es) aislante (s) Razone
b) Cual (es)ma~erial (es) podrian ser clasificados
como material (es) de construcciOn Razone
4) Determine el factor de implementos de sombra (gananshy
cia de calor al ambiente) para la combinacion persi~
na exterior - vidrio Asuma que 40 del calor ab~orbi
do por el vidrio fluye hacia adentro 1 ( d ~
Considere Persiana 037 012 Vidrio 015 008 077 f I
5) Para la combinacion vidrio - persiana - vidrio deterrni
ne el factor de implementos desombra Asuma que 13
del caldr encerrado 0 acumulado entre los dosvidrios
fluye alambiente y 23 al exterior
201
As mismo 40 del calor absorb ida por vidrio fluye h~
cia aclentq
Considere los siguientes casos bull
d a) Vidria ext e int 015
Persiana 037
oG b) Vidrio exterior 048
Persiana 037
Vidriointerior 015
~ ~
c) Vidrio ext e int 048
Persiana 037
) shy
i I
-
r I
j
e 008
051
CZ 005
051
008
O~5 -051
077
012
(0
047
012 077
6 047
012
13
Se debe cumplir que
(4)
Los vidrios secaracterizan porque su inercia termica es
despreciable 6 sea no se tiene el efecto de almacenamienshy
to de energa y la transferencia de calor se produce casi
estacionariamente
En nuestro clima se trata de lograr una minima ganancia de
calor a traves de los vidrios y esto es posible si anall
zando las propiedades anteriores se tiene una alta reflepound
tividad (vidriosmiddotlisos 6 brillantes)y una bajatransmisi shy
vidad (vidrios opacos)~
- Consideremos un vidrio no coloreado) 14 pulg (6 mm) Esect
te vidrio absorbe una porci6n del calor solar (15) y reshy
fleja 6 transmite el resto La cantidad reflejadamiddot6
transect
mitida depende del angulo de incidencia (angulo entre la
perpendicular ala superficie del vidrio y los rayos del
sol) Para un angulo de incidencia de 30deg 77 es transmi
tido y 8 reflejado A medida que el angulo de incidencia I aumente la cantidad de calor solar reflejado se incrementaI
y disminuye la cantidad transmitida La ganancia de calor
en el ambiente esta constituida por el calor transmitido
mas el 40 de~ calor absorbido por el vidrio bull i
1
14
FIGURA Ndeg 2
Transmision de ~adiaci6n solar directa a traves de un vidrio no coloreado 6 mm
c 015 z 008 lt 077
_+---v-----i~ 040 1I
OI5R
OI~R
O77R i
Tra n Imtuja
Ganancia de calor del ambiente
040 x O15R + 077R = 083R
1
r I I i
A continuacion se estudiara la efectividad de una protec shy
cion interior ymiddotpara ella analizaremos la combinacion vi shy
drio 6 mm - p~rsiana color claro
15
FIGURA Ndeg 3 (2]
Transmision de radiacion solar directa a traves ~~=un vidrio no coloreado 6 mm de espesor eon persiana blanca
cL Vidrio 015 077
Persiana 031 012
o4015~ t07 07 7 R
~o77
-
Ganancia de calor del ambiente (04 x 0 bull15 R) + (037 x 077 R)+ (012 x 077middotR)
+ (008x 051x 077R)+(0~4x 015 x 051 x 077R)
t = 049 R
f Es importante destacar que las persianas exteriores son mas
eficaces ya que el calor reflejado y absorbido se disipa en
el exterior mientras que cuando las persianas son interioshy
res el calor absorbido se disipa en el interior del ambieu
te y parte del calor reflejado es absorbido a su paso a
travcs del vidrio
~ABlA Ndeg 4 [2J
Factores de ganancia solar a trav~s de vidrios
Angulo deincidencia 30deg Velocidad del viento 8 Kmhr -I
Tipo de vidrio
-
Vidrio ordinario
Vidrio regular 6 mm
VidriosD5Drvente
40 a 48 absorci6n 48 a 56 absorci6n 56 a 70 absorci6n
Doble capa
Vidrio ordinario Vidrio regular 6 mm
Triple capa
Vidrio ordinario
Vidrio regular 6 mm
