Tesina de Cores-Pirotto

INERCIA TÉRMICA; ¿UN ATRIBUTO
CUANTIFICABLE EN EL ANTEPROYECTO?
tesina en el marco de la materia opcional
“el proyecto con las energías”
Alumnos:
Clara de Cores
Sofía Pirotto
Tutor:
Alicia Picción
Eficiencia energética y arquitectura

Indice
1_INTODUCCIÓN
1.1_Problemática energética
1.2_Eficiencia energética, construcción y arquitectura
1.3_Métodos de construcción tradicional y alternativo
1.4_Nuevas formas de construir en Uruguay
2_OBJETO
3_OBJETIVO
4_ANTECEDENTES
5_METODOLOGÍA
5.1_ Presentación de prototipos
5.2_ TIM
5.2.a_ prototipo Bromyros
5.2.b_ anteproyecto rooftops
5.3_Inercia Térmica
6_CONCLUSIONES
7_BIBLIOGRAFÍA
1
2
2
3
3
4
5
6
7
8
15
16
18
23
25
27

1.Introducción
Problemática energética
Hace ya algunas décadas se comenzó a evidenciar un aumento
desmesurado en la utilización de ciertos recursos para la
obtención de energía. El modelo económico-productivo y de vida
desarrollado en gran parte del mundo empezó a requerir
cantidades de energía tan grandes que se pronosticó un
agotamiento de las fuentes en un futuro no tan lejano. La gran
mayoría de la energía se obtiene a partir de combustibles fósiles,
habiendo de estos una cantidad limitada en el planeta.
Casi la mitad de la energía que se consume en Europa es usada
para hacer funcionar los edificios. En Uruguay en el año 2005, el
uso de la energía por sectores se dividía de este modo:
Se puede destacar que el porcentaje de energía que se utiliza a
nivel residencial es junto al de transporte uno de los de mayor
magnitud. De ahi la importancia que tiene esta temática en la
disciplina de la arquitectura.
Grandes cantidades de combustible fósil son usadas para generar
toda esta energía, combustible que no estará disponible para las
futuras generaciones. El proceso de conversión del combustible en
energía también tiene un efecto negativo a largo plazo sobre el
ambiente a través de las emisiones que causa.
Frente al peligro que esto representa, la opinión y los poderes
públicos empiezan a tomar conciencia de la necesidad de proteger
el entorno natural.
Por motivos diferentes y en circunstancias distintas, los países
desarrollados y subdesarrollados comenzaron a tomar medidas en
cuanto al uso racional de la energía y a implementar aplicaciones
basadas en la utilización de energías no convencionales, luego de
la primera gran crisis energética planetaria de 1973. A finales de
los ´70 se comenzó a hablar de “Arquitectura Solar”, “Arquitectura
Bioclimática”.
Empieza de este modo a haber un planteamiento de nuevas
formas de obtención de la energía a través del empleo de recursos
renovables. Las energías renovables, de la que hoy tanto se habla,
son las que se obtienen de fuentes naturales y se las considera
inagotables, porque contienen una inmensa cantidad de energía o
son capaces de auto-regenerarse.
Para garantizar la calidad de vida de las generaciones futuras, el
control del desarrollo sostenible de los recursos naturales del
planeta se ha convertido en algo indispensable. Plantear el
urbanismo y la arquitectura de modo respetuoso con el entorno es
una de las respuestas a los problemas evidenciados en las
cumbres internacionales. El éxito y la generalización del enfoque
medioambiental en el campo de la construcción dependen de la
colaboración estrecha entre los diferentes actores, siendo también
vitales la participación activa y la motivación de los usuarios.
Una vía posible sería pensar en una mayor utilización del potencial
energético inagotable del sol.
Esta búsqueda de calidad ambiental retoma la aspiración del
hombre en su esfuerzo por establecer un equilibrio armonioso con
la naturaleza que lo rodea. Practicada durante siglos por
necesidad, cayó, sin embargo, en desuso tras la revolución
industrial y posterior modernidad, una época en la que el hombre
explotó hasta el agotamiento los recursos naturales del planeta.
transporte 32%
industrial 21%
comercial y servicios 9%
residencial 29%
agropesca 9%
2

Eficiencia energética, construcción y arquitectura
La Eficiencia Energética se puede definir como “la reducción del
consumo de energía manteniendo los mismos servicios
energéticos, sin disminuir nuestro confort y calidad de vida,
protegiendo el medio ambiente, asegurando el abastecimiento y
fomentando un comportamiento sostenible en su uso.”¹ Mientras el
concepto de ahorro de energía implica limitar el uso de los
recursos energéticos, el concepto de eficiencia energética
involucra la optimización en el uso de los mismos.
El sector de la construcción es clave en el consumo de energía
estimándose que entre concepción y uso los edificios representan
alrededor del 40% del consumo de energía, y el ahorro potencial
de energía que se puede desarrollar en los mismos supera el 20%.
Cambios a nivel de normativas tienen el objetivo de fomentar el
uso racional de la energía dentro del sector de la construcción, uno
de los sectores más representativos en el consumo de energía,
para así contribuir a la mejora del medio ambiente.
Si consideramos el uso y vida de un edificio y no el proceso de
construcción propiamente dicho, la mayor eficiencia energética en
arquitectura se puede lograr tanto a través de la incorporación de
métodos pasivos como por el uso de dispositivos que contribuyen
de modo activo. Los métodos pasivos son aquellos que le son
propios a la conformación del edificio: composición de los
cerramientos, disposición y volúmen de los espacios, elementos de
sombra, barreras de viento, etc. Los dispositivos que intervienen
de modo activo son aquellos que tienen un funcionamiento propio,
poseen mecanismos complejos para captar energía ya sea solar,
eólica, cinética, etc. y transformarla por ejemplo en energía
eléctrica. Hoy en día interesa el uso de las dos maneras
combinadas para llevar esa eficiencia lo más lejos posible. El
arquitecto en este nuevo paradigma debe informarse y capacitarse
para aplicar adecuadamente estos dispositivos. El rol de
acondicionar pasivamente su arquitectura siempre existió y hoy
más que en ningún otro momento de la historia le debe prestar
especial importancia y diseñar sus proyectos con conocimiento en
las condiciones climáticas locales.
El análisis del clima y la aplicación de los principios bioclimáticos
son obligatorios para garantizar el confort térmico. En climas
cálidos, los métodos pasivos suelen ser suficientes para mantener
fresco el interior favoreciendo la ventilación natural en días de
calor extremo. En los climas continentales, de condiciones
térmicas más contrastantes en función de la época del año, es
necesario combinar el mayor rendimiento de las instalaciones con
el diseño adecuado de los cerramientos: aislamiento térmico
reforzado de los muros y las aberturas vidriadas, estanqueidad del
aire, etc. Los alemanes han desarrollado el concepto de “casa sin
gasto energético” o hasta “casas con energía positiva”, es decir,
casas que producen más energía de la que consumen.
Métodos de construcción tradicional y alternativo
El término “construcción tradicional” alude en nuestro país al modo
de construir más utilizado históricamente. La construcción
tradicional en Uruguay tiene mucha presencia de montaje in situ,
fuerte prevalecia de obra mojada de albañilería, uso de
mampuestos, etc. Para ciertos países el modo de construir más
usual es el que para nuestro país representa el alternativo. Existen
muchos modos de construcción alternativos; algunos apuntan a un
modo de construir utilizando materiales más naturales, barro, paja,
etc. otros tratan del empleo de materiales de desecho, y otros que
persiguen en la obra el montaje seco y rápido, de panelería y
elementos prefabricados, ya sean pesados o livianos. Los países
de clima frío son los que han desarrollado este último tipo en
3
¹ www.donastia.org

