1. UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MACHALA
DIRECCIÓN DE NIVELACIÓN Y ADMISIÓN
SISTEMA NACIONAL DE NIVELACIÓN Y ADMISIÓN
UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MACHALA
Calidad, Pertinencia y Calidez
CURSO DE NIVELACIÓN DE CARRERA
CIENCIAS E INGENIERIA
CURSO DE NIVELACIÓN DE CARRERA
SEGUNDO SEMESTRE 2013
MÓDULO 2: DESARROLLO DEL PENSAMIENTO
ASIGNATURA: INTRODUCCIÓN A LA COMUNICACIÓN
CIENTÍFICA
PROYECTO DE AULA
PROBLEMA:
SIMULACION Y EVALUACION DE PUENTES TERMICOS
Proyecto de Aula de Introducción a la Comunicación Científica realizado por Francisco Villamarin
Página
MACHALA
LUNES, 25 DE NOVIEMBRE 2013
1
ESTUDIANTE:
FRANCISCO XAVIER VILLAMARIN MOSQUERA
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PROPÓSITO:
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2
El propósito de este proyecto es integrar todos los
saberes aprendidos en esta asignatura, para así sacar
provecho de cada una de sus actividades en este
artículo científico.
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TEXTO CIENTIFICO CONTEXTUALIZADO
Los puentes térmicos generan una serie de patologías dentro de la
construcción que son difícilmente reparables una vez ejecutadas.
Los problemas derivados por las pérdidas de calor,
condensaciones superficiales; aparición de moho y deterioro de las
estructuras son los efectos más comunes de verificar en terreno,
sin embargo los indirectos tienen que ver con problemas de salud
de los usuarios y los costos derivados de la mantención y de
pérdida de energía.
El puente térmico es un problema de diseño que se agrava en el
proceso constructivo, por ello, analizar su comportamiento en la
etapa de desarrollo asegura una mejor prestación de la envolvente.
La normativa chilena es débil en su precisión respecto a la manera
de abordarlos. Este trabajo pretende definir una metodología de
análisis de las soluciones constructivas utilizando para ello
métodos experimentales (cámara térmica) para evaluar la
pertinencia del uso de un factor como referente de diseño.
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3
El análisis de los detalles constructivos requieren de un estudio
más profundo, abarcando comparaciones de sus prestaciones, no
solo evaluando el valor U, que normalmente lo conocemos como
ponderando, sino también evaluando las zonas de pérdidas de
calor (puente térmico).
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Objetivo General:
Comparar soluciones constructivas de elementos verticales en
estructura soportante de madera y metálica aprobadas por la
Norma Térmica y graficadas a través del Listado Oficial de
Soluciones Constructivas para Acondicionamiento Térmico del
Ministerio de vivienda y Urbanismo, para evaluarlas teórica
(simulación con software Therm y Usai)] y experimentalmente
(Probetas en cámara térmica) y a partir de ello, proponer
optimizaciones (rotura de puente térmico) definiendo una relación
(proporción) entre la U de mayor valor y el U de menor valor de la
solución constructiva y/o entre las temperaturas superficiales
registradas, buscando la menor diferencia al utilizar los mismos
elementos con la menor cantidad de elementos nuevos (Solución
por diseño).
Objetivo Específicos:
Comparar valores U y Temperaturas superficiales registradas de
las soluciones iniciales y mejoradas para obtener una relación
entre las zonas de mayor y menor transmitancia térmica.
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Utilizar simulaciones que permitan visualizar el comportamiento
térmico e higrotérmico de una solución constructiva para tomar
conciencia de la aparición de puentes térmicos, fomentando la
prevención o atenuación de ellos en la etapa de diseño.
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Generar una librería base de materiales locales para ser utilizada
con los programas de simulación Therm y Usai, facilitando su
utilización en medios académicos y profesionales locales.
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Determinación de el o los programas de simulación a
utilizar.
Se consideró acá la revisión de los programas de simulación
disponibles que estuvieran orientados a la visualización y cálculo
del comportamiento térmico. Se revisaron programas 2D y 3D y
aquellos que sólo entregaban datos o gráficos. Un factor
importante a considerar era definir sus posibilidades de utilización
en base a costos asociados; curva de aprendizaje; flexibilidad de
incorporar nueva información (información local de materiales) y
el tipo de resultados obtenidos.
