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JUAN CANTÓ BLANQUER
Ingeniero de edificación, Arquitecto Técnic
Técnico

ANÁLISIS DE PUENTES
TÉRMICOS EN EDIFICACIÓN
SOLUC...
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Ingeniero de edificación, Arquitecto Técnico

ÍNDICE
1.

INTRODUCCIÓN ...................................
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Ingeniero de edificación, Arquitecto Técnico
4.

RESULTADOS E INTERPRETACIÓN ............................
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Ingeniero de edificación, Arquitecto Técnico

1. INTRODUCCIÓN
1.1 Generalidades
¿Qué es un puente térm...
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elementos de división, que durante años cumplieron su fun...
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2. ANÁLISIS
2.1 Planteamiento
El planteamiento para real...
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En la imagen anterior, podemos observar un esquema del pa...
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2.2 Memoria constructiva
A continuación se describen las ...
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Fachada invertida (N):
El cerramiento de exterior a inter...
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En cada uno de los paños de fachada se dan los siguientes...
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2.2.2 Detalle constructivo T-02

Detalle de dintel de ven...
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2.2.4 Detalle constructivo T-04

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2.2.6 Detalle constructivo N-01

Detalle de encuentro de ...
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2.2.8 Detalle constructivo N-03

Detalle de encuentro de ...
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2.2.10 Detalle constructivo N-05

Detalle de jamba del hu...
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Para evaluar correctamente el impacto de un puente térmic...
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2.3.2 Procedimiento de cálculo
Generalmente, la influenci...
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3. CÁLCULO
Durante este capítulo se realizarán y explica...
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Materiales de la fachada tradicional (T):
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Ladrillo car...
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3.2 Coeficientes de película
La resistencia térmica super...
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3.4 Puente térmico T-01 (encuentro forjado-fachada)

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3.5 Puente térmico T-02 (dintel)

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3.6 Puente térmico T-03 (vierteaguas)

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3.7 Puente térmico T-04 (pilar intermedio)

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3.8 Puente térmico T-05 (jamba de ventana)

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3.9 Puente térmico N-01 (encuentro forjado-fachada)

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3.10 Puente térmico N-02 (dintel)

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3.11 Puente térmico N-03 (vierteaguas)

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3.12 Puente térmico N-04 (pilar intermedio)

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3.13 Puente térmico N-05 (jamba de ventana)

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4. RESULTADOS E INTERPRETACIÓN
Una vez con los cálculos ...
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En el caso de la izquierda (fachada tradicional), el códi...
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Alzado esquemático del paño de fachada a estudiar

En la...
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c) DETERMINAR VALORES DE TRANSMITANCIA TÉRMICA SUPERFICIA...
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Con todo lo cual, obtenemos los siguientes resultados:
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5. EVALUACIÓN DE COSTES
Para que el análisis sea verdade...
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Como puede observarse, el coste de la fachada invertida ...
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5.2 Ahorro energético
Aunque se puede afirmar que el cost...
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6. CONCLUSIÓN
A la vista de los resultados del problema ...
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Análisis de puentes térmicos en edificación

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Estudio comparativo entre dos soluciones de fachada (tradicional vs invertida) que analiza en profundidad el impacto de los puentes térmicos en la demanda térmica.

Cálculo de los puentes térmicos por elementos finitos y según lo establecido las normas:
- UNE-EN-ISO 14683
- UNE-EN-ISO 10211

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Análisis de puentes térmicos en edificación