mayor medida, priorizando la liviandad, el montaje en seco y por lo
tanto obra más limpia, la capacidad de aislación en relación a
espesor de paramentos, el ahorro en los tiempo de ejecución, lo
que lleva a un fuerte ahorro en los costos. De ahora en más,
cuando hablemos de cerramientos livianos hablaremos de
cerramientos con una masa menor a 100kg/m2.
Nuevas formas de construir en Uruguay:
La experiencia demuestra que en los últimos años ha habido un
incremento en la construcción de edificios con métodos no
tradicionales, en particular mediante la utilización de panelería
liviana. El acortamiento en los tiempos de montaje es lo que ha
incentivado mayormente el empleo de nuevas formas de construir.
Se denota además una aminoración en la cantidad de mano de
obra que es necesario emplear, produciendo en este aspecto una
ventaja económica. Además, se logran niveles de aislamiento
térmico por resistencia mucho mayores. “El proceso de
especialización de los materiales se ha consumado. Los materiales
tradicionales, y en general los materiales pesados, no pueden
competir con los modernos especializados en aislamiento térmico
(resistivo). Los materiales ligeros, que albergan gran cantidad de
aire en sus celdillas, entre sus fibras, etc., pueden multiplicar por
cien la eficacia de aquellos. Recuérdese que 5cm de poliuretano
de baja densidad limitan el flujo calorífico igual que 17cm de
madera, 35cm de cerámica hueca, 50cm de hormigón celular,
56cm de cerámica maciza, 100cm de vidrio o 245cm de
hormigón”². Esto ha tenido una mayor aceptación y aplicabilidad en
primera instancia en construcciones para usos industriales, de
galponería, pero poco a poco ha ingresado en el mercado
opciones que hacen posible su inclusión en el ámbito doméstico.
² Ignacio Paricio, 1996, Los Elementos, Ed. Institut de Tecnología
de la Construcció de Catalunya, Catalunya
4

son las variaciones exteriores y las ganancias por radiación o por
ocupación. El clima de Uruguay presenta una amplitud térmica
media (diferencia entre máximas y mínimas medias) variable entre
10°C y 14°C aproximadamente. Esto es una herramienta muy útil
para el diseño bioclimático. En zonas como la nuestra se requiere
diseñar con una adecuada inercia térmica además de aislación de
manera de brindar a los edificios condiciones de confort con bajo
consumo de energía.”³
2. Objeto
El estudio de esta tesina se aproxima a la temática de eficiencia
energética en arquitectura, tomando como caso particular el
acondicionamiento pasivo de construcciones alternativas livianas
en Uruguay. Por tratarse de un modo de construcción
relativamente nuevo en el país, se trata del abordaje de una
temática que no ha tenido todavía a nivel académico en la carrera
de grado mayor instrucción.
Nace por tanto a partir del interés generado en nuestros últimos
años de carrera, los que sí han tenido mayor presencia de
temáticas que involucran la arquitectura de la mano de los
problemas energéticos.
La carencia de masa térmica en las construcciones livianas
necesaria para la generación del principio de inercia térmica o
termoalmacenaje, forma de acondicionamiento pasivo de suma
importancia en climas como el de Uruguay, es lo que ha guiado
este estudio.
“La inercia térmica de un sistema constructivo es la capacidad de
un cerramiento de almacenar y liberar calor. Se define como el
conjunto de fenómenos físicos que en su conjunto brindan una
atenuación y una demora en el pasaje de la onda de calor desde el
exterior hacia el interior de un elemento constructivo sujeto a un
régimen periódico de flujo de calor. Una edificación con poca
inercia térmica tiene un desempeño térmico próximo a la variación
de temperatura exterior; es decir la temperatura interior sigue las
fluctuaciones del exterior. El uso de la inercia térmica en
edificación además de amortiguar los picos de temperatura exterior
proporciona un retraso en los picos máximos y mínimos de la
temperatura interior. El hecho de almacenar calor dentro de una
estructura de la edificación, funciona como un disipador de calor,
evitando las oscilaciones y los picos durante el día.
La necesidad de disponer de masa térmica aumenta cuanto mayor
³ IC Decca, 2007, Evaluación del desempeño térmico de un
sistema constructivo liviano para la situación climática del Uruguay,
Proyecto de Investigación I+D - Llamado CSIC 2004, Facultad de
Arquitectura UDELAR
5