Vidrio de ealor Color ambar Rojo oscuro Azul oscuro Verde oscuro Verde grisaceo
Factor de vidrio sin
sombra
tOO
bull 94
80
73
62
-
90
80
a3
69
70
56
60
32 shy
46 -
Persiana
veneciana interior a 45deg
Color claro
56
56
56
53
51
54
52
48
47
Color medio
65
65
62
59
54
61
59
56
52
_- ----~---- L-o-----shy
Color oscuro
75
74
72
62
56
67
65
64
57
r~-
Persiana veneciana exterior a 45 0 Toldo exterior
Color claro
Claro afuera oscuro
Color claro
Color medio u
adentro oscuro
15 13 20 25
14 12 19 24
12 11
16 20 11 10 15 18 10 10 12 16
14 12 18 22
12 11 16 20
12 10
11
10 bull 16 14
20 -17
-
J-l 0
1 17
En la tabla Ndeg 4 se incluyen los factores de ganancia ao
lar a traves de v~dtios d~ diferentes tipos y en combinashy
g16n con ViUiHi Plot~QCiOrUU1 ampstQfj QQefigientie lie ltono
cen como factores deimplementos de sombran
6 REFERENCIA Y BIBLIOGRAFIA
1) Confort termico
middotW Corrales
lire acondicionado y arquitectura
2) Modern Air Conditioning System Design Carrier
3)
Cherne Grant Roberts 1959
lnvestigacion sobre comportamiento termico de techos
-4)
y paredes C~ne16n Silveira 197Q
lnvestigacion sobre proteccion de techos contra radi~
cion solar con aplicaci6n de materiales se~ectivos
ColmenaresRo4rguez 1973
l
5) Air Conditionlng Engineering ~v Jones 1967
bull
I I
(
1
6) Aislamientos reflectivosCohe~ Santaua1969
PROBLENAS
1) Para un material de construccion se tiene a temperashy
tura ambiente los siguientes valores en sus propiedashy des f~sjcas
Conductividad
Densidad
Calor especfico
038 BTUhr pieoF
106 lb-mpic3
020 BTUlboF
18
Considere
Espesor materiat 20 em
Fr~gdg Q 11 gndamp d oalori 12 horeB
a) Determine el fac tor deeremento
b) Determine el retraso de transmision (hr)
c) Determine los valores de middotla eonduetividad denshyI
sidad calor especfico) y difusividad tenniea en las unidades metrieas correspondientes (Keal Kg-m m degC)
d) Investigue el nombre del material que presentamiddot los valores considerados (indique la refer~ncia)
Para las mismas condiciones del problema anterior r~
presente grafieamente
a) Factor de deeremento vs espesor del material (em)
b) Retraso de transmision (hr) v~ espesor del mate~ rial (em) para los siguientes espesores del mashyterial de eonstrueeion
) I 10 15 20 30 y 40 centmetros
I Considere ~ pulgada ~ 1 1 tiemiddot -1 I 25 cm 12 pu gadasI
3) Cuatro materiales WXYZ presentan a temperatura amshy
biente los siguientes valores en sus propiedades fsi
bull cas
I
i
middot 1 191
NATERIAL CONDUCIVIDAP DENSIDAD CALOR ESPECIFICO llTUhr pieoF lb-rnpie3 BTUlboF
W 050 140 020shyX OOS 35 025 Y 0025 10 004 Z 120 170 020
En base a las propiedades anteriores (no 1dentifique
los materiales) diga
a) Cual (es) material (es) podrian ser clasificados
como material (es) aislante (s) Razone
b) Cual (es)ma~erial (es) podrian ser clasificados
como material (es) de construcciOn Razone
4) Determine el factor de implementos de sombra (gananshy
cia de calor al ambiente) para la combinacion persi~
na exterior - vidrio Asuma que 40 del calor ab~orbi
do por el vidrio fluye hacia adentro 1 ( d ~
Considere Persiana 037 012 Vidrio 015 008 077 f I
5) Para la combinacion vidrio - persiana - vidrio deterrni
ne el factor de implementos desombra Asuma que 13
del caldr encerrado 0 acumulado entre los dosvidrios
fluye alambiente y 23 al exterior
201
As mismo 40 del calor absorb ida por vidrio fluye h~
cia aclentq
Considere los siguientes casos bull
d a) Vidria ext e int 015
Persiana 037
oG b) Vidrio exterior 048