  1. 1. JUAN CANTÓ BLANQUER Ingeniero de edificación, Arquitecto Técnic Técnico ANÁLISIS DE PUENTES TÉRMICOS EN EDIFICACIÓN SOLUCIONES TRADICIONALES E INNOVADORAS Análisis de puentes térmicos en edificación
  2. 2. JUAN CANTÓ BLANQUER Ingeniero de edificación, Arquitecto Técnico ÍNDICE 1. INTRODUCCIÓN ................................................................................................. 1 1.1 1.2 2. Generalidades .................................................................................................... 1 Objeto ................................................................................................................ 2 ANÁLISIS............................................................................................................ 3 2.1 Planteamiento.................................................................................................... 3 2.2 Memoria constructiva........................................................................................ 5 2.2.1 Detalle constructivo T-01 ........................................................................... 7 2.2.2 Detalle constructivo T-02 ........................................................................... 8 2.2.3 Detalle constructivo T-03 ........................................................................... 8 2.2.4 Detalle constructivo T-04 ........................................................................... 9 2.2.5 Detalle constructivo T-05 ........................................................................... 9 2.2.6 Detalle constructivo N-01 ......................................................................... 10 2.2.7 Detalle constructivo N-02 ......................................................................... 10 2.2.8 Detalle constructivo N-03 ......................................................................... 11 2.2.9 Detalle constructivo N-04 ......................................................................... 11 2.2.10 Detalle constructivo N-05 ......................................................................... 12 2.3 Metodología ..................................................................................................... 12 2.3.1 2.3.2 3. Generalidades ........................................................................................... 12 Procedimiento de cálculo ......................................................................... 14 CÁLCULO ......................................................................................................... 15 3.1 Memoria de materiales ................................................................................... 15 3.2 Coeficientes de película ................................................................................... 17 3.3 Condiciones de contorno ................................................................................. 17 3.4 Puente térmico T-01 (encuentro forjado-fachada) ......................................... 18 3.5 Puente térmico T-02 (dintel) ........................................................................... 19 3.6 Puente térmico T-03 (vierteaguas) .................................................................. 20 3.7 Puente térmico T-04 (pilar intermedio)........................................................... 21 3.8 Puente térmico T-05 (jamba de ventana) ........................................................ 22 3.9 Puente térmico N-01 (encuentro forjado-fachada)......................................... 23 3.10 Puente térmico N-02 (dintel) ........................................................................... 24 3.11 Puente térmico N-03 (vierteaguas) ................................................................. 25 3.12 Puente térmico N-04 (pilar intermedio) .......................................................... 26 3.13 Puente térmico N-05 (jamba de ventana) ....................................................... 27 Análisis de puentes térmicos en edificación
  3. 3. JUAN CANTÓ BLANQUER Ingeniero de edificación, Arquitecto Técnico 4. RESULTADOS E INTERPRETACIÓN ..................................................................... 28 4.1 5. Pérdida total calorífica ..................................................................................... 29 EVALUACIÓN DE COSTES .................................................................................. 33 5.1 PRESUPUESTO COMPARATIVO DE CERRAMIENTOS ........................................ 33 5.2 Ahorro energético ............................................................................................ 35 6. CONCLUSIÓN ................................................................................................... 36 7. BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................. 36 Análisis de puentes térmicos en edificación
  4. 4. JUAN CANTÓ BLANQUER Ingeniero de edificación, Arquitecto Técnico 1. INTRODUCCIÓN 1.1 Generalidades ¿Qué es un puente térmico?, En edificación, se denomina “puente térmico” al elemento, conjunto de elementos o disposición de los mismos, que aumentan puntualmente la transmisión de energía calorífica a través de los cerramientos de los edificios, es decir, son zonas de la envolvente en las que se presenta una variación de la uniformidad de la construcción, ya sea por un cambio de espesor, por los materiales empleados, por su conductividad térmica, etc… lo que implica una minoración de la resistencia térmica y por tanto un aumento del flujo de calor. Imagen captada con una cámara termográfica mostrando claramente los puentes térmicos Antiguamente, cuando el elemento estructural conocido como “viga” no se había implantado en la edificación como tal, el sistema portante de las construcciones se basaba en forjados unidireccionales y muros de carga, siendo estos últimos los que realizaban la función estructural del elemento que hoy denominamos “viga”. Debido a la función estructural de los cerramientos y la falta de conocimientos y potentes herramientas de cálculo para optimizar sus espesores, éstos se convirtieron en anchos Análisis de puentes térmicos en edificación Página 1 de 36