3.Objetivo
Como objetivo general la tesina pretende aproximarse a la
temática de la inercia térmica en construcciones livianas para
mejorar el desempeño térmico de estos sistemas que, como ya fue
comentado, están empezando a utilizarse con más frecuencia en
nuestro país.
Como objetivo particular se busca discutir una herramienta de
cálculo de cuantificación de masa con capacidad necesaria para
generar inercia térmica y para controlar las oscilaciones de
temperatura que no dependa de los complejos programas de
simulación.
El profesional de la construcción, con su acción proyectual actúa
sobre más del 50% del total del consumo energético en el
funcionamiento de un edificio por su influencia a nivel de proyecto.
Sin embargo es muy poco lo que se realiza hasta ahora para
calificar a los profesionales a fin de que puedan convertirse en
decisores apropiados y guías para el uso racional de la energía.
En general podríamos establecer que las bases para el uso
racional de la energía y aprovechamiento energéticos no
convencionales deben ser establecidos más como pautas para el
diseño bioclimático de los edificios, que como una compleja
metodología de cálculo.
6

El conocimiento del clima del lugar donde se implanta un edificio es
fundamental para responder a las exigencias del mismo. Las estrategias
de acondicionamiento pasivo que se empleen varían ampliamente según
las características climáticas a las que estará sometido. Así, en un clima
predominantemente frío, la principal estrategia será la de dotar al edificio
de la mayor aislación posible, en un clima predominantemente cálido
será la de generar espacios en sombra y muy ventilados. Cuando se
trata de climas templados, como el de nuestro país, se complejiza la
situación, debiendo combinar estrategias para adaptarse a muy diversos
estados del clima.
Clima de Montevideo
Montevideo goza de un clima subtropical húmedo (Cfa, según la
clasificación climática de Köppen), muy cerca de un clima oceánico
(Cfb), con un promedio anual de 16,7°C. El invierno es húmedo, ventoso
y nublado. Presenta numerosos temporales, agitadas tormentas, pero no
ciclones tropicales. El verano es cálido y húmedo, con poco viento. En
ESTACION METEOROLOGICA
PRADO
ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SET OCT NOV DIC
TMED 23 22,5 20,6 17,2 14 11,1 10,9 11,7 13,4 16 18,6 21,3
TX 38,8 39,9 36,2 33,6 29,6 26,4 26,8 29,5 30,6 34,2 35,6 40,8
TN 9,4 9 5,9 1,4 1 -5,6 -2,6 -2,8 -0,4 3 5 7,6
TXM 28,4 27,5 25,5 22 18,6 15,1 15 16,2 18 20,5 23,7 26,5
TNM 18 17,9 16,2 12,9 10,2 7,7 7,2 7,8 9,1 11,5 14,2 16,3
TMED_ Temperatura Media , mensual o anual (ºC)
TX_ Temperatura Máxima absoluta del período, mensual o anual (ºC)
TN_ Temperatura Minima absoluta del período, mensual o anual (ºC)
TXM_ Temperatura Máxima media del período, mensual o anual (ºC)
TNM_ Temperatura Minima media del período, mensual o anual (ºC)
Los datos de la Dirección nacional de Meteorología,
son citados con el fin de plasmar la amplitud térmica
de Montevideo.
En una media anual se ve que las temperaturas van
desde 10.9ºC a máximas de 23ºC, lo que presenta
una amplitud anual promedio de 12.1ºC.
La diferencia de temperatura también se da bajo la
misma estación. En los meses más frios del año
(junio, julio) la diferencia de temperatura entre las
máximas y mínimas ronda los 7 grados.
Estas diferencias no son admisibles para establecer
el confort de una vivienda. Según los estándares de
Solar Decathlon (ver pág. 8) la variación máxima de
la temperatura que se admite son 2ºC. Este dato
debería determinar las estrategias del proyecto para
reducir esta amplitud.
invierno es frecuente la irrupción de vientos helados relativamente secos
o masas de aire polar continental con sensaciones térmicas negativas,
que afectan el ritmo tranquilo de la ciudad. En el verano el calor puede
ser bochornoso cuando se aproxima una tormenta en cambio cuando el
tiempo está bueno sopla una moderada virazón refrescante durante las
tardes, en la noche deja de soplar del mar. Esto hace diferente a
Montevideo de Buenos Aires, ya que esta última en verano es aún más
calurosa.
Se destaca que los valores tomados en esta ciudad correspondientes al
período caluroso comprenden las zonas de confort, lo cual no ocurre en
invierno; es decir, el período frío va a presentar problemas mayores para
llegar a soluciones de confort, situación que puede lograrse en verano en
general con buena utilización de los recursos naturales.
4.Antecedentes
7

