NCh 853

La Norma Chilena NCh 853-2007 está dedicada al “Acondicionamiento térmico – Envolvente térmica de edificios – Cálculo de resistencias y transmitancias térmicas”.

Aplicación de la norma

Su uso es fundamental en todos los cálculos relacionados con las pérdidas de calor de los edificios y su alcance no puede explicarse mejor de lo que hace la propia norma:

1.1         Esta norma establece los procedimientos de cálculo para determinar las resistencias y transmitancias térmicas de elementos constructivos, en particular los de la envolvente térmica, tales como muros perimetrales, complejos de techumbres y pisos, y en general, cualquier otro elemento que separe ambientes de temperaturas distintas.

1.3         Los valores determinados según esta norma son útiles para el cálculo de transmisión de calor, potencia de calefacción, refrigeración, energía térmica y aislaciones térmicas de envolventes en la edificación.

El cálculo según esta norma es una de las alternativas que ofrece la Ordenanza General de Urbanismo y Construcciones OGUC para demostrar el cumplimiento de la Reglamentación Térmica (véase OGUC Art. 4.1.10 letra 1. B. 3.).

En el sistema chileno de Calificación Energética de Viviendas, el cálculo de los valores U de la envolvente de acuerdo a esta norma es un ejercicio imprescindible.

Régimen estacionario

En punto 1.2 se especifica que “Los procedimientos de cálculo… están basados en el supuesto que el flujo térmico se desarrolla… en régimen estacionario”.

Se habla de un régimen estacionario cuando el motor de la transmisión de calor – el gradiente de temperatura – permanece inalterado en el tiempo y en el lugar. Significa que el cálculo no toma en cuenta las fluctuaciones de temperatura entre día y noche, tampoco los efectos de la radiación solar sobre la envolvente ni los procesos de transmisión de calor resultantes al enfriamiento o calentamiento de materiales. Por lo tanto los resultados son teóricos y no representan condiciones reales. No obstante son la mejor aproximación que tenemos a nuestra disposición.

Contenido

La norma contiene las definiciones, símbolos y unidades físicas de los conceptos relacionados con la transmitancia térmica, además los valores de las resistencias térmicas de superficie, y una gran cantidad de ecuaciones para calcular la transmitancia térmica de los elementos constructivos de diferentes características.

El Anexo A consiste en un muy útil listado de materiales genéricos con su respectiva densidad y conductividad térmica.

Los Anexos B y C son dedicados a las cámaras de aire no ventiladas, mientras el Anexo D contiene algunos ejemplos de aplicación de la norma.

Resistencias térmicas superficiales

En casi todos los cálculos se utilizan los valores de resistencia térmica superficial. Esta depende, por la cara interior, de la dirección del flujo de calor. Por el exterior el valor a utilizar depende solamente de la velocidad del viento.

Los valores confirman la prioridad de la aislación térmica del techo por sobre el resto de la envolvente.

Resistencias térmicas superficiales según NCh 853

Elementos de capas homogéneas

Las principales ecuaciones de la norma son para los elementos simples homogéneos y los elementos compuestos por varias capas homogéneas.

El usuario frecuente se las sabe de memoria.

Elementos de capas homogéneas según NCh 853

Elementos heterogéneos

Se habla de elementos con heterogeneidades simples en el caso de muros con pilares o de techos con vigas macizas, donde los flujos de calor son siempre perpendiculares a las caras del elemento. En este caso se pondera las transmitancias térmicas de los diferentes sectores de la superficie.

Los elementos heterogéneos complejos son aquellos donde se generan flujos de calor en direcciones no perpendiculares a las caras del elemento. Son por ejemplo perfiles metálicos con nervio y alas. En este caso la norma considera que por sobre los valores calculados son válidos los resultados de ensayos.

Elementos con heterogeneidades según NCh 853

Pisos

Para pisos en contacto con el terreno la norma introduce la transmitancia térmica lineal K_l, permitiendo un cálculo simplificado donde entra principalmente el largo del perímetro exterior del piso. Esto corresponde al hecho que es por el exterior del zócalo donde el edificio pierde más calor, por sobre la cara inferior del piso.

Además entrega una ecuación para los pisos sobre una cámara de aire de hasta 1 m de altura que hoy en día están fuera de uso.

Elementos con cámaras de aire

Las fórmulas y figuras para elementos con cámaras de aire no son fáciles de usar. Se dan para cámaras de aire no ventiladas, medianamente ventiladas y muy ventiladas.