  5. 5. JUAN CANTÓ BLANQUER Ingeniero de edificación, Arquitecto Técnico elementos de división, que durante años cumplieron su función de estabilidad y confort sin mayor problema. Conforme fueron apareciendo nuevos avances en los sistemas constructivos, la estructura de los edificios se convirtió en una entidad capaz de soportar todos los esfuerzos por sí misma, por lo que los anchos “muros de carga” que antes formaban parte de la estructura, pasaron a tener una función meramente de cerramiento, por tanto su espesor se vio notablemente reducido. A raíz de la reducción del espesor de los cerramientos, las personas que habitaban sus viviendas comenzaron a notar grandes disconformidades con su confort, tanto desde un punto de vista térmico, como acústico. En este análisis nos centraremos en el aspecto térmico. En aquella época, fue cuando surgió la necesidad de introducir nuevos materiales en la edificación que solucionen dicho problema, materiales llamados aislantes térmicos. Existen numerosos sistemas, materiales, tipologías, disposiciones constructivas y estudios para implantar el aislamiento térmico de un edificio. Sin embargo, a lo largo de la última mitad de siglo, los sistemas constructivos empleados, han dado lugar a aislamientos térmicos insuficientes, muchas veces debido a los puentes térmicos, casi eternamente ignorados por la legislación, proyectistas y constructores. 1.2 Objeto Se redacta el presente análisis, con la finalidad de evaluar el impacto de los puentes térmicos en la edificación, empleando los conocimientos físicos adquiridos por el técnico que suscribe, así como las herramientas de cálculo necesarias para una correcta valoración. Con este estudio se pretende ir más allá de la mera interpretación de los datos higrotérmicos y realizar una clasificación de “bien” o “mal”, sino que también se pretende establecer un criterio elaborado, introduciendo más parámetros a la ecuación tales como costos, facilidad de ejecución, amortización, calidad y confort del usuario, para obtener una valoración óptima de los sistemas constructivos. Análisis de puentes térmicos en edificación Página 2 de 36
  6. 6. JUAN CANTÓ BLANQUER Ingeniero de edificación, Arquitecto Técnico 2. ANÁLISIS 2.1 Planteamiento El planteamiento para realizar el estudio, se basará en extraer parte de la fachada de un edificio convencional, donde aparezcan los puentes térmicos más comunes y calcular la pérdida total de calor en dicho paño. Cabe decir, que para calcular la demanda térmica de un edificio, han de calcularse las pérdidas caloríficas por tres métodos: a) Pérdidas por transmisión. b) Pérdidas por filtración. c) Pérdidas por orientación. En este estudio tan sólo se analizarán las pérdidas por TRANSMISIÓN, ya que son las únicas que se ven directamente alteradas por los puentes térmicos. El cálculo se efectuará dos veces, uno empleando el sistema constructivo tradicional, conocido como “medio pie, cámara y tabique”, y otro paño exactamente igual pero empleando un sistema de fachada invertida, que, aun siendo un sistema relativamente novedoso, sus costes no son elevados. Alzado esquemático del paño de fachada a estudiar Análisis de puentes térmicos en edificación Página 3 de 36
  7. 7. JUAN CANTÓ BLANQUER Ingeniero de edificación, Arquitecto Técnico En la imagen anterior, podemos observar un esquema del paño de fachada a estudiar, tanto de un sistema constructivo como del otro. Como puede apreciarse, en un paño de estas características existen numerosas alteraciones de la continuidad de la fachada. Sabemos que es absolutamente imposible calcular la pérdida de calor exacta de una fachada o un paño de fachada, esto es debido a que la cantidad de variables a estudiar sería inmensa, aparte de que los métodos de cálculo empleados, las diferentes circunstancias de ejecución y las imperfecciones de los materiales, incrementarían infinitamente la dificultad. Es por ello por lo que se hacen necesarias ciertas simplificaciones en los cálculos, pero a menudo para justificar la demanda térmica de un edificio, dicha simplificación se exagera demasiado, por ejemplo, en ocasiones tan solo se multiplica el coeficiente de transmitancia térmica de la fachada por su superficie, el del marco de la ventana por la suya y el del vidrio igual. Esto es una simplificación tan burda que la diferencia entre los resultados y la realidad es abismal. Siempre que se emplean métodos de cálculo de este tipo, ha de definirse un grado de precisión que permita una aproximación a la realidad razonable, sin complicar demasiado el proceso. Análisis de puentes térmicos en edificación Página 4 de 36