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5
Bajo esos criterios se decidió utilizar el programa Therm12 y el
programa Usai 13 dado que ambos permiten ampliar sus librerías,
pudiendo así incorporar materiales locales y, en el caso de Usai,
simular el elemento constructivo utilizando los datos del clima
local dado que se vincula a la librería de Meteonorm14 .Otro
aspecto valioso en ambos es su disponibilidad de descarga gratuita
desde la red lo que permitiría mayores posibilidades de
masificarlos como herramientas validadas para simular soluciones
constructivas locales.
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Análisis de los resultados.
De las simulaciones con Usai se obtuvieron los datos de los
valores U de las partes con y sin puente térmico por separado.
Para validar sus resultados se procedió a compararlos con los
obtenidos utilizando el método de cálculo manual, para lo cual se
utilizó una planilla de cálculo que incorporó la fórmula que define
la Norma NCh853.
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6
De todas las comparaciones realizadas, el valor U es el que se ve
más confiable para la utilización de las simulaciones con Usai y a
través una planilla de cálculo. Este procedimiento permitiría
rápidos ajustes y comparaciones que son fácilmente visualizadas
con Usai y, además, son verificables aplicando el método de
cálculo manual (a través de
la planilla de cálculo) especificado en la NCh853.
Usai también arrojó resultados similares a los de las probetas en
las curvas de comportamiento térmico lo que también se puede
considerar como una visualización válida.
Therm ofrece visualizaciones claras del flujo de calor siendo
preciso en graficar los puentes térmicos, sin embargo los datos de
temperaturas superficiales no ofrecen seguridad de ser un dato
confiable. A pesar de ello, es una herramienta que aporta nociones
de puntos y zonas críticas de pérdidas de temperatura siendo muy
flexible y de rápida incorporación al proceso de diseño para el
análisis de una solución constructiva.
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La precisión de los datos no necesariamente serán los esperados,
pero se entiende que la simulación entregará datos suficientes para
tomar las decisiones al menos de manera más consciente e
informada.
Finalmente, la matriz de análisis generada permite definir 6
parámetros base para evaluar comparativamente las soluciones
asociadas a un puente térmico donde el factor que mayor refleja la
pertinencia de una solución respecto a otra es su influencia sobre
la demanda. A pesar de ello, se hace necesario el análisis de la
interacción de todos los factores pues las variaciones de
temperatura superficial no necesariamente pueden reflejarse en
grandes variaciones de la demanda, pero si en disminuciones de
riesgo de condensación.
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Las probetas aportaron una gran cantidad de datos cuantificables
que, además de validar los valores de las soluciones Minvu,
obligaron a ajustar los datos de las simulaciones.
Este ajuste fue necesario ya que las condiciones de borde
originales no correspondían a las aportadas por el método
experimental (las temperaturas interior y exterior) las que variaron
entre probetas.
Las simulaciones aportaron nuevos datos para analizar una
solución constructiva permitiendo entender de mejor manera el
comportamiento de los casos de estudio, aumentando las
posibilidades de criterios de análisis.
Su utilización permite un acercamiento y una reflexión mayor ante
el problema de los puentes térmicos durante el proceso de diseño
siendo ello su mayor potencial.
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APLICA EN EL TEXTO LOS PROCEDIMIENTOS
APRENDIDOS EN LA ASIGNATURA, I.C.C. PARA LA
COMPRENSIÒN DE LA LECTURA
Bases para la Lectura.
Palabras desconocidas dentro del texto.
Térmico: Perteneciente o relativo al calor.
Patologías: Parte de la medicina, que trata de las enfermedades.
Pertinencia: Calidad de pertinente.
Envolvente: Termino utilizado en los gráficos bursátiles para referirse a
dos líneas paralelas que envuelven la cotización.
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8
Trasmitancia: La normalización o estandarización es la redacción y solo
aprobación de normas que se establecen para garantizar el acoplamiento de
elementos construidos independientemente, así como garantizar el repuesto
en caso de ser necesario, garantizar la calidad de los elementos fabricados,
la seguridad de funcionamiento y trabajar con responsabilidad social.
