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8/11/2019 Estudio Del Comportamiento Energitermico de Los Edificios de La Universidad de La Fronteraprimera Etapa
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UNIVERSIDAD DE LA FRONTERA
FACULTAD DE INGENIERA, CIENCIAS Y ADMINISTRACINDEPARTAMENTO DE INGENIERA DE OBRAS CIVILES
Estudio del Comportamiento Energitrmico de los Edificios dela Universidad de La Frontera: Primera Etapa
TRABAJO DE TTULO PARA OPTAR AL TTULODE INGENIERO CONSTRUCTOR
PROFESOR GUA: SR. JUAN PABLO CRDENAS RAMREZ
FREDY ALBERTO GUTIRREZ CASTILLOPEDRO EGIDIO SOBARZO VILLA
2009
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AGRADECIMIENTOS
Al momento de agradecer y visualizar mi paso exitoso por esta Prestigiosa
Universidad, se me vienen a la mente un cmulo de personas, instituciones y
situaciones que han sido de suma importancia en mi trayectoria universitaria; En primer
lugar agradezco a Dios por la gua y compaa permanente en este proceso, por
brindarme las oportunidades y posibilidades de crecer como persona en estos aos.
Gracias familia por su alegra, comprensin, paciencia y ayuda en los momentos
buenos y ms an en los malos. Muchas gracias pap por todo el cario, preocupacin
y por el apoyo incondicional de todos estos aos. Muchas gracias madre por ser como
eres, que sin ti esto no hubiera sido posible. A mis hermanos Vernica y Mauricio portodo el cario y estar ah en todo momento.
Gracias a los amigos de la Universidad que han compartido conmigo todos estos
hermosos aos, en especial a los que sin saber han ayudado de gran manera a
culminar en forma exitosa este proceso.
Gracias Profesor Juan Pablo Crdenas, por sus conocimientos y ayuda
fundamental en esta memoria, la cual espero sea un aporte para el crecimiento de
Nuestra Universidad.
A todos ellos muchas gracias.
Fredy.
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En primer lugar, quisiera sealar que me siento muy afortunado de haber tenido
la oportunidad de estudiar y culminar mi Carrera con el presente trabajo, doy gracias y
dedico todo mi esfuerzo a Dios y a las personas que a continuacin menciono.A mi madre, por su incansable dedicacin y contencin en cada momento que la
necesit. Gracias por tu fortaleza, siempre me apoyaste y velaste por mi tranquilidad.
A mi padre, que con su gran sabidura y sentido social siempre ha motivado mis
estudios; gracias por ser el proveedor durante los aos que he vivido bajo su techo.
A mis hermanos Nataly, Marina y Yury que siempre, de alguna manera han
tenido el respeto, la comprensin y el apoyo en mis estudios.
A mis sobrinos Jordan, Bruno, Beln, Tete y Camila por su cario y ternura.
Al Grupo Folklrico de la Universidad, que ha sido mi pasin. Gracias a su
directora Mara Molina y a todos mis compaeros.
A todos mis amigos, en especial a Gabriel y Robinson, que sin duda, han sabido
escucharme, entenderme y aconsejarme.
A nuestro Profesor Gua, quien nos ha apoyado y motivado en la realizacin de
este estudio, gracias por su voluntad y disposicin de discutir y generar conocimiento.
Por ltimo, no puedo dejar de nombrar a la mujer que alegra la vida. Gracias
Angela por ser mi compaera, mi amiga, mi confidente.... Gracias por aguantar las
noches de desvelo y trabajo, en donde siempre tuviste comprensin y cario.
A todos ustedes, muchas gracias.
Pedro.
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NDICE DE CONTENIDOS
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CAP TULO 1 INTRODUCCI N1.1 Descripcin del Problema 11.2 Objetivos 4
1.2.1 Objetivo General 41.2.2 Objetivos Especficos 4
CAP TULO 2 CONTEXTUALIZACI N DEL ESTUDIO2.1 Introduccin 62.2 La Ciudad de Temuco 6
2.2.1 Clima Local 72.2.2 Contaminacin Atmosfrica 7
2.3 Universidad de La Frontera 9
CAPTULO 3 EFICIENCIA ENERGTICA3.1 Introduccin 153.2 Energa y sus Fuentes 153.3 Eficiencia Energtica 193.4 Eficiencia Energtica a Nivel Internacional 203.5 Eficiencia Energtica en Chile 23
3.5.1 Eficiencia Energtica en la Construccin a Nivel Nacional 253.6 Eficiencia Energtica en la Regin de La Araucana 26
CAPTULO 4 TERMODINMICA APLICADA Y CONFORT TRMICO4.1 Introduccin 324.2 Transferencia de Calor 324.3 Conceptos de Termodinmica Aplicados 364.4 Confort Trmico 39
4.4.1 TermoFisiologa del Cuerpo Humano 394.4.2 Condiciones Medioambientales 404.4.3 Factores Personales 43
4.5 Infiltracin y Renovaciones de Aire (ACH) 474.6 Termografa 494.7 Conceptos Utilizados de Ganancias 50
CAP TULO 5 METODOLOG A DE ESTUDIO5.1 Introduccin 525.2 Tipo de Estudio 525.3 Pasos a Seguir 53
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CAP TULO 6 DESARROLLO6.1 Introduccin 626.2 Levantamiento de Datos 626.3 Eleccin de Objetos de Estudio 636.4 Estimacin sobre el Uso y Tiempos de Ocupacin 656.5 Presentacin de los Edificios en Estudio 676.6 Modelamiento 956.7 Ensayos 109
CAPTULO 7 RESULTADOS, ANLISIS Y COMPARACIONES7.1 Introduccin 120
7.2 Resultados y Anlisis 1217.3 Comparacin de Resultados Obtenidos 189
CAPTULO 8 CONCLUSIONES8.1 Conclusiones 197
BIBLIOGRAF A 201
ANEXO A TABLA CATASTRO CAMPUS ANDRS BELLO 203
ANEXO B MANUAL DE MODELAMIENTO TRMICO EN ECOTECT 205
ANEXO C TABLAS DE MATERIALES CON VALORES TRMICOS 227
ANEXO D INFORMACIN DE ENTRADA PARA EL MODELAMIENTO 262
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NDICE DE TABLAS
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CAP TULO 3 EFICIENCIA ENERG TICATabla 3.1 Relacin entre el Energtico Secundario, y su Energtico
Fuente 17
CAP TULO 4 TERMODIN MICA APLICADA Y CONFORT T RMICOTabla 4.1 Aislamiento Trmico para Combinaciones Tpicas de Ropa 45Tabla 4.2 Relacin entre Actividad y Metabolismo 46Tabla 4.3 Clasificacin de Edificios segn ACH 50 Y ACH 48
CAP TULO 5 METODOLOG A DE ESTUDIOTabla 5.1 Ejemplo Catastro Campus Andrs Bello 54
Tabla 5.2 Tabla Tipo, Variables del Proyecto y Recintos 57Tabla 5.3 Ejemplo de Valores Trmicos por Elemento 58
CAP TULO 6 DESARROLLOTabla 6.1 Ejemplo Horario de Ocupacin Sala de Clases 66Tabla 6.2 Informacin del Edificio R 106Tabla 6.3 Resultados de Infiltraciones 110
CAP TULO 7 RESULTADOS, AN LISIS Y COMPARACIONESTabla 7.1 Cargas Anuales Calefaccin/Refrigeracin, Edificio R 133Tabla 7.2 Cargas Anuales Calefaccin/Refrigeracin, Edificio RA 143
Tabla 7.3 Cargas Anuales Calefaccin/Refrigeracin, Edificio N 154Tabla 7.4 Cargas Anuales Calefaccin/Refrigeracin, Edificio OC 165Tabla 7.5 Cargas Anuales Calefaccin/Refrigeracin, Edificio CN 176Tabla 7.6 Clculo para la Estimacin del Consumo Real de Gas,
Edificios del Campus Andrs Bello 193Tabla 7.7 Cargas de Calefaccin/Refrigeracin Mensuales para Edificio
R, segn TAS 195
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NDICE DE FIGURAS
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CAP TULO 2 CONTEXTUALIZACI N DEL ESTUDIOFigura 2.1 Evolucinde la Edificacin en Campus Andrs Bello 11Figura 2.2 Casa Central de la Sede de la Universidad de Chile, actual
Campus Andrs Bello, 1965 12Figura 2.3 Actual Campus Andrs Bello 13
CAPTULO 3 EFICIENCIA ENERGTICAFigura 3.1 Consumo Energtico Primario 16Figura 3.2 Produccin Bruta de Energa Primaria 16Figura 3.3 Consumo Final de Energticos Secundarios 18Figura 3.4 Consumo de Energa por Fuente en el Mundo 20
Figura 3.5 Prospectiva Consumo Energa Primaria en el Mundo 1971-2030 21
Figura 3.6 Intensidad Energtica en el Mundo 22Figura 3.7 Evolucin del PIB y del Consumo de Energa Secundaria en
Chile 24Figura 3.8 Evolucin del Consumo Primario de Energa en Relacin al
PIB 24Figura 3.9 Evolucin del Consumo de Energa Sectorial en la Regin de
La Araucana 27Figura 3.10 Participacin Sectorial en el Ahorro de la Novena Regin 28Figura 3.11 Evolucin del Consumo de Energa en el Sector Residencial
de la IX Regin 29
CAP TULO 4 TERMODIN MICA APLICADA Y CONFORT T RMICOFigura 4.1 Geometra de Conduccin 33Figura 4.2 Proceso de Conveccin 34Figura 4.3 Proceso deRadiacin 35Figura 4.4 Espectro Electromagntico 49
CAPTULO 6 DESARROLLOFigura 6.1 Plano de Emplazamiento del Campus Andrs Bello 64Figura 6.2 Edificio Gilberto Montero 67
Figura 6.3 Emplazamiento del Edificio Gilberto Montero 68Figura 6.4 Planta del Edificio Gilberto Montero 69Figura 6.5 Grfico de Distribucin del Edificio Gilberto Montero 69Figura 6.6 Pasillo 1 del Edificio Gilberto Montero 70Figura 6.7 Sala del Edificio Gilberto Montero 71Figura 6.8 Pasillo 2 del Edificio Gilberto Montero 71Figura 6.9 Edificio Teodoro Wickel Kluwen 72Figura 6.10 Emplazamiento del Edificio Teodoro Wickel 73Figura 6.11 Planta 1erNivel del Edificio Teodoro Wickel 74
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CAP TULO 6 DESARROLLOFigura 6.12 Planta 2 oNivel del Edificio Teodoro Wickel 74Figura 6.13 Grfico de Distribucin del Edificio Teodoro Wickel 75Figura 6.14 Cara Poniente del Edificio Teodoro Wickel 76Figura 6.15 Cara Sur del Edificio Teodoro Wickel 76Figura 6.16 Pasillo Interior del Edificio Teodoro Wickel 77Figura 6.17 Edificio Hernn Herrera 78Figura 6.18 Emplazamiento del Edificio Hernn Herrera 79Figura 6.19 Planta 1erNivel del Edificio Hernn Herrera 80Figura 6.20 Planta 2 oNivel del Edificio Hernn Herrera 80Figura 6.21 Planta 3erNivel del Edificio Hernn Herrera 80
