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PROPIEDADES TERMICAS DE LOS MATERIALES PROPIEDADES TÉRMICAS DE MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN Y AISLANTES Conductividad térmica(W/(m·K))

Difusividad térmica (m2/s) (x10-6)

Material

Densidad(kg/m )

Calor específico(J/(kg·K))

Acero

7850

460

47-58

13,01-16,06

Agua

1000

4186

0,58

0,139

Aire

1,2

1000

0,026

21,67

Alpaca

8,72

398

29,1

8384,8

Aluminio

2700

909

209-232

85,16-94,53

Amianto

383-400

816

0,078-0,113

0,250-0,346

Arcilla refractaria

2000

879

0,46

0,261

Arena húmeda

1640

-

1,13

-

Arena seca

1400

795

0,33-0,58

0,296-0,521

Asfalto

2120

1700

0,74-0,76

0,205-0,211

Baldosas cerámicas

1750

-

0,81

-

Baquelita

1270

900

0,233

0,201

Bitumen asfáltico

1000

-

0,198

-

Bloques cerámicos

730

-

0,37

-

Bronce

8000

360

116-186

40,28-64,58

Carbón (antracita)

1370

1260

0,238

0,139

Cartón

-

-

0,14-0,35

-

Cemento (duro)

-

-

1,047

-

Cinc

7140

389

106-140

38,16-50,41

Cobre

8900

389

372-385

107,45-111,20

Corcho (expandido)

120

-

0,036

-

Corcho

120

1880

0,042

0,186

3

DISEÑO BIOCLIMATICO

(tableros) Espuma de 40 poliuretano

1674

0,029

0,433

Espuma vidrio

100

-

0,047

-

7400

251

64

34,46

220

795

0,035

0,200

Fundición

7500

-

55,8

-

Glicerina

1270

2430

0,29

0,094

Goma dura

1150

2009

0,163

0,070

Goma esponjosa

224

-

0,055

-

Granito

2750

837

3

1,303

Hierro

7870

473

72

19,34

Hormigón

2200

837

1,4

0,761

Hormigón de 1600-1800 cascote

-

0,75-0,93

-

Láminas de fibra de 200 madera

-

0,047

-

Ladrillo cromo

3000

840

2,32

0,921

1800

840

0,8

0,529

3600

-

2,44

-

Ladrillo de 2000 magnesita

1130

2,68

1,186

Ladrillo de 1700 mampostería

837

0,658

0,462

Ladrillo sílice

de

1900

-

1,070

-

Lana vidrio

de

100-200

670

0,036-0,040

0,537-0,299

Latón

8550

394

81-116

24,04-34,43

Linóleo

535

-

0,081

-

de

Estaño Fibra vidrio

de

al

Ladrillo común Ladrillo circonio

de

DISEÑO BIOCLIMATICO

Litio

530

360

301,2

1578,61

Madera

840

1381

0,13

0,112

650

1884

0,142

0,116

650

1298

0,116

0,137

750

1591

0,349

0,292

650

1340

0,152

0,175

750

1591

0,349

0,292

800

1340

0,143

0,133

Madera de 700 haya blanca

1340

0,143

0,152

Madera pino

650

1298

0,163

0,193

Madera de 550 pino blanco

1465

0,116

0,144

Madera roble

850

2386

0,209

0,103

Mármol

2400

879

2,09

0,991

Mica

2900

-

0,523

-

Mortero de cal y 1900 cemento

-

0,7

-

Mortero de 2100 cemento

-

1,4

-

Mortero de 300-650 vermiculita

-

0,14-0,26

-

Mortero yeso

1000

-

0,76

-

Mortero para revoques

1800-2000

-

1,16

-

Níquel

8800

460

52,3

12,92

Oro

19330

130

308,2

122,65

Madera abedul

de

Madera alerce

de

Madera arce

de

Madera chopo

de

Madera fresno

de

Madera haya

de

de

de

de

Pizarra

2650

758

0,42

0,209

600-1200

-

0,29-0,58

-

Plata

10500

234

418

170,13

Plexiglás

1180

-

0,195

-

Plomo

11340

130

35

23,74

Poliestireno

1050

1200

0,157

0,125

Porcelana

2350

921

0,81

0,374

Serrín

215

-

0,071

-

Tierra de 466 diatomeas

879

0,126

0,308

Tejas cerámicas

1650

-

0,76

-

Vermiculita expandida

100

837

0,07

0,836

Vermiculita suelta

150

837

0,08

0,637

Vidrio

2700

833

0,81

0,360

Yeso

1800

837

0,81

0,538

DISEÑO BIOCLIMATICO

Placas yeso

de

DISEÑO BIOCLIMATICO

CLIMA INTERIOR El clima continental se da en aquellas regiones españolas alejadas del mar y separadas de él por cadenas montañosas. Las características de éste clima son: 

