Proyecto de aula ICC (Francisco Villamarin)

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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MACHALA DIRECCIÓN DE NIVELACIÓN Y ADMISIÓN SISTEMA NACIONAL DE NIVELACIÓN Y ADMISIÓN Proyecto de Aula de Introducción a la Comunicación Científica realizado por Francisco Villamarin Página1 UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MACHALA Calidad, Pertinencia y Calidez CURSO DE NIVELACIÓN DE CARRERA CIENCIAS E INGENIERIA CURSO DE NIVELACIÓN DE CARRERA SEGUNDO SEMESTRE 2013 MÓDULO 2: DESARROLLO DEL PENSAMIENTO ASIGNATURA: INTRODUCCIÓN A LA COMUNICACIÓN CIENTÍFICA PROYECTO DE AULA PROBLEMA: SIMULACION Y EVALUACION DE PUENTES TERMICOS ESTUDIANTE: FRANCISCO XAVIER VILLAMARIN MOSQUERA MACHALA LUNES, 25 DE NOVIEMBRE 2013

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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MACHALA Calidad, Pertinencia y Calidez

CURSO DE NIVELACIÓN DE CARRERA

CIENCIAS E INGENIERIA

CURSO DE NIVELACIÓN DE CARRERA

SEGUNDO SEMESTRE 2013

MÓDULO 2: DESARROLLO DEL PENSAMIENTO

ASIGNATURA: INTRODUCCIÓN A LA COMUNICACIÓN

CIENTÍFICA

PROYECTO DE AULA

PROBLEMA:

SIMULACION Y EVALUACION DE PUENTES TERMICOS

ESTUDIANTE: FRANCISCO XAVIER VILLAMARIN MOSQUERA

MACHALA

LUNES, 25 DE NOVIEMBRE 2013

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PROPÓSITO:

El propósito de este proyecto es integrar todos los

saberes aprendidos en esta asignatura, para así sacar

provecho de cada una de sus actividades en este

artículo científico.

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TEXTO CIENTIFICO CONTEXTUALIZADO

Los puentes térmicos generan una serie de patologías dentro de la

construcción que son difícilmente reparables una vez ejecutadas.

Los problemas derivados por las pérdidas de calor,

condensaciones superficiales; aparición de moho y deterioro de las

estructuras son los efectos más comunes de verificar en terreno,

sin embargo los indirectos tienen que ver con problemas de salud

de los usuarios y los costos derivados de la mantención y de

pérdida de energía.

El puente térmico es un problema de diseño que se agrava en el

proceso constructivo, por ello, analizar su comportamiento en la

etapa de desarrollo asegura una mejor prestación de la envolvente.

La normativa chilena es débil en su precisión respecto a la manera

de abordarlos. Este trabajo pretende definir una metodología de

análisis de las soluciones constructivas utilizando para ello

métodos experimentales (cámara térmica) para evaluar la

pertinencia del uso de un factor como referente de diseño.

El análisis de los detalles constructivos requieren de un estudio

más profundo, abarcando comparaciones de sus prestaciones, no

solo evaluando el valor U, que normalmente lo conocemos como

ponderando, sino también evaluando las zonas de pérdidas de

calor (puente térmico).

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Objetivo General:

Comparar soluciones constructivas de elementos verticales en

estructura soportante de madera y metálica aprobadas por la

Norma Térmica y graficadas a través del Listado Oficial de

Soluciones Constructivas para Acondicionamiento Térmico del

Ministerio de vivienda y Urbanismo, para evaluarlas teórica

(simulación con software Therm y Usai)] y experimentalmente

(Probetas en cámara térmica) y a partir de ello, proponer

optimizaciones (rotura de puente térmico) definiendo una relación

(proporción) entre la U de mayor valor y el U de menor valor de la

solución constructiva y/o entre las temperaturas superficiales

registradas, buscando la menor diferencia al utilizar los mismos

elementos con la menor cantidad de elementos nuevos (Solución

por diseño).

Objetivo Específicos:

Comparar valores U y Temperaturas superficiales registradas de

las soluciones iniciales y mejoradas para obtener una relación

entre las zonas de mayor y menor transmitancia térmica.

Generar una librería base de materiales locales para ser utilizada

con los programas de simulación Therm y Usai, facilitando su

utilización en medios académicos y profesionales locales.

