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Evaluación del confort térmico de una vivienda construida con el sistema de Hormigón Aislado

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  1. 1. EVALUACIÓN DEL CONFORT TÉRMICO DE UNA VIVIENDA CONSTRUIDA CON EL SISTEMA DE HORMIGÓN AISLADO MEMORIA PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO EN CONSTRUCCIÓN PROFESOR GUÍA: Liliana Macarena García Parra PROFESORES INFORMANTES: Jaime Eugenio Arriagada Araya Rafael Cepeda Costa FELIPE IGNACIO MOLINA MOLINA FELIPE EDUARDO MUÑOZ ORELLANA SANTIAGO – CHILE 2017 UNIVERSIDAD CENTRAL DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE OBRAS CIVILES Y CONSTRUCCIÓN
  2. 2. EVALUACIÓN DEL CONFORT TÉRMICO DE UNA VIVIENDA CONSTRUIDA CON EL SISTEMA DE HORMIGÓN AISLADO MEMORIA PREPARADA BAJO LA SUPERVISIÓN DE LA COMISION INTEGRADA POR LOS PROFESORES: PROFESOR GUÍA: Liliana Macarena García Parra PROFESORES INFORMANTES: Jaime Eugenio Arriagada Araya Rafael Cepeda Costa QUIENES RECOMIENDAN QUE SEA ACEPTADA PARA COMPLETAR LAS EXIGENCIAS DEL TITULO PROFESIONAL DE INGENIERO EN CONSTRUCCIÓN SANTIAGO – CHILE 2017 UNIVERSIDAD CENTRAL DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE OBRAS CIVILES Y CONSTRUCCIÓN
  3. 3. Página | i Dedicatoria Dedico este proyecto de título a todas esas personas que me han apoyado en toda mi vida, las que aún están presentes en ella, y las que no, las que pese a la distancia aún existen lazos irrompibles y las que viven en mis recuerdos, con lo que cada uno aportó de distintas formas a mi crecimiento, y lo que finalmente me ha convertido en la persona que soy hoy en día. Gracias a su constante apoyo y gran paciencia, y nunca han dejado de confiar en mí, pese de que hubieron situaciones en que yo dudaba de mí mismo, pude sobre ponerme y lograr este proyecto de título. Esta dedicatoria se la dedico especialmente a mi familia la cual me da su amor incondicional cada día de mi vida, la cual también me dió la oportunidad de estudiar y expandir mis conocimientos más allá de lo que pude haber esperado. También dedico este proyecto a lo los Profesores de la Universidad, quienes me han entregado todas las herramientas y valores que necesita un Ingeniero en Construcción, a mi Profesora Guía que nos ha guiado por el camino para este proyecto de título para convertirme finalmente en profesional. Finalmente dedicar este proyecto de título a todos mis amigos de la vida, los que son mi segunda familia, la cual fortalece mis debilidades, alejan mis miedos y me aconsejan sobre mis problemas, y entregando sobre todo su apoyo, cariño y amor hacia mi constantemente. Felipe Ignacio Molina Molina
  4. 4. Página | ii Dedicatoria Dedico este proyecto de título principalmente a mi Padre, Madre y Hermano, los cuales fueron, son y serán un pilar fundamental en la formación humana de mi persona, además de brindar su amor y apoyo incondicional en todo ámbito de la vida. A mis amigos y familiares que siempre creyeron que podía culminar con éxito esta importante etapa de mi formación profesional. Finalmente a la profesora guía y profesores informantes que participaron y ayudaron en la elaboración de nuestro proyecto de título. Felipe Eduardo Muñoz Orellana
  5. 5. Página | iii Agradecimientos En primer lugar agradecer a Dios por estar junto a mí día a día. Conjuntamente a mis Padres, los cuales confiaron plenamente en mí, demostrándolo con su apoyo incondicional, corrigiéndome y aconsejándome cada vez que fuese necesario, además de entregarme los recursos necesarios para poder estudiar. Agradezco a mis amigos de Colegio y Universidad que constantemente entregaban el apoyo y el compromiso con cada una de las actividades o trabajos realizados en el transcurso la carrera, así mismo por permitirme poder entrar a sus vida en estos cinco años de Universidad, donde se formaron grandes lazos de amistad. Agradecer a cada profesor que dio su tiempo y esfuerzo enseñar cada una de asignaturas impartidas por la Universidad, especialmente a los Profesores Guías e Informantes de nuestro proyecto de título. Finamente agradecer a mi amigo y compañero de proyecto, por haber logrado nuestro gran objetivo final, con perseverancia y compromiso. Felipe Eduardo Muñoz Orellana
  6. 6. Página | iv Agradecimientos Quiero agradecer a todas esas personas que estuvieron y están presentes en cada uno de mis pasos importantes de la vida, las cuales me han enseñado grandes lecciones de la vida y he vivido grandes momentos que no cambiaría por nada del mundo. Agradecimientos especiales a mi familia, Mamá, Papá, Hermano, Abuela y Tío, los cuales me ha dado los valores que hoy tengo, y por darme la oportunidad de estudiar, de crecer, de cumplir mis objetivos y de ponerme nuevas metas, las cuales sé que me apoyarán de igual manera, como lo han hecho toda mi vida. Agradezco a mis amigos de la vida y Universidad, los que he pasado momentos inolvidables junto a ellos, a mi Profesora Guía y Profesores Informantes que fueron de gran apoyo para la confección de este proyecto de título, también a mi compañero de proyecto, con el cual hemos forjado una preciada amistad y compañerismo que durara toda la vida. Felipe Ignacio Molina Molina
  7. 7. Página | v Índice Página Índice de tablas ................................................................................................................ xii Índice de ilustraciones ..................................................................................................... xv Índice de gráficos ........................................................................................................... xvii Resumen ............................................................................................................... xxii Abstract................................................................................................................ xxiv Capítulo I - Introducción....................................................................................................1 1.1. Introducción............................................................................................................2 1.2. Objetivos .................................................................................................................3 1.2.1. Objetivo general ..............................................................................................3 1.2.2. Objetivos específicos .......................................................................................3 1.3. Diseño Metodológico..............................................................................................4 1.4. Antecedentes ..........................................................................................................5 Capítulo II – Marco teórico................................................................................................6 2.1. Introducción al capítulo II .......................................................................................7 2.2. Energía.....................................................................................................................7 2.3. Ahorro y eficiencia energética ................................................................................8 2.4. Distribución energética en Chile...........................................................................10 2.5. Consumo energético en Chile ...............................................................................12 2.6. Manual de aplicación de la reglamentación térmica en Chile..............................15 2.7. Confort Térmico ....................................................................................................18 2.7.1. Estimación del confort térmico con el método de Fanger............................19
  8. 8. Página | vi 2.7.2. Valorización y desconformidad del confort térmico .....................................19 2.7.2.1. Valorización del confort térmico............................................................19 2.7.2.2. Porcentaje de desconformidad del confort térmico..............................21 2.7.2.3. Relación entre PMV y PPD......................................................................22 2.8. Elaboración del material .......................................................................................23 2.8.1. Fabricación del poliestireno expandido.........................................................23 2.8.1.1. Polimerización del estireno:...................................................................23 2.8.1.2. Obtención del poliestireno expandido:..................................................24 2.9. Cierre al capítulo II ................................................................................................26 Capítulo III - Hormigón Aislado.......................................................................................27 3.1. Introducción al capítulo III ....................................................................................28 3.2. Reseña histórica....................................................................................................28 3.3. Características generales ......................................................................................29 3.4. Ventajas.................................................................................................................30 3.5. Desventajas...........................................................................................................31 3.6. Cierre al capítulo III ...............................................................................................32 Capítulo IV – Descripción Vivienda Tipo.........................................................................33 4.1. Introducción al capítulo IV ....................................................................................34 4.2. Características generales del proyecto.................................................................34 4.3. Características específicas de la Vivienda Tipo.....................................................35 4.3.1. Emplazamiento ..............................................................................................35 4.3.2. Selección y descripción de la Vivienda ..........................................................38
  9. 9. Página | vii 4.3.3. Características técnicas de Vivienda Tipo......................................................39 4.4. Características técnicas de los elementos del sistema de hormigón aislado.......42 4.4.1. Muros.............................................................................................................42 4.4.1.1. Ladrillo 12 EXACTA .................................................................................42 4.4.1.2. Ladrillo 18 EXACTA .................................................................................43 4.4.2. Tabiques.........................................................................................................44 4.4.3. Cielo ...............................................................................................................44 4.4.4. Revestimiento................................................................................................45 4.5. Cierre al capítulo IV...............................................................................................45 Capítulo V - Método Constructivo del hormigón aislado ..............................................46 5.1. Introducción al capítulo V .....................................................................................47 5.2. Proceso constructivo.............................................................................................47 5.3. Fundaciones ..........................................................................................................48 5.4. Muros....................................................................................................................49 5.4.1. Instalación de barras verticales .....................................................................51 5.4.2. Guías de madera primarias............................................................................51 5.4.3. Guías de madera primarias............................................................................52 5.4.4. Colocación guías secundarias ........................................................................52 5.4.5. Colocación de armaduras horizontales .........................................................53 5.4.6. Armado de las paredes completas ................................................................53 5.4.7. Apuntalamiento.............................................................................................54 5.4.8. Armado de los vanos .....................................................................................54
  10. 10. Página | viii 5.4.9. Colocación del hormigón...............................................................................55 5.4.10. Canalizaciones................................................................................................55 5.5. Revestimiento interior y exterior..........................................................................56 5.5.1. Limpieza superficie ........................................................................................56 5.5.2. Colocación placa yeso cartón interior ...........................................................57 5.5.3. Primera capa de estuco exterior....................................................................57 5.5.4. Instalación malla fibra de vidrio y esquineros exteriores..............................57 5.5.5. Segunda capa de estuco exterior ..................................................................57 5.6. Cadenas y pilares...................................................................................................58 5.7. Tabiques................................................................................................................59 5.7.1. Trazado ..........................................................................................................59 5.7.2. Instalación perfil canal...................................................................................59 5.7.3. Corte de bovedillas ........................................................................................60 5.7.4. Montar perfiles en las bovedillas...................................................................60 5.7.5. Revestimiento................................................................................................61 5.8. Cielo.......................................................................................................................61 5.8.1. Preparación de bovedillas..............................................................................61 5.8.2. Cortes de bovedillas.......................................................................................61 5.8.3. Montaje de bovedillas ...................................................................................62 5.8.4. Revestimiento................................................................................................62 5.8.5. Canalizaciones................................................................................................62 5.9. Cubierta.................................................................................................................62