Temperatura: se caracterizan por ser extremas; inviernos muy fríos y largos, y veranos muy calurosos y cortos.



Precipitaciones: Son muy escasas y se producen principalmente en primavera y en otoño.



Apenas hay estaciones intermedias: se pasa rápidamente del frío de invierno, al calor de verano. Las montañas que rodean la Meseta impiden la entrada de aires procedentes del mar, que podrían suavizar las temperaturas. La vegetación es pobre y escasa; se reduce a algunos bosques de encinas y pinos, y a matorrales olorosos como el tomillo y el romero.

TEMPERATURA DEL AIRE Y SUPERFICIALES La temperatura del aire solo depende del aporte de la energía solar, la cual es absorbida en diferentes formas según las características de la superficie sobre la cual incide,. La temperatura del aire es la que circula a través de un abrigo meteorológico a una altura comprendida entre 1.25 y 2 metros sobre el nivel del suelo. El instrumento utilizado para medir temperaturas se llama termómetro. Existen varios tipos de termómetros, cuya construcción varia según el uso a que se destinan y su modo de utilización. Todos los termómetros miden la temperatura y sus variaciones aprovechando el efecto producido por el calor sobre un cuerpo. Generalmente se utiliza la dilatación que acompaña a un incremento de calor. La dilatación del mercurio contenido en un tubo cerrado de vidrio, constituye el fundamento del termómetro científico más común. Algunas veces se utiliza alcohol en lugar de mercurio. En meteorología, las temperaturas que mayormente se miden son las siguientes: Temperatura del aire o ambiente.- es la temperatura del aire registrada en el instante de la lectura. Punto de rocío (Temperatura de punto de rocío)..- es la temperatura a la cual el aire alcanza la saturación, es decir se condensa. Esta temperatura es medida por medio del Psicrómetro, Instrumento consistente en un termómetro de bulbo seco y uno de bulbo húmedo, que se utiliza para medir el contenido de vapor de agua en el aire. Temperatura Máxima.- es la mayor temperatura registrada en un día, y que se presenta entre las 14:00 y las 16:00 horas.

DISEÑO BIOCLIMATICO

Temperatura Mínima..- es la menor temperatura registrada en un día, y se puede observar en entre las 06:00 y las 08:00 horas. La Temperatura del aire (Ta) es el parámetro básico para la evaluación térmica de un local y se mide con un termómetro de bulbo seco. La Temperatura radiante media (Trm) es el promedio de las temperaturas de las superficies interiores del local y es tan importante como la temperatura del aire por la magnitud del intercambio de radiación infrarroja. En general suele ser similar a la del aire interior, pero su hay alguna superficie relativamente caliente (techos en verano) o fría (ventanas en invierno) conviene calcular la Trm ponderada, según el área (An) y la temperatura (Tn) de cada una de las (n) paredes, suelo y techo Trm =  (Tn x An) /  An La Temperatura operativa (To) es una combinación de la temperatura del aire Ta y la TRm, con un efecto conjunto similar. Si la velocidad del aire es pequeña (V1 Met conviene considerar la velocidad mínima como V = 0.3 (M-1), debido a los movimientos corporales. La Humedad relativa del aire (HR) suele ser el factor que menos importante, sin influencias aparentes con valores entre el 40% y el 60%. Cuando los factores personales y ambientales son moderados se consideran satisfactorio el intervalo entre el 30% y el 70% de humedad relativa.

Sin embargo, una humedad relativa elevada limita la evaporación del sudor, sobre todo si coinciden temperaturas elevadas con poca velocidad de aire o actividades intensas, creando una sensación incómoda que conviene corregir con los otros factores.