Utilizar simulaciones que permitan visualizar el comportamiento

térmico e higrotérmico de una solución constructiva para tomar

conciencia de la aparición de puentes térmicos, fomentando la

prevención o atenuación de ellos en la etapa de diseño.

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Determinación de el o los programas de simulación a

utilizar.

Se consideró acá la revisión de los programas de simulación

disponibles que estuvieran orientados a la visualización y cálculo

del comportamiento térmico. Se revisaron programas 2D y 3D y

aquellos que sólo entregaban datos o gráficos. Un factor

importante a considerar era definir sus posibilidades de utilización

en base a costos asociados; curva de aprendizaje; flexibilidad de

incorporar nueva información (información local de materiales) y

el tipo de resultados obtenidos.

Bajo esos criterios se decidió utilizar el programa Therm12 y el

programa Usai 13 dado que ambos permiten ampliar sus librerías,

pudiendo así incorporar materiales locales y, en el caso de Usai,

simular el elemento constructivo utilizando los datos del clima

local dado que se vincula a la librería de Meteonorm14 .Otro

aspecto valioso en ambos es su disponibilidad de descarga gratuita

desde la red lo que permitiría mayores posibilidades de

masificarlos como herramientas validadas para simular soluciones

constructivas locales.

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Análisis de los resultados.

De las simulaciones con Usai se obtuvieron los datos de los

valores U de las partes con y sin puente térmico por separado.

Para validar sus resultados se procedió a compararlos con los

obtenidos utilizando el método de cálculo manual, para lo cual se

utilizó una planilla de cálculo que incorporó la fórmula que define

la Norma NCh853.

De todas las comparaciones realizadas, el valor U es el que se ve

más confiable para la utilización de las simulaciones con Usai y a

través una planilla de cálculo. Este procedimiento permitiría

rápidos ajustes y comparaciones que son fácilmente visualizadas

con Usai y, además, son verificables aplicando el método de

cálculo manual (a través de

la planilla de cálculo) especificado en la NCh853.

Usai también arrojó resultados similares a los de las probetas en

las curvas de comportamiento térmico lo que también se puede

considerar como una visualización válida.

Therm ofrece visualizaciones claras del flujo de calor siendo

preciso en graficar los puentes térmicos, sin embargo los datos de

temperaturas superficiales no ofrecen seguridad de ser un dato

confiable. A pesar de ello, es una herramienta que aporta nociones

de puntos y zonas críticas de pérdidas de temperatura siendo muy

flexible y de rápida incorporación al proceso de diseño para el

análisis de una solución constructiva.

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Las probetas aportaron una gran cantidad de datos cuantificables

que, además de validar los valores de las soluciones Minvu,

obligaron a ajustar los datos de las simulaciones.

Este ajuste fue necesario ya que las condiciones de borde

originales no correspondían a las aportadas por el método

experimental (las temperaturas interior y exterior) las que variaron

entre probetas.

Las simulaciones aportaron nuevos datos para analizar una

solución constructiva permitiendo entender de mejor manera el

comportamiento de los casos de estudio, aumentando las

posibilidades de criterios de análisis.

Su utilización permite un acercamiento y una reflexión mayor ante

el problema de los puentes térmicos durante el proceso de diseño

siendo ello su mayor potencial.

La precisión de los datos no necesariamente serán los esperados,

pero se entiende que la simulación entregará datos suficientes para

tomar las decisiones al menos de manera más consciente e

informada.

Finalmente, la matriz de análisis generada permite definir 6

parámetros base para evaluar comparativamente las soluciones

asociadas a un puente térmico donde el factor que mayor refleja la

pertinencia de una solución respecto a otra es su influencia sobre

la demanda. A pesar de ello, se hace necesario el análisis de la

interacción de todos los factores pues las variaciones de

temperatura superficial no necesariamente pueden reflejarse en

grandes variaciones de la demanda, pero si en disminuciones de

riesgo de condensación.

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APLICA EN EL TEXTO LOS PROCEDIMIENTOS

APRENDIDOS EN LA ASIGNATURA, I.C.C. PARA LA

COMPRENSIÒN DE LA LECTURA

Bases para la Lectura.

Palabras desconocidas dentro del texto.

Térmico: Perteneciente o relativo al calor.