Persiana 037
Vidriointerior 015
~ ~
c) Vidrio ext e int 048
Persiana 037
) shy
i I
-
r I
j
e 008
051
CZ 005
051
008
O~5 -051
077
012
(0
047
012 077
6 047
012
14
FIGURA Ndeg 2
Transmision de ~adiaci6n solar directa a traves de un vidrio no coloreado 6 mm
c 015 z 008 lt 077
_+---v-----i~ 040 1I
OI5R
OI~R
O77R i
Tra n Imtuja
Ganancia de calor del ambiente
040 x O15R + 077R = 083R
1
r I I i
A continuacion se estudiara la efectividad de una protec shy
cion interior ymiddotpara ella analizaremos la combinacion vi shy
drio 6 mm - p~rsiana color claro
15
FIGURA Ndeg 3 (2]
Transmision de radiacion solar directa a traves ~~=un vidrio no coloreado 6 mm de espesor eon persiana blanca
cL Vidrio 015 077
Persiana 031 012
o4015~ t07 07 7 R
~o77
-
Ganancia de calor del ambiente (04 x 0 bull15 R) + (037 x 077 R)+ (012 x 077middotR)
+ (008x 051x 077R)+(0~4x 015 x 051 x 077R)
t = 049 R
f Es importante destacar que las persianas exteriores son mas
eficaces ya que el calor reflejado y absorbido se disipa en
el exterior mientras que cuando las persianas son interioshy
res el calor absorbido se disipa en el interior del ambieu
te y parte del calor reflejado es absorbido a su paso a
travcs del vidrio
~ABlA Ndeg 4 [2J
Factores de ganancia solar a trav~s de vidrios
Angulo deincidencia 30deg Velocidad del viento 8 Kmhr -I
Tipo de vidrio
-
Vidrio ordinario
Vidrio regular 6 mm
VidriosD5Drvente
40 a 48 absorci6n 48 a 56 absorci6n 56 a 70 absorci6n
Doble capa
Vidrio ordinario Vidrio regular 6 mm
Triple capa
Vidrio ordinario
Vidrio regular 6 mm
Vidrio de ealor Color ambar Rojo oscuro Azul oscuro Verde oscuro Verde grisaceo
Factor de vidrio sin
sombra
tOO
bull 94
80
73
62
-
90
80
a3
69
70
56
60
32 shy
46 -
Persiana
veneciana interior a 45deg
Color claro
56
56
56
53
51
54
52
48
47
Color medio
65
65
62
59
54
61
59
56
52
_- ----~---- L-o-----shy
Color oscuro
75
74
72
62
56
67
65
64
57
r~-
Persiana veneciana exterior a 45 0 Toldo exterior
Color claro
Claro afuera oscuro
Color claro
Color medio u
adentro oscuro
15 13 20 25
14 12 19 24
12 11
16 20 11 10 15 18 10 10 12 16
14 12 18 22
12 11 16 20
12 10
11
10 bull 16 14
20 -17
-
J-l 0
1 17
En la tabla Ndeg 4 se incluyen los factores de ganancia ao
lar a traves de v~dtios d~ diferentes tipos y en combinashy
g16n con ViUiHi Plot~QCiOrUU1 ampstQfj QQefigientie lie ltono
cen como factores deimplementos de sombran
6 REFERENCIA Y BIBLIOGRAFIA
1) Confort termico
middotW Corrales
lire acondicionado y arquitectura
2) Modern Air Conditioning System Design Carrier
3)
Cherne Grant Roberts 1959
lnvestigacion sobre comportamiento termico de techos
-4)
y paredes C~ne16n Silveira 197Q
lnvestigacion sobre proteccion de techos contra radi~
cion solar con aplicaci6n de materiales se~ectivos
ColmenaresRo4rguez 1973
l
5) Air Conditionlng Engineering ~v Jones 1967
bull
I I
(
1
6) Aislamientos reflectivosCohe~ Santaua1969
PROBLENAS
1) Para un material de construccion se tiene a temperashy
tura ambiente los siguientes valores en sus propiedashy des f~sjcas
Conductividad
Densidad
Calor especfico
038 BTUhr pieoF
106 lb-mpic3
020 BTUlboF
18
Considere
Espesor materiat 20 em
Fr~gdg Q 11 gndamp d oalori 12 horeB
a) Determine el fac tor deeremento
b) Determine el retraso de transmision (hr)
c) Determine los valores de middotla eonduetividad denshyI
sidad calor especfico) y difusividad tenniea en las unidades metrieas correspondientes (Keal Kg-m m degC)
