Download - Propiedades térmicas
PROPIEDADES TÉRMICAS
HABITABILIDADHABITABILIDADHABITABILIDADHABITABILIDAD
Propiedades mecánicas: ESTABILIDAD DE LOS EDIFICIOSESTABILIDAD DE LOS EDIFICIOS
Propiedades térmicas: CONFORT - ABRIGO - HABITABILIDADCONFORT - ABRIGO - HABITABILIDAD
visiblevisible
sensiblesensible
hay que dar RESPUESTAS
TÉRMICAS
a las SOLICITACIONES
TÉRMICAS
para obtener
HABITABILIDAD:
ABRIGO – CONFORT
CONTROLAR
PÉRDIDAS DE CALOR
invierno
GANANCIAS DE CALOR
verano
temp.ext.
Flujo térmico ascendente/descendente
Flujo térmico horizontaltemp.int
Flujo térmico ascendente/descendente
Flujo térmico horizontal
¿POR QUÉ AISLAR TÉRMICAMENTE UN EDIFICIO?
PARA ECONOMIZAR ENERGÍA AL REDUCIR LAS PÉRDIDAS TÉRMICAS POR LA ENVOLVENTE
PARA MEJORAR EL CONFORT TÉRMICO AL REDUCIR LA DIFERENCIA DE TEMPERATURA ENTRE LAS SUPERFICIES INTERIORES DE LAS PAREDES Y EL AMBIENTE INTERIOR
SUPRIMIR LOS FENÓMENOS DE CONDENSACIÓN
CON ELLO EVITAR HUMEDADES EN LOS CERRAMIENTOS
¿QUÉ ES LA ENERGÍA ?¿QUÉ ES LA ENERGÍA ? Es una magnitud física que asociamos con la capacidadque tienen los cuerpos para producir trabajo mecánico, emitir luz, generar calor, etc.La energía es propia de cada cuerpo o sistema material.
Según el PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA,la energía total de un sistema aislado, se mantiene constante. Por lo tanto en el universo no puede existir creación o desaparición de energía, sino transferencia desde un sistema a otro o transformación de energía de una forma a otra.
La Energía puede manifestarse de diferentes maneras: en forma de movimiento (cinética), de posición (potencial), de calor, de electricidad, de radiaciones electromagnéticas, etc.
¿ CUÁL ES ORIGEN DE CASI TODAS ¿ CUÁL ES ORIGEN DE CASI TODAS LAS FORMAS DE ENERGÍA ?LAS FORMAS DE ENERGÍA ?
FUENTES DE ENERGÍA
CLASIFICACIÓN DE LAS FUENTES DE ENERGÍA
ENERGÍAS PRIMARIAS: : recursos naturales sin que se los someta a proceso de transformación. Disponibles para su uso energético en forma directadirecta o indirectaindirecta (después de atravesar un proceso minero).
Ej energías primarias directasdirectas: hidráulica, biomasa, leña, eólica, solar.
Ej energías primarias indirectasindirectas: extracción de petróleo crudo, gas natural, carbón mineral.ENERGÍAS SECUNDARIAS: : Cuando este tipo de energía pasa a un centro de transformación, (una refinería de petróleo, central hidroeléctrica o termoeléctrica, etc).
Ej: agua (energía primaria)(energía primaria), sufre tratamiento en centrales hidroeléctricas o termoeléctricas (centro de transformación) (centro de transformación) generando energía eléctrica (energía secundaria)(energía secundaria).
ENERGÍAS CONVENCIONALES: : que estamos acostumbradosa usar, en los cuales se emplea tecnología de uso común, desde la extracción del recurso energético natural hasta su transformación final.
Ej: petróleo, carbón mineral, gas natural, la electricidad, la energía nuclear.
ENERGÍAS NO CONVENCIONALES: : son las que no están tan desarrolladas, por falta de avance tecnológico o por sus cuantiosos gastos de extracción y aprovechamiento, o por carecer de recursos indispensables.
Ej: eólica, solar, geotérmica, biogas, mareomotriz, undimotriz (olas).