Patologías: Parte de la medicina, que trata de las enfermedades.

Pertinencia: Calidad de pertinente.

Envolvente: Termino utilizado en los gráficos bursátiles para referirse a

dos líneas paralelas que envuelven la cotización.

Trasmitancia: La normalización o estandarización es la redacción y solo

aprobación de normas que se establecen para garantizar el acoplamiento de

elementos construidos independientemente, así como garantizar el repuesto

en caso de ser necesario, garantizar la calidad de los elementos fabricados,

la seguridad de funcionamiento y trabajar con responsabilidad social.

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Atenuación: La atenuación del sonido es el reparto de energía de la onda

entre un volumen de aire cada vez mayor.

No obstante, la atenuación no suele expresarse como diferencia de

potencias sino en unidades logarítmicas como el decibelio, de manejo más

cómodo a la hora de efectuar cálculos.

Probetas: La probeta en el ensayo de tracción se sostiene por los dos

extremos, a la vez que una fuerza de tracción se aplica a velocidad

constante; obteniéndose la curva tensión-deformación.

Discrepancia: No estar de acuerdo una persona con otra en un asunto. Ser

diferente una cosa de otra

Estandarización: Ajustar o adaptar las cosas para que se asemejen a un

tipo, modelo o norma común.

Exhaustivo: Que es muy completo y profundo. es un procedimiento

geométrico de aproximación a un resultado, con el cual el grado de

precisión aumenta en la medida en que avanza el cálculo.

Interface: Intervalo entre dos fases sucesivas. Fase del ciclo de la célula en

que esta no se divide y el ADN del núcleo se duplica.

Masificarlos: Hacer que desaparezcan o que no se puedan diferenciar las

características personales o individuales de los miembros de un grupo

social. Ocupar un lugar un gran número de personas.

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Simular: Simula es un lenguaje de programación orientada a objetos

(OOP). Fue el primero de los lenguajes orientado a objetos. Varios años

después de su desarrollo, casi todos los lenguajes modernos comenzaron a

utilizar sus principios de orientación a objetos. Así fue como se

popularizaron términos como clases, objetos, instancias, herencia,

polimorfismo, etc.

Despliega: Acción y efecto de desplegar. Desplegar es extender, desdoblar.

Aclarar lo que estaba poco inteligible.

Discontinuidades: Cualidad de discontinuo. Parte discontinua de una cosa.

Setear: Establecer la configuración de un programa o componente físico

para que funcione correctamente.

Ponderados: Se dice de la persona que procede con tacto y prudencia.

Isotermas: La isoterma es una curva que une los vértices, en un plano

cartográfico, que presentan las mismas temperaturas en la unidad de tiempo

considerada. Así, para una misma área, se pueden diseñar un gran número

de planos con isotermas, por ejemplo: Isotermas de la temperatura media de

largo periodo del mes de enero, de febrero, etc.

Tabiques: Se llama tabique a una pared delgada que sirve para separar

estancias dentro de un edificio.

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Delta: Letra del alfabeto griego, que corresponde a nuestra D. También es

una isla triangular en la desembocadura de ciertos ríos.

Higroscópica: Higroscopia es la capacidad de algunas sustancias de

absorber humedad del medio circundante. También es sinónimo de

higrometría, siendo ésta el estudio de la humedad, sus causas y variaciones.

Espesores: Densidad o condensación de un fluido. Anchura o grosor de un

cuerpo sólido.

Higrotérmico: Puede definirse confort higrotérmico, o más propiamente

comodidad higrotérmica (en adelante CH), como la ausencia de malestar

térmico. En fisiología se dice que hay confort higrotérmico cuando no

tienen que intervenir los mecanismos termorreguladores del cuerpo para

una actividad sedentaria y con un ligero arropamiento.

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Antónimos y Sinónimos.

Sinónimos:

Problema: Dificultad, apuro, incógnita, molestia.

Pérdida: Perjuicio, daño, ruina, naufragio.

Pretende: Intentar, procurar, buscar, desear.

Factor: Causa, circunstancia, agente, elemento

Verificar: Comprobar, examinar, probar, revisar.

Diseño: Boceto, bosquejo, croquis, proyecto.

Débil: Frágil, flojo, endeble, delicado.

Utilizar: Emplear, usar, manejar, servirse.