5.1_ Presentación de prototipos
El camino elegido para cuantificar en instancia de anteproyecto la
cantidad de masa necesaria para un local de cerramientos livianos
es el de comparación.
En primera instancia se identifica el estudio hecho por el DECCA
para un llamado a investigación de la CSIC. Este prototipo fue
construido con sistema de panelería liviana y ensayado con dos
condiciones distintas de inercia térmica. En la tesina se intenta
desprender conclusiones para poder transportar conclusiones de
este estudio a anteproyectos.
Por otro lado se define un prototipo a estudiar, un anteproyecto
que busque maximizar los métodos pasivos para lograr obtener un
confort adecuado en Montevideo. De este modo surge “rooftops”,
una vivienda proyectada en el marco de Solar Decathlon que
cumple con las mismas características de implantación que el
prototipo del DECCA; instalado en una azotea de Montevideo y
apoyada en puntos de manera que el piso del prototipo y la azotea
existente están separadas.
¿porqué vivienda Solar Decathlon en Montevideo?
Las temáticas energéticas y del desarrollo sustentable, a pesar de
su relevancia a nivel global hace ya algunas décadas, ha adquirido
peso en la disciplina de la arquitectura de modo extensivo hace
solo algunos años en algunos pocos países. En otros países,
como es el caso de Uruguay, el abordaje se ha iniciado de modo
más reciente. A nivel académico, especialmente tomando en
consideración la actividad reciente dentro de la Facultad de
Arquitectura de la Universidad de la República, han surgido
innumerables congresos, charlas, seminarios, cursos y ejercicios
de anteproyecto que abordan cuestiones sobre ahorro y uso
eficiente de la energía en la arquitectura. Se evidencia un interés
en que las nuevas generaciones de egresados proyecten y
construyan con cierta conciencia en lo ambiental, teniendo en
consideración ciertos parámetros que aporten en este sentido
especialmente de modo pasivo.
Es así que en el curso de Proyecto Final de Carrera del Taller
Scheps del año 2011 se nos propone utilizar el concurso
internacional “Solar Decathlon” y sus bases, como excusa para
generar el proyecto, apuntando a desarrollar arquitectura que
integre en su diseño consideraciones climáticas y energéticas. En
dicho concurso se tiene como premisa que la vivienda proyectada
se abastezca exclusivamente con energía captada de la radiación
solar, ya sea mediante paneles fotovoltaicos como a través de
calentadores de agua solares o con la utilización de cualquier otro
método. Se valora además la facilidad y rapidez en el montaje y
que el mismo sea en seco, con la intención de que sea un
prototipo fácilmente reproducible.
Nuestra toma de partida para el proyecto propuesto en el marco
descrito, consiste en primera instancia en la utilización del clima de
Montevideo para el desarrollo del mismo. Consideramos que la
determinación del lugar geográfico donde se inserta un proyecto
con consideraciones energéticas es fundamental para un diseño
que utilice estrategias que contemplen una situación climática
dada. No es posible proyectar de modo universal si se quiere
transitar el camino de la sustentabilidad.
En segunda instancia, decidimos que el lugar concreto donde se
insertaría el proyecto no sería un terreno genérico (como se
pretende inicialmente en el concurso, en el que los prototipos que
concursan se disponen arbitrariamente en un predio ferial). En
nuestro caso, el proyecto se trata de una vivienda, sí genérica, que
se posa en distintas azoteas de edificios existentes en la ciudad de
Montevideo. Vemos las azoteas como campo de oportunidad y un
espacio privilegiado en la ciudad para aprovechar esa energía
solar que reciben estos planos por tratarse de la capa urbana más
5.Metodología
8

planta
esc_1/100
3.68
2.33
0.901.20
elevada. Por exigencias del tipo estructural, es que nos vimos
obligadas a buscar que el montaje de la vivienda fuera, además de
fácil, rápido y seco, tal como se valora en el concurso, que los
sistemas constructivos a utilizar para materializar el proyecto
fueran livianos, para evitar sobrecargar demasiado las estructuras
existentes. Más adelante se detallará el proyecto en cuanto a sus
resoluciones a nivel de cerramientos tanto verticales como
horizontales, los cuales además guiarán el trabajo de la tesina en
cuanto constituyen datos esenciales para el estudio del
comportamiento térmico de la vivienda, lo cual se relaciona
íntimamente con lo energético.
Desde el punto de vista térmico se busca cumplir con los
estándares de confort pautados por el concurso, se exige que la
temperatura interior de la vivienda oscile entre 22° y 24°. En la
búsqueda por asegurarnos que la vivienda proyectada se
desempeñara de este modo, con una amplitud térmica tan
acotada, aparece el concepto de inercia térmica y en consecuencia
el concepto de masa térmica, conceptos sobre los cuales la
vivienda proyectada será estudiada.
(a) Definición de prototipo del Decca.
Este ejemplo fue construido y fueron
medidos los datos de temperaturas
interiores en diferentes situaciones. El
prototipo no recibe sombra de otros
edificios ni se hace sombra a sí mismo
fachada sur
fachadas
este y oeste
2.59
fachada norte
1.200.540.90
Detalle de cerramiento _ verticales y horizontales
(nombre comercial: bromyros)
corte esc_ 1/5
poliestileno expandido
densidad= 16-20 kg/m³
e= 0.09 m
chapa de acero zincado, pre pintado
epoxi y acabado de poliéster blanco
INTERIOREXTERIOR
chapa de acero zincado, pre pintado
epoxi y acabado de poliéster blanco
U =0.33 W/m²K
9

planta
esc_1/100
fachada oeste
esc_1/100
(b) definición de Prototipo
rooftops
Prototipo en estado de
anteproyecto.
Se pretende estudiar la inercia
térmica de éste comparando
con la del prototipo de bromyros
(a) que fue construido y
ensayado. Siempre se busca
establecer niveles de confort
adecuados para incentivar el
acondicionamiento térmico
pasivo.
rooftops también prevee en el
diseño que la ubicación sea
sobre una azotea de
Montevideo donde el único
aporte de sombra obtenido es la
sombra propia del prototipo.
10
1
2 3 4
5 6
T
1
T
1

fachada norte
esc_1/100
fachada sur
esc_1/100
fachada este
esc_1/100
11
T
1
T
1
T
1
T
1

M1
en locales 1 , 5 y 6
corte vertical
esc_ 1/5
perfil tubular de hierro galvanizado
sección 10 x 5 cm
espesor = 3 mm
remache pop, colocado en la parte baja de la
onda, según indicaciones becam para pared
poliestireno expandido e=10cm
adhesivo de reacción
cámara de aire ventilada
placa de OSB e=1.5 cm
chapa galvianizada trapezoidal
(altura de cresta 32mm)
EXTERIOR
INTERIOR
impermeabilizante papel tyvek
Detalles de cerramientos prototipo rooftops _ verticales
EXTERIOR
INTERIOR
sección 10 x 5 cm
espesor = 3 mm
chapa galvianizada trapezoidal
remache pop, colocado en la
parte baja de la onda, según
indicaciones becam para pared
*Estudio para
régimen estacionario
(no tiene en cuenta
Capacidad Térmica)
*
12
corte horizontal
esc_ 1/5

lámina de policarbonato trasparente trapezoidal
sección 10 x 5 cm
espesor = 3 mm
remache pop, colocado en la parte baja de la onda,
según indicaciones becam para pared
chapa acero zincado prepintado
epoxi y acabdo de poliéster blanco
M2
en locales 2, 3 y 4
EXTERIOR
corte vertical
esc_ 1/5
INTERIOR
lámina de policarbonato trasparente trapezoidal
sección 10 x 5 cm
espesor = 3 mm
corte horizontal
esc_ 1/5
INTERIOR
EXTERIOR
*
13
chapa acero zincado prepintado epoxi y acabdo
de poliéster color a elección de usuario
chapa acero zincado prepintado epoxi y acabdo
de poliéster color a elección de usuario
chapa acero zincado prepintado
epoxi y acabdo de poliéster blanco