Figura 6.22 Grfico de Distribucin del Edificio Hernn Herrera 81Figura 6.23 Frontis del Edificio Hernn Herrera 82Figura 6.24 Cara Oriente del Edificio Hernn Herrera 82Figura 6.25 Pasillo Interior del Edificio Hernn Herrera 83Figura 6.26 Depto. de Ing. de Obras Civiles 84Figura 6.27 Emplazamiento del Depto. de Ing. de Obras Civiles 85Figura 6.28 Planta 1erNivel del Depto. de Ing. de Obras Civiles 86Figura 6.29 Planta 2 oNivel del Depto. de Ing. de Obras Civiles 86Figura 6.30 Grfico de Distribucin del Depto. de Ing. de Obras Civiles 87Figura 6.31 Frontis del Depto. de Ing. de Obras Civiles 88Figura 6.32 Sala del Depto. de Ing. de Obras Civiles 88
Figura 6.33 Hall y Pasillo Interior del Depto. de Ing. de Obras Civiles 89Figura 6.34 Casino Los Notros 90Figura 6.35 Emplazamiento del Casino Los Notros 91Figura 6.36 Planta del Casino Los Notros 92Figura 6.37 Grfico de Distribucin del Casino Los Notros 92Figura 6.38 Interior del Casino Los Notros 93Figura 6.39 Comedor del Casino Los Notros 94Figura 6.40 Cara Oriente del Casino Los Notros 94Figura 6.41 Modelo en Ecotect del Edificio Gilberto Montero 96Figura 6.42 Captura de Geometra del Edificio R en Ecotect 97Figura 6.43 Captura de la Ventana Informacin del Modelo del Edificio R
en Ecotect 97Figura 6.44 Captura Ventana de Zonas del Edificio R en Ecotect 98Figura 6.45 Captura Ventana Condiciones Generales del Edificio R en
Ecotect 99Figura 6.46 Captura Ventana Propiedades Termales del Edificio R en
Ecotect 100Figura 6.47 Captura Ventana Editor de Horario/Calendario Clases del
Edificio R en Ecotect 101Figura 6.48 Captura Ventana Editor de Horario/Calendario Pasillo del
Edificio R en Ecotect 103
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CAP TULO 6 DESARROLLOFigura 6.49 Captura Ventana Elementos del Modelo del Edificio R en
Ecotect 105Figura 6.50 Captura Ventana Capas de los Elementos del Edificio R en
Ecotect 105Figura 6.51 Modelo en Ecotect del Edificio Teodoro Wickel 107Figura 6.52 Modelo en Ecotect del Edificio Hernn Herrera 107Figura 6.53 Modelo en Ecotect del Depto. de Ing. de Obras Civiles 108Figura 6.54 Modelo en Ecotect del Casino Los Notros 108Figura 6.55 Infiltracin en Puertas-Ventanas Sala R-107 111Figura 6.56 Infiltracin por Unin de Madera/Madera Sala R-107 112
Figura 6.57 Infiltracin en Puertas Sala R-104 112Figura 6.58 Infiltracin por Unin de Dos Materiales Sala RA-2001 113Figura 6.59 Infiltracin por Unin de Madera/Madera Sala RA-2001 113Figura 6.60 Infiltracin por Unin de Madera/Madera Sala RA-2001 114Figura 6.61 Infiltracin por Unin de Dos Materiales Diferentes Sala N-101 114Figura 6.62 Infiltracin en Enchufes Sala N-202 115Figura 6.63 Infiltracin por Unin de Madera/Madera Sala N-202 115Figura 6.64 Infiltracin por Unin de Dos Materiales Of. Director del Depto.
de Ing. de Obras Civiles 116Figura 6.65 Infiltracin por Unin de Madera/Madera Bao Director del
Depto. de Ing. de Obras Civiles 116
Figura 6.66 Infiltracin por Unin de Madera/Madera Bao Director delDepto. de Ing. de Obras Civiles 117
Figura 6.67 Grfico de Temperaturas Registradas en el Laboratorio de EEdel Depto. de Ing. de Obras Civiles 118
CAPTULO 7 RESULTADOS, ANLISIS Y COMPARACIONESFigura 7.1 Modelo Edificio Gilberto Montero 121Figura 7.2 Grfico de Distribucin Mensual de Ganancias Internas,
Edificio R 123Figura 7.3 Grfico de Distribucin Mensual de Prdidas por Ventilacin e
Infiltracin, Edificio R 124
Figura 7.4 Grfico de Distribucin Mensual de Ganancias SolaresIndirectas, Edificio R 125
Figura 7.5 Anlisis Solar del Edificio Gilberto Montero 126Figura 7.6 Grfico de Distribucin Mensual de Ganancias Solares
Directas, Edificio R 127Figura 7.7 Anlisis Solar del Edificio Gilberto Montero 128Figura 7.8 Grfico de Temperaturas Horarias del Da ms Fro del Ao,
Edificio R 129Figura 7.9 Grfico de Temperaturas Horarias del Da ms Clido del Ao,
Edificio R 130Figura 7.10 Grfico de Cargas Mensuales de Calefaccin/Refrigeracin,
Edificio R 132
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CAP TULO 7 RESULTADOS, AN LISIS Y COMPARACIONESFigura 7.11 Modelo Edificio Teodoro Wickel 134Figura 7.12 Grfico de Distribucin Mensual de Ganancias Internas,
Edificio RA 135Figura 7.13 Grfico de Distribucin Mensual de Prdidas por Ventilacin e
Infiltracin, Edificio RA 136Figura 7.14 Grfico de Distribucin Mensual de Ganancias Solares
Indirectas, Edificio RA 137Figura 7.15 Anlisis Solar del Edificio Teodoro Wickel 138Figura 7.16 Grfico de Distribucin Mensual de Ganancias Solares
Directas, Edificio RA 139
Figura 7.17 Anlisis Solar del Edificio Teodoro Wickel 140Figura 7.18 Grfico de Temperaturas Horarias del Da ms Fro del Ao,
Edificio RA 141Figura 7.19 Grfico de Temperaturas Horarias del Da ms Clido del Ao,
Edificio RA 141Figura 7.20 Grfico de Cargas Mensuales de Calefaccin/Refrigeracin,
Edificio RA 143Figura 7.21 Modelo Edificio Hernn Herrera 145Figura 7.22 Grfico de Distribucin Mensual de Ganancias Internas,
Edificio N 146Figura 7.23 Grfico de Distribucin Mensual de Prdidas por Ventilacin e
Infiltracin, Edificio N 147Figura 7.24 Grfico de Distribucin Mensual de Ganancias Solares
Indirectas, Edificio N 148Figura 7.25 Anlisis Solar del Edificio Hernn Herrera 149Figura 7.26 Grfico de Distribucin Mensual de Ganancias Solares
Directas, Edificio N 150Figura 7.27 Anlisis Solar del Edificio Hernn Herrera 151Figura 7.28 Grfico de Temperaturas Horarias del Da ms Fro del Ao,
Edificio N 152Figura 7.29 Grfico de Temperaturas Horarias del Da ms Clido del Ao,
Edificio N 152
Figura 7.30 Grfico de Cargas Mensuales de Calefaccin/Refrigeracin,Edificio N 154
Figura 7.31 Modelo Depto. de Ing. de Obras Civiles 156Figura 7.32 Grfico de Distribucin Mensual de Ganancias Internas,
Edificio OC 157Figura 7.33 Grfico de Distribucin Mensual de Prdidas por Ventilacin e
Infiltracin, Edificio OC 158Figura 7.34 Grfico de Distribucin Mensual de Ganancias Solares
Indirectas, Edificio OC 159Figura 7.35 Anlisis Solar del Depto. de Ing. de Obras Civiles 160
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CAP TULO 7 RESULTADOS, AN LISIS Y COMPARACIONESFigura 7.36 Grfico de Distribucin Mensual de Ganancias Solares
Directas, Edificio OC 161Figura 7.37 Anlisis Solar del Depto. de Ing. de Obras Civiles 162Figura 7.38 Grfico de Temperaturas Horarias del Da ms Fro del Ao,
Edificio OC 163Figura 7.39 Grfico de Temperaturas Horarias del Da ms Clido del Ao,
Edificio OC 163Figura 7.40 Grfico de Cargas Mensuales de Calefaccin/Refrigeracin,
Edificio OC 165Figura 7.41 Modelo Casino Los Notros 167
Figura 7.42 Grfico de Distribucin Mensual de Ganancias Internas,Edificio CN 168
Figura 7.43 Grfico de Distribucin Mensual de Prdidas por Ventilacin eInfiltracin, Edificio CN 169
Figura 7.44 Grfico de Distribucin Mensual de Ganancias SolaresIndirectas, Edificio CN 170
Figura 7.45 Anlisis Solar del Casino Los Notros 171Figura 7.46 Grfico de Distribucin Mensual de Ganancias Solares
Directas, Edificio CN 172Figura 7.47 Anlisis Solar del Casino Los Notros 173Figura 7.48 Grfico de Temperaturas Horarias del Da ms Fro del Ao,
Edificio CN 174Figura 7.49 Grfico de Temperaturas Horarias del Da ms Clido del Ao,
Edificio CN 174Figura 7.50 Grfico de Cargas Mensuales de Calefaccin/Refrigeracin,
Edificio CN 175Figura 7.51 Grfico Comparacin de Ganancias Internas 177Figura 7.52 Grfico Comparacin de Ganancias por Ventilacin e
Infiltracin 179Figura 7.53 Grfico Comparacin de Ganancias Solares Indirectas 180Figura 7.54 Grfico Comparacin de Ganancias Solares Directas 181Figura 7.55 Grfico Comparacin de Demanda en Calefaccin 183
Figura 7.56 Grfico Comparacin de Demanda por m 184Figura 7.57 Grfico de Ahorro en Calefaccin por Efecto de la Radiacin
Solar 187Figura 7.58 Grfico Relacin de Aporte Solar v/s Porcentaje de Ventanas 188Figura 7.59 Captura del Modelo Ecotect del Laboratorio de Eficiencia
Energtica del Depto. de Ing. de Obras Civiles 190Figura 7.60 Grfico de Temperatura Interior y Exterior del Termograma y
del Modelo Ecotect del Laboratorio de EE del Depto. de Ing. deObras Civiles 191
Figura 7.61 Modelo Edificio R en Software TAS 194
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CAPTULO 2
CONTEXTUALIZACIN DEL ESTUDIO
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Captulo 2 Contextualizacin del Estudio
Estudio del Comportamiento Energitrmico de los Edificios de La Universidad de La Frontera:Primera Etapa
2.1 Introduccin
De principio, es necesario sealar que este trabajo se enmarca en un proyectofinal que busca lograr la estimacin de demanda energtica para calefaccin de los
edificios en la Universidad de La Frontera (UFRO), y desde esta perspectiva, contribuir
como un estudio base para el incentivo de polticas institucionales que vayan en
beneficio de la descontaminacin de la ciudad y la problemtica energtica nacional y
mundial. En este sentido, el estudio energitrmico de los edificios de la UFRO en el
presente trabajo, es motivado por las mismas razones del ya mencionado proyecto
constituyendo sta su parte inicial.