DISEÑO BIOCLIMATICO

TEMPERATURA SOL-AIRE Para simplifcar los fenómenos exteriores de intercambio de energía los programas, a menudo, usan el concepto de temperatura sol-aire

Como se aprecia en el dibujo, en la superficie exterior del edificio se puede realizar el siguiente balance de energía:

lT es la radiación total (W/m²) que inciden sobre la superficie que posee cierta orientación (compuesta de su parte directa y su parte difusa –a su vez, esta proviene del cielo y de la parte reflejada por el entorno). La parte del intercambio correspondiente a la onda larga OL, en principio se debería analizar como un recinto en el que hay tres superficies a tres temperaturas diferentes: Tcielo, Tresto, Tpared. Una vez hecho el análisis se puede linealizar la solución como se muestra:

Donde

DISEÑO BIOCLIMATICO

αOL es la absortividad en el rango de onda larga. Fpared,cielo es el factor de visión del cielo desde la pared o superficie. Fpared,cielo es el factor de visión de lo que no es cielo, desde la pared o superficie. Finalmente si se reorganiza la ecuación original del balance teniendo en cuenta esta linealización se tiene:

Donde la Tsol-aire se defne por:

Por lo tanto la temperatura sol-aire nos permite conocer (usando un coeficiente equivalente de convección)la cantidad de calor que entra por conducción desde el exterior, en un instante dado. Atención: Esta excitación exterior del edificio depende de la orientación de la superficie, por lo tanto en un mismo instante, la excitación de cada muro puede ser diferente (diferente incidencia de la radiación solar y/o visión del cielo y los alrededores).

Temperatura Sol-aire (Tsol-aire) es una variable que se utiliza para calcular la carga de refrigeración de un edificio y determinar la ganancia total de calor a través de las superficies exteriores. Es representada por la siguiente expresión:

Donde:  

= tasa de transferencia de calor [W] = superficie de transferencia de calor [m²]



DISEÑO BIOCLIMATICO

 

= coeficiente de transferencia de calor por radiación (onda larga) y convección [W/m²K] = temperatura ambiente exterior [°C] = temperatura de la cara exterior [°C]

La ecuación anterior solo tiene en cuenta las diferencias de temperatura y hace caso omiso de dos parámetros importantes, que es 1) flujo de radiación solar, y 2) el intercambio de infrarrojos del cielo. El concepto de Tsol-airese introducen así para permitir que estos parámetros que deben incluirse dentro de un cálculo mejorado. Entonces la expresión sería:

Donde:   

= índice absortividad de la radiación solar (la absortancia solar de la superficie es el inverso de la reflectancia del material) [-] = irradiancia solar global (ej. radiación solar total diaria incidente en una superficie) [W/m²] = radiación infrarroja adicional debido a la diferencia entre la temperatura del aire exterior y la temperatura del cielo aparente. Esto se puede escribir como [W/m²]

El producto encontrado se puede utilizar para calcular la cantidad de transferencia de calor por unidad de área, como a continuación:

Una ecuación equivalente y más útil para la pérdida de calor neto a través de toda la construcción es:

Donde:   

= transmitancia térmica U, según ISO 6946 [W/m²K]. = temperatura interior [°C] = diferencia entre la temperatura exterior de bulbo seco y la temperatura radiante media del cielo [°C]

DISEÑO BIOCLIMATICO

Por expansión de la ecuación por sustitución transferencia de calor:

se deriva la siguiente ecuación de

La ecuación anterior se utiliza para las fachadas opacas en, 1 y hace que el cálculo intermedio de innecesario. La ventaja principal de este último enfoque es que evita la necesidad de un nodo de diferente temperatura al aire libre para cada fachada. De este modo, el esquema de solución se mantiene simple, y las condiciones de radiación solar y el cielo de todas las fachadas se pueden agregar y se distribuye a los nodos de la temperatura interna como plusvalías o minusvalías.