  11. 11. Página | ix 5.10. Cierre al capítulo V................................................................................................64 Capítulo VI – Estudio térmico de viviendas construidas por los métodos tradicionales 65 6.1. Introducción capítulo VI........................................................................................66 6.2. Métodos tradicionales en construcción de viviendas...........................................66 6.2.1. Albañilería......................................................................................................67 6.2.2. Hormigón .......................................................................................................68 6.3. Comportamiento térmico de viviendas construidas por los métodos tradicionales 69 6.3.1. Albañilería de ladrillos ...................................................................................70 6.3.2. Hormigón armado..........................................................................................71 6.4. Cierre al capítulo VI...............................................................................................71 Capítulo VII - Simulación de vivienda y análisis de resultados......................................72 7.1. Introducción al capítulo VII ...................................................................................73 7.2. Descripción del software.......................................................................................73 7.3. Simulación de la vivienda......................................................................................74 7.3.1. Interpretación de gráficos .............................................................................76 7.3.2. Simulación en Buin ........................................................................................78 7.3.3. Simulación en zona 1 – Iquique.....................................................................82 7.3.4. Simulación en zona 2 – Ovalle .......................................................................86 7.3.5. Simulación en zona 3 – Pichilemu .................................................................90 7.3.6. Simulación en zona 4 – Talca.........................................................................94 7.3.7. Simulación en zona 5 – Temuco ....................................................................98
  12. 12. Página | x 7.3.8. Simulación en zona 6 – Quellón...................................................................102 7.3.9. Simulación en zona 7 – Punta Arenas..........................................................106 7.4. Análisis de resultados..........................................................................................110 7.4.1. Análisis general de las simulaciones............................................................111 7.4.2. Interpretación de tablas ..............................................................................113 7.4.3. Análisis de la vivienda ubicada en Buin .......................................................115 7.4.4. Análisis de la vivienda en las distintas zonas térmicas................................117 7.4.4.1. Análisis zona 1 ......................................................................................117 7.4.4.2. Análisis zona 2 ......................................................................................118 7.4.4.3. Análisis zona 3 ......................................................................................119 7.4.4.4. Análisis zona 4 ......................................................................................120 7.4.4.5. Análisis zona 5 ......................................................................................121 7.4.4.6. Análisis zona 6 ......................................................................................122 7.4.4.7. Análisis zona 7 ......................................................................................123 7.4.5. Comparación de la vivienda tipo en las distintas zonas térmicas. ..............124 7.5. Cierre al capítulo VII............................................................................................127 Capítulo VIII – Evaluación del confort térmico de la vivienda tipo .............................128 8.1. Introducción capítulo VIII....................................................................................129 8.2. Descripción de la estimación del confort térmico..............................................129 8.3. Toma de datos.....................................................................................................131 8.3.1. Instrumento .................................................................................................131 8.3.2. Resultados obtenidos ..................................................................................133
  13. 13. Página | xi 8.3.2.1. Humedad relativa.................................................................................133 8.3.2.2. Temperatura del aire............................................................................134 8.3.2.3. Temperatura globo...............................................................................134 8.4. Calculo de la valorización y porcentaje de desconformidad del confort térmico 135 8.4.1. Casos ............................................................................................................135 8.4.2. Valorización del confort térmico .................................................................137 8.4.3. Porcentaje de desconformidad del confort térmico ...................................137 8.4.4. Resumen ......................................................................................................138 8.4.5. Análisis de resultado del confort térmico....................................................138 8.5. Cierre al capítulo VIII...........................................................................................142 Capítulo IX – Conclusiones y recomendaciones...........................................................143 9.1. Introducción capítulo IX......................................................................................144 9.2. Conclusión de diseño de la vivienda tipo............................................................144 9.3. Conclusión simulación energética y confort térmico .........................................146 9.4. Cierre capitulo IX.................................................................................................147 Capítulo X – Bibliografía................................................................................................148 10.1. Bibliografía ..........................................................................................................149 Capítulo XI – Anexos......................................................................................................153 11.1 Fotografías in situ ........................................................................................154 Capítulo XII – Material complementario......................................................................158 12.1 Mapa zona térmica de Chile ........................................................................159
  14. 14. Página | xii Índice de tablas Tabla 1 – Resistencia y transmitancia térmica en zonas térmicas de Chile.....................17 Tabla 2 - Escala de sensación térmica..............................................................................20 Tabla 3 - Variables que intervienen en el balance térmico .............................................20 Tabla 4 - Variables que intervienen en la ecuación de Fanger ........................................21 Tabla 5 - Resumen de sensación térmica y porcentaje de personas insatisfechas .........22 Tabla 6 - Resumen superficies Condominio Santa Lucia de Villaseca..............................35 Tabla 7 -– Resumen de superficies vivienda tipo.............................................................38 Tabla 8 – Resumen materiales utilizados en obra gruesa. ..............................................39 Tabla 9 – Puertas y ventanas de vivienda tipo.................................................................40 Tabla 10 – Resumen revestimiento de pisos, cielos y muros de vivienda tipo ...............41 Tabla 11 – Características ladrillo EXACTA 12..................................................................42 Tabla 12 – Características ladrillo EXACTA 18..................................................................43 Tabla 13 – Características Tabique EXACTA.....................................................................44 Tabla 14 – Características Cielo EXACTA..........................................................................44 Tabla 15 – Resistencia revestimiento ..............................................................................45 Tabla 16 – Apuntalamiento de muros..............................................................................54 Tabla 17 - Solución térmica de muros en vivienda de albañilería de ladrillos ................70 Tabla 18 - Solución térmica de cielo en vivienda de albañilería de ladrillos ...................70 Tabla 19 - Solución térmica de muros en vivienda de hormigón armado.......................71 Tabla 20 - Solución térmica de cielo en vivienda de albañilería de ladrillos ...................71 Tabla 21 - Ubicación de simulación..................................................................................75 Tabla 22 - Resumen de la simulación en Buin................................................................115 Tabla 23 - Promedio consumo de energía mensual de la simulación en Buin. .............115 Tabla 24 - Eficiencia del hormigón aislado de la simulación en Buin ............................115 Tabla 25 – Resumen de la simulación en Iquique..........................................................117 Tabla 26- Promedio consumo de energía mensual de la simulación en Iquique ..........117
  15. 15. Página | xiii Tabla 27 - Eficiencia del hormigón aislado de la simulación en Iquique .......................117 Tabla 28- Resumen de la simulación en Ovalle..............................................................118 Tabla 29 - Promedio consumo de energía mensual de la simulación en Ovalle. ..........118 Tabla 30 - Eficiencia del hormigón aislado de la simulación en Ovalle .........................118 Tabla 31 - Resumen de la simulación en Pichilemu.......................................................119 Tabla 32 - Promedio consumo de energía mensual de la simulación en Pichilemu......119 Tabla 33 - Eficiencia del hormigón aislado de la simulación en Pichilemu....................119 Tabla 34 - Resumen de la simulación en Talca. .............................................................120 Tabla 35 - Promedio consumo de energía mensual de la simulación en Talca. ............120 Tabla 36 - Eficiencia del hormigón aislado de la simulación en Talca. ..........................120 Tabla 37 - Resumen de la simulación en Temuco..........................................................121 Tabla 38 - Promedio consumo de energía mensual de la simulación en Temuco. .......121 Tabla 39 - Eficiencia del hormigón aislado de la simulación en Temuco.......................121 Tabla 40 - Resumen de la simulación en Quellón..........................................................122 Tabla 41 - Promedio consumo de energía mensual de la simulación en Quellón.........122 Tabla 42 - Eficiencia del hormigón aislado de la simulación en Quellón.......................122 Tabla 43 - Resumen de la simulación en Punta Arenas. ................................................123 Tabla 44 - Promedio consumo de energía mensual de la simulación en Punta Arenas123 Tabla 45 - Eficiencia del hormigón aislado de la simulación en Punta Arenas..............123 Tabla 46 - Resumen del consumo de combustible mensual de la vivienda de hormigón aislado ............................................................................................................................124 Tabla 47 - Resumen del consumo de la electricidad mensual de la vivienda de hormigón aislado ............................................................................................................................126 Tabla 48 - Mediciones de la humedad relativa in situ a la 08:30 horas. .......................133 Tabla 49 - Mediciones de la humedad relativa in situ a las 12:30 horas.......................133 Tabla 50 - Mediciones de la temperatura del aire in situ a las 08:30 horas..................134 Tabla 51 - Mediciones de la temperatura del aire in situ a las 12:30 horas..................134
  16. 16. Página | xiv Tabla 52 - Mediciones de la temperatura globo in situ a las 08:30 horas.....................134 Tabla 53 - Mediciones de la temperatura globo in situ a las 12:30 horas.....................135 Tabla 54 - Tabla A de variables para la evaluación del confort térmico de la vivienda.135 Tabla 55 - Tabla B de variables para la evaluación del confort térmico de la vivienda.136 Tabla 56 - Resultados del PMV de la vivienda tipo........................................................137 Tabla 57 - Resultados del PMV de la vivienda tipo........................................................137 Tabla 58 - Resumen del confort térmico de la vivienda tipo.........................................138 Tabla 59 - Tabla de modificaciones para mejorar el confort térmico de la vivienda tipo a las 08:30 horas ...............................................................................................................139 Tabla 60 - Tabla de comparación de mejoras del confort térmico de la vivienda tipo a las 08:30 horas ...............................................................................................................139 Tabla 61 - Tabla de modificaciones para mejorar el confort térmico de la vivienda tipo a las 12:30 horas ...............................................................................................................141 Tabla 62 - Tabla de comparación de mejoras del confort térmico de la vivienda tipo a las 12:30 horas ...............................................................................................................141