SUMINISTRO ENERGÉTICO MUNDIAL – AÑO 2004
ENERGÍAS RENOVABLESENERGÍAS RENOVABLES: se obtiene de fuentes naturales virtualmente inagotables, ya sea por la inmensa cantidad de energía que contienen, o porque son capaces de regenerarse por medios naturales.
ENERGÍAS NO RENOVABLESENERGÍAS NO RENOVABLES:: las que las que se agotan con else agotan con el usouso, , que al consumirse que al consumirse no se pueden reponerno se pueden reponer, que en algún , que en algún momento momento se acabarán se acabarán y que será necesario disponer de y que será necesario disponer de millones de años de evolución similar para contar con ellas. millones de años de evolución similar para contar con ellas.
Ej: hidráulica, mareomotriz, undimotriz (de las olas), solar, geotérmica, eólica.
Ej: combustibles fósiles (petróleo, gas natural, carbón) energía nuclear.
Grandes centrales hidroeléctrica
Biomasa p/calefacción
Colectores solares p/ agua caliente/calefacc
Pequeñas centrales hidroeléctrica
Centrales eléctricas de biomasa
Turbinas eólicas
Producción de etanol
Centrales geotérmicas
Calefacción geotermal
Producción de biodiesel
Energía solar p/redes eléctricas
Energía solar p/calefac
Centrales térmicas de concentración solar
Centrales oceánicas
12
34
1
2
34 5
6
7
56 7
8
8
9
9
10
11
10/11/
12
12
1413
14/13/
ENERGÍAS RENOVABLES- FIN DE 2006ENERGÍAS RENOVABLES- FIN DE 2006
* Giga w
** Billones de litros por año
FORMAS DE PRODUCCIÓN DE ENERGÍA
HIDRÁULICA
EÓLICA
BIOMÁSICAMAREOMOTRIZSOLAR y otrasy otras
DESVENTAJASImprevisibilidad de las precipitaciones Capacidad limitada de los embalses Costo inicial elevado Riesgos debidos a la posible ruptura de la presa
VENTAJASenergía limpia No contaminante transformación directa renovable
ENERGÍA HIDRÁULICA: se obtiene del aprovechamiento de las energías cinética y potencial de la corriente de ríos y saltos de agua.
IMPACTO AMBIENTALIMPACTO AMBIENTAL: pérdida de biodiversidad, inunda importantes extensiones de terreno (zonas con patrimonio cultural o paisajístico), genera desplazamiento de poblaciones, pandemias como fiebre amarilla y dengue.
Central Hidroeléctrica Central Hidroeléctrica Yacyretá en Ituzaingó, ArgentinaYacyretá en Ituzaingó, Argentina
IMPACTO AMBIENTALIMPACTO AMBIENTAL: impacto visual en el paisaje. Ruido de baja frecuencia que puede ser una trampa para aves.
ENERGÍA EÓLICA: energía cinética del aire en movimiento puede convertirse en energía mecánica o eléctrica.
Antecedentes: molinos de viento moler granos bombear agua
Requerimiento:Intensidad (Veloc.Prom.: 5 /12.5 m/seg.)
regularidad en el régimen de vientos.
energía
Aeroturbinas: torre, generador y aspas.Aeroturbinas: torre, generador y aspas.
Ej: cultivos, residuos forestales, agrícolas y domésticos transformados en combustibles.
ENERGÍA BIOMÁSICA: se obtiene de los compuestos orgánicos formados por procesos naturales como la fotosíntesis.
En los edificios: producción de agua caliente sanitaria, sistemas de calefacción, caldeo de agua de piscinas y procesos industriales.
Recurso aserrín seco proveniente de podas de bosques y plantaciones sostenibles, que se prensa transformándolo en Pellets de madera. (cilindros de unos 6-8 mm de díametro y 1
calderas (calderas (combustible Biomasa) Biomasa) (50% de ahorro en los costos respecto de una caldera de gasoil)
o 2 cm de largo)
Pellets: viruta, aserrín y astillas
ENERGÍA MAREOMOTRIZ: se obtiene aprovechando las mareas, es decir, la diferencia de altura media de los mares según la posición relativa de la Tierra y la Luna. Acoplando un alternador se transforma la energía mareomotriz en energía eléctrica.