Cámaras de aire muy ventiladas

Solo las cámaras muy ventiladas, con el aire en movimiento, tienen importancia en la práctica constructiva de eficiencia energética: Se aplica a las fachadas y los techos ventilados.

La norma indica que los revestimientos al exterior de la cámara de aire no se toman en cuenta y se calcula la transmitancia hasta la capa material que limita del espacio ventilado hacia el interior.

Cámaras de aire no ventiladas

En obra es prácticamente imposible generar cámaras de aire no ventiladas. Las metodologías respectivas pueden ser de importancia para los fabricantes de productos de construcción, por ejemplo de cristales DVH.

Cámaras de aire medianamente ventiladas

Las cámaras de aire medianamente ventiladas, en teoría aportan a la aislación térmica de un elemento, pero en la práctica son elementos de alto riesgo.

Si una cámara de aire está conectada con el ambiente interior del edificio, el aire caliente y húmedo puede entrar al elemento constructivo y encontrarse con capas frías y condensar.

Si una cámara de aire está conectada solo con el exterior, pero no está bien ventilada, puede provocar la acumulación de humedad provocando daños a la construcción.

Si una cámara de aire está conectada tanto con el ambiente interior como con el exterior, estamos ante infiltraciones de aire que aumentan considerablemente las pérdidas de calor de un edificio.

No hay protección térmica sin protección de la humedad

Más efectivos que cámaras de aire son cámaras rellenas con materiales aislantes. La ventilación mal controlada de cámaras de aire puede generar patologías graves por efectos de humedad.

Los valores de conductividad térmica y las ecuaciones entregadas por la NCh 853 son válidos solo para materiales secos. Sin embargo, la humedad en los materiales de construcción aumenta considerablemente la conductividad térmica.

La NCh 853 es una herramienta valiosa para estimar las pérdidas de calor de los edificios. Es tentador de calcular los valores de hasta tres posiciones después del punto decimal. No obstante debemos preocuparnos también de los procesos higro-térmicos que se presentan en la construcción.

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La arquitectura y la energía están estrechamente vinculadas: una de las principales funciones de nuestras edificaciones es mantener en su interior una temperatura del aire distinta a la temperatura del ambiente exterior. Para esto es necesario evitar, o al menos reducir, la transmisión del calor por la envolvente del edificio. ¿Pero cómo se transfiere el calor en los edificios?

Principalmente existen tres formas de transferencia de calor: la conducción, la radiación y la convección.

Tipos de transferencia de calor

Conducción

La conducción es el paso del calor por contacto directo entre un cuerpo y otro.

Por ejemplo, es lo que sentimos como caliente cuando usamos un guatero, o como frío al pisar el piso helado sin calcetines.

La conducción transmite energía cinética entre átomos o moléculas adyacentes sin transporte de material. Este tipo de transferencia de calor es irreversible y transporta el calor de un nivel de energía más alto hacia un nivel inferior.

Radiación

La radiación es la emisión de energía desde la superficie de un cuerpo.

La experimentamos al exponernos a la radiación solar o acercándonos a una fogata, y nos damos cuenta que el calor de radiación es en independiente de la temperatura del aire.

La radiación de calor es parte de las ondas electromagnéticas. Por lo general, la energía es transportada por ondas infrarrojas. La radiación térmica es la única forma de transmisión del calor que puede penetrar el vacío.

Convección

La convección se refiere a transferencia de calor en gases y líquidos, al mezclarse partes de diferente temperatura.

Hacemos uso de la convección cuando utilizamos un secador de pelo, y la podemos observar cuando agregamos leche fría al café caliente.

La convección es el transporte de calor por medio del movimiento de un fluido, entre zonas con diferentes temperaturas y consecuentemente un gradiente de densidad. Implica la mezcla de elementos macroscópicos de porciones calientes y frías. Se incluye también el intercambio de energía entre una superficie sólida y un fluido.

Transmisión de calor en edificios

En los edificios encontramos, dondequiera que miremos, constantes procesos de transmisión de calor:

• La transferencia de calor a través de la envolvente opaca de un edificio sucede fundamentalmente por conducción.
• Tanto las ganancias solares como las ganancias internas son básicamente radiaciones de calor.
• Las convecciones más importantes en el balance térmico de los edificios son las pérdidas (o ganancias) por ventilación y por infiltraciones.