  17. 17. Página | xv Índice de ilustraciones Ilustración 1 - Esquema del proceso de polimerización del estireno ..............................24 Ilustración 2 - Emplazamiento y cálculo de superficie del lote D. ...................................35 Ilustración 3 - Emplazamiento de lotes............................................................................36 Ilustración 4 - Vista Norte y Oeste de la vivienda tipo.....................................................37 Ilustración 5 - Vista Sur y Este de la vivienda tipo. ..........................................................37 Ilustración 6 – Ambientes de vivienda tipo......................................................................39 Ilustración 7 - Corte trasversal de fundación tipo ...........................................................48 Ilustración 8 – Vista lateral de bloque Exacta 18 y 12. ....................................................49 Ilustración 9 – Vista superior de bloque Exacta 18..........................................................49 Ilustración 10 – Vista superior de bloque Exacta 12........................................................50 Ilustración 11 – Vista frontal y partes de Bloques 18 y 12 respectivamente ..................50 Ilustración 12 – Forma de los ladrillos Exacta 18 y 12. ....................................................50 Ilustración 13 – Anclaje corto. .........................................................................................51 Ilustración 14 – Guías primarias.......................................................................................51 Ilustración 15 – Colocación de guías secundarias............................................................52 Ilustración 16 – Acero según tipo ladrillo ........................................................................53 Ilustración 17 – Armado de muros...................................................................................53 Ilustración 18 – Armado de vanos ...................................................................................54 Ilustración 19 – Instalaciones Eléctricas e instalaciones sanitarias. ................................55 Ilustración 20 – Sándwich constructivo del muro............................................................56
  18. 18. Página | xvi Ilustración 21 – Superficie de muros lijada......................................................................56 Ilustración 22 – Revestimiento de fachada en muros exteriores. ...................................58 Ilustración 23 – Estructura de cadenas y pilares .............................................................58 Ilustración 24 – Fijación perfiles. .....................................................................................59 Ilustración 25 – Corte de bovedillas................................................................................60 Ilustración 26 – Montaje de perfiles en bovedilla. ..........................................................60 Ilustración 27 – Bovedilla.................................................................................................61 Ilustración 28- Instrumento PYLE PTHM20....................................................................132 Ilustración 29 - Fotografía interior dormitorio 1............................................................154 Ilustración 30 - Fotografía fachada Oeste 1...................................................................154 Ilustración 31 - Fotografía fachada Oeste 2...................................................................154 Ilustración 32 - Fotografía fachada Oeste 3...................................................................155 Ilustración 33 - Fotografía unión bovedillas del cielo....................................................155 Ilustración 34 - Fotografía pasillo principal de la vivienda tipo. ....................................155 Ilustración 35 - Fotografía fachada Este 1......................................................................156 Ilustración 36 - Fotografía interior sala de estar............................................................156 Ilustración 37 - Fotografía condominio 1.......................................................................157 Ilustración 38 - Fotografía condominio 2.......................................................................157
  19. 19. Página | xvii Índice de gráficos Gráfico 1 – Capacidad instalada del SIC...........................................................................10 Gráfico 2 – Capacidad instalada del SING........................................................................11 Gráfico 3 – Consumo eléctrico por sector .......................................................................12 Gráfico 4 - Demanda SIC y SING 2000-2030.....................................................................13 Gráfico 5 - Evolución costo marginal SIC y SING..............................................................14 Gráfico 6- Grafico de relación entre índices. ...................................................................22 Gráfico 7 – Carga calefacción mensual Albañilería de ladrillo - Buin. .............................78 Gráfico 8 – Carga calefacción mensual Hormigón - Buin.................................................78 Gráfico 9 – Carga calefacción mensual Hormigón aislado - Buin. ...................................78 Gráfico 10 – Carga refrigeración mensual Albañilería de ladrillo - Buin..........................79 Gráfico 11 – Carga refrigeración mensual Hormigón - Buin............................................79 Gráfico 12 – Carga refrigeración mensual Hormigón aislado – Buin...............................79 Gráfico 13 – Consumo combustible mensual Albañilería de ladrillo - Buin. ...................80 Gráfico 14 – Consumo combustible mensual Hormigón - Buin.......................................80 Gráfico 15 – Consumo combustible mensual Hormigón aislado - Buin. .........................80 Gráfico 16 – Consumo electricidad mensual Albañilería de ladrillo - Buin......................81 Gráfico 17 – Consumo combustible mensual Hormigón - Buin.......................................81 Gráfico 18 – Consumo combustible mensual Hormigón aislado - Buin. .........................81 Gráfico 19 – Carga calefacción mensual Albañilería de ladrillo – Iquique.......................82 Gráfico 20 – Carga calefacción mensual Hormigón – Iquique.........................................82
  20. 20. Página | xviii Gráfico 21 – Carga calefacción mensual Hormigón aislado – Iquique.............................82 Gráfico 22 – Carga refrigeración mensual Albañilería de ladrillo – Iquique....................83 Gráfico 23 – Carga refrigeración mensual Hormigón – Iquique. .....................................83 Gráfico 24 – Carga refrigeración mensual Hormigón aislado – Iquique..........................83 Gráfico 25 – Consumo combustible mensual Albañilería de ladrillo – Iquique...............84 Gráfico 26 – Consumo combustible mensual Hormigón – Iquique.................................84 Gráfico 27 – Consumo combustible mensual Hormigón aislado – Iquique.....................84 Gráfico 28 – Consumo electricidad mensual Albañilería de ladrillo – Iquique................85 Gráfico 29 – Consumo electricidad mensual Hormigón – Iquique..................................85 Gráfico 30 – Consumo electricidad mensual Hormigón aislado – Iquique......................85 Gráfico 31 – Carga calefacción mensual Albañilería de ladrillo – Ovalle.........................86 Gráfico 32 – Carga calefacción mensual Hormigón – Ovalle...........................................86 Gráfico 33 – Carga calefacción mensual Hormigón aislado – Ovalle...............................86 Gráfico 34 – Carga refrigeración mensual Albañilería de ladrillo – Ovalle......................87 Gráfico 35 – Carga refrigeración mensual Hormigón – Ovalle. .......................................87 Gráfico 36 – Carga refrigeración mensual Hormigón aislado – Ovalle............................87 Gráfico 37 – Consumo combustible mensual Albañilería de ladrillo – Ovalle.................88 Gráfico 38 – Consumo combustible mensual Hormigón – Ovalle...................................88 Gráfico 39 – Consumo combustible mensual Hormigón aislado – Ovalle.......................88 Gráfico 40 – Consumo electricidad mensual Albañilería de ladrillo – Ovalle..................89 Gráfico 41 – Consumo electricidad mensual Hormigón – Ovalle. ...................................89
  21. 21. Página | xix Gráfico 42 – Consumo electricidad mensual Hormigón aislado – Ovalle........................89 Gráfico 43 – Carga calefacción mensual Albañilería de ladrillo – Pichilemu...................90 Gráfico 44 – Carga calefacción mensual Hormigón – Pichilemu. ....................................90 Gráfico 45– Carga calefacción mensual Hormigón aislado – Pichilemu..........................90 Gráfico 46 – Carga refrigeración mensual Albañilería de ladrillo – Pichilemu. ...............91 Gráfico 47 – Carga refrigeración mensual Hormigón – Pichilemu...................................91 Gráfico 48 – Carga refrigeración mensual Hormigón aislado – Pichilemu ......................91 Gráfico 49 – Consumo combustible mensual Albañilería de ladrillo – Pichilemu ...........92 Gráfico 50 – Consumo combustible mensual Hormigón – Pichilemu .............................92 Gráfico 51 – Consumo combustible mensual Hormigón aislado – Pichilemu.................92 Gráfico 52 – Consumo electricidad mensual Albañilería de ladrillo – Pichilemu ............93 Gráfico 53 – Consumo combustible mensual Hormigón – Pichilemu .............................93 Gráfico 54 – Consumo combustible mensual Hormigón aislado – Pichilemu.................93 Gráfico 55 – Carga calefacción mensual Albañilería de ladrillo – Talca...........................94 Gráfico 56 – Carga calefacción mensual Hormigón – Talca.............................................94 Gráfico 57 – Carga calefacción mensual Hormigón aislado – Talca.................................94 Gráfico 58 – Carga refrigeración mensual Albañilería de ladrillo – Talca........................95 Gráfico 59 – Carga refrigeración mensual Hormigón – Talca..........................................95 Gráfico 60– Carga refrigeración mensual Hormigón aislado – Talca...............................95 Gráfico 61 – Consumo combustible mensual Albañilería de ladrillo – Talca...................96 Gráfico 62 – Consumo combustible mensual Hormigón – Talca.....................................96
  22. 22. Página | xx Gráfico 63 – Consumo combustible mensual Hormigón aislado – Talca.........................96 Gráfico 64 – Consumo electricidad mensual Albañilería de ladrillo – Talca....................97 Gráfico 65 – Consumo electricidad mensual Hormigón – Talca......................................97 Gráfico 66 – Consumo electricidad mensual Hormigón aislado – Talca..........................97 Gráfico 67 – Carga calefacción mensual Albañilería de ladrillo – Temuco......................98 Gráfico 68 – Carga calefacción mensual Hormigón – Temuco ........................................98 Gráfico 69 – Carga calefacción mensual Hormigón aislado – Temuco............................98 Gráfico 70 – Carga refrigeración mensual Albañilería de ladrillo – Temuco ...................99 Gráfico 71 – Carga refrigeración mensual Hormigón– Temuco ......................................99 Gráfico 72 – Carga refrigeración mensual Hormigón aislado – Temuco.........................99 Gráfico 73 – Consumo combustible mensual Albañilería de ladrillo – Temuco............100 Gráfico 74 – Consumo combustible mensual Hormigón – Temuco. .............................100 Gráfico 75 – Consumo combustible mensual Hormigón aislado – Temuco..................100 Gráfico 76 – Consumo electricidad mensual Albañilería de ladrillo – Temuco.............101 Gráfico 77 – Consumo electricidad mensual Hormigón – Temuco. ..............................101 Gráfico 78 – Consumo electricidad mensual Hormigón aislado – Temuco...................101 Gráfico 79 – Carga calefacción mensual Albañilería de ladrillo – Quellón ....................102 Gráfico 80 – Carga calefacción mensual Hormigón – Quellón ......................................102 Gráfico 81 – Carga calefacción mensual Hormigón aislado – Quellón..........................102 Gráfico 82 – Carga refrigeración mensual Albañilería de ladrillo – Quellón. ................103 Gráfico 83 – Carga refrigeración mensual Hormigón – Quellón....................................103
  23. 23. Página | xxi Gráfico 84 – Carga refrigeración mensual Hormigón aislado – Quellón .......................103 Gráfico 85 – Consumo combustible mensual Albañilería de ladrillo – Quellón ............104 Gráfico 86 – Consumo combustible mensual Hormigón – Quellón ..............................104 Gráfico 87 – Consumo combustible mensual Hormigón aislado – Quellón..................104 Gráfico 88 – Consumo electricidad mensual Albañilería de ladrillo – Quellón. ............105 Gráfico 89 – Consumo electricidad mensual Hormigón – Quellón................................105 Gráfico 90 – Consumo electricidad mensual Hormigón aislado – Quellón ...................105 Gráfico 91 – Carga calefacción mensual Albañilería de ladrillo – Punta Arenas ...........106 Gráfico 92 – Carga calefacción mensual Hormigón – Punta Arenas..............................106 Gráfico 93 – Carga calefacción mensual Hormigón aislado – Punta Arenas .................106 Gráfico 94 – Carga refrigeración mensual Albañilería de ladrillo – Punta Arenas. .......107 Gráfico 95 – Carga refrigeración mensual Hormigón – Punta Arenas...........................107 Gráfico 96 – Carga refrigeración mensual Hormigón aislado – Punta Arenas ..............107 Gráfico 97 – Consumo combustible mensual Albañilería de ladrillo – Punta Arenas ...108 Gráfico 98 – Consumo combustible mensual Hormigón – Punta Arenas......................108 Gráfico 99 – Consumo combustible mensual Hormigón aislado – Punta Arenas .........108 Gráfico 100 – Consumo electricidad mensual Albañilería de ladrillo – Punta Arenas ..109 Gráfico 101 – Consumo electricidad mensual Hormigón – Punta Arenas.....................109 Gráfico 102 – Consumo electricidad mensual Hormigón aislado – Punta Arenas ........109
  24. 24. Página | xxii Resumen El proyecto se basó en el estudio del confort térmico de una vivienda tipo construida con el sistema de hormigón aislado, donde se describieron las propiedades del método constructivo. El estudio se realizó mediante la simulación energética de la vivienda en distintas zonas térmicas de Chile utilizando el software REVIT (Software de Diseño de Construcción Sustentable), que permite conocer los consumos de electricidad y combustibles para calefacción y refrigeración durante un año, junto con la aplicación móvil FANGER by Aqualogy que permite conocer la sensación térmica de cada persona dentro del recinto dada determinadas variables. Además, se compararon los resultados buscando la relación entre los resultados obtenidos por ambos programas, en el cual la simulación calculó que el método constructivo del hormigón aislado tiene una eficiencia de 16,05% para el uso de la energía eléctrica y del 21,4% para el uso de combustible con respecto a otros métodos tradicionales (albañilería de ladrillo y hormigón armado). En cuanto a la sensación térmica resultó neutra para varios casos hipotéticos propuestos, por ende el ahorro energético de la vivienda tipo se debió al buen confort térmico de la vivienda propiamente tal. Esta vivienda está ubicada en la comuna de Buin, construida principalmente por bloques huecos de poliestireno expandido de alta densidad (EPS), ejecutada por la empresa Lusac Ltda.
