Universidad Austral de chile.Facultad de Ciencias de la Ingeniera.Ingeniera Civil Mecnica.

Proyecto de Climatizacin de Edificio 3000, Campus Miraflores.

Profesores:Alumnos:Sr. Juan Leonardo Rebolledo Sez Patricio Cuevas AburtoSr. Rogelio Moreno Muoz Felipe Illanes MillapanSr. Marcelo Paredes Cifuentes Felipe Ludwig von Chrismar

Valdivia, Chile 15 de Abril de 2015.Contenido1.Introduccin31.1Descubrimiento del Proyecto41.1.1Origen del problema41.2Definicin del problema41.2.1Objetivo General41.2.2Objetivos Especficos41.3Alcances52.Descripcin General62.1Datos Tcnico-Arquitectnicos62.1.1Piso72.1.2Muros82.1.3Techo92.1.4Ventanas102.1.5Puertas102.2Consideraciones de diseo para temperaturas exteriores y de confort102.2.1Temperatura exterior102.2.2Temperatura de confort para dependencias a calefaccionar.10Bibliografa11

Tabla 1. Tabla de superficies por dependencias, primer piso. Fuente: Realizacin propia.6Tabla 2. Tabla de superficies por dependencias, segundo piso. Fuente: Realizacin propia.7Tabla 3. Distintos tipos de piso del edificio 3000. Fuente: Elaboracin propia.8Tabla 4. Muro interior y exterior. Fuente: Elaboracin propia.8Tabla 5. Diferencias entre techos en el edificio 3000. Fuente: Elaboracin propia.9Tabla 6. Tipos de puerta. Fuente: Elaboracin propia.10Tabla 7. Temperaturas de confort. Fuente: Elaboracin propia. Segn norma NCh 1078 (INN, 1973).11

1. IntroduccinEl presente informe corresponde al proyecto del VII semestre de la carrera de Ingeniera Civil Mecnica de la Universidad Austral de Chile, el cual tiene como objetivo comprender el intercambio de energa con fluidos compresibles, apoyndose en los conocimientos previos de ciencias bsicas para ingeniera, Mecnica de fluidos, Termodinmica, adems de los nuevos contenidos aprendidos en Transferencia de Calor, as como en Mquinas trmicas y redes de transporte.El problema a resolver se encuentra emplazado en el Campus Miraflores de la Universidad Austral de Chile, consta de climatizar el edificio Luis Christen Adams (Edif. 3000), el cual es una instalacin multipropsito que cuenta con un deficiente sistema de calefaccin y un nulo sistema de ventilacin para sus instalaciones, producto de ellos se generan sensaciones trmicas que no corresponde con el confort trmico. Por otra parte, dado que la Universidad Austral de Chile promueve la eficiencia energtica, y los sistemas sustentables, se estudiar la factibilidad de realizar un proyecto ms comprometido con el medio ambiente.

1.1 Descubrimiento del Proyecto

1.1.1 Origen del problemaEl edificio Luis Christen Adams (Edif. 3000) ubicado en el campus Miraflores de la Universidad Austral de Chile, es una dependencia dentro de la cual se cumplen diversas funciones, entre ellas se encuentran la realizacin de clases bajo sus aulas, apoyo a la investigacin en oficinas y laboratorios, sala de reuniones para la realizacin de proyectos, adems de un Saln Auditorium con capacidad de 250 personas, siendo este el principal recinto que alberga charlas, ctedras y grandes presentaciones dentro de la facultad.El edificio no cuenta con un sistema acorde a las tecnologas contemporneas en el mbito de la climatizacin, pues las aulas, oficinas, laboratorios, auditrium y otras dependencias presentan un sistema de calefaccin deficiente desde el punto de vista econmico y ecolgico.Actualmente el sistema de calefaccin consta de combustiones lentas en las salas de clases y auditrium, por otra parte, las oficinas son calefaccionadas con radiadores elctricos, generando as un gran costo econmico. Es importante mencionar que el problema tambin se genera en verano, debido a que las instalaciones no cuentan con sistema aire acondicionado y/o ventilacin, de esta manera las altas temperaturas generadas en sta poca provocan un confort trmico inadecuado.1.2 Definicin del problemaEl actual sistema de calefaccin del edificio Luis Christen Adams requiere un nuevo sistema de climatizacin.