T1
en local 1, 5 y 6
chapa galvianizada trapezoidal (altura de cresta 32mm)
listones clavadores de madera sección 5cm x 5cm
listones escurridores de madera sección 5cm x 5cm
papel tyvek
poliestileno expandido e= 17 cm
INTERIOR
clavos con caballete para Bc32 ubicados cada 50
cm en la cresta de la chapa
EXTERIOR
Detalles de cerramientos prototipo rooftops _ horizontales *
14
corte esc_1/5
INTERIOR
placa de OSB e=1.5cm
poliestileno expandido e=17cm
placa de OSB e=1.5cm
papel tyvek
listones escurridores de
madera sección 5cm x 5cm
listones clavadores de
madera sección 5cm x 5cm
chapa galvianizada
trapezoidal
EXTERIOR
corte esc_1/5

5.2_ TIM
“Lavinge expone sobre la existencia de dos tipos de inercia,
una de transmisión que actúa resistiendo a la transmisión de
dos magnitudes inseparables; temperatura y calor y otra
resistencia por absorción, que reduce las variaciones de
temperatura absorbiendo (o restituyendo) el calor”
Teniendo en cuenta la transmisión del calor como una de las
variables principales para la inercia térmica de la vivienda, se
calcula la temperatura interior media de la vivienda en invierno.
Este cálculo relaciona; tramitancia de los cerramientos, volumen y
la geometría del objeto a estudiar con la temperatura exterior -
interior.
“La transmisión de calor en una edificación y por lo tanto la pérdida
de calor o su ganancia se produce por la existencia de una
diferencia de temperatura entre el ambiente interior y el exterior. El
sentido es siempre de la zona de mayor temperatura a la de menor
temperatura. Siempre hay una tendencia al equilibrio entre
condiciones interiores y las exteriores, similar a los fenómenos que
de produce por vasos comunicantes....
El parámetro más utilizado sin embargo, es el valor U
(transmitancia) que es el flujo de calor transmitido de un medio a
otro a través de la unidad de superficie de un cerramiento cuando
la diferencia de temperatura entre ambos es de 1ºC, se mide en
(W/m²K) y es el inverso de la resistencia total del cerramiento.
Cuanto menor es su valor mejor es el desempeño térmico del
cerramiento en estado estacionario.”
Se estudia de forma analítica las temperaturas interiores medias
para cada uno de los prototipos. De esta manera se busca
establecer una base de criterios para luego analizar los resultados
obtenidos.
Este cálculo tiene en cuenta el material de los cerramientos (tanto
opacos como traslúcidos) el volumen de los locales y la incidencia
del sol según orientación.
El resultado que se obtiene es una temperatura media, con la que
no podríamos medir el confort térmico en todas las horas del día,
solo obtendríamos un promedio de estas temperaturas. Por este
motivo la intención de este cálculo es solo la de comparación entre
prototipo (a) y el (b).
15
IC Decca, 2007, Evaluación del desempeño térmico de un
sistema constructivo liviano para la situación climática del Uruguay,
Proyecto de Investigación I+D - Llamado CSIC 2004, Facultad de
Arquitectura UDELAR
4
4

Sin ventanas ni puertas al exterior
Ventanas o puertas en 2 paredes al exterior
Ventanas o puertas en 3 paredes al exterior o hall
Ventanas o puertas en 1 pared al exterior
0.5
2
1
1.5
Rph _ según Condiciones del ambiente
Σ Aop x Uop
Σ Aop
Trasmitancia media de cerramientos opacos _ Uop =
Ganancia por ocupación > Φoc = 5 W/m²
(Consideramos un Uop = 0.33 W/m²K, según datos del IC DECCA)
Uvi _ U(DVH)= 2.8 W/m
Aop = Área expuesta total - Avi = 44.67 m²
Temperatura media en invierno _ Tm = 10.5°C
Con Δt = 3.0°C, TIM = 10.5 + 3.0°C = 13.5°C
²K
Δt =
Φoc
FF x Um + Rph/3
Cálculo para DVH sin ganancia solar
=
5
2.6 x 0.50 + 0.33
Um =
Avi x Uvi + Aop x Uop
Avi + Aop
=
3.33x 2.8 + 44.67 x 0.33
48
= 0.50
= 3.0°C
5.2.a_ TIM en prototipo Bromyros
2.6FF =
Área expuesta paredes = 27.7 m²
Área expuesta piso = 8.5 m²
Área expuesta techo = 8.5 m²
Área expuesta total = 48m²
Factor de forma _ FF =
área expuesta total
volúmen interior
=
3.33m²
48m²
= 0.07
48m²
18.4m³
12 + 19+ 17
18.4
=
Factor de huecos _ Fh =área puertas y ventanas
=
0.07Fh =
Vol. interior = 18.4 m³
16

10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
W/m³
A transp / V int
(m²/m³)
0 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30
N
O
RTE
SE / NO
ENE / ONO
E / O
ESE / OSO
SE / SO
S
GANANCIA SOLAR MEDIA EN INVIERNO
Vidrio Simple
12
13
11
Φsol = 13.9 W/m²
Φtot = Φoc + Φsol = 5 + 13.9 = 18.9 W/m²
Áreas vidriadas por orientación
Fachada Norte > 3.33m²
Fachada Oeste > 0
Fachada Este > 0
Fachada Sur > 0
Área vidriada total
Avi =3.33m²
Con Δt = 10.5°C, TIM = 10.5 + 10.5°C = 21°C
Δt =
Φtot
FF x Um + Rph/3
=
18.9
2.6 x 0.50 + 0.33
= 10.5°C
17
Atransp
Vint
= = 0.18
3.33
18.4m³
m²
oeste
6m²
sur
9.5 m²
norte
9.5 m²
1.44 m²
1.89m² piso y techo
8.5+8.5=17 m²
este
6m²