DISEÑO BIOCLIMATICO

TRANSMISION TERMICA DE ESTRUCTURAS Es sabido que el acero, como material, tiene una alta conductividad térmica (λ=58,000Wm/K), lo que ha de tenerse en consideración en el momento del diseño de soluciones constructivas. Esta condición crea con facilidad puentes térmicos en las edificaciones, lo que puede generar pérdidas o ganancias térmicas indeseadas y, dependiendo de factores como diferenciales de temperatura, humedades interiores, etc., condensación en las caras interiores frías. Como referencia se indica a continuación los valores aproximados de conductividad térmica de diferentes materiales: Hormigón armado

(densidad aparente 2.400kg/m3) λ = 1,630Wm/K

Ladrillo hecho a máquina macizo (densidad aparente 1.000kg/m3) λ = 0,460Wm/K Ladrillo hecho a máquina macizo (densidad aparente 2.000kg/m3) λ = 1,000Wm/K Madera (pino)

(densidad aparente 460kg/m3) λ = 1,630Wm/K

Lana mineral

(densidad aparente 40kg/m3)

Poliestireno Expandido

(densidad aparente 10kg/m3)

λ = 0,043Wm/K

Poliuretano

(densidad aparente 25kg/m3)

λ = 0,027Wm/K

λ = 0,042Wm/K

El diseño de eficiencia energética es hoy una exigencia normativa en la mayoría de los países. Algunos países de la región han avanzado en este aspecto fijando los valores de las transmitancias térmicas máximas (U=W/m2K) o las resistencias térmicas mínimas (Rt=m2K/W) para los elementos de la envolvente, cubierta y pisos ventilados de un edificio en sus distintas zonas climáticas. En otros países se debe incluir el cálculo completo de pérdidas y ganancias térmicas de la edificación para asegurar el cumplimiento de los estándares de confort térmico al interior de las construcciones. Sin embargo, y más allá de las disposiciones reglamentarias o normativas que rijan en los distintos países, el diseño, considerando los factores de aislamiento térmico que aseguren los estándares de confort a sus habitantes, así como el aseguramiento de la eficiencia energética reduciendo los consumos excesivos de energía en acondicionamiento térmico: calefacción o aire acondicionado- es también un compromiso ético que convoca a todos los profesionales y actores de la construcción. La debida consideración a estos aspectos es una preocupación que queremos poner en valor en esta sección, contribuyendo a la difusión de soluciones constructivas en acero que aborden la aislación térmica de los edificios construidos en acero. Esta información se

DISEÑO BIOCLIMATICO

estará actualizando y complementando permanentemente, reportándose las novedades importantes a través del newsletter mensual. CONDUCTIVIDAD TÉRMICA: La conductividad térmica es la cantidad de calor que se transmite a través de la unidad de espesor de un material, cuando la diferencia de temperatura entre ambas caras es de 1ºC. Por tanto, es una propiedad física de los materiales que mide la capacidad de conducción de calor. El coeficiente de conductividad térmica (lambda: λ) caracteriza la cantidad de calor necesario por m2, para que atravesando durante la unidad de tiempo, 1 m de material homogéneo obtenga una diferencia de 1 °C de temperatura entre las dos caras. Las unidades en las que se suele expresar la conductividad térmica son: W / mK. Cuanto menor es el valor de Conductividad Térmica mejor aislante térmico es el material. RESISTENCIA TÉRMICA (R): representa la capacidad del material de oponerse al flujo del calor. En el caso de materiales homogéneos es la razón entre el espesor y la conductividad térmica del material: R=e/λ donde "e", es el espesor del material expresado en metros y "λ", es la conductividad térmica expresada en W/mK. - Para un mismo valor de conductividad térmica, a mayor espesor mayor valor de Resistencia Térmica. - Para un mismo espesor, a menor conductividad térmica mayor valor de Resistencia Térmica. Cuanto mayor es el valor de Resistencia Térmica mejor aislante térmico es el material. Las unidades en las que se suele expresar la resistencia térmica son: m2K / W. La Resistencia Térmica total de una estructura será la suma de las resistencias externas (1/he, 1/hi) y las resistencias internas (R1, R2, R3,...): Rt = 1/he + 1/hi + R1 + R2 + R3 +...

(los valores he, hi son valores constantes y tabulados)

TRANSMITANCIA TÉRMICA (U): Es la cantidad de energía que atraviesa, en la unidad de tiempo, una unidad de superficie de un elemento constructivo cuando entre dichas caras hay una diferencia de temperatura de 1 grado entre el interior y el exterior. Es el inverso a la Resistencia Térmica: U = 1 / Rt

Las unidades en las que se suele expresar la transmitancia térmica son: W / m2K

DISEÑO BIOCLIMATICO

Cuanto menor es el valor de la Transmitancia Térmica mejor aislada está la estructura.