  25. 25. Página | xxiii El sistema constructivo que se emplea en dicha vivienda se le conoce como sistema de hormigón aislado o bien sistema EXACTA, nombre de la marca comercial de la empresa que lo creó. La particularidad de este sistema es que los bloques huecos de poliestireno expandido (EPS), son elementos que se encastran entre ellos a presión para ser rellenados con hormigón de consistencia no mayor a 12 cm para el fácil escurrimiento en el interior de estos. Otra particularidad de este sistema es que los mismos bloques permiten actuar como encofrado, dando la forma que se desea al elemento estructural (hormigón armado), permaneciendo los bloques en el elemento incluso después de concluir el fraguado del hormigón, otorgando a la obra que se construye características térmicas especiales en comparación con otros sistemas tradicionales. El estudio del proyecto se sustentó a través de la información de otras empresas (nacionales e internacionales), en cuanto a estudios realizados con respecto al material, proceso constructivo y ensayos propios que se realicen. Además, se consideró la información que entregó la empresa de la vivienda en estudio, tales como los planos, especificaciones técnicas, y todos los documentos que sean necesarios y/o relevantes para llevar a cabo el estudio.
  26. 26. Página | xxiv Abstract The project was based on the study of the thermal comfort of a type housing built with the isolated concrete system, where the properties of the constructive method were described. The study was carried out by means of energy simulation of housing in different thermal zones of Chile using the software REVIT (Sustainable Building Design Software), which allows to know the consumption of electricity and fuels for heating and cooling for a year, together with the Application mobile FANGER by Aqualogy that allows to know the thermal sensation of each person inside the enclosure given certain variables. In addition, the results were compared looking for the relationship between the results obtained by both programs, in which the simulation calculated that the construction method of the isolated concrete has an efficiency of 16.05% for the use of electric energy and 21.4 % For fuel use compared to other traditional methods (brick masonry and reinforced concrete). As for the thermal sensation was neutral for several hypothetical cases proposed, therefore the energy saving of the type housing was due to the good thermal comfort of the house itself. This dwelling is located in Buin commune, built mainly by hollow blocks of high density expanded polystyrene (EPS), executed by the company Lusac Ltda.
  27. 27. Página | xxv The constructive system that is used in this house is known as an isolated concrete system or EXACTA system, the brand name of the company that created it. The peculiarity of this system is that the hollow blocks of expanded polystyrene (EPS) are elements that are embedded between them under pressure to be filled with concrete of a consistency not greater than 12 cm for easy draining inside of these. Another peculiarity of this system is that the same blocks allow to act as formwork, giving the desired shape to the structural element (reinforced concrete), remaining the blocks in the element even after concluding the concrete setting, granting the work that is Builds special thermal characteristics compared to other traditional systems. The study of the project was supported by the information of other companies (national and international), in terms of studies carried out regarding the material, construction process and own tests that are carried out. In addition, we considered the information provided by the housing company under study, such as plans, technical specifications, and all documents that are necessary and / or relevant to carry out the study.
  28. 28. Página | 1 Capítulo I - Introducción
  29. 29. Página | 2 1.1. Introducción Hoy en día en Chile, la construcción de viviendas ha sido realizada principalmente por la albañilería de ladrillos y hormigón armado, siendo estos dos conocidos como métodos tradicionales en la construcción de viviendas. Estos métodos son utilizados debido a los beneficios que entregan cada material, soluciones constructivas y costos que involucran. Para la construcción de viviendas también se emplean otros materiales para llevar a cabo este tipo de obras, como lo es la madera, sintéticos, barro, etc. Otro método no tradicional para la construcción de viviendas en Chile, es el sistema de hormigón aislado, o bien conocido en el país como sistema “EXACTA”. Este método emplea el uso de poliestireno expandido de alta densidad (EPS), donde las piezas de EPS se encastran entre ellas para formar el elemento constructivo que se desea. En el caso de los muros estructurales, estos se basan en bloques EPS, los cuales cumplen una función de moldaje para el hormigón, donde este se vierte en el interior de los bloques. En el caso de cielo, tabiques y losas, están constituidas por bovedillas de EPS, las cuales se encastran de tal forma para cumplir con el diseño que se desee, donde el EPS tiene la finalidad de otorgar aislación térmica y acústica a la vivienda. El estudio se enfocará en el comportamiento del confort térmico de una vivienda tipo ubicada en la comuna de Buin, cuyo objetivo es estimar el confort térmico con el método de Fanger y conocer el comportamiento energético con simulaciones mediante el software REVIT 2014.
  30. 30. Página | 3 1.2. Objetivos 1.2.1. Objetivo general - Evaluar el confort térmico de una vivienda construida con el sistema de hormigón aislado. 1.2.2. Objetivos específicos Con el fin de concretar el objetivo general del proyecto, los objetivos específicos permitirán señalar el camino que habrá que seguir. - Describir el procedimiento constructivo del sistema de hormigón aislado. - Definir una vivienda tipo en donde se evaluará el confort térmico. - Simular mediante software computacional el comportamiento energético de la vivienda tipo en las distintas zonas térmicas de Chile. - Medir térmicamente la vivienda in-situ. - Relacionar los resultados obtenidos en la simulación energética del software y los datos obtenidos in situ.
  31. 31. Página | 4 1.3. Diseño Metodológico Este proyecto de investigación se sustenta en el paradigma positivista, ya que, intenta dar respuesta a la Evaluación del confort térmico de una vivienda construida con el sistema de hormigón aislado, a través de un diseño cuantitativo que permita examinar los datos de manera científica y que posteriormente sea un sustento teórico que facilite la generación de resultados. Corresponde a un estudio de tipo correlacional, longitudinal, no experimental. Es correlacional, puesto que se determina si existe o no relación entre las variables a estudiar. Es longitudinal, ya que la recolección de datos se realiza a lo largo de la investigación. Además, se clasifica dentro del diseño no experimental.
  32. 32. Página | 5 1.4. Antecedentes En la actualidad el sistema de hormigón aislado aún no se ha expandido en el mercado a nivel nacional, debido a que aún se construye con otros métodos constructivos tradicionales, como lo son la Albañilería de Ladrillos y Hormigón Armado, hasta llega a ser desconocido para varios profesionales de la industria de la construcción. Este sistema está patentado por la empresa “EXACTA Ltda”, quienes distribuyen e informan la correcta ejecución de este proceso constructivo. Por ende, esta empresa es una de las pocas que ha invertido en estudios de su propio sistema. Llegando a conocer su producto a la perfección. En el contexto internacional la comercialización y utilización de este sistema constructivo es más amplia. Esto se puede observar con más amplitud en Alemania, lugar donde se inspiró la empresa EXACTA Ltda. adoptando ese método a uno que fuese viable en Chile.
  33. 33. Página | 6 Capítulo II – Marco teórico
  34. 34. Página | 7 2.1. Introducción al capítulo II En este capítulo se expondrán las teorías, investigaciones y antecedentes obtenidos de diversas fuentes que están relacionadas directamente con el problema de investigación. El marco teórico permitirá comprender con mayor facilidad los capítulos siguientes de la investigación, siendo la base de esta misma, donde permitirá desarrollar el estudio, cumpliendo con los objetivos establecidos. 2.2. Energía1 Energía: La energía es la capacidad que tienen los cuerpos para producir trabajo: trabajo mecánico, emisión de luz, generación de calor, etc. La energía puede manifestarse de distintas formas: gravitatoria, cinética, nuclear, eléctrica, térmica, etc., donde la última (energía térmica) es la que se presta para materia de este estudio. En la primera ley de la termodinámica se establece que: “La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma”2 , lo que da a entender que existe la posibilidad de que las energías se transformen entre sí, manifestándose de diferentes maneras, pero respetando el principio de conservación de la energía. Energía térmica: La energía térmica es la manifestación de la energía en forma de calor. Donde este último puede transmitirse mediante radiación, conducción o convección. 1 Definición de energía térmica (o calorífica), Definiciones, www.energia-nuclear.net, 1p. 2 Energías renovables y eficiencia energética, Primera Edición, Abril 2008, Instituto Tecnológico de Canarias, S.A.
  35. 35. Página | 8 Energía térmica por radiación: Es la capacidad de que el calor se transmita a través de ondas electromagnéticas. Energía térmica por conducción: Es la capacidad de que el calor de un cuerpo se transfiera a otro por contacto físico. Energía térmica por convección: Es cuando las moléculas calientes se trasladan de un lugar a otro. 2.3. Ahorro y eficiencia energética3 El ahorro energético y la eficiencia energética se definen como el acto de efectuar un “gasto de energía menor del habitual”, es decir, consiste en reducir el consumo de energía mediante actuaciones concretas, manteniendo el mismo nivel de confort. Ahorro energético: Este, a diferencia de la eficiencia energética, conlleva a un cambio en los hábitos del consumo de energía, aprovechando de mejor manera la energía eliminando los actos que provocan un uso inadecuado de la energía misma. Un ejemplo es apagar las luces de la habitación cuando nadie esté haciendo uso de ella. En materia de este estudio, el ahorro energético está enfocado en el desuso o disminución de un tipo de sistema de climatización o similar dentro de la vivienda en temporadas de invierno y verano, ya que gracias a las ventajas térmicas del material, permite lograr este cambio. 3 Energías renovables y eficiencia energética, Primera Edición, Abril 2008, Instituto Tecnológico de Canarias, S.A.