5.2.a_ TIM en anteproyecto rooftops
1.73FF =
Área expuesta paredes = 71. 20 m²
Área expuesta piso = 20.10 m²
Área expuesta techo = 23. 25 m²
Área expuesta total = 114.55 m²
volúmen interior
=
m²
m³
114.55
65.9
=
=
estar
65.9m³
dormitorio
30.7m³
Σ Aop x Uop
Σ Aop
(Consideramos un Uop = 0.3 W/m²K, como el deseado)
Se estudian los locales “estar” y “dormitorio” por separado. El
criterio es el de elegir los espacios que sean habitables. Se los
estudia por separado con el fin de asemejar las condiciones de
estudio con las del prototipo anterior.
TIM_ estar
1.73
14.6 m²
114.55m²
= 0.13
0.13Fh =
Las renovaciones de aire por hora se calcularon teniendo en
cuenta que el usuario regula la apertura de las ventanas. De este
modo se estiman por tabla las Rph.
0 3 6 9 12
ventilaciónnecesaria
m³/(h.persona)
10
20
30
40
50
60
70
suponemos ocupación de 4 personas que son los asientos
indicados en planta en la mesa de comedor.
65.9 m³/ 4= 16.5
Caudal (v)
13= (m³/ h) x 1/4
13 x 4 = m³/ h= 52
v = V x Rph 52.0 = 0.8 = Rph
65.9
18
(m³/persona)
15
16.5
13
18

2.7
dorm_sur
13.90
estar_ este
20.67
estar_ sur
23.16
6.2
Se estudiará la ganancia solar por medio de estereográficas. Las
obstrucciones generadas por el área de servicios y el dormitorio no
nos permiten utilizar con igual libertad la tabla de “ganancia solar
media en invierno” que se utilizó para el caso anterior.
Con Δt = 5.3°C, TIM = 10.5 + 5.3°C = 15.8°C
Um =
Avi + Aop
=
14.6 x 2.8 + 99.05 x 0.3
114.55
= 0.61
Uvi _ U(DVH)= 2.8 W/m²K
piso
20.09
techo
23.25
estar 8.4
estar_ norte
11.44
8.4
dorm_ norte
11.44
dorm_ este
9.40
estar_ oeste
16.21
dorm_ oeste
0.20
dormitorio
piso
13.53
techo
14.70
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
W/m³
A transp / V int
(m²/m³)
0 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30
N
O
RTE
SE / NO
ENE / ONO
E / O
ESE / OSO
SE / SO
S
GANANCIA SOLAR MEDIA EN INVIERNO Vidrio Simple
Por tratarse de invierno, contamos la ganancia solar representada
en el gráfico en la zona naranja.
Observamos que recibe 2600 w/m² a diario en invierno.
Si no hubiera obstrucciones recibiría 4700w/m² en un día de
invierno.
Por lo tanto se establece una relación para obtener m² de vidrio
para poder ingresar ala tabla de ganancia solar media en invierno.
100
300
500
2600 w/m² _________ 4700w/m²
x m² _________ 8.2 m²
x= 4.53 m² de ventana sin obstrucción en invierno
4.53 m²
65.9 m³
5.5
0.07
Δt =
Φoc
FF x Um + Rph/3
=
7
1.73 x 0.61 + 0.27
= 5.3 °C
19
= 0.07

Δt =
Φtot
FF x Um + Rph/3
=
12.5
1.73 x 0.61 + 0.27
= 9.4°C
Φsol =5.5 W/m²
Φtot = Φoc + Φsol = 7+ 5.5 = 12.5 W/m²
Aop = Área expuesta total - Avi = 114.4m²
²K
Cálculo para DVH con ganancia solar
Con Δt = 9.4°C, TIM = 10.5 + 9.4°C = 20 °C
Um =
Avi + Aop
=
14.6 x 2.8 + 99.05 x 0.3
114.55
= 0.61
estar
65.9m³
dormitorio
30.7m³
TIM_ dormitorio
20
2.05FF =
volúmen interior
=
m²
m³
63.17
30.70
=
=
Σ Aop x Uop
Σ Aop
(Consideramos un Uop = 0.3 W/m²K, como el deseado)
2.05
11.1 m²
63.17m²
= 0.17
0.17Fh =

Las renovaciones de aire por hora se calcularon teniendo en
cuenta que el usuario regula la apertura de las ventanas. De este
modo se estiman por tabla las Rph.
0 3 6 9 12
ventilaciónnecesaria
m³/(h.persona)
10
20
30
40
50
60
70
suponemos ocupación de 2 personas indicados en planta por la
cama de dos plazas.
30.7 m³/ 2= 15.3
Caudal (v)
14= (m³/ h) x 1/4
14 x 2 = m³/ h= 28
v = V x Rph 28.0 = 0.9 = Rph
30.7
18
(m³/persona)
15
15.3
14
Con Δt = 3.9°C, TIM = 10.5 + 3.9°C = 14.4°C
Um =
Avi + Aop
=
11.1 x 2.8 + 52.07 x 0.3
63.17
= 0.74
Uvi _ U(DVH)= 2.8 W/m²K
Δt =
Φoc
FF x Um + Rph/3
=
7
2.05 x 0.74 + 0.30
= 3.9 °C
3100 w/m² _________ 4700w/m²
x m² _________ 8.2 m²
x= 5.20 m² de ventana sin
obstrucción en invierno
Recibe 3350 w/m² a diario en
invierno.
Sin obstrucciones recibiría 4700w/m²
en un día de invierno.
100
300
500
21