d) Investigue el nombre del material que presentamiddot los valores considerados (indique la refer~ncia)
Para las mismas condiciones del problema anterior r~
presente grafieamente
a) Factor de deeremento vs espesor del material (em)
b) Retraso de transmision (hr) v~ espesor del mate~ rial (em) para los siguientes espesores del mashyterial de eonstrueeion
) I 10 15 20 30 y 40 centmetros
I Considere ~ pulgada ~ 1 1 tiemiddot -1 I 25 cm 12 pu gadasI
3) Cuatro materiales WXYZ presentan a temperatura amshy
biente los siguientes valores en sus propiedades fsi
bull cas
I
i
middot 1 191
NATERIAL CONDUCIVIDAP DENSIDAD CALOR ESPECIFICO llTUhr pieoF lb-rnpie3 BTUlboF
W 050 140 020shyX OOS 35 025 Y 0025 10 004 Z 120 170 020
En base a las propiedades anteriores (no 1dentifique
los materiales) diga
a) Cual (es) material (es) podrian ser clasificados
como material (es) aislante (s) Razone
b) Cual (es)ma~erial (es) podrian ser clasificados
como material (es) de construcciOn Razone
4) Determine el factor de implementos de sombra (gananshy
cia de calor al ambiente) para la combinacion persi~
na exterior - vidrio Asuma que 40 del calor ab~orbi
do por el vidrio fluye hacia adentro 1 ( d ~
Considere Persiana 037 012 Vidrio 015 008 077 f I
5) Para la combinacion vidrio - persiana - vidrio deterrni
ne el factor de implementos desombra Asuma que 13
del caldr encerrado 0 acumulado entre los dosvidrios
fluye alambiente y 23 al exterior
201
As mismo 40 del calor absorb ida por vidrio fluye h~
cia aclentq
Considere los siguientes casos bull
d a) Vidria ext e int 015
Persiana 037
oG b) Vidrio exterior 048
Persiana 037
Vidriointerior 015
~ ~
c) Vidrio ext e int 048
Persiana 037
) shy
i I
-
r I
j
e 008
051
CZ 005
051
008
O~5 -051
077
012
(0
047
012 077
6 047
012
15
FIGURA Ndeg 3 (2]
Transmision de radiacion solar directa a traves ~~=un vidrio no coloreado 6 mm de espesor eon persiana blanca
cL Vidrio 015 077
Persiana 031 012
o4015~ t07 07 7 R
~o77
-
Ganancia de calor del ambiente (04 x 0 bull15 R) + (037 x 077 R)+ (012 x 077middotR)
+ (008x 051x 077R)+(0~4x 015 x 051 x 077R)
t = 049 R
f Es importante destacar que las persianas exteriores son mas
eficaces ya que el calor reflejado y absorbido se disipa en
el exterior mientras que cuando las persianas son interioshy
res el calor absorbido se disipa en el interior del ambieu
te y parte del calor reflejado es absorbido a su paso a
travcs del vidrio
~ABlA Ndeg 4 [2J
Factores de ganancia solar a trav~s de vidrios
Angulo deincidencia 30deg Velocidad del viento 8 Kmhr -I
Tipo de vidrio
-
Vidrio ordinario
Vidrio regular 6 mm
VidriosD5Drvente
40 a 48 absorci6n 48 a 56 absorci6n 56 a 70 absorci6n
Doble capa
Vidrio ordinario Vidrio regular 6 mm
Triple capa
Vidrio ordinario
Vidrio regular 6 mm
Vidrio de ealor Color ambar Rojo oscuro Azul oscuro Verde oscuro Verde grisaceo
Factor de vidrio sin
sombra
tOO
bull 94
80
73
62
-
90
80
a3
69
70
56
60
32 shy
46 -
Persiana
veneciana interior a 45deg
Color claro
56
56
56
53
51
54
52
48
47
Color medio
65
65
62
59
54
61
59
56
52
_- ----~---- L-o-----shy
Color oscuro
75
74
72
62
56
67
65
64
57
r~-
Persiana veneciana exterior a 45 0 Toldo exterior
Color claro
Claro afuera oscuro
Color claro
Color medio u
adentro oscuro
15 13 20 25
14 12 19 24
12 11
16 20 11 10 15 18 10 10 12 16
14 12 18 22
12 11 16 20
12 10
11
10 bull 16 14
20 -17
-
J-l 0
1 17
En la tabla Ndeg 4 se incluyen los factores de ganancia ao
lar a traves de v~dtios d~ diferentes tipos y en combinashy