  36. 36. Página | 9 Eficiencia energética: Se define como el hecho de minimizar la cantidad de energía necesaria para satisfacer la demanda sin afectar a su calidad, a modo de ejemplo es el cambio de un equipo por otro que, con las mismas prestaciones, consume menor energía que el equipo que se quiere sustituir. En el caso de la vivienda, es el cambio de material constructivo, donde tradicionalmente se utiliza el hormigón y la albañilería, los cuales por su baja aislación térmica (en comparación al hormigón aislado), se requiere mayor energía para mantener las mismas prestaciones térmicas que otorga el sistema EXACTA a la edificación. La importancia del ahorro de energía, es que es la manera más sencilla y eficaz para reducir las emisiones contaminantes de CO2 (dióxido de carbono) y de otros gases del efecto invernadero a la atmósfera, lo que ayuda tanto al medio ambiente y a la salud del ser vivo. Otros beneficios, de ahorrar energía, son los ventajas económicas que afectan a los usuarios de este método constructivo, ya que se requerirá menos uso de la energía eléctrica dentro de la vivienda, ya que se demandaría menos el uso de cualquier tipo de sistema de climatización, lo que significará menos costos en esta materia.
  37. 37. Página | 10 2.4. Distribución energética en Chile En Chile existen cuatro sistemas eléctricos interconectados independientes. El Sistema Interconectado del Norte Grande (SING), que cubre el territorio comprendido entre las ciudades de Arica y Antofagasta; el Sistema Interconectado Central (SIC), que se extiende entre las localidades de Taltal y Chiloé; el Sistema de Aysén que distribuye a esa región y el Sistema de Magallanes, que abastece a esta región austral. 4 El país cuenta hoy con una capacidad instalada total de 22.510 MW de potencia, de la cual un 73,7% corresponde al Sistema Interconectado Central, un 25,5% al Sistema Interconectado del Norte Grande y un 0,8% a los sistemas medianos de Aysén y Magallanes. La capacidad instalada del SIC a febrero 2017 alcanza los 16.767 MW, de los cuales el 39,4% corresponde a centrales hidroeléctricas y el 49,3% a centrales térmicas, tal como se muestra en la siguiente figura.5 Gráfico 1 – Capacidad instalada del SIC Fuente: Informe mensual, Coordinador Eléctrico Nacional, Instituto Nacional de Estadísticas (INE), año 2017, 9p. 4 Distribución y consumo energético en Chile, Enfoque Estadístico, Instituto Nacional de Estadísticas (INE). 5 Informe mensual, Coordinador Eléctrico Nacional, 2017, 9p.
  38. 38. Página | 11 La capacidad instalada del SING a febrero de 2017 alcanza los 5.743 MW, de los cuales el 86,1% es proveído por centrales termoeléctricas, como se muestra en la siguiente figura. 6 Gráfico 2 – Capacidad instalada del SING Fuente: Informe mensual, Coordinador Eléctrico Nacional, Instituto Nacional de Estadísticas (INE), año 2017, 3p. Con estos datos se puede concluir que el Sistema interconectado Central y el Sistema Interconectado del Norte Grande son los más importantes distribuidores de energía eléctrica a nivel nacional, entregando un 99,2% de esta. Además se concluye que la mayor parte de la energía eléctrica proviene principalmente de la generación termoeléctrica, seguido por las hidroeléctricas. Conjuntamente las generadoras de Energías Renovables No Convencionales (ERNC) van en aumento cada año, siendo estas las energías solar, eólica y geotérmica. 6 Informe mensual, Coordinador Eléctrico Nacional, 2017, 37p.
  39. 39. Página | 12 2.5. Consumo energético en Chile El grupo de energéticos que más se consume corresponde a los derivados del petróleo, que representa el 54% del consumo final secundario. Prácticamente la totalidad de los derivados debe ser importada o son producto de la refinación de petróleo crudo, cuya importación alcanza al 96,5%. El segundo energético más utilizado es la electricidad, que representa el 19,2% del consumo final; le sigue la leña con el 17,8%, el gas natural con el 5,5%. La leña representa el 60% de las fuentes energéticas nacionales y actualmente no presenta un sustituto accesible y competitivo para la población. Su uso final en general es para calefacción residencial y cocción de alimentos.7 Gráfico 3 – Consumo eléctrico por sector Fuente: Ministerio de energía en balance Nacional de energía 2011. 7 Energía en Chile: consumo actual y estrategia, Nuestra Esfera, 2014, 1p.
  40. 40. Página | 13 Con respecto a la electricidad, la demanda máxima durante el año 2011 alcanzó 6.881 MW en el SIC, en cuanto el SING fue de 2.162 MW. Si se analiza la generación bruta durante el 2011, la producción en el SIC fue de 46.095 GWh, lo que muestra un crecimiento de 6,8% con respecto al año 2010. De la misma forma, la generación bruta del SING del año 2011 alcanzó 15.878 GWh, siendo un 5,2% más alto que el año anterior. Al 2020 se proyectan en nuestro país tasas de crecimiento del consumo eléctrico en torno al 6 a 7%, lo que significa cerca de 100 mil GWh de demanda total de energía eléctrica a dicho año, lo que requerirá aumentar la oferta, sólo en dicho período, en más de 8.000 MW en nuevos proyectos de generación. Gráfico 4 - Demanda SIC y SING 2000-2030 Fuente: Ministerio de energía en balance Nacional de energía 2011.
  41. 41. Página | 14 Chile es un país predominantemente importador de recursos energéticos y, en los últimos años, particularmente dependiente de los combustibles fósiles, cuyos altos precios han incrementado los costos marginales de generación de energía y, consecuencialmente, el precio de la electricidad. 8 Siendo los cortos marginales la variación en el costo total, ante el aumento de una unidad en la cantidad producida, es decir, es el costo de producir una unidad adicional.9 Este último, tanto a nivel del mercado spot como en el precio de la energía de los contratos a clientes libres y regulados, se ha visto además impactado por el abrupto cambio en las condiciones de suministro de gas argentino y el aumento de los costos de inversión de las tecnologías convencionales. En efecto, nuestro país enfrenta en el año 2012, uno de los precios de la electricidad más altos de Latinoamérica, precios que además resultan superiores al promedio de la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos (OCDE). 10 Gráfico 5 - Evolución costo marginal SIC y SING Fuente: Energía para el futuro, Estrategia Nacional de Energía, Ministerio de Energía, 2012, 8p. 8 Energía para el futuro, Estrategia Nacional de Energía, Ministerio de Energía, 2012, 7p. 9 www.zonaeconomica.com/costo-marginal, año 2017, 1p. 10 Energía para el futuro, Estrategia Nacional de Energía, Ministerio de Energía, 2012, 8p.
  42. 42. Página | 15 2.6. Manual de aplicación de la reglamentación térmica en Chile El Ministerio de Vivienda y Urbanismo ha implementado el manual de reglamentación térmica, en el cual se establece los requisitos de acondicionamiento térmico para las viviendas, determinando exigencias para los complejos de techumbre, muros, pisos ventilados y superficies máximas para ventanas. Dentro de lo que es el manual de aplicación de la reglamentación térmica, este define los siguientes términos: Aislación térmica: Es la capacidad de oposición al paso de calor de un material o conjunto de materiales, y que en construcción se refiere esencialmente al intercambio de energía calórica entre el ambiente interior y el exterior. Conductividad térmica, λ: Cantidad de calor que en condiciones estacionarias pasa en la unidad de tiempo a través de la unidad de área de una muestra de material homogéneo de extensión infinita, de caras planas y paralelas y de espesor unitario, cuando se establece una diferencia de temperatura unitaria entre sus caras. Se expresa en W/mk. Se determina experimentalmente según la norma NCh 850.Of200811 o NCh 851.Of200812 . 11 NCh 850.Of2008 11 Aislación térmica – Determinación de resistencia térmica en estado estacionario y propiedades relacionas – Aparato de placa caliente de guarda, Instituto Nacional de Normalización, 2008. 12 NCh 851.Of2008 Aislación térmica – Determinación de propiedades de transmisión térmica en estado estacionario y propiedades relacionadas – Cámara térmica calibrada y de guarda, Instituto Nacional de Normalización, 2008.
  43. 43. Página | 16 Envolvente térmica de un edificio: Serie de elementos constructivos a través de los cuales se produce el flujo térmico entre el ambiente interior y el ambiente exterior del edificio. Está constituida básicamente por los complejos de techumbre, muros, pisos y ventanas. R 100: Según la NCh 2251.Of199313 es la resistencia térmica que presenta un material o elemento de construcción, multiplicado por 100. Resistencia térmica, R: Oposición al paso del calor que presentan los elementos de construcción. Resistencia térmica total de un elemento compuesto, Rt: Inverso de la transmitancia térmica del elemento. Suma de las resistencias de cada capa del elemento: Rt = 1/U, y se expresa en m2 K/W. Transmitancia térmica, U: Flujo de calor que pasa por unidad de superficie del elemento y por grado de diferencia de temperatura entre los dos ambientes separados por dicho elemento. Corresponde al inverso de la resistencia total (Rt) de un elemento y se expresa en W/m2 K. Se determina experimentalmente según la norma NCh 851.Of200814 o bien por cálculo como se señala en la norma NCh 853.Of200715 .16 13 NCh 2251.Of1993 Aislación térmica – Requisitos de rotulación de materiales aislantes, Instituto Nacional de Normalización, 1994. 14 NCh 851.Of2008 Aislación térmica – Determinación de propiedades de transmisión térmica en estado estacionario y propiedades relacionadas – Cámara térmica calibrada y de guarda, Instituto Nacional de Normalización, 2008. 15 NCh 853.Of2007 Acondicionamiento térmico – Envolvente térmica de edificios – Calculo de resistencias y transmitancias, Instituto Nacional de Normalización, 2007. 16 Manual de aplicación de la reglamentación térmica en Chile, Glosario, Articulo 4.1.10, 2006, 8p.
  44. 44. Página | 17 También el Manual define a lo largo de todo Chile distintas zonas térmicas, que abarcan un total de 7 zonas, las cuales se detallan con mayor precisión en el capítulo final de anexos. Para cada zona térmica, se exige tanto para complejos de techumbre, muros perimetrales y pisos ventilados, los cuales son elementos que constituyen el envolvente de una vivienda, deberán tener una transmitancia (U) igual o menor, o una resistencia térmica total (Rt) igual o superior, a la señalada en los planos de zonificación térmica. Cuyos valores quedan representados en la siguiente tabla17 : Tabla 1– Resistencia y transmitancia térmica en zonas térmicas de Chile Zona térmica Techumbre Muros Pisos ventilados U W/m2 K Rt m2 K/W U W/m2 K Rt m2 K/W U W/m2 K Rt m2 K/W 1 0,84 1,19 4,0 0,25 3,60 0,38 2 0,60 1,167 3,0 0,33 0,87 1,15 3 0,47 2,13 1,9 0,53 0,70 1,43 4 0,38 2,63 1,7 0,59 0,60 1,67 5 0,33 3,03 1,6 0,63 0,50 2,00 6 0,28 3,57 1,1 0,91 0,39 2,56 7 0,25 4,00 0,6 1,67 0,32 3,13 Tabla 1 – Fuente: Manual de aplicación de la reglamentación térmica en Chile, año 2006. 17 Manual de aplicación de la reglamentación térmica en Chile, Complejos de techumbre, muros perimetrales y pisos ventilados, MINVU, Articulo 4.1.10, 2006, 9p.