Con la finalidad de contextualizar el presente estudio en cuanto al lugar fsico
como a la institucin en donde se desarrolla, este captulo se orienta a describir las
caractersticas generales de la ciudad en la cual se encuentra, el clima de la zona y la
problemtica de la contaminacin atmosfrica que afecta en la actualidad el medio
ambiente local. Adems, este apartado da a conocer la Universidad como institucin y
bsicamente la descripcin de su infraestructura.
2.2 La Ciudad de Temuco
Temuco capital de la IX Regin de la Araucana y de la Provincia de Cautn,
Chile, fue fundada el 24 de febrero de 1881 y es una ciudad ubicada a 667 km al sur de
Santiago. A 80 km de la ciudad se encuentra el Ocano Pacfico y al oeste la Cordillera
de Los Andes. En voz mapudungn (mapuche), Temuco significa Agua de Temu, y es
una de las ciudades de Chile que ms ha crecido urbanamente en los ltimos aos. A
partir de la dcada de los noventa, la ciudad vive un acelerado proceso de crecimiento y
urbanizacin, e inicia un proceso de consolidacin para transformarse en el principal
centro de servicios del sur de Chile. El sitio de la ciudad morfolgicamente corresponde
a terrazas fluviales del ro Cautn que se desarrollan en forma encajonada entre los
cerros ielol (350 msnm) y Conun Huenu (360 msnm).
Existe un concepto que ha aparecido hace un par de aos llamado el Gran
Temuco, el cual es un conglomerado conformado por la unin de dos comunas,
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Captulo 2 Contextualizacin del Estudio
Estudio del Comportamiento Energitrmico de los Edificios de La Universidad de La Frontera:Primera Etapa
Temuco y Padre Las Casas. El concepto metropolitano de Gran Temuco nace cuando
al escindirse un sector o barrio de la ciudad de Temuco, Padre Las Casas, formando
una nueva divisin administrativa, por lo que desde entonces Temuco trasciende lo que
era propiamente la comuna original homnima. El conglomerado formado por estas dos
comunas tiene una superficie comprendida por ms de 23 km de norte a sur y cerca de
14 km de este a oeste.
Segn el censo nacional de 2002 Gran Temuco contaba con 260.878 habitantes.
De acuerdo a la proyeccin del INE si se suman los habitantes de ambas comunas, la
poblacin alcanzara para el ao 2010 un total de 377.495 habitantes, lo que la
convertira en la quinta rea metropolitana de Chile tras las conurbaciones del GranSantiago, Gran Concepcin, Gran Valparaso y Gran La Serena.
Cabe destacar que entre otras cosas, las dos comunas tiene una problemtica
en comn: la contaminacin atmosfrica la cual se produce principalmente por la
combustin de lea humeda, tema que se trata en este mismo apartado ms adelante.
2.2.1 Clima Local
En la ciudad predomina un clima templado lluvioso con influencia mediterrnea,cuya caracterstica principal es que la precipitaciones se hacen presentes en todos los
meses del ao, concentrndose principalmente en el perodo invernal, siendo enero y
febrero meses secos. El clima se presenta en la zona con caractersticas que se hacen
sentir a travs de la influencia ocenica, con registros moderados de la amplitud trmica
Las precipitaciones registran una distribucin a travs de todo el ao, observndose
una leve disminucin en sus registros mensuales en poca de verano y alcanzando
registros superiores a 1000 mm anuales.
2.2.2 Contaminacin Atmosfrica
En la ciudad de Temuco y Padre Las Casas, en la Regin de La Araucana existe
un problema que se ha agravado en los ltimos aos, el ambiente se llena de humo
durante los perodos de otoo e invierno de cada ao, lo que coincide con las bajas
temperaturas. Cada ao se respira un aire de peor calidad, que segn los estudios, est
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Captulo 2 Contextualizacin del Estudio
Estudio del Comportamiento Energitrmico de los Edificios de La Universidad de La Frontera:Primera Etapa
enfermando a la poblacin. La norma primaria de calidad de aire establece que el
mximo permitido de presencia de MP-10 en la atmsfera no puede superar los 150
microgramos por metro cbico, sin embargo Temuco tiene una altsima contaminacin
producto, fundamentalmente del uso masivo combustin de lea en calefactores,
chimeneas y cocinas a lea, usada en unas 65 mil viviendas, lo que se traduce a un
85% de las emisiones totales de MP-10, que equivale a un total de 3 mil 240 toneladas
de contaminantes al ao. Le siguen las fuentes fijas compuesta por industrias y edificios
con un 7 % del aporte total que ni se acercan a la cifra anterior. Todos los aos la
Seremi de Salud realiza un informe de la medicin de Material Particulado desde abril a
agosto de cada ao, en el 2008 se registraron 36 superaciones de la norma ambiental yen julio del 2009 ya se registraban 30, con niveles mximos de hasta 500 ug/m3 y
promedios diarios de 280 ug/m3 lo que posiciona a Temuco en la categora de crticos.
Esta situacin llev a que la capital de La Araucana fuese declarada zona
saturada por MP10, segn decreto de mayo de 2005, lo cual obliga a la autoridad a
establecer un plan de descontaminacin atmosfrico (PDA), instrumento que establece
los mecanismos para reducir los niveles de contaminacin en la atmsfera de la ciudad.
El plan se firm por la Presidenta el presente ao en el mes de julio, lo cual ratifica el
compromiso del gobierno por enfrentar uno de los problemas ambientales ms
importantes de las ciudades del centro sur de Chile y cuyo liderazgo en la gestin
pertenece a las comunas de Temuco y Padre Las Casas.
El PDA considera los antecedentes y descripcin del rea afectada, un anlisis
de la calidad ambiental que fund la declaracin de zona saturada, y una referencia de
las fuentes responsables de la contaminacin. Se incorpor la informacin de la meta
de reduccin de emisiones y los plazos para alcanzarla.
Dado que la fuente principal de MP10 en la zona saturada es la combustin
residencial de lea, se ha puesto nfasis en estas medidas, enmarcadas en las lneas
estratgicas: regulacin al uso y mejoramiento de la calidad de la lea; de los artefactos
residenciales que combustionan lea, y de la eficiencia trmica de la vivienda, junto con
las medidas asociadas.
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Captulo 2 Contextualizacin del Estudio
Estudio del Comportamiento Energitrmico de los Edificios de La Universidad de La Frontera:Primera Etapa
2.3Universidad de La Frontera
La Universidad de la Frontera (UFRO) es la nica universidad estatal de la IXregin y se encuentra ubicada en la ciudad de Temuco. Sus coordenadas geogrficas
son: latitud 38 44 57.82 sur; longitud 72 36 53.04 oeste, y tiene una elevacin sobre
el nivel del mar de 111 metros.
La universidad es fundada por Decreto Fuerza de Ley N 17 del 10 de marzo de
1981, bajo el Decreto Ley 3.451 de 1980, y se crea por la fusin de dos slidos pilares:
la antigua Sede de la Universidad Tcnica del Estado, cuya historia se remonta a 1916,
y la Sede de la Universidad de Chile de Temuco, fundada en 1960. Es una Corporacin
de Derecho Pblico, que se define en el contexto de su misin como unainstitucin de
Educacin Superior estatal y autnoma, socialmente responsable, ubicada en la Regin
de La Araucana. Tiene como misin contribuir al desarrollo de la Regin y del pas
mediante lageneracin y transmisin de conocimiento, la formacin de profesionales y
postgraduados, el cultivode las artes y de la cultura. Asume compromiso con la calidad
y la innovacin, con el respeto por las personas, con el respeto por entorno y la
diversidad cultural, con la construccin de una sociedad msjusta y democrtica.
En la actualidad, la UFRO imparte 36 carreras de pregrado,cuatro programas de
doctorado, 22 de programas de magster, 12 programas de especialidadesmdicas y 7
programas de especialidades no mdicas. Tiene aproximadamente 7.500 estudiantes
ensus programas regulares de pregrado y 500 en sus programas de postgrado.