g16n con ViUiHi Plot~QCiOrUU1 ampstQfj QQefigientie lie ltono
cen como factores deimplementos de sombran
6 REFERENCIA Y BIBLIOGRAFIA
1) Confort termico
middotW Corrales
lire acondicionado y arquitectura
2) Modern Air Conditioning System Design Carrier
3)
Cherne Grant Roberts 1959
lnvestigacion sobre comportamiento termico de techos
-4)
y paredes C~ne16n Silveira 197Q
lnvestigacion sobre proteccion de techos contra radi~
cion solar con aplicaci6n de materiales se~ectivos
ColmenaresRo4rguez 1973
l
5) Air Conditionlng Engineering ~v Jones 1967
bull
I I
(
1
6) Aislamientos reflectivosCohe~ Santaua1969
PROBLENAS
1) Para un material de construccion se tiene a temperashy
tura ambiente los siguientes valores en sus propiedashy des f~sjcas
Conductividad
Densidad
Calor especfico
038 BTUhr pieoF
106 lb-mpic3
020 BTUlboF
18
Considere
Espesor materiat 20 em
Fr~gdg Q 11 gndamp d oalori 12 horeB
a) Determine el fac tor deeremento
b) Determine el retraso de transmision (hr)
c) Determine los valores de middotla eonduetividad denshyI
sidad calor especfico) y difusividad tenniea en las unidades metrieas correspondientes (Keal Kg-m m degC)
d) Investigue el nombre del material que presentamiddot los valores considerados (indique la refer~ncia)
Para las mismas condiciones del problema anterior r~
presente grafieamente
a) Factor de deeremento vs espesor del material (em)
b) Retraso de transmision (hr) v~ espesor del mate~ rial (em) para los siguientes espesores del mashyterial de eonstrueeion
) I 10 15 20 30 y 40 centmetros
I Considere ~ pulgada ~ 1 1 tiemiddot -1 I 25 cm 12 pu gadasI
3) Cuatro materiales WXYZ presentan a temperatura amshy
biente los siguientes valores en sus propiedades fsi
bull cas
I
i
middot 1 191
NATERIAL CONDUCIVIDAP DENSIDAD CALOR ESPECIFICO llTUhr pieoF lb-rnpie3 BTUlboF
W 050 140 020shyX OOS 35 025 Y 0025 10 004 Z 120 170 020
En base a las propiedades anteriores (no 1dentifique
los materiales) diga
a) Cual (es) material (es) podrian ser clasificados
como material (es) aislante (s) Razone
b) Cual (es)ma~erial (es) podrian ser clasificados
como material (es) de construcciOn Razone
4) Determine el factor de implementos de sombra (gananshy
cia de calor al ambiente) para la combinacion persi~
na exterior - vidrio Asuma que 40 del calor ab~orbi
do por el vidrio fluye hacia adentro 1 ( d ~
Considere Persiana 037 012 Vidrio 015 008 077 f I
5) Para la combinacion vidrio - persiana - vidrio deterrni
ne el factor de implementos desombra Asuma que 13
del caldr encerrado 0 acumulado entre los dosvidrios
fluye alambiente y 23 al exterior
201
As mismo 40 del calor absorb ida por vidrio fluye h~
cia aclentq
Considere los siguientes casos bull
d a) Vidria ext e int 015
Persiana 037
oG b) Vidrio exterior 048
Persiana 037
Vidriointerior 015
~ ~
c) Vidrio ext e int 048
Persiana 037
) shy
i I
-
r I
j
e 008
051
CZ 005
051
008
O~5 -051
077
012
(0
047
012 077
6 047
012
~ABlA Ndeg 4 [2J
Factores de ganancia solar a trav~s de vidrios
Angulo deincidencia 30deg Velocidad del viento 8 Kmhr -I
Tipo de vidrio
-
Vidrio ordinario
Vidrio regular 6 mm
VidriosD5Drvente
40 a 48 absorci6n 48 a 56 absorci6n 56 a 70 absorci6n
Doble capa
Vidrio ordinario Vidrio regular 6 mm
Triple capa
Vidrio ordinario
Vidrio regular 6 mm
Vidrio de ealor Color ambar Rojo oscuro Azul oscuro Verde oscuro Verde grisaceo
Factor de vidrio sin
sombra
tOO
bull 94
80
73
62
-
90
80
a3
69
70
56
60
32 shy
46 -
Persiana