  45. 45. Página | 18 2.7. Confort Térmico El confort térmico es la sensación de satisfacción térmica de las personas en un ambiente. Este factor está directamente relacionado con el balance térmico del cuerpo humano, siendo un concepto subjetivo que depende de diversos factores. El cuerpo humano “quema” alimento y genera calor residual, similar a cualquier máquina. Para mantener su interior a una temperatura de 37°C, tiene que disipar el calor. En la medida como se acerca la temperatura ambiental a la temperatura corporal, el cuerpo ya no puede transmitir calor por falta de un gradiente térmico, y la evaporación queda como única forma de enfriamiento. Una de las funciones principales de los edificios es proveer ambientes interiores agradables térmicamente. Entender las necesidades del ser humano y las condiciones básicas que definen el confort es indispensable para el diseño de edificios que satisfacen los usuarios con un mínimo de equipamiento mecánico.18 En el año 1970 se produjo un cambio significativo, impulsado por la aparición de la obra “Thermal Confort” por parte del profesor de la Universidad de Copenhagen P.O Fanger. El trabajo de Fanger incluyó en su método de valoración la totalidad de las variables que de una forma u otra influyen en los intercambios térmicos hombre y medio ambiente y que, por tanto, contribuyen a la sensación de confort. 19 18 El Confort Térmico, Arquitectura e Ingeniería, Portal de eficiencia energética y sustentabilidad en arquitectura y edificación, 2015, 1p. 19 Confort Térmico, Dirección se Seguridad e Higiene, ASEPEYO, 2005, 3p. ica y sustentabilidad en arquitectura y edificación, 2015, 1p, España. 19 Confort Térmico, Dirección se Seguridad e Higiene, ASEPEYO, 2005, 3p, España.
  46. 46. Página | 19 2.7.1. Estimación del confort térmico con el método de Fanger20 Para estimar el confort térmico de un espacio se utiliza en la actualidad el método de Fanger, donde este modelo calcula el índice de sensación térmica y porcentaje de personas desconformes con el espacio que se estudia, el cual mediante un estudio estadístico realizado por el mismo Fanger, deduce las ecuaciones para obtener estos dos índices. El método de Fanger valoriza el confort térmico en espacios interiores contemplando todas las variables presentes en el intercambio térmico entre las personas y el ambiente en que se encuentren. Siendo estos el nivel de actividad, características de la vestimenta de los individuos, temperatura seca del aire, humedad relativa, temperatura radiante media y velocidad relativa del aire. En cuanto al porcentaje este se estima mediante una ecuación deducida por el mismo Polv Ole Fanger en 1973, mediante una encuesta realizada a 1300 personas. 2.7.2. Valorización y desconformidad del confort térmico21 2.7.2.1. Valorización del confort térmico El método Fanger establece una escala numérica para la valorización subjetiva del confort térmico, el cual se le denomina “Voto Medio Estimado” (PMV), el cual se clasifica en 7 niveles las sensaciones térmicas que percibe una persona normal. 20 Confort térmico, Dirección de seguridad e higiene, Mayo del 2005, España. 21 Método de Fanger, Norma UNE-EN ISO 7730, www.tecno.sostenibilidad.org, año 2017.
  47. 47. Página | 20 Tabla 2 - Escala de sensación térmica. PMV Sensación 3 Muy caluroso 2 Caluroso 1 Ligeramente caluroso 0 Confort (Neutro) -1 Ligeramente frío -2 Frío -3 Muy frío Tabla 2 - Fuente: www.tecno.sostenibilidad.org, año 2017. El PMV se expresa en la siguiente ecuación, según Fanger: 𝐏𝐌𝐕 = 𝒕 𝒔 ∗ (𝑴 − 𝑾 − 𝑬 𝒅 − 𝑬 − 𝑬 𝒓𝒆𝒔 − 𝑪 𝒓𝒆𝒔 − 𝑹 − 𝑪) Ecuación 1 – Ecuación de cálculo PPD, Fuente: www.tecno.sostenibilidad.org, año 2017. Donde las nomenclaturas corresponden a las siguientes descripciones: Tabla 3 - Variables que intervienen en el balance térmico. Descripción Ecuación Unidad ts Coef. de transferencia de sensación térmica 0,303 • e-0,036M + 0,028 m2 /W W Energía metabólica producida por el organismo W W/m2 M Trabajo mecánico externo M W/m2 Ed Pérdida de calor por difusión de agua por la piel 3,05 • 10-3 • [5733 – 6,99 • (M – W) – pa] W/m2 E Pérdida de calor por evaporación del sudor 0,42 • [(M – W) – 58,15] W/m2 Eres Pérdida de calor latente por respiración 1,7 • 10-5 • M • (5867 - pa) W/m2 Cres Pérdida de calor sensible por respiración 0,0014 • M • (34 - ta) W/m2 R Pérdida de calor por radiación 3,96 • 10-8 • fclo • [(tclo + 273)4 – (TRM + 273)4 ] W/m2 C Pérdida de calor por convección fclo • hc • (tclo - ta) W/m2 Tabla 3 - Fuente: www.tecno.sostenibilidad.org, año 2017.
  48. 48. Página | 21 Tabla 4 - Variables que intervienen en la ecuación de Fanger. Descripción Unidad PMV Índice de valoración medio o voto medio estimado - M Producción de energía metabólica W/m2 W Trabajo externo, nulo en la mayoría de los casos W/m2 Iclo Resistencia térmica de la ropa clo fclo Relación entre el área del cuerpo vestido y el área del cuerpo desnudo % ta Temperatura del aire ºC TRM Temperatura radiante media ºC var Velocidad relativa del aire (relativa al cuerpo humano) m/s pa Presión parcial del vapor de agua Pa hc Coeficiente de convección W/(m2 K) tclo Temperatura superficial de la ropa ºC Tabla 4 - Fuente: www.tecno.sostenibilidad.org, año 2017. 2.7.2.2. Porcentaje de desconformidad del confort térmico El porcentaje de desconformidad del confort térmico (PPD) o bien, porcentaje de personas insatisfechas se obtiene después de hacer el cálculo del voto medio estimado (PMV) el que, según los cálculos de Fanger se obtiene por la siguiente ecuación: 𝐏𝐏𝐃 = 𝟏𝟎𝟎 − 𝟗𝟓 ∗ 𝒆−(𝟎,𝟎𝟑𝟑𝟓𝟑∗𝑷𝑴𝑽 𝟒−𝑷𝑴𝑽 𝟐) Ecuación 2 – Ecuación de cálculo PPD, Fuente: www.tecno.sostenibilidad.org, año 2017.
  49. 49. Página | 22 2.7.2.3. Relación entre PMV y PPD Si bien el PMV es el valor medio de los votos subjetivos emitidos por un grupo numeroso de personas expuestas a un mismo ambiente. Pero los mismos votos individualmente se encuentran dispersos alrededor de dicho valor medio, es de suma importancia conocer el porcentaje de personas incomodas que estén dentro del ambiente (PPD), es ahí la relación que establece Fanger según su estudio estadístico, está dado por el siguiente gráfico: Gráfico 6- Grafico de relación entre índices, Fuente: www.tecno.sostenibilidad.org, año 2017. Tabla 5 - Resumen de sensación térmica y porcentaje de personas insatisfechas. PMV PPD Sensación 3 99% Muy caluroso 2 77% Caluroso 1 26% Ligeramente caluroso 0 5% Confort (Neutro) -1 26% Ligeramente frío -2 77% Frío -3 99% Muy frío Tabla 5 - Fuente: www.tecno.sostenibilidad.org, año 2017. La tabla resume la relación que existe entre los resultados de PMV y PPD, con respecto a su sensación térmica de cada individuo.
  50. 50. Página | 23 2.8. Elaboración del material22 2.8.1. Fabricación del poliestireno expandido Para fabricar el poliestireno expandido, es necesario utilizar como materia prima el poliestireno expandible, donde este se obtiene mediante la polimerización del estireno en presencia de un agente expansor, pentano. 2.8.1.1. Polimerización del estireno: Este proceso comienza con que el estireno es dispersado en forma de gotas en fase de agua, de tamaño promedio de 0.5mm. El tipo de polimerización utilizado es el de suspensión y se lleva a cabo en reactores vidriados o de acero inoxidable, donde estos operan en forma interrumpida, la temperatura es controlada mediante una camisa y frecuentemente mediante una serpentina interna de refrigeración. En el momento en que las concentraciones del polímero se encuentren entre el 30% como mínimo y 70% como máximo, se produce una aglomeración prematura de porciones del polímero semi sólido, denso y pegajoso. En ese instante, la agitación es más forzada y se agregan agentes de suspensión, dado que más aglomeración puede provocar la rotura del motor, y en caso de que la agitación sea insuficiente, se producirá un material pobre. En cambio, si la agitación es demasiada, existe la posibilidad de que quede gas atrapado en el material. 22 Producción de poliestinero expandido, Sitio Web www.textoscientificos.com, 2005, 1p.
  51. 51. Página | 24 Aproximándose a la conclusión del proceso, la mezcla del polímero con agua es enfriada a 85°C para que la aglomeración de las partículas de polímero sea mínima al ser transferida al tanque de acopio. Ilustración 1 - Esquema del proceso de polimerización del estireno Fuente: www.Textoscientíficos.com, año 2016. 2.8.1.2. Obtención del poliestireno expandido: El poliestireno expandible que se obtuvo del proceso anterior, es transformado en artículos acabados de poliestireno expandido mediante un proceso que está conformado por tres etapas: Etapa de pre expansión, etapa de estabilizado y etapa de expansión y moldeo.
  52. 52. Página | 25 2.8.1.2.1. Etapa de pre expansión La materia prima, que tiene forma de granos, se calienta con vapor de agua a temperaturas situadas entre 80°C hasta 110°C, haciendo que el volumen de los granos aumente hasta 50 veces el volumen original. Esta etapa concluye con que los granos expandidos son enfriados y secados antes de que sean llevados a los almacenes. 2.8.1.2.2. Etapa de estabilizado En esta etapa, los granos pre expandidos son estabilizados durante 24 horas. Al enfriarse las partículas en la primera parte del proceso, se crea un vacío en interior que es necesario compensar con la penetración de aire por difusión. De esta manera las partículas alcanzan una mayor estabilidad mecánica y mejoran su capacidad de expansión. 2.8.1.2.3. Etapa de expansión y moldeo Esta etapa final consiste en que las perlas pre-expandidas y estabilizadas se transportan a unos moldes donde nuevamente se les aplica vapor de agua y las partículas se sueldan entre ellas. Esta fase consiste en que las perlas pre-extendidas se cargan en un molde agujerado en el fondo, en la parte superior y en los laterales, con el fin de que pueda circular el vapor. Las perlas pierden resistencia, el Pentano se volatiliza y el vapor entra de nuevo en las cavidades. En consecuencia, las perlas se expanden, formando así un elemento sólido, cuya forma dependerá del molde en que se colocaron las perlas al comienzo de esta etapa.