Infraestructura
El desarrollo de la infraestructura en la Universidad de La Frontera busca
armonizar las necesidades acadmicas y administrativas, de acuerdo al ejercicio de sus
funciones y las modalidades en que stas se realizan; al valor asignado a la esttica y
al bienestar de las personas; a una utilizacin racional de los espacios; y a la
disponibilidad de recursos para dar la respuesta a estas necesidades. Este desarrollo
se sustenta en dos conceptos bsicos:
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Captulo 2 Contextualizacin del Estudio
Estudio del Comportamiento Energitrmico de los Edificios de La Universidad de La Frontera:Primera Etapa
Campus Integrado, que ha permitido concentrar a la mayora de las unidades
acadmicas y administrativas en un nico Campus, exceptuando la Facultad de
Medicina, reduciendo la dispersin fsica de la Corporacin, optimizando la
utilizacin de los recursos disponibles y disminuyendo radicalmente los tiempos
de desplazamiento por la ciudad.
Plan Regulador del Campus Integrado, como instrumento de planificacin
urbanstica de las construcciones, infraestructura, y paisajismo del Campus
Universitario, apuntando a un desarrollo y crecimiento armnico.
La Universidad cuenta en la actualidad con tres Campus: el Campus AndrsBello, en el que se desarrolla el concepto de Campus Integrado, el Campus de la
Salud y el Campus Prat. Adems, posee el Campus Experimental Maquehue, el Predio
Forestal Rucamanque, ms un retazo de la antigua Estacin Experimental Maipo, en
los que se realizan las actividades prcticas de la Facultad de Ciencias Agropecuarias y
Forestales. La Direccin de Extensin y Formacin Continua est instalada en el
Campus Prat, en el sector cntrico de Temuco, con moderna infraestructura, para lo
cual se remodelo un antiguo edificio que perteneci a la ex Sede de la Universidad
Tcnica del Estado y en el que an restan por terminar algunas intervenciones, el que
est destinado principalmente a actividades de vinculacin con la comunidad.
Con respecto a las caractersticas de la superficie, sta cuenta con un total de
terreno de 779,24 hs., de stas, alrededor de 290 hs. corresponden al Campo
Experimental Maquehue; 435,0 hs. al Predio Forestal Rucamanque; y 53,8 hs. a la
reserva que mantiene la Universidad en el Fundo Maipo, antigua Estacin Experimental
Universitaria. Con 84.449 m2 de construccin distribuidos en 10.623 m2 de aulas, 9.027
m2 de laboratorios, 5.400 m2 de bibliotecas, 941 m2 de la Unidad de Servicios
Estudiantiles y 829 m2 del Centro de Modelacin y Computacin Cientfica y el
Departamento de Ingeniera Matemtica; 5.360 m2 del nuevo edificio de la Facultad de
Medicina y 1.424 m2 del nuevo edificio de Clnicas Odontolgicas; 2.537 m2 de nuevas
dependencias de la Facultad de Ingeniera Ciencias y Administracin, en las cuales se
encuentra el Decanato y el Departamento de Ingeniera Mecnica; 1.774 m2 del Casino
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Estudio del Comportami
Los Notros; 4.619 m2 c
casinos, cafeteras, gim
pasos cubiertos, bodega
Profesional para estu
Cientfico Mayor (1.032
primaria en salud Boye
pregrado y especialidad
A continuacin s
de la edificacin en el C
posible observar que la
Figura 2.1Evolucind
La disponibilidad
amplia, por lo que no s
Captulo 2 Co
nto Energitrmico de los Edificios de La UniPrimera Etapa
rresponden al Gimnasio Olmpico, y re
asio, institutos y oficinas docentes y ad
s, paoles, etc. A lo anterior se agrega
iantes de pregrado (639m2), el Ce
m2) para apoyar la investigacin y un
co (1.703 m2) como apoyo a la forma
mdica.
presenta un grfico en donde se pued
mpus Integrado Andrs Bello desde el
ayor parte de los m2 se han construido
e la Edificacin en Campus Andrs Bell
de terrenos para el desarrollo futuro
aprecian limitaciones para el crecimie
textualizacin del Estudio
ersidad de La Frontera:
tantes corresponden a
ministrativas, servicios,
l Centro de Formacin
tro de Equipamiento
onsultorio de atencin
in de estudiantes de
e apreciar la evolucin
o 1964 a la fecha. Es
en los ltimos aos.
(Elaboracin Propia)
de la Universidad es
to de la infraestructura
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Captulo 2 Contextualizacin del Estudio
Estudio del Comportamiento Energitrmico de los Edificios de La Universidad de La Frontera:Primera Etapa
de la Institucin. Razn por la cual se considera de vital importancia la realizacin de
estudios energitrmicos de tal forma que constituyan una herramienta de informacin a
la hora disear nuevos edificios.
Para finalizar este captulo se presentan a continuacin dos imgenes que
permiten evidenciar el desarrollo y crecimiento de infraestructura de la casa de estudios.
La primera imagen corresponde a la construccin de la Sede de la Universidad de
Chile (Pinto, 2002), la cual es actualmente el Campus Andrs Bello, y la segunda una
fotografa area actual del Campus Integrado tomada del Catlogo Institucional de la
Universidad.
Figura 2.2Casa Central de la Sede de la Universidad de Chile, actual CampusAndrs Bello, 1965
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Captulo 2 Contextualizacin del Estudio
Estudio del Comportamiento Energitrmico de los Edificios de La Universidad de La Frontera:Primera Etapa
Figura 2.3Actual Campus Andrs Bello
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CAPTULO 2
CONTEXTUALIZACIN DEL ESTUDIO
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Captulo 2 Contextualizacin del Estudio
Estudio del Comportamiento Energitrmico de los Edificios de La Universidad de La Frontera:Primera Etapa
2.1 Introduccin
De principio, es necesario sealar que este trabajo se enmarca en un proyectofinal que busca lograr la estimacin de demanda energtica para calefaccin de los
edificios en la Universidad de La Frontera (UFRO), y desde esta perspectiva, contribuir
como un estudio base para el incentivo de polticas institucionales que vayan en
beneficio de la descontaminacin de la ciudad y la problemtica energtica nacional y
mundial. En este sentido, el estudio energitrmico de los edificios de la UFRO en el
presente trabajo, es motivado por las mismas razones del ya mencionado proyecto
constituyendo sta su parte inicial.
Con la finalidad de contextualizar el presente estudio en cuanto al lugar fsico
como a la institucin en donde se desarrolla, este captulo se orienta a describir las
caractersticas generales de la ciudad en la cual se encuentra, el clima de la zona y la
problemtica de la contaminacin atmosfrica que afecta en la actualidad el medio
ambiente local. Adems, este apartado da a conocer la Universidad como institucin y
bsicamente la descripcin de su infraestructura.
2.2 La Ciudad de Temuco
Temuco capital de la IX Regin de la Araucana y de la Provincia de Cautn,
Chile, fue fundada el 24 de febrero de 1881 y es una ciudad ubicada a 667 km al sur de
Santiago. A 80 km de la ciudad se encuentra el Ocano Pacfico y al oeste la Cordillera
de Los Andes. En voz mapudungn (mapuche), Temuco significa Agua de Temu, y es
una de las ciudades de Chile que ms ha crecido urbanamente en los ltimos aos. A
partir de la dcada de los noventa, la ciudad vive un acelerado proceso de crecimiento y
urbanizacin, e inicia un proceso de consolidacin para transformarse en el principal
centro de servicios del sur de Chile. El sitio de la ciudad morfolgicamente corresponde
a terrazas fluviales del ro Cautn que se desarrollan en forma encajonada entre los
cerros ielol (350 msnm) y Conun Huenu (360 msnm).
Existe un concepto que ha aparecido hace un par de aos llamado el Gran
Temuco, el cual es un conglomerado conformado por la unin de dos comunas,
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Captulo 2 Contextualizacin del Estudio
Estudio del Comportamiento Energitrmico de los Edificios de La Universidad de La Frontera:Primera Etapa
Temuco y Padre Las Casas. El concepto metropolitano de Gran Temuco nace cuando
al escindirse un sector o barrio de la ciudad de Temuco, Padre Las Casas, formando
una nueva divisin administrativa, por lo que desde entonces Temuco trasciende lo que
era propiamente la comuna original homnima. El conglomerado formado por estas dos
comunas tiene una superficie comprendida por ms de 23 km de norte a sur y cerca de
14 km de este a oeste.
Segn el censo nacional de 2002 Gran Temuco contaba con 260.878 habitantes.
De acuerdo a la proyeccin del INE si se suman los habitantes de ambas comunas, la
poblacin alcanzara para el ao 2010 un total de 377.495 habitantes, lo que la
convertira en la quinta rea metropolitana de Chile tras las conurbaciones del GranSantiago, Gran Concepcin, Gran Valparaso y Gran La Serena.
Cabe destacar que entre otras cosas, las dos comunas tiene una problemtica
en comn: la contaminacin atmosfrica la cual se produce principalmente por la
combustin de lea humeda, tema que se trata en este mismo apartado ms adelante.
2.2.1 Clima Local
En la ciudad predomina un clima templado lluvioso con influencia mediterrnea,cuya caracterstica principal es que la precipitaciones se hacen presentes en todos los
meses del ao, concentrndose principalmente en el perodo invernal, siendo enero y
febrero meses secos. El clima se presenta en la zona con caractersticas que se hacen
sentir a travs de la influencia ocenica, con registros moderados de la amplitud trmica
Las precipitaciones registran una distribucin a travs de todo el ao, observndose
una leve disminucin en sus registros mensuales en poca de verano y alcanzando
registros superiores a 1000 mm anuales.