Método: Procedimiento, sistemática, táctica, manera.

Valor: Precio, coste, importe, beneficio.

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Incorpora: Integrar, ingresar, anexionar, unir.

Listado: Rayado, veteado, lista, relación.

Visión: Vista, visualidad, ojo, mirada.

Madera: Plata, viga, leño, tronco.

Archivos: Registro, fichero, casillero, índice.

Sentido: Sensible, conocimiento, entendimiento, noción.

Base: Principio, Origen, raíz, procedencia.

Calor: Fuego, ardor, bochorno, calorina.

Imágenes: Representación, idea, figuración percepción.

Borde: Orilla, bordillo, extremo, margen.

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Antónimos:

Deterioro: Mejora, perfección, beneficio, reforma.

Proceso: Detener, Concluir, acabar, disipar.

Eficiencia: Inepto, inactivo, deficiente, inútil.

Mayor: Menor, pequeño, humilde, insignificante.

Defecto: Perfección, normalidad, corrección, virtud.

Validar: veto, rechazo, denegación, caducidad, prohibición.

Cumplir: Validar, violar, traspasar, menospreciar.

Humedad: Sequedad, secamiento.

Finalizar: Sostener, principiar, perpetuar, comenzar.

Nuevo: Usado, trillado, secular, rancio.

Construir: Tirar, jalar, pulverizar, destruir.

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Similar: Diferente, opuesto, distinto, desigual.

Interiores: General, exterior, superficial, litoral.

Conseguir: Abortar, perder, burlar, negarse.

Cercano: Lejanía, alejamiento, separación, distancia.

Altos: Bajo, enano, inferior, insignificante.

Mínimos: Máximo, mayor, superior, grande.

Tomar: Liberar, restituir, dejar, soltar.

Ajustar: Expandir, acordonar, desquitar, desarmar.

Real: Sutil, supuesto, impalpable, invisible.

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La Clasificación de las palabras.

Puentes Edificaciones Estructuras Simulaciones

Clase: Tipos de bases para diseño.

Política Economía Diseño Dibujo

Clase: Asignaturas de clases

Aislante Lana Mineral Madera Barrera de Vapor

Clase: Herramientas de trabajo.

Sociedad Publico Agrupación Comunidad

Clase: Cantidad excesiva de personas.

Enfriamiento Calentamiento Humedad Tibio

Clase: Proceso térmico.

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Simulación Ensayo Escrito Criterio

Clase: Tipo de Literatura.

Métodos Elementos Conjunto Agrupación

Clase: Grupo de Procesos

Generar Ejecutar Conseguir Visualizar

Clase: Verbos

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Organización del conocimiento y la lectura literal.

Características y variables de la Simulación y

Evaluación de puentes térmicos.

SIMULACION Y

EVALUACION

DE PUENTES

TÉRMICOS

Generan una

serie de

patologías

Define un

método de

análisis

Es un

problema de

diseño

Comparan

soluciones

constructivas Utiliza

Optimizacion

es

Fomenta la

prevención o

atenuación

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OBJETIVOS ESPECIFICOS

Comparar valores U

y Temperaturas

superficiales.

Generar una librería

base de materiales

locales

Definir una pauta de

evaluación de una

solución.

OBJETIVOS GENERALES

Temperaturas

superficiales

registradas.

Estructura

soportante de

madera y metálica

Busca diferencia

al utilizar los

mismos

elementos

Defiende una

relación

(Proporción)

Elementos

nuevos (Solución

por diseño)

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Lectura literal y escrito a partir del esquema

elaborado.

Los puentes térmicos generan una serie de patologías dentro de la

construcción que son difícilmente reparables una vez ejecutadas.

El puente térmico es un problema de diseño que se agrava en el proceso

constructivo, por ello, analizar su comportamiento en la etapa de desarrollo

asegura una mejor prestación de la envolvente.

Este trabajo pretende definir una metodología de análisis de las soluciones

constructivas utilizando para ello métodos teóricos (simulaciones) y

métodos experimentales (cámara térmica) para evaluar la pertinencia del

uso de un factor como referente al diseño.

Utiliza simulaciones que permitan visualizar el comportamiento térmico e

higrotérmico de una solución constructiva para tomar conciencia de la

aparición de puentes térmicos.

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Lectura Analógica.

Analogías y Metáforas en el texto.