  8. 8. JUAN CANTÓ BLANQUER Ingeniero de edificación, Arquitecto Técnico 2.2 Memoria constructiva A continuación se describen las disposiciones constructivas de cada uno de los dos sistemas a estudiar: Fachada tradicional (T): El cerramiento de exterior a interior se compone de fábrica de 1/2 pie de ladrillo caravista perforado de 240x115x53 mm recibido con mortero de cemento y arena de río, un enfoscado con mortero de cemento y arena de rio de 1,5 cm de espesor, aislamiento térmico a base de planchas de poliestireno extruido (XPS) de 3 cm de espesor, tabicón de ladrillo hueco doble de 7 cm de espesor y guarnecido y enlucido de yesode 1,5 cm de espesor. El canto del forjado está retranqueado 5 cm respecto a la línea de fachada, por lo que el cerramiento queda interrumpido en su intersección. El canto del forjado se refrenta con plaquetas de ladrillo recibidas con mortero de cemento. Los pilares quedan retranqueados 12 cm respecto a la línea de fachada, dejando libre el hueco para la hilada de ladrillo caravista, pero quedando interrumpido el aislamiento térmico. El forjado es unidireccional de hormigón armado HA-25, de viguetas in situ y bovedilla cerámica. Los pilares son de 30x30 cm y también de HA-25. La carpintería que conforma la ventana es de perfiles aluminio lacado sin rotura de puente térmico con doble vidrio 5-12-5, atornillada sobre premarco de aluminio recibido en la hoja interior del cerramiento. Su cara interior queda enrasada con la cara interior del muro de cerramiento. El dintel se forma con una pletina descolgada del forjado a modo de cargadero y ladrillo caravista. Existe capialzado sin aislamiento térmico. El vierteaguas es de piedra natural. El pavimento es de baldosas de gres sobre mortero de cemento y cama de poliestireno extruido. Análisis de puentes térmicos en edificación Página 5 de 36
  9. 9. JUAN CANTÓ BLANQUER Ingeniero de edificación, Arquitecto Técnico Fachada invertida (N): El cerramiento de exterior a interior se compone de un revoco de terminación reforzado con fibra de vidrio de 1 cm de espesor, capa de 5 cm de poliestireno extruido (XPS), fábrica de 20 cm de espesor con bloques de hormigón ligero de alto aislamiento térmico recibido con mortero cola específico del sistema constructivo, cámara de aire de 3,5 cm y placa de yeso laminar de 1,5 cm de espesor. El canto del forjado está retranqueado 6 cm respecto a la línea de fachada para permitir la continuidad del revoco exterior y el aislamiento térmico. Los pilares quedan retranqueados también 6 cm respecto a la línea de fachada, por lo que quedan enrasados con los cantos de forjado. Esto permite una mayor precisión en el replanteo y la ejecución de la estructura, así como también un mejor aplomado del cerramiento y una perfecta continuidad del aislamiento térmico a lo largo de la superficie ciega del cerramiento. El forjado es unidireccional de hormigón armado HA-25, de viguetas in situ y bovedilla cerámica. Los pilares son de 30x30 cm y también de HA-25. La carpintería que conforma la ventana es de perfiles aluminio lacado con rotura de puente térmico con doble vidrio 6-12-4, atornillada sobre premarco de aluminio. Su cara interior queda enrasada con la cara interior del cerramiento. El dintel se forma con un cargadero de hormigón armado sobre un bloque especial. Existe capialzado sin aislamiento térmico, que queda refrentado con planchas de poliestireno extruido según se muestra en los detalles. El vierteaguas es de chapa de aluminio pintado. El pavimento es de baldosas de gres sobre mortero de cemento y cama de poliestireno extruido. Análisis de puentes térmicos en edificación Página 6 de 36
  10. 10. JUAN CANTÓ BLANQUER Ingeniero de edificación, Arquitecto Técnico En cada uno de los paños de fachada se dan los siguientes puentes térmicos, los cuales se evaluarán uno por uno: • FACHADA TRADICIONAL (T): o T-01 - Encuentro de fachada y forjado o T-02 - Dintel y capialzado de ventana o T-03 - Vierteaguas de ventana o T-04 - Pilar integrado en fachada o T-05 - Jamba de ventana • FACHADA INVERTIDA (N): o N-01 - Encuentro de fachada y forjado o N-02 - Dintel y capialzado de ventana o N-03 - Vierteaguas de ventana o N-04 - Pilar integrado en fachada o N-05 - Jamba de ventana 2.2.1 Detalle constructivo T-01 Detalle de encuentro de fachada con forjado intermedio - Sección vertical Análisis de puentes térmicos en edificación Página 7 de 36
  11. 11. JUAN CANTÓ BLANQUER Ingeniero de edificación, Arquitecto Técnico 2.2.2 Detalle constructivo T-02 Detalle de dintel de ventana - Sección vertical 2.2.3 Detalle constructivo T-03 Detalle de encuentro de vierteaguas con ventana - Sección vertical Análisis de puentes térmicos en edificación Página 8 de 36
  12. 12. JUAN CANTÓ BLANQUER Ingeniero de edificación, Arquitecto Técnico 2.2.4 Detalle constructivo T-04 Detalle de encuentro de fachada con pilar intermedio - Sección horizontal 2.2.5 Detalle constructivo T-05 Detalle de jamba del hueco de ventana - Sección horizontal Análisis de puentes térmicos en edificación Página 9 de 36
  13. 13. JUAN CANTÓ BLANQUER Ingeniero de edificación, Arquitecto Técnico 2.2.6 Detalle constructivo N-01 Detalle de encuentro de fachada con forjado intermedio - Sección vertical 2.2.7 Detalle constructivo N-02 Detalle de dintel de ventana - Sección vertical Análisis de puentes térmicos en edificación Página 10 de 36
  14. 14. JUAN CANTÓ BLANQUER Ingeniero de edificación, Arquitecto Técnico 2.2.8 Detalle constructivo N-03 Detalle de encuentro de vierteaguas con ventana - Sección vertical 2.2.9 Detalle constructivo N-04 Detalle de encuentro de fachada con pilar intermedio - Sección horizontal Análisis de puentes térmicos en edificación Página 11 de 36
  15. 15. JUAN CANTÓ BLANQUER Ingeniero de edificación, Arquitecto Técnico 2.2.10 Detalle constructivo N-05 Detalle de jamba del hueco de ventana - Sección horizontal 2.3 Metodología 2.3.1 Generalidades Según el Código Técnico de la Edificación; "se consideran puentes térmicos, las zonas de la envolvente del edificio en las que se evidencia una variación de la uniformidad de la construcción, ya sea por el cambio de espesor del aislamiento, de los materiales empleados, por penetración de elementos constructivos con diferente conductividad, etc.., lo que conlleva necesariamente una minoración de la resistencia térmica respecto al resto del cerramiento". Análisis de puentes térmicos en edificación Página 12 de 36