2.2.2 Contaminacin Atmosfrica
En la ciudad de Temuco y Padre Las Casas, en la Regin de La Araucana existe
un problema que se ha agravado en los ltimos aos, el ambiente se llena de humo
durante los perodos de otoo e invierno de cada ao, lo que coincide con las bajas
temperaturas. Cada ao se respira un aire de peor calidad, que segn los estudios, est
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Captulo 2 Contextualizacin del Estudio
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enfermando a la poblacin. La norma primaria de calidad de aire establece que el
mximo permitido de presencia de MP-10 en la atmsfera no puede superar los 150
microgramos por metro cbico, sin embargo Temuco tiene una altsima contaminacin
producto, fundamentalmente del uso masivo combustin de lea en calefactores,
chimeneas y cocinas a lea, usada en unas 65 mil viviendas, lo que se traduce a un
85% de las emisiones totales de MP-10, que equivale a un total de 3 mil 240 toneladas
de contaminantes al ao. Le siguen las fuentes fijas compuesta por industrias y edificios
con un 7 % del aporte total que ni se acercan a la cifra anterior. Todos los aos la
Seremi de Salud realiza un informe de la medicin de Material Particulado desde abril a
agosto de cada ao, en el 2008 se registraron 36 superaciones de la norma ambiental yen julio del 2009 ya se registraban 30, con niveles mximos de hasta 500 ug/m3 y
promedios diarios de 280 ug/m3 lo que posiciona a Temuco en la categora de crticos.
Esta situacin llev a que la capital de La Araucana fuese declarada zona
saturada por MP10, segn decreto de mayo de 2005, lo cual obliga a la autoridad a
establecer un plan de descontaminacin atmosfrico (PDA), instrumento que establece
los mecanismos para reducir los niveles de contaminacin en la atmsfera de la ciudad.
El plan se firm por la Presidenta el presente ao en el mes de julio, lo cual ratifica el
compromiso del gobierno por enfrentar uno de los problemas ambientales ms
importantes de las ciudades del centro sur de Chile y cuyo liderazgo en la gestin
pertenece a las comunas de Temuco y Padre Las Casas.
El PDA considera los antecedentes y descripcin del rea afectada, un anlisis
de la calidad ambiental que fund la declaracin de zona saturada, y una referencia de
las fuentes responsables de la contaminacin. Se incorpor la informacin de la meta
de reduccin de emisiones y los plazos para alcanzarla.
Dado que la fuente principal de MP10 en la zona saturada es la combustin
residencial de lea, se ha puesto nfasis en estas medidas, enmarcadas en las lneas
estratgicas: regulacin al uso y mejoramiento de la calidad de la lea; de los artefactos
residenciales que combustionan lea, y de la eficiencia trmica de la vivienda, junto con
las medidas asociadas.
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Estudio del Comportamiento Energitrmico de los Edificios de La Universidad de La Frontera:Primera Etapa
2.3Universidad de La Frontera
La Universidad de la Frontera (UFRO) es la nica universidad estatal de la IXregin y se encuentra ubicada en la ciudad de Temuco. Sus coordenadas geogrficas
son: latitud 38 44 57.82 sur; longitud 72 36 53.04 oeste, y tiene una elevacin sobre
el nivel del mar de 111 metros.
La universidad es fundada por Decreto Fuerza de Ley N 17 del 10 de marzo de
1981, bajo el Decreto Ley 3.451 de 1980, y se crea por la fusin de dos slidos pilares:
la antigua Sede de la Universidad Tcnica del Estado, cuya historia se remonta a 1916,
y la Sede de la Universidad de Chile de Temuco, fundada en 1960. Es una Corporacin
de Derecho Pblico, que se define en el contexto de su misin como unainstitucin de
Educacin Superior estatal y autnoma, socialmente responsable, ubicada en la Regin
de La Araucana. Tiene como misin contribuir al desarrollo de la Regin y del pas
mediante lageneracin y transmisin de conocimiento, la formacin de profesionales y
postgraduados, el cultivode las artes y de la cultura. Asume compromiso con la calidad
y la innovacin, con el respeto por las personas, con el respeto por entorno y la
diversidad cultural, con la construccin de una sociedad msjusta y democrtica.
En la actualidad, la UFRO imparte 36 carreras de pregrado,cuatro programas de
doctorado, 22 de programas de magster, 12 programas de especialidadesmdicas y 7
programas de especialidades no mdicas. Tiene aproximadamente 7.500 estudiantes
ensus programas regulares de pregrado y 500 en sus programas de postgrado.
Infraestructura
El desarrollo de la infraestructura en la Universidad de La Frontera busca
armonizar las necesidades acadmicas y administrativas, de acuerdo al ejercicio de sus
funciones y las modalidades en que stas se realizan; al valor asignado a la esttica y
al bienestar de las personas; a una utilizacin racional de los espacios; y a la
disponibilidad de recursos para dar la respuesta a estas necesidades. Este desarrollo
se sustenta en dos conceptos bsicos:
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Captulo 2 Contextualizacin del Estudio
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Campus Integrado, que ha permitido concentrar a la mayora de las unidades
acadmicas y administrativas en un nico Campus, exceptuando la Facultad de
Medicina, reduciendo la dispersin fsica de la Corporacin, optimizando la
utilizacin de los recursos disponibles y disminuyendo radicalmente los tiempos
de desplazamiento por la ciudad.
Plan Regulador del Campus Integrado, como instrumento de planificacin
urbanstica de las construcciones, infraestructura, y paisajismo del Campus
Universitario, apuntando a un desarrollo y crecimiento armnico.
La Universidad cuenta en la actualidad con tres Campus: el Campus AndrsBello, en el que se desarrolla el concepto de Campus Integrado, el Campus de la
Salud y el Campus Prat. Adems, posee el Campus Experimental Maquehue, el Predio
Forestal Rucamanque, ms un retazo de la antigua Estacin Experimental Maipo, en
los que se realizan las actividades prcticas de la Facultad de Ciencias Agropecuarias y
Forestales. La Direccin de Extensin y Formacin Continua est instalada en el
Campus Prat, en el sector cntrico de Temuco, con moderna infraestructura, para lo
cual se remodelo un antiguo edificio que perteneci a la ex Sede de la Universidad
Tcnica del Estado y en el que an restan por terminar algunas intervenciones, el que
est destinado principalmente a actividades de vinculacin con la comunidad.
Con respecto a las caractersticas de la superficie, sta cuenta con un total de
terreno de 779,24 hs., de stas, alrededor de 290 hs. corresponden al Campo
Experimental Maquehue; 435,0 hs. al Predio Forestal Rucamanque; y 53,8 hs. a la
reserva que mantiene la Universidad en el Fundo Maipo, antigua Estacin Experimental
Universitaria. Con 84.449 m2 de construccin distribuidos en 10.623 m2 de aulas, 9.027
m2 de laboratorios, 5.400 m2 de bibliotecas, 941 m2 de la Unidad de Servicios
Estudiantiles y 829 m2 del Centro de Modelacin y Computacin Cientfica y el
Departamento de Ingeniera Matemtica; 5.360 m2 del nuevo edificio de la Facultad de
Medicina y 1.424 m2 del nuevo edificio de Clnicas Odontolgicas; 2.537 m2 de nuevas
dependencias de la Facultad de Ingeniera Ciencias y Administracin, en las cuales se
encuentra el Decanato y el Departamento de Ingeniera Mecnica; 1.774 m2 del Casino
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Estudio del Comportami
Los Notros; 4.619 m2 c
casinos, cafeteras, gim
pasos cubiertos, bodega
Profesional para estu
Cientfico Mayor (1.032
primaria en salud Boye
pregrado y especialidad
A continuacin s
de la edificacin en el C
posible observar que la
Figura 2.1Evolucind
La disponibilidad
amplia, por lo que no s
Captulo 2 Co
nto Energitrmico de los Edificios de La UniPrimera Etapa
rresponden al Gimnasio Olmpico, y re
asio, institutos y oficinas docentes y ad
s, paoles, etc. A lo anterior se agrega
iantes de pregrado (639m2), el Ce
m2) para apoyar la investigacin y un
co (1.703 m2) como apoyo a la forma
mdica.
presenta un grfico en donde se pued
mpus Integrado Andrs Bello desde el
ayor parte de los m2 se han construido
e la Edificacin en Campus Andrs Bell
de terrenos para el desarrollo futuro
aprecian limitaciones para el crecimie
textualizacin del Estudio
ersidad de La Frontera:
tantes corresponden a
ministrativas, servicios,
l Centro de Formacin
tro de Equipamiento
onsultorio de atencin
in de estudiantes de
e apreciar la evolucin
o 1964 a la fecha. Es
en los ltimos aos.
(Elaboracin Propia)
de la Universidad es
to de la infraestructura
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Captulo 2 Contextualizacin del Estudio
Estudio del Comportamiento Energitrmico de los Edificios de La Universidad de La Frontera:Primera Etapa
de la Institucin. Razn por la cual se considera de vital importancia la realizacin de
estudios energitrmicos de tal forma que constituyan una herramienta de informacin a
la hora disear nuevos edificios.
Para finalizar este captulo se presentan a continuacin dos imgenes que
permiten evidenciar el desarrollo y crecimiento de infraestructura de la casa de estudios.
La primera imagen corresponde a la construccin de la Sede de la Universidad de
Chile (Pinto, 2002), la cual es actualmente el Campus Andrs Bello, y la segunda una
fotografa area actual del Campus Integrado tomada del Catlogo Institucional de la
Universidad.
Figura 2.2Casa Central de la Sede de la Universidad de Chile, actual CampusAndrs Bello, 1965
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Captulo 2 Contextualizacin del Estudio
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Figura 2.3Actual Campus Andrs Bello
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CAPTULO 4
TERMODINMICA APLICADA Y CONFORT
TRMICO
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Captulo 4 Termodinmica Aplicada y Confort Trmico
Estudio del Comportamiento Energitrmico de los Edificios de La Universidad de La Frontera:Primera Etapa
4.1 Introduccin
La termodinmica es la ciencia que estudia los fenmenos del calor, y para eldesarrollo de este trabajo es necesario manejar conceptos y las definiciones
relacionadas con la termodinmica aplicada, especficamente con la transferencia de
calor, puesto que para modelar los edificios en estudio se debe considerar la forma y
cantidad de cada fenmeno trmico que influye sobre las condiciones de cada
edificacin. Bajo esta idea se presenta en este captulo la descripcin y definicin de las
materias recin sealadas. Por otra parte, tambin se debe tener en cuenta los niveles
de bienestar que las personas deben tener dentro de los recintos, para ello se muestra
las condiciones que afectan al confort trmico ya sea medioambientales o de tipo
personal, como el metabolismo, nivel de ropaje, entre otros; las cuales adems se
deben considerar para estimar la demanda energtica y caracterizar el comportamiento
trmico de los edificios estudiados.