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Atenuación: La atenuación del sonido es el reparto de energía de la onda
entre un volumen de aire cada vez mayor.
No obstante, la atenuación no suele expresarse como diferencia de
potencias sino en unidades logarítmicas como el decibelio, de manejo más
cómodo a la hora de efectuar cálculos.
Probetas: La probeta en el ensayo de tracción se sostiene por los dos
extremos, a la vez que una fuerza de tracción se aplica a velocidad
constante; obteniéndose la curva tensión-deformación.
Discrepancia: No estar de acuerdo una persona con otra en un asunto. Ser
diferente una cosa de otra
Estandarización: Ajustar o adaptar las cosas para que se asemejen a un
tipo, modelo o norma común.
Exhaustivo: Que es muy completo y profundo. es un procedimiento
geométrico de aproximación a un resultado, con el cual el grado de
precisión aumenta en la medida en que avanza el cálculo.
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Masificarlos: Hacer que desaparezcan o que no se puedan diferenciar las
características personales o individuales de los miembros de un grupo
social. Ocupar un lugar un gran número de personas.
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Interface: Intervalo entre dos fases sucesivas. Fase del ciclo de la célula en
que esta no se divide y el ADN del núcleo se duplica.
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Simular: Simula es un lenguaje de programación orientada a objetos
(OOP). Fue el primero de los lenguajes orientado a objetos. Varios años
después de su desarrollo, casi todos los lenguajes modernos comenzaron a
utilizar sus principios de orientación a objetos. Así fue como se
popularizaron términos como clases, objetos, instancias, herencia,
polimorfismo, etc.
Despliega: Acción y efecto de desplegar. Desplegar es extender, desdoblar.
Aclarar lo que estaba poco inteligible.
Discontinuidades: Cualidad de discontinuo. Parte discontinua de una cosa.
Setear: Establecer la configuración de un programa o componente físico
para que funcione correctamente.
Ponderados: Se dice de la persona que procede con tacto y prudencia.
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Tabiques: Se llama tabique a una pared delgada que sirve para separar
estancias dentro de un edificio.
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Isotermas: La isoterma es una curva que une los vértices, en un plano
cartográfico, que presentan las mismas temperaturas en la unidad de tiempo
considerada. Así, para una misma área, se pueden diseñar un gran número
de planos con isotermas, por ejemplo: Isotermas de la temperatura media de
largo periodo del mes de enero, de febrero, etc.
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Delta: Letra del alfabeto griego, que corresponde a nuestra D. También es
una isla triangular en la desembocadura de ciertos ríos.
Higroscópica: Higroscopia es la capacidad de algunas sustancias de
absorber humedad del medio circundante. También es sinónimo de
higrometría, siendo ésta el estudio de la humedad, sus causas y variaciones.
Espesores: Densidad o condensación de un fluido. Anchura o grosor de un
cuerpo sólido.
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11
Higrotérmico: Puede definirse confort higrotérmico, o más propiamente
comodidad higrotérmica (en adelante CH), como la ausencia de malestar
térmico. En fisiología se dice que hay confort higrotérmico cuando no
tienen que intervenir los mecanismos termorreguladores del cuerpo para
una actividad sedentaria y con un ligero arropamiento.
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Antónimos y Sinónimos.
Sinónimos:
Problema: Dificultad, apuro, incógnita, molestia.
Pérdida: Perjuicio, daño, ruina, naufragio.
Pretende: Intentar, procurar, buscar, desear.
Factor: Causa, circunstancia, agente, elemento
Verificar: Comprobar, examinar, probar, revisar.
Diseño: Boceto, bosquejo, croquis, proyecto.
Débil: Frágil, flojo, endeble, delicado.
Utilizar: Emplear, usar, manejar, servirse.
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Valor: Precio, coste, importe, beneficio.
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Método: Procedimiento, sistemática, táctica, manera.
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Incorpora: Integrar, ingresar, anexionar, unir.
Listado: Rayado, veteado, lista, relación.
Visión: Vista, visualidad, ojo, mirada.
Madera: Plata, viga, leño, tronco.
Archivos: Registro, fichero, casillero, índice.
Sentido: Sensible, conocimiento, entendimiento, noción.
Base: Principio, Origen, raíz, procedencia.