veneciana interior a 45deg
Color claro
56
56
56
53
51
54
52
48
47
Color medio
65
65
62
59
54
61
59
56
52
_- ----~---- L-o-----shy
Color oscuro
75
74
72
62
56
67
65
64
57
r~-
Persiana veneciana exterior a 45 0 Toldo exterior
Color claro
Claro afuera oscuro
Color claro
Color medio u
adentro oscuro
15 13 20 25
14 12 19 24
12 11
16 20 11 10 15 18 10 10 12 16
14 12 18 22
12 11 16 20
12 10
11
10 bull 16 14
20 -17
-
J-l 0
1 17
En la tabla Ndeg 4 se incluyen los factores de ganancia ao
lar a traves de v~dtios d~ diferentes tipos y en combinashy
g16n con ViUiHi Plot~QCiOrUU1 ampstQfj QQefigientie lie ltono
cen como factores deimplementos de sombran
6 REFERENCIA Y BIBLIOGRAFIA
1) Confort termico
middotW Corrales
lire acondicionado y arquitectura
2) Modern Air Conditioning System Design Carrier
3)
Cherne Grant Roberts 1959
lnvestigacion sobre comportamiento termico de techos
-4)
y paredes C~ne16n Silveira 197Q
lnvestigacion sobre proteccion de techos contra radi~
cion solar con aplicaci6n de materiales se~ectivos
ColmenaresRo4rguez 1973
l
5) Air Conditionlng Engineering ~v Jones 1967
bull
I I
(
1
6) Aislamientos reflectivosCohe~ Santaua1969
PROBLENAS
1) Para un material de construccion se tiene a temperashy
tura ambiente los siguientes valores en sus propiedashy des f~sjcas
Conductividad
Densidad
Calor especfico
038 BTUhr pieoF
106 lb-mpic3
020 BTUlboF
18
Considere
Espesor materiat 20 em
Fr~gdg Q 11 gndamp d oalori 12 horeB
a) Determine el fac tor deeremento
b) Determine el retraso de transmision (hr)
c) Determine los valores de middotla eonduetividad denshyI
sidad calor especfico) y difusividad tenniea en las unidades metrieas correspondientes (Keal Kg-m m degC)
d) Investigue el nombre del material que presentamiddot los valores considerados (indique la refer~ncia)
Para las mismas condiciones del problema anterior r~
presente grafieamente
a) Factor de deeremento vs espesor del material (em)
b) Retraso de transmision (hr) v~ espesor del mate~ rial (em) para los siguientes espesores del mashyterial de eonstrueeion
) I 10 15 20 30 y 40 centmetros
I Considere ~ pulgada ~ 1 1 tiemiddot -1 I 25 cm 12 pu gadasI
3) Cuatro materiales WXYZ presentan a temperatura amshy
biente los siguientes valores en sus propiedades fsi
bull cas
I
i
middot 1 191
NATERIAL CONDUCIVIDAP DENSIDAD CALOR ESPECIFICO llTUhr pieoF lb-rnpie3 BTUlboF
W 050 140 020shyX OOS 35 025 Y 0025 10 004 Z 120 170 020
En base a las propiedades anteriores (no 1dentifique
los materiales) diga
a) Cual (es) material (es) podrian ser clasificados
como material (es) aislante (s) Razone
b) Cual (es)ma~erial (es) podrian ser clasificados
como material (es) de construcciOn Razone
4) Determine el factor de implementos de sombra (gananshy
cia de calor al ambiente) para la combinacion persi~
na exterior - vidrio Asuma que 40 del calor ab~orbi
do por el vidrio fluye hacia adentro 1 ( d ~
Considere Persiana 037 012 Vidrio 015 008 077 f I
5) Para la combinacion vidrio - persiana - vidrio deterrni
ne el factor de implementos desombra Asuma que 13
del caldr encerrado 0 acumulado entre los dosvidrios
fluye alambiente y 23 al exterior
201
As mismo 40 del calor absorb ida por vidrio fluye h~
cia aclentq
Considere los siguientes casos bull
d a) Vidria ext e int 015
Persiana 037
oG b) Vidrio exterior 048
Persiana 037
Vidriointerior 015
~ ~
c) Vidrio ext e int 048
Persiana 037
) shy
i I
-
r I
j
e 008
051
CZ 005
051
008
O~5 -051
077
012
(0
047
012 077
6 047