1.2.1 Objetivo GeneralDisear un sistema de climatizacin para el edificio Luis Christen Adams.1.2.2 Objetivos Especficos Generar una memoria de clculo trmico y de climatizacin. Disear un sistema de climatizacin acorde a normas y factores que influyen en el diseo de ste. Generar especificaciones tcnicas. Generar planos de construccin de la instalacin de climatizacin.

1.3 Alcances Para fines de clculo de carga trmica, se trabajar con la arquitectura que hay fsicamente al da de entrega del proyecto (martes 17 de marzo, 2015), a excepcin de posibles cambios en el material de las ventanas si se considera que hay gran prdida de eficiencia dentro de determinadas dependencias. Para la seleccin del sistema de calefaccin no se optar por la alternativa ms rentable econmicamente, pues el proyecto se realizar dentro de la Universidad Austral de Chile, entidad altamente comprometida con el medio ambiente y la formacin tica de sus estudiantes.

2. Descripcin GeneralEl edificio 3000 se encuentra ubicado en la ciudad de Valdivia, Regin de los Ros, la cual posee un clima templado lluvioso, con temperaturas promedio en invierno de 3C y verano de 21C. 2.1 Datos Tcnico-Arquitectnicos El edificio 3000 est considerado como un edificio longevo, que a lo largo de estos ha sufrido distintas modificaciones, es por esto que las distintas dependencias que tiene (oficinas, laboratorios, salas etc.) no son exactamente iguales en su materialidad, por lo cual el equipo de trabajo, decide trabajar con los materiales ms cercanos a la realidad presente y a su vez lo que contemplara despus de su remodelacin. Es por esto que en algunos casos se toman muros, puertas, cielos y suelos, homogneos para la mayor cantidad de dependencias del edificio, unificando en materiales similares para cada uno de los casos.El edificio se divide en dos pisos, en el primero de ellos se encuentran dependencias tales como; oficinas, salas de reuniones, laboratorios y baos, con una superficie total de 1.008,5 . En el segundo nivel se encuentra el auditorio, una oficina de recepcin de autoridades adems de cuatro salas de clases, sumando todos ellos una superficie de 693,9 .A continuacin se presenta el detalle de las dependencias y sus respectivas reas de suelo. DependenciareaLocalreaLocalrea

Oficina 116,5Sala de Reuniones27,5Lab. Control de Procesos62,9

Oficina 214,2Sala de Postgrado21,4Lab. De Refrigeracin28,7

Oficina 314,5Estudiantes de Postgrado9,7Lab. De Mtodos Numricos20,8

Oficina 414,7Of. Profesor Visitante 18,9Fotocopiadora12,9

Oficina 513,3Of. Profesor Visitante 28,8Sala caf26,3

Oficina 617,9Lab. de combustibles y lubricantes28,5Bao hombres int.5,8

Oficina 719,0Lab. de Metalografa19,0Bao mujeres int.6,0

Oficina 819,0Lab. de Materiales 131,7Bao alumnos20,6

Oficina 99,6Lab. de Materiales 223,0Bao alumnas14,4

Oficina 1018,5Lab. de Gas58,0Bao discapacitado4,8

Oficina 1119,3Lab. de Mquinas Hidrulicas60,6Bao mujeres ext.3,9

Tabla 1. Tabla de superficies por dependencias, primer piso. Fuente: Realizacin propia.