  53. 53. Página | 26 2.9. Cierre al capítulo II En este capítulo de marco teórico, mediante las estadísticas realizadas en Chile en el año 2012 se observa el impacto energético que tiene la electricidad en el país y como va en incremento al paso de los años, donde el estudio de este proyecto de título tiene como enfoque disminuir la dependencia de la electricidad en el uso diario de una vivienda, como es el sistema de climatización. Se tomó en cuenta los conceptos térmicos utilizados en Chile, los cuales se utilizarán constantemente al paso de los siguientes capítulos, donde también se definió el método que se usará para concretar los objetivos específicos y objetivo general establecidos, incluyendo las ecuaciones principales. También destacando cómo se logra obtener el material de poliestireno expandido de alta densidad para conformar los bloques.
  54. 54. Página | 27 Capítulo III - Hormigón Aislado
  55. 55. Página | 28 3.1. Introducción al capítulo III Este capítulo tiene como enfoque explicar en qué conquiste el hormigón aislado junto con su funcionamiento, y como se instauró dicho proceso constructivo en Chile por la Empresa EXACTA Ltda., quienes comercializan diversos productos de poliestireno de alta densidad para lograr un proyecto completo en cuanto a aislación térmica. Agregando las ventajas y desventajas del producto propiamente tal. 3.2. Reseña histórica23 El sistema de hormigón aislado, o bien conocido como sistema EXACTA en el ámbito nacional, es una propuesta de construcción sustentable, donde la empresa EXACTA Ltda. en el año 2006 comenzó a incursionar en el mercado chileno esta idea. Si bien, el sistema no es originario de Chile, este es realmente un sistema alemán que la empresa adaptó a las necesidades, exigencias y formas de construcción en Chile, donde incluso la empresa patentó este concepto. La firma calculó en el año 2011, que hasta ese momento, se han construido un alrededor de mil casas, que varían entre 380 UF a 15.000 UF. Además de haber participado en un hotel 100% sustentable y en edificios habitacionales de media altura hasta esa fecha. 23 Reseña histórica empresa Exacta, Sitio web www.exacta.cl, 1p.
  56. 56. Página | 29 3.3. Características generales El sistema de hormigón aislado se caracteriza por diferentes motivos, donde principalmente es al tratarse de una solución 3 en 1: Mampostería, estructura y aislación, en otras palabras, la obra queda inmediatamente aislada al mismo tiempo en que se arma la albañilería estructural, mejorando las características térmicas y acústicas de dicha obra. Otra característica que tiene el sistema, es que permite disminuir los plazos de construcción de una obra, efectuando en diez días los trabajos que se realizarían con otros sistemas constructivos tradicionales en un modelo de vivienda tipo de entre 45 y 50 m2 , menciona la misma empresa EXACTA24 . Esto se debe a la baja densidad del material, lo que permite ahorrar costos de transporte dentro y fuera de la obra, y por consecuencia menor esfuerzo en la mano de obra, lo que indica una mayor productividad en el proyecto. 24 Hormigón Armado Aislado, Construcciones a prueba de sismos, 2010, 1p.
  57. 57. Página | 30 3.4. Ventajas25 Alta aislación térmica: Este método constructivo otorga un importante ahorro en el consumo de energía por calefacción, ya que provee una doble aislación (interior y exterior). Envolvente térmica continua: Este sistema aísla la edificación en todo su perímetro, otorgando características de aislación térmica a todos los elementos. Versatilidad estructural: Al realizar un proyecto con los bloques huecos de poliestireno expandido, permite al proyectista llevar a cabo cualquier diseño al proyecto, tanto como forma y estilo arquitectónico. Excelente aislación acústica: Gracias a la combinación entre hormigón armado y poliestireno expandido de alta densidad se desarrolla una estructura sólida con aislación acústica incorporada. Fácil instalación de canalizaciones: Gracias a la forma y características del material, facilita bastante la incorporación de canalizaciones para instalaciones eléctricas y/o sanitarias, debido a que las instalaciones se puedes llevar a cabo fuera del hormigón, rebajando el poliestireno desde la superficie. Menor peso estructural: La combinación de poliestireno expandido y hormigón disminuye hasta un 44% el peso de la estructura, manteniendo las características de resistencia de otro método tradicional. 25 Fichas técnicas, Beneficios Exacta, 2010, 1p.
  58. 58. Página | 31 3.5. Desventajas Material constructivo poco conocido en Chile: Pese a las ventajas del material, este proceso constructivo en Chile es poco conocido, lo que significa pocas soluciones constructivas para el mismo. Déficit mano de obra especializada: Debido a que el material es muy poco conocido en Chile, existe muy pocos profesionales y mano de obra que sean expertos en tema, lo que constantemente se deben realizar capacitaciones a las personas participantes en este tipo de proyectos. También por la poca especialización, en los proyectos constructivos de este material, es más probable estar continuamente con problemas y retrasos del proyecto mismo. Limitación del diseño: Dadas las características del material, dependiendo del bloque de poliestireno de alta densidad que se utilice, este tendrá un número máximos de pisos para construir. Débil a los rayos ultra violetas: Cambio el color del poliestireno expandido de alta densidad a un color amarillo, volviéndolo más frágil, por lo que se aplica materiales de construcción para aislar el material de los rayos UV. Débil a altas temperaturas: El material constructivamente se puede utilizar sin mayores convenientes a distintas temperaturas, sin embargo, a altas temperaturas, el material tiende a reducir sus dimensiones.
  59. 59. Página | 32 3.6. Cierre al capítulo III Este capítulo se destaca de que está basado el hormigón aislado, y su particularidad constructiva, que mezcla un poco de otros métodos constructivos comunes en Chile, donde también se enfatizó las ventajas que tiene construir con este material, como también sus desventajas, las cuales tendrán gran importancia al momento de realizar las conclusiones finales.
  60. 60. Página | 33 Capítulo IV – Descripción Vivienda Tipo
  61. 61. Página | 34 4.1. Introducción al capítulo IV Si bien se explicó en que consiste el material que se está estudiando, también se describirán las características la vivienda que se utilizó para realizar la investigación, en las cual se tomaron las mediciones in situ, y cuyo diseño permitió realizar la simulación energética en el software. Por lo tanto, este capítulo entregará información general y especifica de la vivienda. 4.2. Características generales del proyecto La vivienda tipo a evaluar térmicamente, forma parte del proyecto denominado “Condominio Santa Lucía de Villaseca”, donde estas fueron diseñadas por el arquitecto José Roldán Toledo. Este Condominio está emplazado en la Comuna de Buin, específicamente en la calle Villaseca 510 esquina Kennedy. El cual se llevó a cabo por la Constructora e Inmobiliaria Lusac Ltda. El proyecto consiste en la construcción de 6 viviendas de iguales características, en una superficie de terreno de 2116 m2 , donde cada una consta de una superficie de 94 m2 aproximadamente en un piso. Edificadas en un terreno de 227 m2 en promedio. Este condominio cuenta con áreas verdes comunes y particulares, calle de acceso bidireccional, portón de corredera eléctrico y estacionamientos para discapacitados o visitas.
  62. 62. Página | 35 La siguiente tabla muestra en resumen el cálculo de superficies del Condominio Santa Lucía de Villaseca: Tabla 6 - Resumen superficies Condominio Santa Lucia de Villaseca. Calculo de Superficies Superficie total 1er piso 559.68 m2 Superficie terreno 2156.00 m2 Superficie libre 1556.32 m2 Coeficiente de contractibilidad 0.26 Porcentaje de ocupación de suelo 26.44 % Áreas verdes (546.88 m2 ) 25.84 % Áreas de circulación (519.35 m2 ) 24.54 % Tabla 6 - Fuente: Constructora Lusac, año 2016. 4.3. Características específicas de la Vivienda Tipo 4.3.1. Emplazamiento La vivienda tipo está emplazada en la comuna de Buin, orientada geográficamente con su acceso (parte frontal) hacia el Oeste (poniente), y su parte trasera hacia el Este, es decir, el sol sale (amanecer) por la parte trasera de la vivienda, y se pone por la parte frontal o acceso de la vivienda. En las siguientes imágenes se pueden apreciar la vivienda tipo diseñada con el software REVIT. Ilustración 2 - Emplazamiento y cálculo de superficie del lote D, Fuente: Constructora Lucac Ltda, año 2016.
  63. 63. Página | 36 Ilustración 3 - Emplazamiento de lotes, Fuente: Constructora Lucac Ltda, año 2016.
  64. 64. Página | 37 Ilustración 4 - Vista Norte y Oeste de la vivienda tipo, Fuente: Elaboración propia. Ilustración 5 - Vista Sur y Este de la vivienda tipo, Fuente: Elaboración propia.
  65. 65. Página | 38 4.3.2. Selección y descripción de la Vivienda Para la selección de la vivienda tipo se consideró como parámetro principal el estado de avance que éstas tenían al momento de realizar el estudio. Es por esto que se optó por elegir la vivienda del lote D. Dentro de la superficies de la vivienda en su interior, se distribuyen los siguientes recintos; tres dormitorios (1 dormitorio principal y 2 dormitorios secundarios), dos baños (1 baño principal y 1 baño visitas o de dormitorios), sala de estar, comedor, cocina y logia (lavandería). Además, cuenta con dos estacionamientos para vehículos. La siguiente tabla muestra las superficies de cada uno de los recintos de la Vivienda Tipo. Tabla 7 – Resumen de superficies vivienda tipo. Recintos Superficie m2 Dormitorio principal 11,40 Dormitorio 1 9,28 Dormitorio 2 9,28 Baño principal 2,73 Baño dormitorios 2,73 Sala de estar 11,39 Hall 4,10 Comedor 11,39 Cocina 7,97 Loggia (lavandería) 1,93 Pasillos 4,22 Tabla 4 – Fuente: Elaboración propia.
  66. 66. Página | 39 Ilustración 6 – Ambientes de vivienda tipo, Fuente: Constructora Lucac Ltda, año 2016. 4.3.3. Características técnicas de Vivienda Tipo Para la construcción de la vivienda tipo se consideraron distintos materiales, siendo estos utilizados desde la obra gruesa hasta las terminaciones e instalaciones. La siguiente tabla detalla en resumen cada uno de los materiales utilizados en la construcción de la vivienda tipo. Tabla 8 – Resumen materiales utilizados en obra gruesa. Obra Gruesa Ítems Materialidad Fundaciones Hormigón armado. Sobrecimientos Hormigón armado. Radier Hormigón armado. Muros Sistema de hormigón aislado. Tabiques Perfiles de acero galvanizado y poliestireno expandido de alta densidad. Cielo Perfiles de acero galvanizado. Complejo techumbre Cercha mediante perfiles de acero galvanizado. Marquesina Canales de acero galvanizado. Tabla 8 – Fuente: Elaboración propia.