Casi todos los procesos de transmisión de energía térmica son procesos combinados, la conducción y la radiación casi siempre van acompañados por convecciones.

El acondicionamiento térmico de los edificios se basa en la radiación y en la convección: Mientras la calefacción idealmente es por radiación o una combinación entre radiación y convección, el aire acondicionado por lo general funciona solo por convección.

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La Reglamentación Térmica establece las condiciones mínimas de aislación térmica para las viviendas nuevas. En su versión vigente, no es una norma legal independiente, pero forma parte de la Ordenanza General de Urbanismo y Construcciones (OGUC). El Art. 4.1.10 de esta ordenanza incluye los estándares mínimos de aislamiento según la zonificación térmica desarrollada para este fin y además la manera de cumplir con esta norma. No obstante, la zonificación del país se publicó de forma independiente en el “Manual de Aplicación de la Reglamentación Térmica”.

La primera etapa de la Reglamentación Térmica entró en vigencia en el año 2000 con requisitos de aislación térmica para la techumbre. Las expectativas eran altas, en cuanto a mejorar considerable la habitabilidad de las viviendas en Chile. Estos eran los objetivos:

1. Mejorar la calidad de vida de la población con un costo mínimo.
2. Reducir el consumo de energía en el sector residencial y la contaminación que ésta genera tanto al interior como al exterior de la vivienda.
3. Reducir el deterioro de los materiales por exposición a grandes cambios de temperatura y humedades excesivas (riesgo de condensación).
4. Estimular el desarrollo de los sectores productivos y académicos.

Reglamentación Térmica

En el año 2007, con la segunda etapa, se amplió la aplicación a los muros exteriores, los pisos ventilados y las ventanas. Entiéndase como pisos ventilados aquellos que no están en contacto con el suelo, por ejemplo en el caso de casas sobre pilotes o edificios con estacionamientos en el primer piso. Las exigencias a las ventanas solo son relevantes para edificios con grandes superficies vidriadas.

Existen diferentes formas de cumplir con la reglamentación. Los responsables de esto son los arquitectos proyectistas que deben acreditar el cumplimiento en la Solicitud de Permiso de Edificación.

Reglamentación térmica_Chile

Como tercera etapa de la reglamentación, se proyectó originalmente la Certificación Energética de los edificios. Pero a través del tiempo, el Ministerio de Vivienda y Urbanismo cambió de planes y suspendió la Certificación a favor de un proceso menos riguroso de Calificación.

Hace un año existe entonces la Calificación Energética de Viviendas, un proceso voluntario para las viviendas construidas posterior a la entrada en vigencia de la 2da etapa de la Reglamentación Térmica. En el MINVU hay planes de llevar este proceso a la obligatoriedad dentro de pocos años.

Al mismo tiempo el Ministerio está en proceso de mejorar la Reglamentación Térmica, que desde el inicio ha sido criticada por deficiencias en la zonificación térmica y en el enfoque de las exigencias a la construcción. En el segundo trimestre del 2014 se encontró en consulta pública una nueva Norma Técnica Ministerial, la NMT 11 de acondicionamiento ambiental de edificios. Esta reemplazará los artículos respectivos de la OGUC e integrará las normas acústicas, de condiciones higrotérmicas y de calidad del aire, para los edificios de uso vivienda, educación y de salud. Representa una mejora y ampliación de la Reglamentación Térmica aunque todavía requiere mucho trabajo en detalle para que el resultado logre realmente “mejorar la calidad de vida de la población” y “reducir el consumo de energía … y la contaminación … al interior como al exterior de la vivienda”, promesas aún lejos de cumplirse después de 15 años de vigencia de la Reglamentación Térmica.

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El espectro visible de luz es aquel espectro de radiación electromagnética que es visible para el ojo humano, también conocido como espectro óptico, es decir, la luz visible. Cuando observamos el cielo azul o el pasto verde, quiere decir que estamos recibiendo distintas longitudes de onda en la banda de los 400 nm y los 700 nm.

La radiación infrarroja posee una mayor longitud de onda que la luz visible y es emitida por cualquier cuerpo cuya temperatura sea mayor que 0 °K (-273,15°C o cero absoluto), la radiación infrarroja (IR) es un tipo de radiación térmica y es aquí donde se explica una termografía.

termografía

¿qué es un termografía?