Dependenciarea

Auditorio380,60

Sala N163,00

Sala N293,10

Sala N394,30

Sala N431,20

Recepcin Autoridades31,70

Tabla 2. Tabla de superficies por dependencias, segundo piso. Fuente: Realizacin propia.Luego de la identificacin de las distintas dependencias del edificio 3000, se procede a descomponer estas segn los siguientes tem; Piso, Muros, Techo, Ventanas, y Puertas, de esta forma se podrn sub-clasificar, dependiendo de la materialidad y dimensiones que tenga cada uno de los tem.Para la identificacin de cada tipo de material y sus dimensiones, se realiza una visita al edificio, as posteriormente en la norma NCh.853 (INN, 2007) se encuentran las resistencias trmicas para cada material.2.1.1 PisoPara el primer piso se considera dos tipos de pisos, caracterizados como A1 y A2, donde el primero de estos consiste en una cama de ripio, sobre ella un radier y por encima de este ltimo, alfombra. Este tipo de piso es utilizado en dependencias tales como oficinas y salas de reuniones. Por otra parte, el tipo de piso A2 consta de una cama de ripio, un radier y a diferencia del tipo de piso A1, se utiliza material cermico como ltima capa de material, este tipo de piso es utilizado en dependencias tales como laboratorios, fotocopiadora, adems de la sala caf.El suelo del segundo nivel, tiene la particularidad de servir como piso y a la vez de techo (o cielo) de algunas de las dependencias de la planta baja, es por ello que se distinguen tres tipos de pisos, caracterizados como A3, A4 y A5, todos ellos poseen la misma materialidad, la cual consta de madera, cmara de aire, y aglomerado, sin embargo se diferencian en los espesores de la cmara de aire, pues estos presentan variaciones debido a que el auditorio presenta un desnivel. A continuacin se presenta el detalle de la materialidad datos tcnicos de inters de los tipos de piso presentes en el edificio 3000.

TipoMateriale

(m)(W/mK)

A1Cama de ripio0,20,81

Radier0,21,63

Alfombra0,0080,05

A2Cama de ripio0,20,81

Radier0,21,63

Cermicas0,0081,75

A3Madera0,030,157

Cmara de aire0,36-

Aglomerado0,010,106

A4Madera0,030,157

Cmara de aire0,54-

Aglomerado0,010,106

A5Madera0,030,157

Cmara de aire1,34-

Aglomerado0,010,106

Tabla 3. Distintos tipos de piso del edificio 3000. Fuente: Elaboracin propia.

2.1.2 MurosLos muros del edificio 3000 se pueden clasificar en dos tipos, Muro 1 (o muro exterior), y Muro 2 (o muro interior). Debido a que han ocurrido modificaciones en la construccin del edificio a lo largo de los aos, slo se considera un muro interior homogneo para todas las dependencias, esta consideracin tambin se utiliza en el muro exterior. En la siguiente tabla se presenta el detalle de los datos tcnicos de inters.MuroMateriale

(m)(W/mK)

1(Muro exterior)

Aglomerado0,010,106

Cmara de aire0,080,165

Polietileno expandido0,040,027

Madera0,020,157

2(Muro Interior)

Aglomerado0,010,106

Cmara de aire0,060,165

Polietileno expandido0,020,027

Aglomerado0,010,106

Tabla 4. Muro interior y exterior. Fuente: Elaboracin propia.2.1.3 TechoPara el techo se diferencian seis tipos, del tipo 1 al 3 es lo que hay entre el primer piso y el segundo, con diferencias entre estos por la cama de aire que existe en el auditorio. Luego del tipo 4 al 6 es el techo que da al exterior con algunas diferencias de material y de espesores.TipoMateriale

(m)(W/mK)