IMPACTO AMBIENTALIMPACTO AMBIENTAL: La construcción de grandes centrales mareomotrices altera el flujo del agua salada que sale y entra al estuario, lo que cambia la hidrología, salinidad y posiblemente tenga efectos negativos en los mamíferos marinos que usan el estuario como su hábitat.
ENERGÍA SOLAR:
ENERGÍA SOLAR ELÉCTRICA: La energía del sol se transforma en electricidad mediante células fotovoltaicas, aprovechando las propiedades de los materiales semiconductores. El material base es el silicio (extraído de la arena común). La eficiencia de conversión es de alrededor de 15%. Para poder proveer de energía eléctrica en las noches, se requieren de baterías donde se acumula la energía eléctrica generada durante el día.
Es el resultado de un proceso de fusión nuclear que tiene lugar en el interior del sol. Esa radiación solar se puede transformar directamente en electricidad (solar eléctrica) o en calor (solar térmica).
ENERGÍA SOLAR TÉRMICA:
Para obtener calor se utilizan los Colectores Térmicos, que consiste en una superficie expuesta a la radiación solar, que posibilita absorber el calor y transmitirlo a un fluido que lo intercambia con el líquido a calentar. Existen tres grandes tipos de aplicaciones: Agua Caliente Sanitaria, Calefacción, Climatización de piscinas. Existen diversos modelos y tipos, siendo los más empleados los colectores de placa plana y los colectores de Tubos de Vacío que son más eficientes en la obtención de calor.
LA ENERGÍA EN LA PRODUCCIÓN Y EL MANTENIMIENTO DEL HABITAT
PRODUCCIÓN YPRODUCCIÓN YTRANSFORMACIÓNTRANSFORMACIÓN
DE MATERIALESDE MATERIALESCOMPONENTESCOMPONENTES
TRANSPORTE YTRANSPORTE YCOLOCACIÓN COLOCACIÓN
EN OBRAEN OBRA
USO YUSO YMANTENIMIENTOMANTENIMIENTO
•E.p/ producir mat.prima•E.p/producir mat.de const•E.consumida según mat.
•Menor consumo de E.•E. De TRANSPORTE•E. De COLOCACIÓN (máquinas y m.de obra)
•Mayor consumo de E.
•Durante toda la vida útil del edificio
•Mat.prima p/producir mat. Regionales•Rever E.en procesos prod.
•Mat.regionales (transp)•Tipo de S.C. (E. de transporte y colocación)
EL CONSUMO DE ENERGÍA EL CONSUMO DE ENERGÍA QUE REQUERIRÁ UN
EDIFICIO PARA SU USO Y PARA SU USO Y MANTENIMIENTO MANTENIMIENTO
ES UNA DECISIÓN DE DISEÑO
PODEMOS DETERMINAR “A PRIORI”
LA CANTIDAD DE ENERGÍA NECESARIA PARA EL ACONDICIONAMIENTO
TÉRMICO DE UN EDIFICIO
LA INFORMÁTICA AGILIZA EL PROCESO DE MODELIZACIÓN
PARA OPTIMIZAR EL DISEÑO
> Instalación > costo equipo > costo honorarios > costo mantenimiento
¿QUIÉN LO PAGA?
¿CÓMO VAMOS A ENCARAR EL TEMA?
Conociendo:
1º) DATOS
REGIÓNREGIÓN
EMPLAZAMIENTOEMPLAZAMIENTO
USOUSO
CLIMA
TERRENO
VEGETACIÓN
ORIENTACIÓN
ENTORNO
DEMANDAS DE LA ACTIVIDAD
a) Protección solar b) Captación solar
c) Protección de los vientos
2º) CONCEPTOS FÍSICOS
CONCEPTOS Y UNIDADES DE CALORCONCEPTOS Y UNIDADES DE CALOR(calor-temperatura-cantidad de calor-calor específico)
FUNDAMENTOS FÍSICOS DE LA FUNDAMENTOS FÍSICOS DE LA TRANSFERENCIA DE CALORTRANSFERENCIA DE CALOR
(radiación-convección-conducción)
FICHAS DE CÁTEDRA-INTERNET-BIBLIOGRAFÍA EN GRAL.