  16. 16. JUAN CANTÓ BLANQUER Ingeniero de edificación, Arquitecto Técnico Para evaluar correctamente el impacto de un puente térmico dentro de un sistema constructivo hay diversos métodos, pero para este estudio, aplicaremos lo establecido en las siguientes normas: • UNE-EN ISO 14683: Puentes térmicos en la edificación, transmitancia térmica lineal y Métodos simplificados y valores por defecto. • UNE-EN ISO 10211: Puentes térmicos en edificación, Flujos de calor y temperaturas superficiales y Cálculos detallados De acuerdo a lo establecido en dichas normativas, así como en el Código Técnico de la Edificación, podemos cuantificar el impacto de un puente térmico sobre un sistema constructivo con dos parámetros: Coeficiente de transmitancia térmica lineal (ψ): ψ Es un coeficiente que indica el diferencial de transmitancia térmica en régimen unidimensional de un puente térmico, es decir, es el incremento de la transmitancia térmica de un cerramiento manifestado de forma lineal a lo largo de la longitud de un puente térmico. Este incremento puede ser tanto positivo como negativo; si es positivo, implica que la existencia del puente térmico aumenta la transmitancia térmica del cerramiento de forma simplificadamente lineal en dicha zona. En caso de obtener un valor negativo, significa que la existencia de esa discontinuidad en el cerramiento lo hace "mejor" térmicamente hablando, por lo que disminuye su transmitancia en esa zona. Se mide en W/m·K Factor de resistencia superficial interior (frsi): Es un factor adimensional que se utiliza como indicador de riesgo de condensaciones superficiales, se calcula mediante la siguiente expresión: = − − Donde: = í = = Sus limitaciones se encuentran establecidas en el CTE-DB-HE1 en función de la zona climática y la clase de higrometría del local interior. Análisis de puentes térmicos en edificación Página 13 de 36
  17. 17. JUAN CANTÓ BLANQUER Ingeniero de edificación, Arquitecto Técnico 2.3.2 Procedimiento de cálculo Generalmente, la influencia de los puente térmicos puntuales (en cuanto resultan de la intersección de los puentes térmicos lineales) pueden despreciarse. Los valores de la transmitancia térmica lineal dependen de las áreas del flujo de calor uni-dimensional. Puede calcularse según la ecuación siguiente: ψ= −Σ( ! − !) Donde: =# ! = ! = é á é & & é . Como herramienta para el cálculo del coeficiente de acoplamiento térmico lineal en régimen bidimensional (L2D), se empleará el programa "THERM 6.3", que empleando el método de elementos finitos, discretiza cualquier modelado que introduzcamos para realizar el cálculo de la transmitancia térmica, es por ello por lo que debe introducirse la geometría lo más parecido posible a lo que será en la realidad, incluso representando las irregularidades que pudiesen existir después de la ejecución. También se utilizará el programa "THERM" para el cálculo del factor de resistencia superficial interior, ya que los valores de temperatura ambiente interior y exterior es conocido y el valor de temperatura mínima superficial interior puede obtenerse con el programa. Una vez calculados ambos parámetros de cada uno de los puentes térmicos existentes, se calculará la pérdida calorífica total de cada paño de fachada. Sintetizando mucho el procedimiento para entenderlo mejor, podría decirse que en primer lugar, se calcula cuánto calor se pierde en un modelo bidimensional concreto, a partir de ahí, obtenemos su transmitancia térmica y a su vez, el coeficiente de acoplamiento térmico lineal, en segundo lugar, calculamos el mismo caso de forma unidimensional, suponiendo la perfecta continuidad en los elementos, con lo que obtendremos el segundo término de la ecuación. La diferencia entre ambos términos será la influencia aproximada del puente térmico sobre la pérdida de calor del modelo real. Análisis de puentes térmicos en edificación Página 14 de 36
  18. 18. JUAN CANTÓ BLANQUER Ingeniero de edificación, Arquitecto Técnico 3. CÁLCULO Durante este capítulo se realizarán y explicarán los detalles para el cálculo de cada puente térmico, que, como se ha mencionado anteriormente, vienen definidos por los dos parámetros "ψ" y "frsi". 3.1 Memoria de materiales Para la definición de los materiales sólidos en el software de cálculo necesitaremos dos parámetros: • Coeficiente de conductividad térmica. • Emisividad Se tomarán las siguientes propiedades para los materiales, todo ello extraído del Catálogo de Elementos Constructivos del Código Técnico de la Edificación, cabe mencionar que algunos materiales vienen definidos en el catálogo como "conjunto constructivo" por lo que el dato que se aporta es el de "Resistencia térmica" (fábricas, tabiquería, forjados, etc...), dado lo cual, calcularemos un coeficiente de transmitancia térmica "ficticio" empleando la relación entre el espesor y su resistencia térmica. ()*+,-* = ./+/-* Donde: ()*+,-* = # =4 ./+/-* = . 0 é ℎ & 3 2 3 0 é 3 Análisis de puentes térmicos en edificación Página 15 de 36 0
  19. 19. JUAN CANTÓ BLANQUER Ingeniero de edificación, Arquitecto Técnico Materiales de la fachada tradicional (T): • Ladrillo caravista ................................... λ = 0,5000 W/m²K • Mortero de cemento ............................ λ = 1,3000 W/m²K • Poliestireno Extruido (XPS) ................... λ = 0,0330 W/m²K • Tabicón de LHD (7 cm) .......................... λ = 0,4375 W/m²K • Guarnecido de yeso .............................. λ = 0,5700 W/m²K • PVC ........................................................ λ = 0,1700 W/m²K • Forjado unidireccional .......................... λ = 0,9643 W/m²K • Hormigón armado ................................ λ = 2,5000 W/m²K • Gres porcelánico ................................... λ = 2,3000 W/m²K • Aluminio................................................ λ = 230, 000 W/m²K • Piedra caliza dura.................................. λ = 1,7000 W/m²K • Acero ..................................................... λ = 50, 000 W/m²K Materiales de la fachada invertida (N): • Revoco reforzado.................................. λ = 1,3000 W/m²K • Mortero de cemento ............................ λ = 1,3000 W/m²K • Poliestireno Extruido (XPS) ................... λ = 0,0330 W/m²K • Bloque de hormigón ligero ................... λ = 0,1100 W/m²K • Placa de yeso laminar ........................... λ = 0,2500 W/m²K • PVC ........................................................ λ = 0,1700 W/m²K • Forjado unidireccional .......................... λ = 0,9643 W/m²K • Hormigón armado ................................ λ = 2,5000 W/m²K • Gres porcelánico ................................... λ = 2,3000 W/m²K • Aluminio................................................ λ = 230, 000 W/m²K • Acero ..................................................... λ = 50, 000 W/m²K Cámaras de aire: • Cámaras de aire no ventiladas en el interior de premarcos y trasdosados interiores (fachada invertida). • Cámaras de aire ligeramente ventiladas en el interior de capialzados. Análisis de puentes térmicos en edificación Página 16 de 36
  20. 20. JUAN CANTÓ BLANQUER Ingeniero de edificación, Arquitecto Técnico 3.2 Coeficientes de película La resistencia térmica superficial de los materiales viene definida en la tabla E.1 del CTE-DB-HE1, en función del sentido del flujo del calor y la disposición de los elementos. El software de cálculo entiende estos parámetros como "coeficientes de película", y su valor es el inverso al de la resistencia térmica superficial. Se detallan en el siguiente cuadro: Cuadro de resistencias térmicas superficiales y coeficientes de película (valores entre paréntesis) Al programa se le introducirán dichos valores en los contornos correspondientes. 3.3 Condiciones de contorno Es importante mencionar, que las condiciones de contorno son despreciables para el cálculo de puentes térmicos, ya que, tanto los parámetros que han de calcularse como la pérdida de calor, van en función del diferencial térmico, por lo que los resultados no varían. No obstante, se han tomado los siguientes valores para el cálculo: • Temperatura interior: 20 ºC • Temperatura exterior: -4 ºC Análisis de puentes térmicos en edificación Página 17 de 36
  21. 21. JUAN CANTÓ BLANQUER Ingeniero de edificación, Arquitecto Técnico 3.4 Puente térmico T-01 (encuentro forjado-fachada) Isotermas Código de colores = 2,3540 ;/ ·> ? = @, ABCA D/E · F GHIJ = @, CK Análisis de puentes térmicos en edificación Página 18 de 36
  22. 22. JUAN CANTÓ BLANQUER Ingeniero de edificación, Arquitecto Técnico 3.5 Puente térmico T-02 (dintel) Isotermas Código de colores = 1,0935 ;/ ·> ? = @, NONB D/E · F GHIJ = @, AO Análisis de puentes térmicos en edificación Página 19 de 36
  23. 23. JUAN CANTÓ BLANQUER Ingeniero de edificación, Arquitecto Técnico 3.6 Puente térmico T-03 (vierteaguas) Isotermas Código de colores = 1,0517 ;/ ·> ? = @, NNCB D/E · F GHIJ = @, KQ Análisis de puentes térmicos en edificación Página 20 de 36
  24. 24. JUAN CANTÓ BLANQUER Ingeniero de edificación, Arquitecto Técnico 3.7 Puente térmico T-04 (pilar intermedio) Isotermas Código de colores = 2,1383 ;/ ·> ? = @, KNOO D/E · F GHIJ = @, ST Análisis de puentes térmicos en edificación Página 21 de 36
  25. 25. JUAN CANTÓ BLANQUER Ingeniero de edificación, Arquitecto Técnico 3.8 Puente térmico T-05 (jamba de ventana) Isotermas Código de colores = 1,1000 ;/ ·> ? = @, KB@C D/E · F GHIJ = @, N@ Análisis de puentes térmicos en edificación Página 22 de 36
  26. 26. JUAN CANTÓ BLANQUER Ingeniero de edificación, Arquitecto Técnico 3.9 Puente térmico N-01 (encuentro forjado-fachada) Isotermas Código de colores = 0,7863 ;/ ·> ? = @, @QNS D/E · F GHIJ = @, QO Análisis de puentes térmicos en edificación Página 23 de 36
  27. 27. JUAN CANTÓ BLANQUER Ingeniero de edificación, Arquitecto Técnico 3.10 Puente térmico N-02 (dintel) Isotermas Código de colores = 0,7675 ;/ ·> ? = @, NSAQ D/E · F GHIJ = @, SC Análisis de puentes térmicos en edificación Página 24 de 36
  28. 28. JUAN CANTÓ BLANQUER Ingeniero de edificación, Arquitecto Técnico 3.11 Puente térmico N-03 (vierteaguas) Isotermas Código de colores = 0,5454 ;/ ·> ? = @, TCSA D/E · F GHIJ = @, NS Análisis de puentes térmicos en edificación Página 25 de 36
  29. 29. JUAN CANTÓ BLANQUER Ingeniero de edificación, Arquitecto Técnico 3.12 Puente térmico N-04 (pilar intermedio) Isotermas Código de colores = 0,6936 ;/ ·> ? = @, @AOK D/E · F GHIJ = @, QC Análisis de puentes térmicos en edificación Página 26 de 36
  30. 30. JUAN CANTÓ BLANQUER Ingeniero de edificación, Arquitecto Técnico 3.13 Puente térmico N-05 (jamba de ventana) Isotermas Código de colores = 0,3791 ;/ ·> ? = @, BTTC D/E · F GHIJ = @, AO Análisis de puentes térmicos en edificación Página 27 de 36
  31. 31. JUAN CANTÓ BLANQUER Ingeniero de edificación, Arquitecto Técnico 4. RESULTADOS E INTERPRETACIÓN Una vez con los cálculos finalizados, a continuación se presenta un cuadro resumen con los parámetros obtenidos de cada puente térmico, en vista del cual, se extraerán las conclusiones y se podrán establecer comparativas: CUADRO RESUMEN DE CÁLCULO TIPO DE PUENTE TÉRMICO CON PUENTE TÉRMICO SIN PUENTE TÉRMICO 2D U LONGITUD L U LONGITUD ∑(U·L) W/m²·K m W/m·K W/m²·K m W/m²·K TEMPERATURAS θi ºC θe ºC RESULTADOS θsi ºC frsi ºC ψ W/m·K T-01 1,1770 2,0000 2,3540 0,6894 2,3750 1,6373 20,00 -4,00 11,30 0,64 0,7167 T-02 1,0182 1,0740 1,0935 0,6894 1,0740 0,7404 20,00 -4,00 14,00 0,75 0,3531 T-03 1,0132 1,0380 1,0517 0,6894 1,0380 0,7156 20,00 -4,00 7,70 0,49 0,3361 T-04 0,8657 2,4700 2,1383 0,6894 2,4700 1,7028 20,00 -4,00 15,60 0,82 0,4355 T-05 1,1000 1,0000 1,1000 0,6894 1,0000 0,6894 20,00 -4,00 3,10 0,30 0,4106 N-01 0,3487 2,2550 0,7863 0,2565 2,7000 0,6926 20,00 -4,00 18,90 0,95 0,0938 N-02 0,5186 1,4800 0,7675 0,2565 1,4800 0,3796 20,00 -4,00 16,60 0,86 0,3879 N-03 0,5056 1,0787 0,5454 0,2565 1,0787 0,2767 20,00 -4,00 5,20 0,38 0,2687 N-04 0,2878 2,4100 0,6936 0,2565 2,4100 0,6182 20,00 -4,00 19,00 0,96 0,0754 N-05 0,3791 1,0000 0,3791 0,2565 1,0000 0,2565 20,00 -4,00 14,10 0,75 0,1226 Como puede apreciarse en el cuadro, los valores de transmitancia térmica lineal de los puentes térmicos de la solución innovadora son mucho menores, en algunos casos del orden de casi 8 veces menor. Si por ejemplo se comparan los dos detalles del puente térmico del pilar integrado en fachada (T-04 y N-04), claramente apreciamos diferencias notorias: T-04 (fachada tradicional) N-04 (fachada invertida) Análisis de puentes térmicos en edificación Página 28 de 36