1Aglomerado0,010,106

Cmara de Aire0,36-

Madera0,030,157

2Aglomerado0,010,106

Cmara de Aire0,54-

Madera0,030,157

3Aglomerado0,010,106

Cmara de Aire1,34-

Madera0,030,157

4Aglomerado0,010,106

Cmara de Aire0,38-

Plancha OSB0,0150,13

Fieltro Asfltico1-

Zinc Ondulado3-

5Madera0,020,157

Fieltro Asfaltico1-

Zinc Ondulado3-

6Aglomerado0,010,106

Cmara de Aire2-

Madera0,020,157

Fieltro Asfltico1-

Zinc Ondulado3-

Tabla 5. Diferencias entre techos en el edificio 3000. Fuente: Elaboracin propia.En la tabla se puede observar que hay celdas que no tienen valores, esto se debe a que la cmara de aire entrega su resistencia trmica directamente de la Norma NCh 853 (INN, 2007), esto se explicar detalladamente en la seccin clculo de carga trmica. As tambin la norma NCh 853 afirma que Los materiales que se utilizan en espesores inferiores a 3 mm ofrecen tan pequea resistencia trmica que esta no debe considerarse en los clculos prcticos. Tal es el caso de papeles, folios y lminas delgadas. Es por ello que no aparecen los valores de conductividad trmica para el fieltro asfltico y para el zinc ondulado, slo aparecen en la tabla 5 para mostrar la consistencia de los diferentes tipos de techo.2.1.4 VentanasPara el caso de las ventanas se considera un espesor igual para interior y exterior de 3mm. Con un factor de conductividad trmica de 1,2 W/mK.2.1.5 PuertasSlo existen 3 tipos de puertas, las que estn en todo el edificio y las de ingreso al auditorio, son de pino macizo y de espesores distintos.PuertaMateriale

(m)(W/mK)

1Pino macizo0,0430,104

2Pino macizo (auditorio)0,0480,104

3Pino macizo (auditorio ext.)0,0480,104

Tabla 6. Tipos de puerta. Fuente: Elaboracin propia.La tabla 6 corresponde a los tipos de puertas, en ella se puede apreciar que la materialidad y espesores del tipo de puerta 2 y 3 son iguales, sin embargo estos fueron agrupados de forma distinta porque posteriormente se calcular el Rsi y Rse para cada situacin y se encontrar variaciones, dado que la puerta 3 dar al exterior.

2.2 Consideraciones de diseo para temperaturas exteriores y de confortConocida la arquitectura, materialidad y dimensiones de las distintas dependencias del edificio 3000, es necesario determinar las temperaturas de inters para la realizacin de este proyecto. 2.2.1 Temperatura exteriorLa temperatura ambiental de la ciudad de Valdivia es muy variable entre las distintas estaciones del ao e incluso dentro de estas, por ello para efectos de calefaccin se trabajar con la temperatura que establece la norma chilena (NCh 1078) (INN, 1973), la cual tiene un valor de 3C para la ciudad de Valdivia.2.2.2 Temperatura de confort para dependencias a calefaccionar.La temperatura de confort que debe mantenerse al interior de los locales est dada por la norma chilena NCh 1078 (INN, 1973) que recomienda una serie de temperatura segn el fin que cumple el local, todo ello en funcin de la temperatura exterior, que como fue visto anteriormente, para Valdivia tiene un valor de 3C.A continuacin se presentan las temperaturas de las distintas dependencias, agrupadas por tem.T Auditorio, Oficinas y SalasT Laboratorios y similaresT PasilloT Exterior

2018123

Tabla 7. Temperaturas de confort. Fuente: Elaboracin propia. Segn norma NCh 1078 (INN, 1973).Por otra parte se utilizar dos temperaturas que no se encuentran en norma, una de ellas es la temperatura del Patio de Invierno, la cual se considerar con un valor de 8C pues dada su ubicacin, la temperatura de esta ser intermedia entre la temperatura del pasillo (12C) y la temperatura exterior (3C). As tambin se considera la temperatura de la tierra con un valor de 8C, segn la norma 1078 c.73 (INN, 1973) (Suelo a nivel de terreno).

BibliografaINN. (1973). NCh1078. Santiago , Chile.INN. (2007). NCh853. Santiago, Chile.