3º) ANÁLISIS TÉRMICO DE LOS MATERIALES
LA PROPIEDAD AISLANTE TÉRMICA DE LOS MATERIALES
SEGÚN SU PESO ESPECÍFICO Y
SU COEFICIENTE DE
CONDUCTIBILIDAD TÉRMICA “” (LAMBDA)
COEFICIENTE DE CONDUCTIBILIDAD TÉRMICA
“lambda”
“” Kcal.m m². h ºC 1m
1m
1m
1 hora
t1
t2
Es la cantidad de energía térmica cantidad de energía térmica (medida en Kcal) que atraviesa un material de 1 m2 de sup. y 1 m de espesor, en 1 hora de tiempo, cuando la diferencia de temperatura (t) entre una cara o la otra del mismo es de 1º C.
EL COEFICIENTE DE CONDUCTIBILIDAD
TÉRMICA “” (lambda) VARÍA SEGÚN EL
MATERIAL, DE ACUERDO CON LA
VARIACIÓN DEL PESO ESPECÍFICO
A partir de la resistencia “R” del cerramiento al paso del calor,
¿De qué aspectos del cerramiento dependerá la
ResistenciaResistencia?
La obtención del valor de la DEMANDA ENERGÉTICA:
Ej: Corte de un muro exterior
Ladrillos: =
Resistencia superficial de ingreso
(rsi)
Resistencia superficial de egreso
(rse)
e1 e2 e3
INTERIOR
EXTERIOR
Revoques: =
CONSTANTES: rsi y rse
e
λ
espesor Resist. térmica
coef. λ Resist. térmica
VARIABLES:
el material (con su “λ”)
el espesor adoptado
DECISIÓN DEL
ARQUITECTO
EL DISEÑO TÉRMICO
DE LA ENVOLVENTE
CONSIDERAR la incidencia de la
RADIACIÓN SOLARen la envolvente de los edificios
REFLEXIÓN / ABSORCIÓNREFLEXIÓN / ABSORCIÓN
TRANSPARENCIATRANSPARENCIA
INERCIA TÉRMICAINERCIA TÉRMICA
depende de los MATERIALES:MATERIALES: su PE, color, textura,su PE, color, textura,
Entonces, la elección de los materiales será de acuerdo a sus:
los colores
Todo ello da respuesta a las SOLICITACIONES
TÉRMICAS
los espesores,las texturas superficiales,
PROPIEDADES TÉRMICAS
El diseño de la envolvente
AHORRO ENERGÉTICO en las INSTALACIONES DE
CONFORT TÉRMICO
En países de Europa hay planes para el descenso del consumo energético:
En Francia se logró la reducción total de la demanda de energía en un 50% en 30 años y la demanda residencial en un 30%
En Dinamarca se premia a las construcciones con una demanda de energía que tienda a “0”.
EL ARQUITECTO
ES EL MÁS IMPORTANTE ACTOR
ES POSIBLE
% DE REQUERIMIENTOS DE ENERGÍA EN USO VIVIENDA
Climatización y ventilación....63.5%
Calentamiento de agua...........19.4%
Iluminación.............................................. 2.5%
Cocción y conservación de alimentos.. 8.2%
Otros aparatos y artefactos................... 6.4%
el ARQUITECTO debe considerar:
al CONFORT TÉRMICO como
VARIABLE básica DE DISEÑO
NO como una INSTALACIÓN AGREGADA como consecuencia de las pérdidas o ganancias de
calor de la envolvente
EL CONSUMO DE ENERGÍA EL CONSUMO DE ENERGÍA QUE REQUERIRÁ UN
EDIFICIO PARA SU USO Y PARA SU USO Y MANTENIMIENTO MANTENIMIENTO
ES UNA DECISIÓN DE DISEÑO