012
1 17
En la tabla Ndeg 4 se incluyen los factores de ganancia ao
lar a traves de v~dtios d~ diferentes tipos y en combinashy
g16n con ViUiHi Plot~QCiOrUU1 ampstQfj QQefigientie lie ltono
cen como factores deimplementos de sombran
6 REFERENCIA Y BIBLIOGRAFIA
1) Confort termico
middotW Corrales
lire acondicionado y arquitectura
2) Modern Air Conditioning System Design Carrier
3)
Cherne Grant Roberts 1959
lnvestigacion sobre comportamiento termico de techos
-4)
y paredes C~ne16n Silveira 197Q
lnvestigacion sobre proteccion de techos contra radi~
cion solar con aplicaci6n de materiales se~ectivos
ColmenaresRo4rguez 1973
l
5) Air Conditionlng Engineering ~v Jones 1967
bull
I I
(
1
6) Aislamientos reflectivosCohe~ Santaua1969
PROBLENAS
1) Para un material de construccion se tiene a temperashy
tura ambiente los siguientes valores en sus propiedashy des f~sjcas
Conductividad
Densidad
Calor especfico
038 BTUhr pieoF
106 lb-mpic3
020 BTUlboF
18
Considere
Espesor materiat 20 em
Fr~gdg Q 11 gndamp d oalori 12 horeB
a) Determine el fac tor deeremento
b) Determine el retraso de transmision (hr)
c) Determine los valores de middotla eonduetividad denshyI
sidad calor especfico) y difusividad tenniea en las unidades metrieas correspondientes (Keal Kg-m m degC)
d) Investigue el nombre del material que presentamiddot los valores considerados (indique la refer~ncia)
Para las mismas condiciones del problema anterior r~
presente grafieamente
a) Factor de deeremento vs espesor del material (em)
b) Retraso de transmision (hr) v~ espesor del mate~ rial (em) para los siguientes espesores del mashyterial de eonstrueeion
) I 10 15 20 30 y 40 centmetros
I Considere ~ pulgada ~ 1 1 tiemiddot -1 I 25 cm 12 pu gadasI
3) Cuatro materiales WXYZ presentan a temperatura amshy
biente los siguientes valores en sus propiedades fsi
bull cas
I
i
middot 1 191
NATERIAL CONDUCIVIDAP DENSIDAD CALOR ESPECIFICO llTUhr pieoF lb-rnpie3 BTUlboF
W 050 140 020shyX OOS 35 025 Y 0025 10 004 Z 120 170 020
En base a las propiedades anteriores (no 1dentifique
los materiales) diga
a) Cual (es) material (es) podrian ser clasificados
como material (es) aislante (s) Razone
b) Cual (es)ma~erial (es) podrian ser clasificados
como material (es) de construcciOn Razone
4) Determine el factor de implementos de sombra (gananshy
cia de calor al ambiente) para la combinacion persi~
na exterior - vidrio Asuma que 40 del calor ab~orbi
do por el vidrio fluye hacia adentro 1 ( d ~
Considere Persiana 037 012 Vidrio 015 008 077 f I
5) Para la combinacion vidrio - persiana - vidrio deterrni
ne el factor de implementos desombra Asuma que 13
del caldr encerrado 0 acumulado entre los dosvidrios
fluye alambiente y 23 al exterior
201
As mismo 40 del calor absorb ida por vidrio fluye h~
cia aclentq
Considere los siguientes casos bull
d a) Vidria ext e int 015
Persiana 037
oG b) Vidrio exterior 048
Persiana 037
Vidriointerior 015
~ ~
c) Vidrio ext e int 048
Persiana 037
) shy
i I
-
r I
j
e 008
051
CZ 005
051
008
O~5 -051
077
012
(0
047
012 077
6 047
012
18
Considere
Espesor materiat 20 em
Fr~gdg Q 11 gndamp d oalori 12 horeB
a) Determine el fac tor deeremento
b) Determine el retraso de transmision (hr)
c) Determine los valores de middotla eonduetividad denshyI
sidad calor especfico) y difusividad tenniea en las unidades metrieas correspondientes (Keal Kg-m m degC)
d) Investigue el nombre del material que presentamiddot los valores considerados (indique la refer~ncia)