  67. 67. Página | 40 El sistema constructivo de hormigón aislado otorga beneficios térmicos a la vivienda, por el hecho de contar con poliestireno expandido de alta densidad y hormigón. En consecuencia de esto, las características de las ventanas y puertas deben contemplar aislación térmica, cumpliendo así el objetivo de la empresa constructora. La siguiente tabla detalla las puertas y ventanas utilizadas en la Vivienda Tipo. Tabla 9 – Puertas y ventanas de vivienda tipo. Recintos Puertas Ventanas Acceso (exterior) Puerta Pino Oregón (0.90x2.10m) - Dormitorios Puerta HDF modelo Bostonian (0.75x2.10m). Ventanas termopanel PVC corredera, color Golden Oack. Baños Puerta HDF modelo Bostonian (0.70x2.10m). Ventanas termopanel PVC proyectantes, incoloro. Cocina Puerta HDF modelo Bostonian (0.75x2.10m). Ventanas termopanel PVC proyectantes. Comedor-Pasillos -Sala de estar - Ventanas termopanel PVC proyectantes, Golden Oack. Tabla 9 – Fuente: Elaboración propia. De igual forma, para aumentar la resistencia térmica de la vivienda, se aplicaron revestimientos en pisos, cielos y muros exteriores e interiores, ayudando en gran parte a mejorar la capacidad térmica.
  68. 68. Página | 41 La siguiente tabla detalla los materiales utilizados en los revestimientos de pisos, cielos y muros de la vivienda tipo. Tabla 10 – Resumen revestimiento de pisos, cielos y muros de vivienda tipo. Revestimientos Recinto Pisos Cielos Muros (Interior) Dormitorios Piso de madera ingeniería Sapelli 9,5 mm, Holztek. Planchas yeso cartón STD 10 mm Planchas yeso cartón STD 10 mm Baños Porcelanato 60X60 cm, Kaztelo. Planchas yeso cartón RH 10 mm Planchas yeso cartón RH 10 mm + cerámicos Sala de estar Piso de madera ingeniería Sapelli 9,5 mm, Holztek. Planchas yeso cartón STD 10 mm Planchas yeso cartón STD 10 mm Comedor Piso de madera ingeniería Sapelli 9,5 mm, Holztek. Planchas yeso cartón STD 10 mm Planchas yeso cartón STD 10 mm Cocina Porcelanato 60X60 cm, Kaztelo. Planchas yeso cartón RH 10 mm Planchas yeso cartón RH 10 mm + cerámicos Hall - Pasillos Piso de madera ingeniería Sapelli 9,5 mm, Holztek. Planchas yeso cartón STD 10 mm Planchas yeso cartón STD 10 mm Tabla 10 – Fuente: Elaboración propia El revestimientos exterior de toda la fachada de la vivienda corresponde a un estuco de 10 mm, que lo comercializa la marca Exacta. El revestimiento de techumbre corresponde a planchas estructurales OSB 11 mm de espesor y planchas acanaladas zincalum gris de 0,3 mm espesor. En el caso del pintura, los recintos comunes, como sala de estar y comedor, junto con los dormitorios y fachadas exteriores, se aplicó Látex al agua extra cubriente marca Sipa. Para cielos de las zonas húmedas, como baños y cocina, se considera esmalte sintético color blanco marca Sipa.
  69. 69. Página | 42 4.4. Características técnicas de los elementos del sistema de hormigón aislado. A continuación de detallarán las características técnicas de cada uno de los elementos que conforman el sistema constructivo de hormigón aislado, además se hace referencia al revestimiento exterior de la fachada de la vivienda. 4.4.1. Muros 4.4.1.1. Ladrillo 12 EXACTA26 El muro EXACTA 12 es un bloque hueco de poliestireno de alta densidad (EPS), conformando interiormente una grilla de hormigón armado, confinada por paneles EPS para un muro de 12,5 cm de espesor, aportando estructura y aislación a la vivienda. Tabla 11 – Características ladrillo EXACTA 12. Unidad EPS Densidad del EPS Kg/m3 25 Resistencia del EPS a temperatura extremas ºC 50 a 80 Rendimiento ladrillo por m2 Ladrillo/m2 3,33 Peso ladrillo sin hormigón Kg/m2 1,79 Peso ladrillo hormigonado Kg/m2 98 Consumo de hormigón m3 /m2 0,045 Sistema aprobado para construcción de 1 piso por DITEC-MINVU Aislación térmica muro EXACTA W/m2 K 0,47 Aislación acústica muro sin estucar dB (A) 30 Resistencia al fuego Min. 30 - 60 Características mecánicas muro EXACTA®12 Resistencia carga lateral alternada KN 105,4 Resistencia compresión KN 274,6 Resistencia a la flexión KN 29,8 Tabla 11 – Características ladrillo EXACTA 12, Fuente: Ficha técnica muro EXACTA 12, año 2016. 26 Ficha técnica muro EXACTA 12, Especificaciones técnicas, 2016, 1p.
  70. 70. Página | 43 4.4.1.2. Ladrillo 18 EXACTA27 El muro EXACTA 18 es un bloque hueco de poliestireno de alta densidad (EPS), conformando interiormente una grilla del hormigón armado, confinada por paneles EPS para un muro de 18,75 cm de espesor, aportando estructura y aislación a la vivienda. Tabla 12 – Características ladrillo EXACTA 18. Características ladrillo EXACTA® 18 Ítems Unidad EPS Densidad del EPS Kg/m3 25 Resistencia del EPS a temperatura extremas ºC 50 a 80 Rendimiento Ladrillo por m2 Ladrillo/m2 3,33 Peso ladrillo sin hormigón Kg/m2 3 Peso ladrillo hormigonado Kg/m2 228 Consumo de hormigón m3 /m2 0,045 Sistema aprobado para construcción de 2 piso por DITEC-MINVU Aislación térmica muro EXACTA W/m2 K 0,416 Aislación acústica muro sin estucar dB (A) 46 Resistencia al fuego Min. 15 - 60 - 120 Características mecánicas muro EXACTA®18 Resistencia carga lateral alternada KN 57,24 Resistencia compresión KN 605,3 Resistencia a la flexión KN 34,54 Tabla 12 – Fuente: Ficha técnica muro EXACTA 18, año 2016. 27 Ficha técnica muro EXACTA 18, Especificaciones técnicas, 2016, 1p.
  71. 71. Página | 44 4.4.2. Tabiques28 El tabique del sistema de hormigón aislado es un panel divisorio aislante que se utiliza como complemento a los muros con aislación EXACTA. Está compuesto por bovedillas de poliestireno expandido de alta densidad (EPS) y perfiles de acero galvanizado insertos dentro de ellas formando la estructura de panel. Tabla 13 – Características Tabique EXACTA, Ítems Unidad Tabique interior Premium TBPR – 60 Tabique interior Premium TBPR – 90 Densidad de bovedilla EPS Kg/m3 15 15 Rendimiento m2 por bovedilla m2 1,8 1,8 Peso propio Bovedilla + perfiles Kg 7,3 8,2 Aislación térmica bovedilla W/m2 K 0,62 0,43 Aislación térmica tabique revestido W/m2 K 0,58 0,41 Absorción de humedad % 0 0 Dimensiones bovedilla Mm 600x60x3000 600x90x3000 Tabla 13 – Fuente: Ficha técnica tabique EXACTA, año 2016. 4.4.3. Cielo29 El cielo EXACTA es un panel aislante auto soportante conformado por bovedillas de poliestireno y perfiles de acero galvanizado que quedan insertos. El sistema en conjunto entrega una alta aislación térmica-acústica; logrando así completar la envolvente térmica. Tabla 14 – Características Cielo EXACTA Ítems Unidad Tabique interior Premium TBPR – 90 Peso propio Bovedilla + perfiles Kg 8,2 Aislación térmica bovedilla W/m2 K 0,43 Aislación térmica tabique revestido W/m2 K 0,41 Absorción de humedad % 0 Dimensiones bovedilla mm 600x90x3000 Tabla 14 – Fuente: Ficha técnica cielo EXACTA, año 2016. 28 Ficha técnica tabique EXACTA, Especificaciones técnicas, 2016, 1p. 29 Ficha técnica cielo EXACTA, Especificaciones técnicas, 2016, 1p.
  72. 72. Página | 45 4.4.4. Revestimiento30 El revestimiento de estuco EXACTA está compuesto a base de arena/cemento, que incluye aditivos especiales, más la malla de fibra de vidrio, la cual estampa entre las dos capas de mortero impidiendo la aparición de fisuras por retracción del cemento, además de aportar resistencia al impacto. Tabla 15 – Resistencia revestimiento. Resistencia a compresión: (MPa) (ASTM C 42) 1 día 7 días 28 días 17,3 34,5 45 Resistencia a flexión: (MPa) (ASTM C 78-84) 4,4 5,2 5,7 Tabla 15 – Fuente: Ficha técnica estuco EXACTA, año 2016. 4.5. Cierre al capítulo IV Este capítulo contextualizó la situación en que se encuentra la vivienda, como el proyecto en general de las casas, enfatizando ubicación, constructora a cargo, características generales del proyecto, entre otros. La vivienda seleccionada a el estudio se definió todos sus aspectos generales, como metros cuadrados total, diseño de la misma, y características técnicas de los materiales que utiliza la constructora para concluir el proyecto. 30 Ficha técnica estuco EXACTA, Especificaciones técnicas, 2016, 1p.
  73. 73. Página | 46 Capítulo V - Método Constructivo del hormigón aislado
  74. 74. Página | 47 5.1. Introducción al capítulo V Este capítulo explicará cómo se desarrolla el proceso constructivo del hormigón aislado, siendo los muros estructurales el principal elemento de este método, el cual tiene diversas fases para lograr la correcta construcción de una estructura. También se explicará el proceso de los elementos no estructurales, como tabique y cielo, lo cuales dan un plus a la aislación térmica de la vivienda en comparación a otros métodos constructivos tradicionales. 5.2. Proceso constructivo El método constructivo del hormigón aislado, consta de bloques EPS para aumentar el confort térmico de la construcción, por lo que también se agregan otros elementos constructivos para mejorar la eficiencia de la edificación. En el caso de la vivienda tipo, elementos tales como el cielo falso y la tabiquería también están constituidos con bovedillas de EPS. Así aportando gran resistencia térmica y acústica a la vivienda más de la que entrega el muro propiamente tal. Siendo el hormigón el material que entrega resistencia estructural a la vivienda. A continuación se explicará el método constructivo empleado a la vivienda a estudiar, donde se enfatizarán los elementos constructivos que emplea el sistema propuesto, sin embargo, los elementos que se realizaron con un método tradicional no se explicarán.

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