Analogías

Peldaño : Escalera :: Eslabón : Cadena

Problema : Pregunta :: Derivado : Originario

Arado : Terreno :: Pluma : Pagina

Misión : Objetivo :: Lectura : Goce

Montaña : Campo :: Tienda : Supermercado

Puentes: Andamio :: Diseño : Dibujo

Arquitecto : Edifico :: Maestro : Libro

Obra: Trabajo :: Tecnología : Estudio

Energía : Fuerza :: Caliente : Temperatura

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Herramienta : Conocimiento :: Calculo : Experimento

Texto: Escrito :: Lectura : Investigación

Zonas: Partes :: Tierras : Suelos

Luz : Claridad :: Térmico : Calor

Curvas : Líneas :: Probetas :: Bases

Muros : Base :: Construcción : Puente

Ministerio : Gobierno :: Viviendas : Técnicas

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Metáforas

Las obras son con tecnología en base a estudios realizados.

Los puentes técnicos generan estudios patológicos.

Son herramientas validas para la experimentación ambiental.

Archivos son la base para el dibujo por sepas y texto.

A corde a las temperaturas se compara como un invierno frio y caliente.

El calor produce claridad térmica como aquel sol que refleja su resplandor.

Los gráficos y curvas son similares a la belleza de una mujer.

Dios construye y el hombre destruye.

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Lectura Crítica.

Lectura crítica usando la estrategia de la pregunta

para generar respuesta basadas en inferencias,

interpretaciones, suposiciones o analogías.

-¿Nuestro país para que ha generado propuestas?

Para el mejoramiento en el uso de energía como política para asegurar el

crecimiento económico y social por tres líneas estratégicas principales.

-¿Cuál es el problemas más común en las edificaciones?

Son problemas comunes y evitables, que son los puentes térmicos que

afectan su eficiencia térmica, pero también son un agente potencial en

patologías que deterioran la calidad de vida de las personas.

-¿Los elementos verticales en estructura soportante de

madera y metálica están aprobadas?

Si, por la Norma Térmica y graficadas a través del Listado Oficial de

Soluciones Constructivas.

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-¿A qué se refiere que considere el análisis del detalle

constructivo?

Se refiere para generar la rotura de puente térmico usando un método

teórico (Therm y Usai) y un método experimental (probeta) validando

así la simulación.

-¿Qué analogía establece entre las líneas Medios

académicos y Medios profesionales?

Medios académicos: Proceso.

Medios profesionales: Experiencia.

Vinculo: Nivel de Educación.

-¿En donde fue el estudio y en donde esta cimentado?

El estudio fue realizado en Grecia y cimentado en las construcciones de

doble muro de ladrillo, arrojaron resultados esperados, donde los puentes

térmicos eran los principales responsables de las pérdidas de calor.

-¿Realiza una breve interpretación de todo lo leído?

Los puentes térmicos generan una serie de patologías dentro de la

construcción que son difícilmente reparables una vez ejecutadas. Los

problemas derivados por las pérdidas de calor; condensaciones

superficiales; aparición de moho y deterioro de las estructuras son los

efectos más comunes de verificar en terreno.

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SINTESIS CERRADA DE LA SIMULACION Y

EVALUACION DE PUENTES TÉRMICOS

El mejoramiento en el uso de la energía como política para asegurar el

crecimiento económico y social. La normativa actual en chile; los

Programas de Cálculo de simulación de transmitancia térmica y los

fabricantes de materiales de construcción tienden a despreciarlos.

En un contexto nacional, El Ministerio de Vivienda y Urbanismo

implementó para cumplir con la reglamentación Térmica de Viviendas la

utilización de un método de simulación basado en la Herramienta de

Certificación del Comportamiento Térmico de los Edificios. Un estudio

realizado en Francia planteó la necesidad de evaluar los cálculos numéricos

versus las simulaciones de puentes térmicos utilizando el programa.

La elección se hizo en base a sus posibilidades de utilización de costos

asociados; curva de aprendizaje; flexibilidad de incorporar nueva

información (Información local de materiales) y el tipo de resultados

obtenidos.