  32. 32. JUAN CANTÓ BLANQUER Ingeniero de edificación, Arquitecto Técnico En el caso de la izquierda (fachada tradicional), el código de colores de temperatura del pilar es amarillo y verde prácticamente en su totalidad, por lo que indica que se encuentra entre 9 ºC y 12 ºC aproximadamente, mientras que en la solución de la derecha (fachada invertida), el pilar se encuentra bañado de tonos rojos y rojo-blanquecinos, que, según su leyenda de colores, está entre 17 ºC y 19 ºC. Esto es debido a la casi perfecta continuidad de la capa de aislamiento térmico por el exterior del edificio. Con esto se puede verificar que, un puente térmico no sólo implica una pérdida de calor, si no que según cómo esté solucionado, puede dar lugar a que los elementos estructurales intrínsecos estén sometidos a diferenciales térmicos importantes. Lo cual, cabe decir que no tiene por qué ser un problema si se tiene en cuenta para el cálculo, pero siempre es una ventaja resguardar la estructura del edificio de cambios tanto térmicos como de humedad. El mismo caso puede aplicarse en todo el perímetro de forjados de todas las plantas. 4.1 Pérdida total calorífica Como se ha comentado en apartados anteriores, en ocasiones, erróneamente algunos técnicos para calcular la pérdida total calorífica por transmisión1, tan solo multiplican el coeficiente de transmitancia térmica de la fachada por su superficie, el del marco de la ventana por la suya y el del vidrio igual y todo ello por el diferencial térmico, sin tener para nada en cuenta las imperfecciones y variaciones en los sistemas constructivos. En este caso se hará exactamente lo mismo, con la salvedad que se sumarán las pérdidas caloríficas ocasionadas por la existencia de los puentes térmicos, que, como anteriormente se dijo, se han cuantificado con la transmitancia térmica lineal (ψ)de todos ellos. Para ello se multiplicarán por sus respectivas longitudes y por el diferencial térmico. Es importante recordar que los valores de "ψ" son INCREMENTOS de la transmitancia global de los cerramientos. 1 En este análisis se mencionó anteriormente que sólo se tendrán en cuenta las pérdidas por transmisión, con lo que se desprecian las pérdidas por filtración y orientación. Análisis de puentes térmicos en edificación Página 29 de 36
  33. 33. JUAN CANTÓ BLANQUER Ingeniero de edificación, Arquitecto Técnico Alzado esquemático del paño de fachada a estudiar En la imagen anterior, volvemos a tener una vista esquemática del paño de 5,80x3,07 metros de fachada que se está analizando. El procedimiento que se realizará para el cálculo de la pérdida total calorífica será el siguiente: a) DETERMINAR SUPERFICIES Superficie total del paño completo: 23,026 m² Superficie total de cerramiento ciego: 20,866 m² Superficie total de marco de ventana: 0,538 m² Superficie total de vidrio: 1,622 m² b) DETERMINAR LONGITUDES DE PUENTES TÉRMICOS Puentes tipo 01 (forjados) 11,600 m Puentes tipo 02 (dintel) 1,800 m Puentes tipo 03 (vierteaguas) 1,800 m Puentes tipo 04 (pilares) 7,940 m Puentes tipo 05 (jambas) 2,400 m Análisis de puentes térmicos en edificación Página 30 de 36
  34. 34. JUAN CANTÓ BLANQUER Ingeniero de edificación, Arquitecto Técnico c) DETERMINAR VALORES DE TRANSMITANCIA TÉRMICA SUPERFICIAL (U) Cerramiento de fachada tradicional: U= 0,6894 W/m²K Cerramiento de fachada invertida: U= 0,2565 W/m²K Marco sin rotura pte. térmico (f. tradicional): U= 5,7000 W/m²K Marco con rotura pte. térmico (f. invertida): U= 2,8000 W/m²K Vidrio 5-12-5 (f. tradicional): U= 2,0000 W/m²K Vidrio 6-12-4 bajo emisivo (f. invertida): U= 1,6000 W/m²K d) CÁLCULO DE PÉRDIDAS SIN CONSIDERAR PUENTES TÉRMICOS: TIPO DE FACHADA PÉRDIDAS SIN CONSIDERAR PUENTES TÉRMICOS PARÁMETROS DE CÁLCULO RESULTADOS ZONA DE CÁLCULO U S Δt Parciales Totales W/m²·K CERRAMIENTO CIEGO TRADICIONAL MARCO DE VENTANA VIDRIO CERRAMIENTO CIEGO INVERTIDA MARCO DE VENTANA VIDRIO m² K 0,6894 5,7000 2,0000 0,2565 2,8000 1,6000 20,8660 0,5380 1,6220 20,8660 0,5380 1,6220 24 24 24 24 24 24 W W 345,240 73,598 496,695 77,856 128,451 36,154 226,889 62,285 Dif → 118,91% e) CÁLCULO DE PÉRDIDAS POR PUENTES TÉRMICOS: TIPO DE FACHADA TRADICIONAL INVERTIDA PÉRDIDAS POR PUENTES TÉRMICOS PARÁMETROS DE CÁLCULO PUENTE TÉRMICO ψ L Δt W/m·K T-01 (FORJADOS) T-02 (DINTEL) T-03 (VIERTEAGUAS) T-04 (PILARES) T-05 (JAMBAS) N-01 (FORJADOS) N-02 (DINTEL) N-03 (VIERTEAGUAS) N-04 (PILARES) N-05 (JAMBAS) m K 0,7167 0,3531 0,3361 0,4355 0,4106 0,0938 0,3879 0,2687 0,0754 0,1226 11,6000 1,8000 1,8000 7,9400 2,4000 11,6000 1,8000 1,8000 7,9400 2,4000 24 24 24 24 24 24 24 24 24 24 Análisis de puentes térmicos en edificación Página 31 de 36 RESULTADOS Parciales Totales W 199,522 15,255 14,520 82,981 23,651 26,105 16,758 11,608 14,375 7,062 Dif → W 335,929 75,907 342,55%