Calor: Fuego, ardor, bochorno, calorina.
Imágenes: Representación, idea, figuración percepción.
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Borde: Orilla, bordillo, extremo, margen.
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Antónimos:
Deterioro: Mejora, perfección, beneficio, reforma.
Proceso: Detener, Concluir, acabar, disipar.
Eficiencia: Inepto, inactivo, deficiente, inútil.
Mayor: Menor, pequeño, humilde, insignificante.
Defecto: Perfección, normalidad, corrección, virtud.
Validar: veto, rechazo, denegación, caducidad, prohibición.
Cumplir: Validar, violar, traspasar, menospreciar.
Humedad: Sequedad, secamiento.
Finalizar: Sostener, principiar, perpetuar, comenzar.
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Página
Construir: Tirar, jalar, pulverizar, destruir.
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Nuevo: Usado, trillado, secular, rancio.
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Similar: Diferente, opuesto, distinto, desigual.
Interiores: General, exterior, superficial, litoral.
Conseguir: Abortar, perder, burlar, negarse.
Cercano: Lejanía, alejamiento, separación, distancia.
Altos: Bajo, enano, inferior, insignificante.
Mínimos: Máximo, mayor, superior, grande.
Tomar: Liberar, restituir, dejar, soltar.
Ajustar: Expandir, acordonar, desquitar, desarmar.
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Real: Sutil, supuesto, impalpable, invisible.
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La Clasificación de las palabras.
Puentes
Edificaciones
Estructuras
Simulaciones
Clase: Tipos de bases para diseño.
Política
Economía
Diseño
Dibujo
Clase: Asignaturas de clases
Aislante
Lana Mineral Madera
Barrera de Vapor
Clase: Herramientas de trabajo.
Sociedad
Publico
Agrupación
Comunidad
Clase: Cantidad excesiva de personas.
Enfriamiento
Calentamiento
Humedad
Tibio
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Clase: Proceso térmico.
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Simulación
Ensayo
Escrito
Criterio
Clase: Tipo de Literatura.
Métodos
Elementos
Conjunto
Agrupación
Clase: Grupo de Procesos
Generar
Ejecutar
Conseguir
Visualizar
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Clase: Verbos
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Organización del conocimiento y la lectura literal.
Características y variables de la Simulación y
Evaluación de puentes térmicos.
Es un
problema de
diseño
Generan una
serie de
patologías
Define un
método de
análisis
SIMULACION Y
EVALUACION
DE PUENTES
TÉRMICOS
18
Utiliza
Optimizacion
es
Fomenta la
prevención o
atenuación
Página
Comparan
soluciones
constructivas
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OBJETIVOS GENERALES
Temperaturas
superficiales
registradas.
Estructura
soportante de
madera y metálica
Busca diferencia
al utilizar los
mismos
elementos
Defiende una
relación
(Proporción)
Elementos
nuevos (Solución
por diseño)
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Definir una pauta de
evaluación de una
solución.
Generar una librería
base de materiales
locales
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Comparar valores U
y Temperaturas
superficiales.
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Lectura literal y escrito a partir del esquema
elaborado.
Los puentes térmicos generan una serie de patologías dentro de la
construcción que son difícilmente reparables una vez ejecutadas.
El puente térmico es un problema de diseño que se agrava en el proceso
constructivo, por ello, analizar su comportamiento en la etapa de desarrollo
asegura una mejor prestación de la envolvente.
Este trabajo pretende definir una metodología de análisis de las soluciones
constructivas utilizando para ello métodos teóricos (simulaciones) y
métodos experimentales (cámara térmica) para evaluar la pertinencia del
uso de un factor como referente al diseño.
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Utiliza simulaciones que permitan visualizar el comportamiento térmico e
higrotérmico de una solución constructiva para tomar conciencia de la
aparición de puentes térmicos.
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Lectura Analógica.
Analogías y Metáforas en el texto.
