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Materiales Constructivos y Balance Térmico

Estrategias básicas de climatización pasivaESTRATEGIAS DE CONTROL CLIMÁTICO EN FUNCIÓN DE LOS MECANISMOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR

Watson, D & Labs K. Climatic Design, McGraw‐Hill Book Co. New York. USA 1983

conducción convección radiación evaporación

FRÍO

Promover gananciasPromover ganancias 

solares

Evitar pérdidasMinimizar el flujo conductivo de calor

Minimizar el flujo de aire al exterior

Minimizar la infliltración

CALO

R

Evitar gananciasMinimizar el flujo conductivo de calor

Minimizar la infiltraciónMinimizar las ganancias 

solares

Promover pérdidasPromover el 

enfriamiento terrestrePromover la ventilación

Promover el enfriamiento radiante

Promover el enfriamiento evaporativo

Exterior - Clima Normales climatólogicas y su análisis

Microclima de sitio y su análisis

Asoleamiento y su análisis

Forma arquitectónica y orientación

Compacidad – cociente entre volumen y superficie de envolvente por su potencial de intercambio energético interior-exterior

El ámbito exterior determinará en gran medida la FORMA, PROPORCIONES Y TAMAÑO de la edificación

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Interior - Confort

Control de 3 variables:

Temperatura Temperatura del aire

Calor emitido por superficies y personas

Humedad

Velocidad del aire

¿Donde se producen los intercambios entre exterior e interior?

¿Qué es el CAL0R? ¿Para qué nos sirve?

Calor y Temperatura

El calor es una cantidad de energía y es una expresión del movimiento de las moléculas que componen un cuerpo.

La temperatura es la medida del calor de un cuerpo Más calor, misma temperatura

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Energía Térmica a nivel molecular

Cambios físicos en la materia CAMBIOS DE ESTADO, son aquellos

que se producen por acción del calor

PROGRESIVOS - sublimación, fusión y evaporación / ebullición

REGRESIVOS – sublimación, solidificación, condensación

Las leyes de la termodinámica

Ley cero – equilibrio térmico

1° Ley – principio de conservación de energía

2° Ley – el calor viaja siempre hacia el frio (entropía)

3°Ley – cero absoluto inalcanzable

Estas leyes solo aplican para los sistemas macroscópicos

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Los materiales

Características térmicas básicas

Características térmicas superficiales

Materiales aislantes

Masa térmica

Características térmicas básicas

Densidad (kg/m3)

Conductividad k (W/mºC) y

Resistividad (mºC/W)

Conductancia (W/m2 °C) y

Resistencia R=e/k (m2 °C/W)

Valor R

Calor Específico Ce (J/kg °C)

Calor Específico volumétrico (Kj/m3 °C)

Capacidad Térmica (J/m2 °C)

Densidad o Masa Específica Es la propiedad que mide lo

concentrada que esta la masa de un cuerpo

Por ejemplo, el plomo tiene mayor densidad que la madera.es la relación que existe entre la masa y el volumen de un cuerpo.

Densidad = masa / volumen

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Conductividad y Conductancia Conductividad: propiedad física

de los materiales que mide la capacidad de conducción de calor (W/m°C).

Conductancia: Es igual a la conductividad dividida por el espesor (W/m2°C).

Medida de transferencia de calor a través de materiales, formados por una o varias capas acero - elevada conductividad (50 W/m°C) y baja

resistividad (0.02 m°C/W)poliestireno expandido - conductividad muy baja (0.03 W/m°C) y resistividad alta (33.33 m°C/W).

Resistividad, Resistencia y Valor R Resistividad: inverso de la

conductividad (1/k) y por lo tanto representa la capacidad del material para resistir el flujo de calor. (m°C/W).

Resistencia: capacidad de una capa de material para resistir el flujo de calor y es igual a la resistividad multiplicada por el espesor (m2°C/W).

La conductancia y la resistencia (R) son propiedades de una capa de material, por lo que dependen del espesor específico de dicha capa

Ce, Ce Volumétrico y Capacidad Térmica

Ce - capacidad de los materiales para acumular calor en su propia masa

Ce Volumétrico - capacidad de almacenamiento de calor de un material de acuerdo a su densidad

Capacidad Térmica - medida del calor que pueden almacenar las capas de material

Se puede determinar multiplicando la densidad del material por el espesor de la capa, y luego por su calor específico

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Características superficialesAbsortividad y Absortancia (0-1)

solar, visible y térmica

Emisividad y Emitancia (0-1)

Reflectividad y Reflectancia (0-1)

Rugosidad (+ de 1)

Materiales aislantes

FUNCIONES:

• Minimizar el paso del calor

• Controlar temperaturas superficiales

• Modificar la inercia térmica

Aislantes resistivos (conducción) Aislamiento por resistencia térmica (elevada Resistencia / baja Conductancia)

Placas

Fieltros

Aislantes rociados

Espumas de relleno

Aislantes reflectantes (radiación) Acabados claros y brillantes

Aislamiento capacitivo o Masa Térmica

Efecto de Masa térmicaSe presenta en Materiales con:

• Elevada capacidad térmica (espesor considerable)

• Alto calor específico volumétrico

• Conductividad moderada (0.5-2 W/m ºC)

RETRASO TÉRMICO

(desfase en tiempo)

AMORTIGUAMIENTO TÉRMICO (factor de amortiguamiento)

Adobe Ladrillo Piedra Concreto Agua

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Conceptos y definiciones

Piel – analogía

Envolvente – protege el interior, envoltura

Fachada – aspecto visual y compositivo

Cerramiento – capacidad de contener y atemperar

Exterior – Envolvente - Interior

Transferencia de Calor Intercambio de energía en forma de calor

Entre 2 cuerpos o partes de un cuerpo

Deben estar a diferente temperatura

CALOR – energía que poseen los cuerpos

TEMPERATURA – medición de esta energía

Temperatura NO ES IGUAL a calor

Mecanismos de transferencia de calor

Conducción - entre cuerpos sólidos

Convección – entre fluidos (gases y líquidos)

Radiación - las sustancias que intercambian calor no tienen que estar en contacto, sino que pueden estar separadas por un vacío.

Evaporación**

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Enta

lpía

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Mecanismos de transferencia de

calor

https://www.youtube.com/watch?v=E5chWfVLmHk

https://www.youtube.com/watch?v=1fbG4zt9xn4

Radiación

No necesita medio de transporte

Puede darse en el vacío

Directa e indirecta

Energía solar

Todos los objetos emanan alguna forma de radiación

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Conducción

En la materia sólida

Transferencia de molécula a molécula

Distintas propiedades de los materiales Materiales conductores

Materiales aislantes

Materiales masivos

http://www.educaplus.org/play-324-Transmisi%C3%B3n-del-calor-por-conducci%C3%B3n.html

Convección

En los fluidos

Transferencia por el movimiento del fluido “circulaciones convectivas”

http://www.educaplus.org/play-320-Transmisi%C3%B3n-del-calor-por-convecci%C3%B3n.html

Enfriamiento evaporativo

Cambio de fase del agua de líquida a gaseosa

Estanques, fuentes, superficies de agua

Vegetación por evapo-transpiración