Para las mismas condiciones del problema anterior r~
presente grafieamente
a) Factor de deeremento vs espesor del material (em)
b) Retraso de transmision (hr) v~ espesor del mate~ rial (em) para los siguientes espesores del mashyterial de eonstrueeion
) I 10 15 20 30 y 40 centmetros
I Considere ~ pulgada ~ 1 1 tiemiddot -1 I 25 cm 12 pu gadasI
3) Cuatro materiales WXYZ presentan a temperatura amshy
biente los siguientes valores en sus propiedades fsi
bull cas
I
i
middot 1 191
NATERIAL CONDUCIVIDAP DENSIDAD CALOR ESPECIFICO llTUhr pieoF lb-rnpie3 BTUlboF
W 050 140 020shyX OOS 35 025 Y 0025 10 004 Z 120 170 020
En base a las propiedades anteriores (no 1dentifique
los materiales) diga
a) Cual (es) material (es) podrian ser clasificados
como material (es) aislante (s) Razone
b) Cual (es)ma~erial (es) podrian ser clasificados
como material (es) de construcciOn Razone
4) Determine el factor de implementos de sombra (gananshy
cia de calor al ambiente) para la combinacion persi~
na exterior - vidrio Asuma que 40 del calor ab~orbi
do por el vidrio fluye hacia adentro 1 ( d ~
Considere Persiana 037 012 Vidrio 015 008 077 f I
5) Para la combinacion vidrio - persiana - vidrio deterrni
ne el factor de implementos desombra Asuma que 13
del caldr encerrado 0 acumulado entre los dosvidrios
fluye alambiente y 23 al exterior
201
As mismo 40 del calor absorb ida por vidrio fluye h~
cia aclentq
Considere los siguientes casos bull
d a) Vidria ext e int 015
Persiana 037
oG b) Vidrio exterior 048
Persiana 037
Vidriointerior 015
~ ~
c) Vidrio ext e int 048
Persiana 037
) shy
i I
-
r I
j
e 008
051
CZ 005
051
008
O~5 -051
077
012
(0
047
012 077
6 047
012
middot 1 191
NATERIAL CONDUCIVIDAP DENSIDAD CALOR ESPECIFICO llTUhr pieoF lb-rnpie3 BTUlboF
W 050 140 020shyX OOS 35 025 Y 0025 10 004 Z 120 170 020
En base a las propiedades anteriores (no 1dentifique
los materiales) diga
a) Cual (es) material (es) podrian ser clasificados
como material (es) aislante (s) Razone
b) Cual (es)ma~erial (es) podrian ser clasificados
como material (es) de construcciOn Razone
4) Determine el factor de implementos de sombra (gananshy
cia de calor al ambiente) para la combinacion persi~
na exterior - vidrio Asuma que 40 del calor ab~orbi
do por el vidrio fluye hacia adentro 1 ( d ~
Considere Persiana 037 012 Vidrio 015 008 077 f I
5) Para la combinacion vidrio - persiana - vidrio deterrni
ne el factor de implementos desombra Asuma que 13
del caldr encerrado 0 acumulado entre los dosvidrios
fluye alambiente y 23 al exterior
201
As mismo 40 del calor absorb ida por vidrio fluye h~
cia aclentq
Considere los siguientes casos bull
d a) Vidria ext e int 015
Persiana 037
oG b) Vidrio exterior 048
Persiana 037
Vidriointerior 015
~ ~
c) Vidrio ext e int 048
Persiana 037
) shy
i I
-
r I
j
e 008
051
CZ 005
051
008
O~5 -051
077
012
(0
047
012 077
6 047
012
201
As mismo 40 del calor absorb ida por vidrio fluye h~
cia aclentq
Considere los siguientes casos bull
d a) Vidria ext e int 015
Persiana 037
oG b) Vidrio exterior 048
Persiana 037
Vidriointerior 015
~ ~
c) Vidrio ext e int 048
Persiana 037
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i I
-
r I
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e 008
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CZ 005
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008
O~5 -051
077
012
(0
047
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