Δt =
Φtot
FF x Um + Rph/3
=
17.5
2.05 x 0.74 + 0.30
= 9.6°C
Φsol =12 W/m²
Φtot = Φoc + Φsol = 7+ 12 = 17.5 W/m²
Aop = Área expuesta total - Avi = 63.17m²
²K
Cálculo para DVH con ganancia solar
Con Δt = 9.6°C, TIM = 10.5 + 9.6°C = 20°C
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
W/m³
A transp / V int
(m²/m³)
0 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30
N
O
RTE
SE / NO
ENE / ONO
E / O
ESE / OSO
SE / SO
S
GANANCIA SOLAR MEDIA EN INVIERNO Vidrio Simple
5.20 m²
30.7 m³
0.07
11
12
Um =
Avi + Aop
=
11.1 x 2.8 + 52.07 x 0.3
63.17
= 0.74
22
= 0.16

“Es una medida de cuánto calor puede mantener el material en el tiempo. Para poder evaluar térmicamente un cerramiento debe
considerarse además el estado estacionario (Resistencia o Tansmitancia -U-), su desempeño ante fluctuaciones de flujo de calor.....
La cantidad de calor almacenada en cada capa depende de su masa y de su capacidad calorífica específica.”
5.3_ Inercia térmica
utilizando como base el estudio de los paneles bromyros
En el esquema se muestra las estrategias combinadas de aislación
térmica e inercia térmica, fundamental para edificios implantados en
climas como el local.
panel liviano U=0.3 W/m²K
Prototipo
1496 kg de masa agregada para obtener
la inercia térmica final
volúmenes a comparar:
53.15 m² de piso
Anteproyecto rooftops
- masa agregada al
prototipo(1496kg)
- cantidad de masa que
tiene que tener el
anteproyecto de
cerramientos livianos
para tener la inercia
térmica suficiente para
disminuir las amplitudes
de temperatura (kg)
volumen total del
prototipo(18.4m³)
volumen total del
anteproyecto(m³)
masa a agregar
a anteproyecto(kg)=
volumen total del
anteproyecto(m³)
masa agregada al
prototipo(1496kg)x
volumen total del
prototipo(18.4m³)
masa a agregar
a anteproyecto(kg)
volumen total del
anteproyecto(m³)
= x 81.3 kg/m³
23

Al ser un proyecto no construido estudiamos su comportamiento
frente a este fenómeno relacionando el volumen de vivienda
propuesto y el prototipo estudiado en la investigación hecha por el
IC para “Evaluación del desempeño térmico de un sistema
constructivo liviano para la situación climática de Uruguay.”
En la mencionada investigación se le adiciona masa al interior del
prototipo. Esta adición genera una mejora en el comportamiento
térmico. Con condiciones de cerramientos similares, se estima
para nuestra vivienda que para un volumen interior de 133.2 m³ la
masa térmica debería aproximarse a los 10829 kg.
A nivel de diseño, se propone la colocación de baldosas de
hormigón en toda la superficie de piso de la vivienda. Dado que la
superficie de la misma es de 53.15 m² y que el peso específico del
hormigón es de 2200 kg/m³, el espesor de las baldosas de
hormigón debería ser de 9 cm.
Este cálculo no tiene en cuenta las cualidades térmicas de los
ladrillos colocados en el prototipo ni el hormigón planteado para el
proyecto, solo tiene en cuenta los kg, comparativamente ambos
materiales tienen comportamientos similares en este aspecto.
Según recomendaciones del IC, para lograr una adecuada inercia
térmica se debería dar las siguientes condiciones:
U<0.7 W/m²K para paredes.
U<0.4 W/m²K para techo.
CT>150 Kj/m²K.
En este caso, como la Trasmitancia del cerramiento inferior esta
resuelta de modo independiente a través de una capa de aislación
térmica de poliestireno expandido, si se compara la Capacidad
Térmica de ambos materiales, se observa que el hormigón
(CT=160 Kg/m²K) dotaría de mayor inercia térmica a la vivienda
masa a agregar
a anteproyecto(kg)
= 133.2m² x 81.3 kg/m = 10829 kg³ que los ticholos de e=0.12 m (CT=111 Kg/m²K).
Se propone la situacion de aislación de los los locales a estudiar
para así comparar los diferenetes datos obtenidos.
estar_
superficie = 20.09m²
peso específico de hormigón = 2200 kg/m³
e = 12 cm
dormitorio_
superficie = 13.53 m²
peso específico de hormigón = 2200 kg/m³
e = 8.4 cm
masa a agregar
a anteproyecto(kg)
= 65.9m³ x 81.3 kg/m² = 5357 kg
masa a agregar
a anteproyecto(kg)
= 30.7m³ x 81.3 kg/m² = 2496 kg
24