4.2 Transferencia de Calor
El calor se define como una transferencia de energa de una parte a otra de un
cuerpo, o entre diferentes cuerpos, producida por una diferencia de temperatura. El
calor es energa en movimiento; siempre fluye de una zona de mayor temperatura a otra
de menor temperatura, con lo que eleva la temperatura de la zona ms fra y reduce la
de la zona ms clida, siempre y cuando el volumen de los cuerpos se mantenga
constante.
Cuando dos cuerpos tienen diferentes temperaturas y se ponen en contacto, se
produce una transferencia de calor desde el cuerpo de mayor temperatura al de menor
temperatura. La transferencia de calor se puede realizar por tres mecanismos fsicos:
conduccin, conveccin y radiacin.
Conduccin
Es el mecanismo de transmisin del calor, producido por el contacto entre dos o
ms medios, cuando en tales medios existe un gradiente de temperatura. El calor se
transmite de la regin de mayor temperatura a la de menor temperatura debido al
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Captulo 4 Termodinmica Aplicada y Confort Trmico
Estudio del Comportamiento Energitrmico de los Edificios de La Universidad de La Frontera:Primera Etapa
contacto directo entre molculas. La conduccin es el nico mecanismo de transmisin
del calor posible en los medios slidos opacos.
Como ya se mencion, la conduccin de calor slo ocurre si hay diferencias de
temperatura entre dos partes del medio conductor. Para un volumen de espesor x, con
rea de seccin transversal A y cuyas caras opuestas se encuentran a diferentes t1y t2,
con t2 > t1, se encuentra que el calor q transferido en un tiempo t fluye del extremo
caliente al fro. Si se llama a q (en Watts) al calor transferido por unidad de tiempo,
entonces la ley de la conduccin de calor de Fourier para definir el proceso de
conduccin trmica es:
x
ttAkq 21
=
(4.1)
En donde, q es el calor transferido por unidad de tiempo (W); k es la
conductividad trmica (W/mC); A es el rea transversal a la direccin de propagacin
(m2); t es la temperatura (C); y x es el espesor (m).
Figura 4.1Geometra de Conduccin
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Captulo 4 Termodinmica Aplicada y Confort Trmico
Estudio del Comportamiento Energitrmico de los Edificios de La Universidad de La Frontera:Primera Etapa
Conveccin
La conveccin es la forma de transferencia de calor por movimiento de masa o
circulacin dentro de la sustancia. Puede ser natural, producida solo por las diferencias
de densidades de la materia; o forzada, cuando la materia es obligada a moverse de un
lugar a otro, por ejemplo el aire con un ventilador o el agua con una bomba. Slo se
produce en lquidos y gases donde los tomos y molculas son libres de moverse en el
medio. Un modelo de transferencia de calor q por conveccin, llamado ley de
enfriamiento de Newton, es el siguiente:
q = h A (tA t) (4.2)
En donde h se llama coeficiente de conveccin, en W/(m2K), A es la
superficie que entrega calor con una temperatura tA al fluido adyacente, que se
encuentra a una temperatura t.
Figura 4.2Proceso de Conveccin
El flujo de calor por conveccin es positivo (q > 0) si el calor se transfiere desde
la superficie de rea A al fluido (tA > t) y negativo si el calor se transfiere desde el fluido
hacia la superficie (tA < t).
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Captulo 4 Termodinmica Aplicada y Confort Trmico
Estudio del Comportamiento Energitrmico de los Edificios de La Universidad de La Frontera:Primera Etapa
Radiacin
El mecanismo de radiacin trmica es energa emitida por la materia que seencuentra a una temperatura dada, se produce directamente desde la fuente hacia
afuera en todas las direcciones. Esta energa es producida por los cambios en las
configuraciones electrnicas de los tomos o molculas constitutivos y transportada por
ondas electromagnticas o fotones, por lo recibe el nombre de radiacin
electromagntica. La radiacin electromagntica es una combinacin de campos
elctricos y magnticos oscilantes y perpendiculares entre s, que se propagan a travs
del espacio transportando energa de un lugar a otro.
A diferencia de la conduccin y la conveccin, o de otros tipos de onda, como el
sonido, que necesitan un medio material para propagarse, la radiacin electromagntica
es independiente de la materia para su propagacin, de hecho, la transferencia de
energa por radiacin es ms efectiva en el vaco. Sin embargo, la velocidad, intensidad
y direccin de su flujo de energa se ven influidos por la presencia de materia. As,
estas ondas pueden atravesar el espacio interplanetario e interestelar y llegar a la
Tierra desde el Sol y las estrellas. La longitud de onda () y la frecuencia () de las
ondas electromagnticas, relacionadas mediante la expresin = c, son importantes
para determinar su energa, su visibilidad, su poder de penetracin y otras
caractersticas. Independientemente de su frecuencia y longitud de onda, todas las
ondas electromagnticas se desplazan en el vaco con una rapidez constante c =
299792 km/s, llamada velocidad de la luz.
Figura 4.3 Proceso deRadiacin
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Captulo 4 Termodinmica Aplicada y Confort Trmico
Estudio del Comportamiento Energitrmico de los Edificios de La Universidad de La Frontera:Primera Etapa
4.3 Conceptos de Termodinmica Aplicados
Resistencia Trmica
Este parmetro se utiliza para caracterizar las propiedades trmicas de un
material, representa la dificultad que presenta el producto en dejarse atravesar por el
calor. Mientras ms elevados son los valores resistencia trmica, ms alto ser el
aislamiento. Al revs, resistencias trmicas bajas implican falta de aislamiento. La
resistencia trmica se define como el cociente entre el espesor del producto y la
conductividad trmica del material. Respecto a las unidades, en el Sistema
Internacional se utiliza m2K/W. Su expresin matemtica es:
Rt = e/ (4.3)
En donde, Rt es la resistencia trmica, e es el espesor del material y
corresponde a la conductividad trmica.
Transmitancia Trmica
Es la cantidad de energa que atraviesa, en la unidad de tiempo, una unidad de
superficie de un elemento constructivo de caras plano paralelas cuando entre dichas
caras hay un gradiente trmico unidad. Es el inverso a la resistencia trmica.
Coeficientes de transmisin trmica muy bajos indican aislamientos elevados. En el
sistema internacional se utiliza el smbolo U para designar la Transmisin trmica, y sus
unidades utilizadas son W/m2K. Su expresin matemtica es:
U = / e = 1/ Rt (4.4)
En donde U es la transmitancia trmica; es la conductividad trmica; y e
corresponde al espesor del material.
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Conductividad Trmica
Es el parmetro usado para caracterizar a los materiales en lo que hace
referencia a la capacidad para transmitir el calor, representa la facilidad con que un
material conduce el calor.
La conductividad trmica es el flujo de calor que, en rgimen estacionario,
atraviesa un material de caras plano-paralelas de espesor unitario durante una unidad
de tiempo cuando la diferencia de temperatura entre sus caras es de una unidad. La
inversa de la conductividad trmica es la resistividad trmica, que es la capacidad de
los materiales para oponerse al paso del calor.
Para representar a la conductividad trmica se utiliza la letra griega (lambda).
La unidad de conductividad trmica en el Sistema Internacional es el W/(mK).
Admitancia Trmica
La admitancia trmica, tambin denominada coeficiente de acumulacin trmica,
es un parmetro calculable para cada una de las capas de material que forman un
muro. Se define la admitancia como la proporcin de flujo de calor entre la superficie
interna de la construccin y la temperatura del espacio, para cada grado de oscilacin
en la temperatura del espacio sobre su valor medio. Vendra a ser un valor de U cclico
para el flujo de calor entre el espacio y los muros. En construcciones multicapa, la
admitancia se determina principalmente mediante las caractersticas de los materiales
de las capas cercanas a la superficie interna. El efecto de una capa en el interior o por
la parte externa de un cerramiento tendr muy poco o ningn efecto sobre la
admitancia.
La Norma EN ISO 13786 prescribe utilizar el smbolo Ym para representar la
admitancia de un muro (en donde m representa la cara sobre la que se desea dar el
valor, normalmente la cara interior o exterior del muro). Se expresa en W/m2K.
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Inercia Trmica
Propiedad que indica la cantidad de calor que puede conservar un cuerpo y la
velocidad con que la cede o absorbe del entorno. Depende de la masa, del calor
especfico de sus materiales y del coeficiente de conductividad trmica de stos.
La inercia trmica es la capacidad de un material para acumular y ceder calor. El
diseo y dimensionado de los elementos constructivos depender del clima, la
orientacin y el uso de estos. Las caractersticas trmicas ms relevantes que
determinan de la inercia trmica son la admitancia trmica, la capacidad trmica, el
factor de amortiguacin y el factor de desfase.
Esta propiedad se utiliza en construccin para conservar la temperatura del
interior de los locales habitables ms estable a lo largo del da, mediante muros de gran
masa. Durante el da se calientan, y por la noche, ms fra, van cediendo el calor al
ambiente del local. En verano, durante el da, absorben el calor del aire de ventilacin y
por la noche se vuelven a enfriar con una ventilacin adecuada, para prepararlos para
el da siguiente. Un adecuado uso de esta propiedad puede evitar el uso de artificiales
sistemas de climatizacin interior.
Calor Especfico
Es el parmetro que indica la cantidad de calor necesaria para elevar la
temperatura de una unidad de masa de una sustancia, en un grado desde una
temperatura dada. El calor especfico vara en funcin de la temperatura. Se utiliza el
smbolo Ce para designar al calor especifico.