De la revisión del manual de aplicación de la norma térmica, se generó una

selección de los casos a simular, considerando aquellos aplicables a la zona

4 y que poseyeran estructura heterogénea ya sea en base a una estructura de

madera o una metálica y considerando que esta parte de una solución ya

masificada (solución típica) y su factibilidad de realizar una probeta de ella

para someterla al ensayo en la cámara térmica.

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SINTESIS ABIERTA DE LA SIMULACION Y

EVALUACION DE PUENTES TÉRMICOS

Se espera encontrar una relación o proporción numérica entre ambos U o

Temperaturas superficiales, tomando como comparación la situación inicial,

para luego hacerlo con la situación mejorada de modo de establecer un

rango de optimización, idealmente con los mismos recursos (solución por

diseño).

El procedimiento se valide de la herramienta de simulación de manera que

sea parte de una metodología de análisis y diseño, accesible, flexible, de

fácil manejo y de verificación confiable. Se espera determinar su grado de

exactitud en base a los resultados experimentales.

Poder contar con una librería de materiales locales actualizados, que se

traduce en un archivo digital que puede ser “cargado” al programa Therm y

Usai, facilitando y masificando su utilización. Puede ser ofrecido como

descarga gratuita vía web.

También en compartir los resultados y la metodología de manera de

demostrar el impacto sobre la demanda energética de la aparición de

puentes térmicos en las soluciones constructivas típicas.

Ese país ha generado muchas propuestas que apuntan al mejoramiento en el

uso de la energía como política para asegurar el crecimiento económico y

social.

El incremento en el volumen de la producción de energía; la ampliación de

la matriz energética con nuevas fuentes (entre las que se incluyen las

renovables) y mejorar la eficiencia y el ahorro en el uso de la energía.

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Objetivo especifico:

-Comparar valores U y Temperaturas superficiales registradas de las

soluciones iniciales y mejoradas para obtener una relación entre las zonas

de mayor y menor transmitancia térmica.

-Definir una pauta de evaluación de una solución constructiva que considere

el análisis del detalle constructivo para generar la rotura de puente térmico

usando un método teórico.

Metodología.

Determinación de el o los programas de simulación a utilizar. La elección

se hizo en base a sus posibilidades de utilización de costos asociados; curva

de aprendizaje: flexibilidad de incorporar nueva información.

Otro aspecto valioso en ambos es su disponibilidad de descarga gratuita

desde la red lo que permitiría mayores posibilidades de masificarlos como

herramientas validas para simular soluciones constructivas locales.

Análisis de los resultados.

Con Usai se obtuvieron los valores U de las partes con y sin puente térmico

por separado y para validarlos se comparo con los obtenidos, utilizando el

método de cálculo manual (Plantilla de calculo que incorporo la formula

que define)

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Resultados obtenidos.

La elección de las soluciones constructivas a evaluar se baso en la idea de

conseguir variaciones de temperaturas y resistencias térmicas notorias dadas

la evidente presencia de puentes térmicos por discontinuidad de materiales.

Los valores U separados se utilizaron para definirse y cumplía la relación

máxima para evitar las patologías de los puentes térmicos y comparar los

valores entre simulaciones y los obtenidos en la cámara térmica.

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BIBLIOGRAFÍA

1. Scientific Electronic Library Online.

(Artículo científico: Simulación y evaluación de puentes

térmicos).

2. Diccionario de la lengua española Everest Cuspide

3. Diccionario Océano de Sinónimos y Antónimos.

4. Diccionario Word Reference.

5. The Free Dictionary.

6. Ordenanza general y urbanismo y construcciones.

7. Reducción del consumo energético de edificios en torre

mediante atenuaciones de puentes térmicos.

8. Ministerio de Vivienda y Urbanismo.

9. Ordenanza General de Urbanismo y Construcciones,

articulo 4.1.10

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ANEXOS

Glosario de términos

Térmico

Patologías

Pertinencia

Envolvente

Trasmitancia

Atenuación

Probetas

Discrepancia

Estandarización

Exhaustivo

Interface

Masificarlos

Simular

Despliega

Discontinuidades

Setear

Ponderados

Isotermas

Tabiques

Delta

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Higroscópica

Espesores

Higrotérmico

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Sinónimos

Problema

Pérdida

Pretende

Factor

Verificar

Diseño

Débil

Utilizar

Método

Valor

Incorpora

Listado

Visión

Madera

Archivos

Sentido

Base

Calor

Imágenes

Borde

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