En el trabajo expuesto “Inercia térmica; ¿un atributo cuantificable
en el anteproyecto?”, se trataron temáticas que tienen que ver con
el comportamiento físico de los objetos como son la inercia y la
transmitancia térmica. Se parte de un enfoque genérico que tiene
como denominador común la energía solar, la sustentabilidad y la
eficiencia energética dentro del proyecto arquitectónico. La
intención general del estudio es fomentar el uso de estrategias
pasivas en la disciplina. Se hizo foco específicamente en los
cerramientos livianos en Uruguay, detectando un punto débil en el
uso de los mismos; son buenos aislantes pero no gozan de una
buena resistencia a liberar el calor, de manera que la amplitud
térmica que se obtiene en locales construidos con estos materiales
es muy alta comparada con una construcción tradicional de
nuestro país.
Como punto de partida para abordar la temática se definieron dos
prototipos a estudiar. Uno de ellos ya había sido construido y
ensayado con datos reales. Este estudio permitió analizar el caso
con datos reales y no especulativos. El ensayo del CSIC para la
marca comercial “bromyros” consistía en medir las temperaturas
en un prototipo de cerramientos livianos y luego agregarle masa
(inercia térmica) para así medir la diferencia de amplitud térmica
lograda.
En segundo lugar se uso nuestro anteproyecto hecho para el
Proyecto de Final de Carrera realizado durante el año 2011. Este
proyecto fue realizado bajo las bases del concurso Solar Decathlon
que hace énfasis en la eficiencia energética de la vivienda para
lograr dotarla con rangos de confort establecidos. La energía solar
es el principal motor de la vivienda, fue abordada con la intención
de estudiar cómo actúa con las condiciones del clima de nuestro
país. Se tuvo en cuenta las cuatro estaciones del año y también
que la energía no se libera de forma constante. Se generan “picos
de energía” que en todo momento se consideraron, ya sea para
poder atenuarlos en el exceso o prolongarlos para cubrir las
necesidades cuando hay menos radiación solar.
6.Conclusiones
El ciclo diario que propone el sol genera una amplitud térmica
dentro de la vivienda. Los materiales con alta inercia térmica,
pueden regular esta amplitud. Lo que se propone esta tesina es
poder cuantificarlo en nuestro proyecto y generar una herramienta
que sirva a nivel de anteproyecto para poder dimensionar la
cantidad de masa necesaria para proyectar con cerramientos
livianos y generar al mismo tiempo la cantidad de inercia térmica
para disminuir la amplitud de onda.
Se estudió la temperatura interior media de los 2 proyectos con las
herramientas de cálculo propuestas por la cátedra de térmico. En
ambos casos la temperatura media en invierno correspondía a un
confort adecuado según las bases del concurso. De esta manera
se detectaron puntos similares en el proyecto, que fueron;
*ubicados en una azotea en Montevideo.
*cerramientos livianos con un promedio de U= 0.33
*TIM en invierno dentro de los rangos de confort.
*el piso de los proyectos estaba levantado del nivel de
azotea, sin tener mas que puntos de apoyo en contacto con la
misma.
*La masa térmica fue agregada en el piso y distribuida por
toda esta superficie.
Con estos puntos en común decidimos que estos proyectos eran
comparables y de esta manera es que establecimos una relación
numérica entre los mismos. La incógnita que manejamos era la
cantidad de masa a agregarle al proyecto. Se relacionó el volumen
de los dos con la masa a agregarle. El volumen de bromyros
siempre sería un dato fijo, así como la masa agregada. El
volumen de rooftops era un número que también es posible
cuantificar.
25

masa a agregar
a anteproyecto(kg)
volumen total del
anteproyecto(m³)
= x 81.3 kg/m³
Esta relación se llevó a una “fórmula” más genérica que pueda
utilizarse para otros anteproyectos en similares caractarísticas.
Se ensayó la fórmula con diferentes criterios. Primero se hizo el
cálculo de la cantidad de masa térmica para toda la vivienda. El
espesor de hormigón obtenido fue 9 cm. Dado que los locales
contaban con diferentes alturas, la relación establecida por nuestro
cálculo no discriminaba los diferentes locales.
Una vez observado este fenómeno se procedió a calcular los
locales de estar y dormitorio por separado. Estos resultaron de
12cm y de 8,4cm de espesor respectivamente. De esta forma se
distingue la cantidad de masa necesaria según la volumetría del
espacio. Dejando clara la posibilidad de dimensionar por zonas en
la vivienda.
Otro tema que se disparó eran los límites de espesor. Si bien el
espesor mínimo se le puede atribuir al mínimo construible, el
espesor máximo no está limitado ni contemplado en el cálculo.
Existe un concepto que habla directamente del tema, es el de
“espesor óptimo”. En la gráfica se aprecia que arriba de este
espesor los resultados no mejorarían. Esto está relacionado a las
características del material en estudio. De modo que para estudiar
el espesor se debería dimensionar también teniendo en cuenta
este dato del material.
masa a
agregar a
anteproyecto
(kg)
=
volumen
total del
anteproyecto
(m³)
masa
agregada
al prototipo
(1496kg)
x
volumen total del
prototipo(18.4m³)
= 133.2m² x 81.3kg/m²=10829kg
La relación a la que se llegó fue;
A modo de conclusión general podemos afirmar que se llegó a un
cálculo que puede aproximar un valor de inercia térmica en una
vivienda de cerramientos livianos. De todas formas es un cálculo
analítico en donde no intervienen todas las variables a las que está
sometido un proyecto construido. Tampoco nunca fue ensayada en
otro proyecto real esta relación. A grandes rasgos se generó una
herramienta fácil de usar y al mismo tiempo poco certera, donde
no nos fue posible establecer rangos de masa térmica necesaria ni
tampoco asegurar el comportamiento.
Siendo concientes de las falencias del cálculo creemos que
enriquece en la formación profesional de hoy en día ya que tiene
en cuenta la existencia de la inercia térmica (con los materiales
tradicionales estaba intrínseca con su condición) y su incidencia en
el comportamiento térmico del proyecto que trae consecuencias
directas en el diseño del anteproyecto y sobre la eficiencia
energética del proyecto construido.
espesor
óptimo
inercia
térmica
del
material
26

7.Bibliografía
“Los Elementos”. Ignacio Paricio, Ed. Institut de Tecnología de la Construcció de Catalunya, Catalunya, 1996.
“Evaluación del desempeño térmico de un sistema constructivo liviano para la situación climática del Uruguay” (Proyecto de Investigación I+D
- Llamado CSIC 2004). IC Decca, Facultad de Arquitectura UDELAR, 2007.
“Solar Energy in Architecture and Urban Planning”. Thomas Herzog, Ed. Prestel, Munich, 1996.
“25 Casas Ecológicas”. Dominique Gauzin-Müller, Ed. Gustavo Gili, Barcelona, 2006.
“Arquitectura Ecológica: 29 ejemplos europeos”. Dominique Gauzin-Müller, Ed. Gustavo Gili, Barcelona, 2002.
“Manual de Arquitectura Bioclimática”. Guillermo Enrique Gonzalo, Ed. Nobuko, Buenos Aires, 2003.
Datos del clima en Montevideo:
- es.wikipedia.org/wiki/Montevideo
- http://meteorologia.gub.uy
Bases del Concurso Solar Decathlon China 2013
- http://www.sdchina.org
Uso de energía por sectores:
- http://www.miem.gub.uy
Definición de Eficiencia Energética:
- www.donastia.org
27

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