En el Sistema Internacional se utiliza como unidad el MJ/kg (megaJulio por
Kilogramo) se utilizan tambin las unidades tradicionales kcal/kg (Kilocaloras por
kilogramo). 1 MJ/kg = 239 kcal/kg.
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4.4 Confort Trmico
Una de las primeras aproximaciones que se hace respecto a la palabra confort,es la de comodidad. Este trmino se ajusta de muy buena manera a la mayora de las
definiciones encontradas en los diccionarios. Una de las que destaca y representa lo
anterior dicho es la que plantea la Organizacin Mundial de la Salud (OMS) y que
describe confort como Un estado de completo bienestar fsico, mental y social. Una
definicin concisa, pero no menos precisa, puesto que la asocia de manera simple con
el sentirse bien.
El concepto de confort, ahora centrndose en lo que es el confort trmico ha ido
evolucionando a lo largo de la historia. A medida que las civilizaciones se han ido
desarrollando, las comodidades, junto con los estndares de bienestar en la vida del
hombre tambin se han ido elevando, y por consiguiente, el confort trmico.
Es difcil imaginar que el hombre primitivo estuviera preocupado que su caverna
tuviera solo 5C, y con una humedad relativa del 80%, cuando su objetivo fundamental
era no morir por congelamiento o de hambre. Para l, confort significaba sobrevivir.
Mientras que en la actualidad el concepto va mucho ms all, esto debido a los altos
requerimientos que han surgido con la vida moderna, y que hoy por hoy, son objeto de
estudio de diferentes grados de complejidad.
El confort trmico va de la mano con un estado de sentirnos bien en un lugar
determinado, desde el punto de vista del ambiente higrotrmico exterior a la persona.
La Norma ISO 7730 lo define como Esa condicin de la mente en la que se expresa la
satisfaccin con el ambiente trmico. Es una definicin que expresa dos aristas dentro
del confort trmico; una muy difcil de estimar y un poco subjetiva como lo son los
factores personales. Una segunda, referida al ambiente, lo cual nos acerca ms a
parmetros fsicos.
4.4.1 TermoFisiologa del Cuerpo Humano
El cuerpo humano podra considerarse como una mquina trmica que
intercambia energa con su entorno, lo cual lo ayuda a mantenerse con vida, no
obstante, la eficiencia de mecnica del ser humano no es muy alta, puesto que en
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muchas actividades, de la energa generada, ms del 70% es energa calrica. Esto da
como resultado de que de la misma manera de que el organismo genera calor, tambin
lo disipa. Por ejemplo, en invierno, el calor del cuerpo es cedido por radiacin,
conveccin y en menor cantidad por evaporacin.
- Radiacin: corresponde a la transferencia de calor a travs de rayos emitidos
directamente por del cuerpo humano a los objetos o superficies de stos que se
encuentren a su alrededor. Si por ejemplo, en invierno, un hombre acerca su mano a
una pared fra, ste tendr una sensacin de fro puesto que la pared atraer el calor de
su cuerpo.
- Conveccin: corresponde a la transferencia de calor a travs del aire
circundante. Esto se ve reflejado de buena forma en un ventilador que apunta hacia una
persona, sta se sentir refrescada en un da de calor, puesto que la corriente de aire
se llevar el calor de su cuerpo.
- Evaporacin: corresponde a la transferencia de calor provocado por el agua
cuando se seca.
4.4.2 Condiciones Medioambientales
El proceso metablico generado a partir de la alimentacin produce un calor que
debe ser expulsado para mantener en equilibrio la temperatura interior. Estas prdidas
de calor son ejecutadas por procesos de evaporacin, conveccin y radiacin. Tales
manifestaciones son controladas por parmetros medioambientales como la
temperatura del aire, humedad relativa, velocidad del aire y temperatura radiante.
Temperatura del Aire
Lo importante de esta caracterstica del clima no est en su definicin, si no
como influye en la sensacin de calor que puede llegar a percibir un individuo a travs
de la piel o por el aire que respira en un espacio determinado como en una oficina o
una habitacin.
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La temperatura del aire ambiente determinar la reaccin del cuerpo humano
frente a una condicin ambiental especfica. Si la temperatura ambiente es alta, el
organismo siente calor y como medida comenzar a transpirar y as la evaporacin del
sudor roba calor a la piel a razn de 540 caloras por gramo de sudor evaporado, lo
cual enfra la piel equilibrando la situacin de exceso de calor. Al contrario, si la
temperatura es baja, el organismo comenzar a gastar ms energa interna para
compensar la sensacin de fro. El calor que recibe una persona desde el exterior tiene
dos orgenes: la temperatura del aire circundante y la temperatura radiante de los
muros y objetos que lo rodean.
Se ha trabajado mucho para poder establecer cul es la temperatura del airecon la cual el cuerpo humano se siente en equilibrio trmico, y el resultado es
aproximadamente de 20 C. Evidentemente, existen pequeas diferencias debido a los
factores personales (sexo, edad, constitucin corporal, etc.), sin embargo, estas
diferencias no varan ms all de 2 C, siempre que la humedad del aire no sea muy
alta ni tan baja y la velocidad del aire sea de alrededor de un metro por segundo.
Humedad del Aire
Esta es otra condicin ambiental la cual se define como la cantidad de vapor de
agua que se encuentra en el aire con relacin al mximo que puede contener a una
temperatura determinada. De aqu se deriva si la humedad especfica es constante, a
cualquier variacin de la temperatura, la humedad relativa se ver alterada. Adems, el
0% es para el aire completamente seco y el 100% para el aire saturado y que, a mayor
temperatura del aire, ste retendr ms humedad que un aire fro. Es decir, que si la
humedad es baja, facilitar una mayor evaporacin de la humedad de nuestra piel
mediante la sudoracin, al tiempo que el vapor de agua que cede al respirar aumenta.
Todo ello con la finalidad de refrigerar el cuerpo y mantener la temperatura interna
estable evitando de esta forma trastornos que pueden llevar, incluso, hasta la muerte.
La humedad relativa ha sido sujeto de estudio a lo largo de la historia con el fin
de conseguir una solucin mecnica que permita mantenerla a niveles adecuados. Esto
debido, a que por ejemplo, sus variaciones pueden llegar a crear ambientes totalmente
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incmodos, pero an as, en espacios de oficina y, para el trabajo que se realiza en
ellos, la salud y el confort no se ven mayormente afectados por sus pequeas
oscilaciones. Tanto la humedad alta como la baja pueden llegar a ser un problema, ya
que el exceso como la escasez de humedad producen situaciones incomodas para
habitantes o usuarios de algn recinto. As pues, un aire demasiado hmedo puede
causar un bochorno insoportable adems de agotador, mientras que un aire muy seco
puede provocar resequedad de las mucosas nasales o dificultad para respirar.
Velocidad del Aire
Esta es una variable muy importante dentro de lo que es la percepcin trmica
para una persona. Si la velocidad del aire es tratada de manera eficaz puede
determinar un aporte de una ventilacin refrescante, o si es demasiado, una sensacin
de fro. El efecto del movimiento del aire queda de manifiesto en la prdida o ganancia
de calor del cuerpo, de manera tal, que en el caso de que la temperatura y humedad del
aire sean elevadas, el roce del aire a una adecuada velocidad, pueda facilitar que el
cuerpo ceda la suficiente calor y humedad, provocando el alivio de frescura.
La temperatura, humedad y velocidad del aire, al combinarse y actuando en
conjunto, pueden ocasionar diferentes sensaciones en las personas. En el caso que la
temperatura sea elevada al igual que la humedad relativa, la sensacin de calor
aumenta, sin embargo, si existe movimiento de aire a una buena velocidad, la
sensacin de calor disminuye alrededor de 1,0 C por cada 0,275 m/s. Esto de acuerdo
a la American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Enginieers
(ASHRAE) y para temperaturas inferiores a 33 C, puesto que para temperaturas
mayores el efecto de la velocidad del aire es despreciable.
Por el contrario, si la humedad es alta, y la temperatura del aire en movimiento
es baja, entonces la sensacin ya no ser de calor, si no de fro.
Adems ASHRAE, recomienda para la velocidad del aire como un mximo un
0,8 m/s, ya que superior a esta resultara molesta. Por otro lado, y a modo de
referencia, la normativa espaola que regula las condiciones del movimiento del aire en
el R. D. 496/97 seala que para trabajos no calurosos debe ser menor a 0,25 m/s, para
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Vestimenta y el Valor Clo
La ropa es uno de los factores que inciden en el equilibrio trmico de una
persona, disminuyendo o aumentando los efectos de las condiciones externas, ya que
ellas pueden repercutir en el grado de conveccin, conduccin, evaporacin y radiacin
desde el cuerpo hacia el exterior, o bis y versa, dependiendo de las condiciones
ambientales. Los estudios de la ropa se han orientado en determinar el nivel de
aislamiento, o bien, la cantidad de vestimenta que protege al cuerpo.
El ser humano, al estar vestido, se protege contra el fro al impedir su paso. Es
fcil concebirlo puesto que tan solo basta con imaginarse una maana de invierno con
pantalones delgados y camiseta manga corta, o bien, una tarde calurosa de verano
vestido con pantalones gruesos y un abrigo largo.
Las investigaciones que se han realizado han llegado a determinar valores de
resistencia y conductancia segn el nivel de arropamiento. Pero la unidad tcnica ms
utilizada es el de aislamiento trmico y se conoce como clo, donde 1 clo es igual a
0,155 m2C/W. Esta unidad equivale a estar vestido como un oficinista, es decir, ropa
interior corta, terno completo, chaleco y corbata. Mientras que el valor de 0 clo
corresponde a que el individuo est desnudo.
La norma ISO 7730 tambin define valores de aislamiento trmico expresado en
clo para diferentes combinaciones tpicas de ropa, tanto para trabajo, como para uso
diario. A continuacin se presenta una tabla con los respectivos valores para cada nivel
de arropamiento.
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Tabla 4.1Aislamiento Trmico para Combinaciones Tpicas de Ropa.
Tasa de Metabolismo
Es un factor que se entiende como el flujo continuo de energa producida por el
cuerpo humano. El organismo es considerado como una mquina o un motor biolgico
capaz de producir calor al desarrollar cualquier actividad muscular, al transformar los
alimentos o cuando se alguna reaccin qumica dentro de l.