  35. 35. JUAN CANTÓ BLANQUER Ingeniero de edificación, Arquitecto Técnico Con todo lo cual, obtenemos los siguientes resultados: • Pérdida calorífica total en el paño de fachada tradicional: 832,6 W • Pérdida calorífica total en el paño de fachada invertida: 302,8 W En base a ello, podemos verificar las siguientes afirmaciones: a) El conjunto de la fachada (sin contar puentes térmicos), es un 119% más eficaz en el caso de la fachada invertida, es decir, más del doble. b) En el caso de los puentes térmicos, los de la solución de fachada invertida son un 343% más eficaces desde el punto de vista térmico, es decir, casi cuatro veces mejor respecto a los de la solución tradicional. c) La pérdida calorífica total es un 175% mayor en el caso de la fachada tradicional respecto a la invertida, es decir, casi tres veces superior. d) De no haberse tenido en cuenta los puentes térmicos en el cálculo, los resultados variarían un 68% en el caso de la fachada tradicional y un 33% en el caso de la invertida. Como puede observarse, la diferencia que supone el hecho de no considerar los puentes térmicos en el cálculo, es superior cuando su comportamiento térmico es peor. Queda por tanto demostrado que para el mismo paño de fachada, con las mismas condiciones geométricas y geográficas, el resultado es muy distinto dependiendo del sistema constructivo empleado y el tratamiento de los puentes térmicos. No obstante, en el siguiente capítulo se detalla un breve análisis económico al efecto. Análisis de puentes térmicos en edificación Página 32 de 36
  36. 36. JUAN CANTÓ BLANQUER Ingeniero de edificación, Arquitecto Técnico 5. EVALUACIÓN DE COSTES Para que el análisis sea verdaderamente objetivo, sin duda han de tenerse en cuenta los aspectos económicos más significativos, ya que una solución constructiva no puede considerarse definitivamente mejor que otra, si la diferencia entre sus costes difiere demasiado respecto a la mejoría aportada. Básicamente la diferencia entre estos dos sistemas constructivos estudiados radica en los componentes del cerramiento, tales como muros y ventanas. Ya que tanto la estructura, como el pavimento son exactamente idénticos no los tendremos en cuenta puesto que se busca una comparación. En el siguiente apartado se analizan los costes de ejecución de ambos paños de fachada, considerando únicamente el cerramiento terminado. 5.1 PRESUPUESTO COMPARATIVO DE CERRAMIENTOS Análisis de puentes térmicos en edificación Página 33 de 36
  37. 37. JUAN CANTÓ BLANQUER Ingeniero de edificación, Arquitecto Técnico Como puede observarse, el coste de la fachada invertida es casi un 20% más caro que el coste de la tradicional. Hay que mencionar que la ventana colocada en dicha solución, es de aluminio con rotura de puente térmico, lo cual encarece la solución, pudiendo haberse adoptado otro tipo de carpintería también con buenas propiedades aislantes pero a menor precio, por ejemplo, PVC. No obstante, si tenemos en cuenta las pérdidas térmicas calculadas anteriormente, podemos considerar lo siguiente: • Pérdida calorífica total en el paño de fachada tradicional: 832,6 W • Pérdida calorífica total en el paño de fachada invertida: 302,8 W Éstas pérdidas se han calculado para un diferencial térmico de 24 K, por lo que podemos obtener la pérdida unitaria mediante su división: • Pérdida calorífica por grado en fachada tradicional: 34,69 W/K • Pérdida calorífica por grado en fachada invertida: 12,62 W/K Con estos coeficientes, se puede conocer la pérdida calorífica de esos paños concretos de fachada por cada grado de diferencia entre el interior y el exterior. Análisis de puentes térmicos en edificación Página 34 de 36
  38. 38. JUAN CANTÓ BLANQUER Ingeniero de edificación, Arquitecto Técnico 5.2 Ahorro energético Aunque se puede afirmar que el coste anual de energía para mantener la temperatura de confort sería bastante superior en el caso de la fachada tradicional, el ahorro energético que implica es sensiblemente más difícil de calcular, ya que como se ha mencionado en un principio, no se tienen en cuenta ni pérdidas por filtración de aire, por orientación, ni tampoco ganancias de calor por radiación solar, factores de sombra, emisividad, tipo de instalación, tipo de sistema ni el tipo de aparatos. Además, en el caso de un edificio de bloques, en una vivienda de planta intermedia y de características comunes, las pérdidas térmicas por fachada son tan sólo una parte del total, que varía mucho dependiendo de la geometría de la vivienda, sus características constructivas de conjunto y otras circunstancias, por lo que debe interpretarse que si la pérdida de calor por la fachada tradicional es el triple que por la fachada invertida (en este caso), el coste de la factura de calefacción-refrigeración NO va a ser el triple. Análisis de puentes térmicos en edificación Página 35 de 36
  39. 39. JUAN CANTÓ BLANQUER Ingeniero de edificación, Arquitecto Técnico 6. CONCLUSIÓN A la vista de los resultados del problema planteado, puede finalizarse el presente análisis concluyendo que, una correcta evaluación de los puentes térmicos así como una correcta solución, es de vital importancia si quiere conseguirse una óptima calidad de confort térmico, así como mejorar notablemente la eficiencia energética de los edificios. También cabe decir que es importante realizar un buen control de ejecución de obra, cuidando los detalles y puntos conflictivos que, como se ha comprobado, en ocasiones no requiere un coste elevado o ni siquiera un coste adicional, sino simplemente una buena disposición de los elementos constructivos. 7. BIBLIOGRAFÍA • CÓDIGO TÉCNICO DE LA EDIFICACIÓN • CATÁLOGO DE ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS DEL CTE • INSTITUTO NACIONAL DE ESTADÍSTICA • UNE-EN ISO 14683: Puentes térmicos en la edificación, transmitancia térmica lineal y Métodos simplificados y valores por defecto. • UNE-EN ISO 10211: Puentes térmicos en edificación, Flujos de calor y temperaturas superficiales y Cálculos detallados Análisis de puentes térmicos en edificación Página 36 de 36

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