Analogías
Peldaño : Escalera :: Eslabón : Cadena
Problema : Pregunta :: Derivado : Originario
Arado : Terreno :: Pluma : Pagina
Misión : Objetivo :: Lectura : Goce
Montaña : Campo :: Tienda : Supermercado
Puentes: Andamio :: Diseño : Dibujo
Arquitecto : Edifico :: Maestro : Libro
Energía : Fuerza :: Caliente : Temperatura
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Obra: Trabajo :: Tecnología : Estudio
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Herramienta : Conocimiento :: Calculo : Experimento
Texto: Escrito :: Lectura : Investigación
Zonas: Partes :: Tierras : Suelos
Luz : Claridad :: Térmico : Calor
Curvas : Líneas :: Probetas :: Bases
Muros : Base :: Construcción : Puente
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Ministerio : Gobierno :: Viviendas : Técnicas
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Metáforas
Las obras son con tecnología en base a estudios realizados.
Los puentes técnicos generan estudios patológicos.
Son herramientas validas para la experimentación ambiental.
Archivos son la base para el dibujo por sepas y texto.
A corde a las temperaturas se compara como un invierno frio y caliente.
El calor produce claridad térmica como aquel sol que refleja su resplandor.
Los gráficos y curvas son similares a la belleza de una mujer.
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Dios construye y el hombre destruye.
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Lectura Crítica.
Lectura crítica usando la estrategia de la pregunta
para generar respuesta basadas en inferencias,
interpretaciones, suposiciones o analogías.
-¿Nuestro país para que ha generado propuestas?
Para el mejoramiento en el uso de energía como política para asegurar el
crecimiento económico y social por tres líneas estratégicas principales.
-¿Cuál es el problemas más común en las edificaciones?
Son problemas comunes y evitables, que son los puentes térmicos que
afectan su eficiencia térmica, pero también son un agente potencial en
patologías que deterioran la calidad de vida de las personas.
-¿Los elementos verticales en estructura soportante de
madera y metálica están aprobadas?
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Si, por la Norma Térmica y graficadas a través del Listado Oficial de
Soluciones Constructivas.
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-¿A qué se refiere que considere el análisis del detalle
constructivo?
Se refiere para generar la rotura de puente térmico usando un método
teórico (Therm y Usai) y un método experimental (probeta) validando
así la simulación.
-¿Qué analogía establece entre
académicos y Medios profesionales?
las
líneas
Medios
Medios académicos: Proceso.
Medios profesionales: Experiencia.
Vinculo: Nivel de Educación.
-¿En donde fue el estudio y en donde esta cimentado?
El estudio fue realizado en Grecia y cimentado en las construcciones de
doble muro de ladrillo, arrojaron resultados esperados, donde los puentes
térmicos eran los principales responsables de las pérdidas de calor.
Página
Los puentes térmicos generan una serie de patologías dentro de la
construcción que son difícilmente reparables una vez ejecutadas. Los
problemas derivados por las pérdidas de calor; condensaciones
superficiales; aparición de moho y deterioro de las estructuras son los
efectos más comunes de verificar en terreno.
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-¿Realiza una breve interpretación de todo lo leído?
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SINTESIS CERRADA DE LA SIMULACION Y
EVALUACION DE PUENTES TÉRMICOS
El mejoramiento en el uso de la energía como política para asegurar el
crecimiento económico y social. La normativa actual en chile; los
Programas de Cálculo de simulación de transmitancia térmica y los
fabricantes de materiales de construcción tienden a despreciarlos.
En un contexto nacional, El Ministerio de Vivienda y Urbanismo
implementó para cumplir con la reglamentación Térmica de Viviendas la
utilización de un método de simulación basado en la Herramienta de
Certificación del Comportamiento Térmico de los Edificios. Un estudio
realizado en Francia planteó la necesidad de evaluar los cálculos numéricos
versus las simulaciones de puentes térmicos utilizando el programa.
La elección se hizo en base a sus posibilidades de utilización de costos
asociados; curva de aprendizaje; flexibilidad de incorporar nueva
información (Información local de materiales) y el tipo de resultados
obtenidos.
Página
26
De la revisión del manual de aplicación de la norma térmica, se generó una
selección de los casos a simular, considerando aquellos aplicables a la zona
4 y que poseyeran estructura heterogénea ya sea en base a una estructura de
madera o una metálica y considerando que esta parte de una solución ya
masificada (solución típica) y su factibilidad de realizar una probeta de ella
para someterla al ensayo en la cámara térmica.