Sin embargo, el sistema humano no es perfecto, debido que apenas se alcanza
un rendimiento del 20 a 25% por esfuerzo, o sea, que para el desarrollo de un trabajo
se produce una cantidad de energa, de donde un 75 a 80% se disipa en forma de calor
y un 20% se utiliza para realizar el trabajo propiamente tal. La idea de ceder ese calor,
es evitar el sobrecalentamiento del cuerpo humano, ya que se necesita mantener la
temperatura alrededor de 37 C. El metabolismo se mide en met, donde 1 met equivale
a 58,2 W/m2 de superficie corporal. De acuerdo a diversas investigaciones se han
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logrado determinar valores para diferentes gastos energticos, los cuales periten un
clculo bastante aproximado dependiendo de la intensidad del trabajo, la posicin, los
movimientos del cuerpo y diversas actividades especficas. Un adulto de constitucin
media tiene una superficie de 1,7 m2 en su cuerpo. El rango de valores que puede
alcanzar el metabolismo de una persona es amplio, en funcin de las actividades que
realice:
Tabla 4.2 Relacin entre Actividad y Metabolismo.
Sexo
Generalmente y debido a la menor capacidad cardiovascular, a las mujeres les
cuesta ms soportar la carga calrica que a los hombres. Respecto a los mecanismos
de disipacin del calor, las tasas de sudoracin son ms elevadas en el hombre, que
pueden aumentar su tolerancia en ambientes extremadamente calurosos y secos.
Mientras que la mujer est mejor capacitada para reducir su sudoracin excesiva y por
consiguiente conservar el agua corporal en ambientes calurosos y hmedos.
En cuanto a la temperatura de confort, Nevins da como valores de referencia
25,8 C para las mujeres y 25,4 C para los hombres. Mientras que Fanger 25,1 C para
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las mujeres y 25,0 C. Como se puede apreciar, las diferencias son mnimas. Segn
B.W. Olesen atribuye estas pequeas diferencias al tipo de ropa que utiliza la mujer, por
andar ms abrigada que el hombre.
Edad
Respecto a la edad se puede sealar que con el paso de los aos se reduce la
capacidad de produccin de sudor, es decir, la capacidad de perder calor por
evaporacin, esto se condice con la reduccin del metabolismo de la persona.
Otro de los factores que puede considerarse, es el mayor arropamiento que
tienen las personas de mayor edad, lo cual puede influir en su percepcin trmica como
ya se vio antes.
4.5 Infiltracin y Renovaciones de Aire (ACH)
La infiltracinse define como el flujo incontrolado de aire exterior en un edificio
a travs de grietas y otras aberturas no intencionales y por el uso normal de las puertas
exteriores. En otras palabras, la infiltracin es el ingreso de aire no controlado hacia un
edificio y es igual a la exfiltracin, que es la tasa de aire que sale de la estructura.
Las renovaciones de aire (Air Change) son el nmero de veces por hora que
todo el aire de la casa o edificio va a ser cambiado. Se considera generalmente que
0,35 ACH es suficiente, pero la cantidad depende de la ocupacin, la construccin de
las dimensiones, las fuentes de contaminacin de interiores y el clima.
Normalmente para caracterizar un edificio, se trabaja con las renovaciones de
aire naturales (ACH), pero tambin es comn trabajar con las renovaciones de aire a 50
Pa (ACH50). Para tener alguna referencia de valores sobre ACH se muestra a
continuacin la siguiente tabla de Retrotec, fabricante de sistemas Blower Door.
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Tabla 4.3Clasificacin de edificios segn ACH50 y ACH.
ACH50ACHnatural Clasificacin
% deprdidadeenerga
%potencialde ahorrode energa Ventilacin Requerida
1,5 0,075 Super 2 No
Requiere ventilacin
constante y recuperacin deenerga.
3,5 0,18 Excelente 6 1 a 3De vez en cuando serequiere ventilacin forzada.
5 0,25 Mejor 10 2 a 4Puede requerir ventilacinforzada ocasional.
7 0,35 Bueno 14 2 a 5No requiere ventilacinadicional.
10 0,5 Justo 20 3 a 10
Inicio de la prdida excesivade energa y exceso deventilacin.
20 1 Malo 40 5 a 20
Prdida de energa excesiva
y exceso de ventilacin.
Blower Door Test
Para determinar tanto las reas efectivas de fuga (EfLA) como las renovaciones
de aire a 50 Pa (entre otros parmetros) comnmente se utiliza el Blower Door Test. En
espaol significa Prueba de la puerta sopladora, y consiste en un diagnostico
diseado para medir la estanqueidad de los edificios o zonas de stos.
La prueba consiste bsicamente en un ventilador calibrado para medir un caudal
de aire, que se instala en la puerta de un edificio o vivienda en conjunto con un panel
que se ajusta a dicha puerta, el ventilador genera un flujo de aire y diferencia de presin
entre el interior y exterior. El flujo de aire se puede dirigir hacia el exterior del edificio
(despresurizacin), o bien hacia el interior del edificio (presurizacin) o bien una
combinacin de ellas. El flujo de aire y las diferencias de presin son registrados y
controlados por un dispositivo que se conecta al ventilador. Mediante la combinacin de
flujo y presin de aire se establece la estanqueidad o hermeticidad de la zona
analizada, ya que se obliga a que el aire pase a travs de los orificios o aberturas no
controladas. Conocer la estanqueidad de un edificio es primordial para manejar la
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conservacin de la energa, la calidad del aire, y el control de las presiones de un
edificio.
4.6 Termografa
La termografa es el registro grfico del calor emitido por la superficie de un
objeto en forma de radiaciones infrarrojas. Las radiaciones que emiten los objetos
aumentan con la temperatura, por lo tanto al detectar estas radiaciones infrarrojas las
cmaras termogrficas nos permiten visualizar las diferencias de temperatura de los
objetos.
Figura 4.4Espectro electromagntico
En la figura superior se puede apreciar el espectro visible por el ojo humano, que
no es sensible a las radiaciones infrarrojas emitidas por los objetos. La cmara
termogrfica genera una imagen utilizando los colores que el ojo humano s que puede
reconocer, lo cual nos permite detectar las variaciones de temperatura de un paramento
a partir de los colores de la imagen.
Todos los materiales tienen la capacidad de absorcin de radiacin infrarroja, el
aumento de su temperatura. As como todos los materiales, cuya temperatura est por
encima del cero absoluto de la energa infrarroja. El ojo humano solo es capaz de
recibir las emisiones pertenecientes a la longitud de onda visible. La radiacin infrarroja
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se encuentra entre las regiones visibles y las microondas del espectro
electromagntico, que comprende la longitud de onda de 0,75 a 10m.
4.7 Conceptos Utilizados de Ganancias
Corresponden a diferentes aportes de energa generados por diferentes factores,
los cuales contribuyen a la variacin de la temperatura en el interior de las
edificaciones.
Ganancias internas por iluminacin, personas y equipos (Qi)
Estos aportes tienden a ser ms constantes y predecibles que los aportes
basados en el clima, y corresponden a la energa fabricada por la actividad de las
personas, el funcionamiento de los equipos y la iluminacin.
Ganancias por ventilacin e infiltracin (Qv)
Estos aportes contempla dos tipos de ganancias simultneas: la ventilacin, como
abrir ventanas o el uso de celosas; y la infiltracin, la cual se refiere a la transferencia decalor provocada por el movimiento de aire a travs de fisuras y ranuras en los materiales
del edificio, tales como ventanas, puertas, revestimientos, etc.
Ganancias solares indirectas a travs de objetos opacos (Qss)
Estos se refieren a las ganancias adicionales provocadas por efectos de la
incidencia de la radiacin solar en las superficies externas de la cara opaca expuesta
de un objeto. La radiacin solar acta elevando la temperatura de la superficie externala que empieza a incrementar el flujo de calor conducido.
Ganancias solares directas a travs de objetos transparentes (Qsg)
Estos aportes de refieren a la radiacin solar entrando al espacio por las
ventanas, vacos u otra superficie transparente/translucida.
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CAPTULO 4
TERMODINMICA APLICADA Y CONFORT
TRMICO
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4.1 Introduccin
La termodinmica es la ciencia que estudia los fenmenos del calor, y para eldesarrollo de este trabajo es necesario manejar conceptos y las definiciones
relacionadas con la termodinmica aplicada, especficamente con la transferencia de
calor, puesto que para modelar los edificios en estudio se debe considerar la forma y
cantidad de cada fenmeno trmico que influye sobre las condiciones de cada
edificacin. Bajo esta idea se presenta en este captulo la descripcin y definicin de las
materias recin sealadas. Por otra parte, tambin se debe tener en cuenta los niveles
de bienestar que las personas deben tener dentro de los recintos, para ello se muestra
las condiciones que afectan al confort trmico ya sea medioambientales o de tipo
personal, como el metabolismo, nivel de ropaje, entre otros; las cuales adems se
deben considerar para estimar la demanda energtica y caracterizar el comportamiento
trmico de los edificios estudiados.
4.2 Transferencia de Calor
El calor se define como una transferencia de energa de una parte a otra de un
cuerpo, o entre diferentes cuerpos, producida por una diferencia de temperatura. El
calor es energa en movimiento; siempre fluye de una zona de mayor temperatura a otra
de menor temperatura, con lo que eleva la temperatura de la zona ms fra y reduce la
de la zona ms clida, siempre y cuando el volumen de los cuerpos se mantenga
constante.
Cuando dos cuerpos tienen diferentes temperaturas y se ponen en contacto, se
produce una transferencia de calor desde el cuerpo de mayor temperatura al de menor
temperatura. La transferencia de calor se puede realizar por tres mecanismos fsicos:
conduccin, conveccin y radiacin.
Conduccin
Es el mecanismo de transmisin del calor, producido por el contacto entre dos o
ms medios, cuando en tales medios existe un gradiente de temperatura. El calor se
transmite de la regin de mayor temperatura a la de menor temperatura debido al
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