La termografía se podría definir como la impresión de radiación infrarroja emitida por un cuerpo a distancia, es decir, una técnica que permite “ver” la temperatura de distintas superficies sin la necesidad de tener contacto con ellas y a la que no tendría acceso el ojo humano.

Pero..

¿De qué nos serviría ver la temperatura de un edificio?

Termografía

El análisis termo gráfico trae consigo una serie de ventajas en la habitabilidad de los usuarios, la vida útil del edificio e incluso en la economía. Algunos de ellos son:

Aislación térmica: Mediante una termografía podemos estudiar el comportamiento y efectividad del aislante, incluso, la falta del mismo, además podemos identificar las zonas vulnerables y jerarquizar zonas a intervenir optimizando la inversión.

La humedad y las condensaciones: La humedad es la cantidad de vapor de agua presente en el aire que, al enfriarse condensa y no es difícil que se produzcan condensaciones superficiales en las edificaciones, sobre todo cuando existen temperaturas exteriores bajas y una alta humedad relativa.

Las condensaciones generan deterioro en los inmuebles, dañando los materiales y perjudicando la post venta (las empresas inmobiliarias gastan en concepto de post venta entre un 4% y un 10% de la inversión). Las condensaciones generan hongos y moho deteriorando la salud de los ocupantes, por ende, disminuyendo el confort térmico (las enfermedades respiratorias aumentan en un 30% en invierno). Las condensaciones en la edificación aumenta la conductividad térmica de los materiales, generando un mayor gasto energético, por ende, mayor inversión en la mantención del edificio.

Mediante una radiografía termográfica se pueden identificar fácilmente humedades sin la necesidad de quitar materiales o molestar a los habitantes.

Puentes térmicos: Los puentes térmicos son partes del cerramiento de un edificio en donde la resistencia normalmente uniforme cambia significativamente debido a penetraciones completas o parciales, materiales con distintas conductividades térmicas, cambios de espesor o juntas entre paredes, suelos o techos.(UNE EN ISO 10 211-1:1995).

Los puentes térmicos generan entre el 24% y 28% de las pérdidas energéticas en la edificación, generando pérdidas de dinero por costos energéticos, además, son difícilmente reparables y no existe relación entre los valores U constructivos y las zonas más débiles.

Mediante una termografía podemos saber con cierto detalle dónde están los puentes térmicos de nuestro edificio y tomar decisiones fundamentadas para evitarlos.

Otras ventajas de la utilización de termografías

• Fugas: La termografía permite identificar las fugas en sistemas de aire acondicionado y agua.
• Energía solar: La termografía nos permite evaluar la calidad de la instalación, desde comprobar el intercambio de líquidos, hasta identificar defectos de soldaduras.

Fuente: Imagen potada: www.testouk.com

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Fue diseñada bajo el tema “Retraerse en la naturaleza“. El diseño ha sido sumamente elogiado no sólo por los distintos elementos del diseño sustentable como la eficiencia energética y el piso elevado en consideración de las fuertes nevadas, sino también por la panorámica de 360 grados que permite el “retraerse”. El proyecto fue elegido unánimemente por el jurado en reconocimiento al hecho de que la gente que viva en la casa pueda escoger el escenario de acuerdo a su ánimo en el momento.

Para disminuir las emisiones asociadas a la producción, transporte y construcción de la casa, y para contribuir a la economía local, el uso de hormigón fue mantenido al mínimo usando principalmente madera de la región. También se consideró el reciclaje de los materiales locales en el futuro, al adoptar un diseño que permite desmantelar fácilmente de la casa.

Concepto:

“Horizon House” simboliza el diálogo entre el espacio privado y el paisaje de los pastizales en Taiki-cho, Japón. El espacio libre interior, conectado desde las fundaciones hasta el cielo, ofrece una panorámica de 360 grados de la naturaleza mostrando los cambios de estación a las personas que lo habitan. Además, para prevenir que las ventanas sean tapadas con la nieve, el espacio habitable fue levantado un metro usando fundaciones de madera, permitiendo disfrutar la vista desde el interior durante todo el año.

Información de referencia.

“HORIZON HOUSE” Design: Harvard University

Diseñadores.

• Professor Mark Mulligan (supervising faculty)
• Thomas Sherman
• Ana Garcia Puyol
• Carlos Cerezo Davila

Fuente: www.reuters.com

Facebook page: www.facebook.com/Harvard.lixil.iuac

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