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SINTESIS ABIERTA DE LA SIMULACION Y
EVALUACION DE PUENTES TÉRMICOS
Se espera encontrar una relación o proporción numérica entre ambos U o
Temperaturas superficiales, tomando como comparación la situación inicial,
para luego hacerlo con la situación mejorada de modo de establecer un
rango de optimización, idealmente con los mismos recursos (solución por
diseño).
El procedimiento se valide de la herramienta de simulación de manera que
sea parte de una metodología de análisis y diseño, accesible, flexible, de
fácil manejo y de verificación confiable. Se espera determinar su grado de
exactitud en base a los resultados experimentales.
Poder contar con una librería de materiales locales actualizados, que se
traduce en un archivo digital que puede ser “cargado” al programa Therm y
Usai, facilitando y masificando su utilización. Puede ser ofrecido como
descarga gratuita vía web.
También en compartir los resultados y la metodología de manera de
demostrar el impacto sobre la demanda energética de la aparición de
puentes térmicos en las soluciones constructivas típicas.
Página
El incremento en el volumen de la producción de energía; la ampliación de
la matriz energética con nuevas fuentes (entre las que se incluyen las
renovables) y mejorar la eficiencia y el ahorro en el uso de la energía.
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Ese país ha generado muchas propuestas que apuntan al mejoramiento en el
uso de la energía como política para asegurar el crecimiento económico y
social.
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Objetivo especifico:
-Comparar valores U y Temperaturas superficiales registradas de las
soluciones iniciales y mejoradas para obtener una relación entre las zonas
de mayor y menor transmitancia térmica.
-Definir una pauta de evaluación de una solución constructiva que considere
el análisis del detalle constructivo para generar la rotura de puente térmico
usando un método teórico.
Metodología.
Determinación de el o los programas de simulación a utilizar. La elección
se hizo en base a sus posibilidades de utilización de costos asociados; curva
de aprendizaje: flexibilidad de incorporar nueva información.
Otro aspecto valioso en ambos es su disponibilidad de descarga gratuita
desde la red lo que permitiría mayores posibilidades de masificarlos como
herramientas validas para simular soluciones constructivas locales.
Análisis de los resultados.
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28
Con Usai se obtuvieron los valores U de las partes con y sin puente térmico
por separado y para validarlos se comparo con los obtenidos, utilizando el
método de cálculo manual (Plantilla de calculo que incorporo la formula
que define)
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Resultados obtenidos.
La elección de las soluciones constructivas a evaluar se baso en la idea de
conseguir variaciones de temperaturas y resistencias térmicas notorias dadas
la evidente presencia de puentes térmicos por discontinuidad de materiales.
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Los valores U separados se utilizaron para definirse y cumplía la relación
máxima para evitar las patologías de los puentes térmicos y comparar los
valores entre simulaciones y los obtenidos en la cámara térmica.
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BIBLIOGRAFÍA
1. Scientific Electronic Library Online.
(Artículo científico: Simulación y evaluación de puentes
térmicos).
2. Diccionario de la lengua española Everest Cuspide
3. Diccionario Océano de Sinónimos y Antónimos.
4. Diccionario Word Reference.
5. The Free Dictionary.
6. Ordenanza general y urbanismo y construcciones.
7. Reducción del consumo energético de edificios en torre
mediante atenuaciones de puentes térmicos.
8. Ministerio de Vivienda y Urbanismo.
Página
30
9. Ordenanza General de Urbanismo y Construcciones,
articulo 4.1.10
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ANEXOS
Glosario de términos
Térmico
Patologías
Pertinencia
Envolvente
Trasmitancia
Atenuación
Probetas
Discrepancia
Estandarización
Exhaustivo
Interface
Masificarlos
Simular
Despliega
Discontinuidades
Setear
Ponderados
Delta
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Página
Tabiques
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Isotermas
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Higroscópica
Espesores
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Higrotérmico
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Sinónimos
Problema
Pérdida
Pretende
Factor
Verificar
Diseño
Débil
Utilizar
Método
Valor
Incorpora
Listado
Visión
Madera
Archivos
Sentido
Base
Calor
Página
Borde
33
Imágenes
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Antónimos:
Deterioro
Proceso
Real
Ajustar
Tomar
Mínimos
Altos
Cercano
Conseguir
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