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Analisis de la fachada ventilada ligera
UNIVERSITAT POLITÈCNICA DE CATALUNYA MASTER EN ARQUITECTURA, ENERGIA I MEDI AMBIENT Tesina de Master ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE LA FACHADA VENTILADA LIGERA RESPECTO A ACCIONES DEL VIENTO Y LOS DESEMPEÑOS TÉRMICO Y ACÚSTICO Alumno: Luiz Henrique Vefago Tutor: Prof. Dr. Jaume Avellaneda Díaz-Grande Justificativa del trabajo Las fachadas tienen el poder de creación y representación de la identidad del edificio y de componer con el espacio urbano 40% del total de la humedad que entra en los edificios incide en las fachadas Las fachadas pueden actuar como elementos acondicionadores del edificio El tema de la acción de los vientos todavía está poco desarrollado Posibilidad de mejoría de los desempeños higrotérmico y acústico Introducción Datos energéticos Desempeño Acciones de los vientos Consideraciones Finales Objetivo General Analizar el comportamiento de la fachada ventilada respecto a las acciones del viento actuantes en este tipo de fachada, así como los desempeños térmico y acústico de una fachada ventilada ligera, tema todavía poco desarrollado por la bibliografía internacional. Introducción Datos energéticos Desempeño Acciones de los vientos Consideraciones Finales Objetivos específicos Analizar la energía incorporada en la fabricación y el dióxido de carbón para la obtención de esta fachada; Analizar la resistencia térmica en la fachada ventilada ligera propuesta; Examinar la reducción sonora de este tipo de fachada; Evaluar la transferencia de vapor de agua; Examinar el comportamiento al viento de la fachada. Introducción Datos energéticos Desempeño Acciones de los vientos Consideraciones Finales Método Evaluación - de la energía incorporada y del CO2 por medio de valores disponibles - desempeño térmico a través del método analítico establecido por el DB-HE (ahorro de energía) del Código técnico - desempeño acústico, por medio del DB-HR (protección frente al ruido) del CTE y por el programa de ordenador Sound Insulation Prediction - Comportamiento ante al viento a través de ensayos de presión estática y dinámica a ser realizados posteriormente Introducción Datos energéticos Desempeño Acciones de los vientos Consideraciones Finales Estructura del trabajo Capítulo 1 - aborda las justificativas, objetivos y métodos desarrollados en el trabajo Capítulo 2 – son presentadas los análisis de energía incorporada y CO2 Capítulo 3 – presenta los datos de desempeño térmico y acústico para la fachada ventilada estudiada Capítulo 4 – aborda el comportamiento al viento de la fachada ventilada Capítulo 5 – consideraciones finales del trabajo Introducción Datos energéticos Desempeño Acciones de los vientos Consideraciones Finales Composición de la fachada Interior Int Ext Exterior Introducción Datos energéticos Desempeño Acciones de los vientos Consideraciones Finales Datos energéticos - masa Masa del prototipo que tiene (4X5,5)m - Cartón-yeso 31% Masa (kg) - aluminio 8% Placa revestimiento externo Perfiles horizontales 21% aluminio 3% Cartón-yeso 31% Perfiles verticales aluminio 3% Poliestireno expandido 0% Acero estructural 0% Perfiles aluminio cartón-yeso 2% fibrocemento 34% Lana de roca 6% Distribución de la masa en el prototipo que será ensayado Introducción Datos energéticos Desempeño Acciones de los vientos Consideraciones Finales Datos energéticos - energía (a) energía con metales de primera fusión – 72% aluminio (b) energía con aluminio 100% reciclado - 50% aluminio Energía (MJ) con metales reciclados Energía (MJ) Placa revestimiento externo 12% Cartón-yeso 4% Perfiles aluminio cartón-yeso 18% Lana de roca 5% Perfiles horizontales aluminio 28% Placa revestimiento externo 22% Cartón-yeso 7% Perfiles aluminio cartón-yeso 12% Lana de roca 9% fibrocemento 6% Poliestireno expandido 1% Perfiles verticales aluminio 26% Acero estructural 0% Perfiles horizontales aluminio 20% Perfiles verticales aluminio 18% (a) fibrocemento 11% Acero estructural 0% Poliestireno expandido 1% (b) Distribución de la energía en el prototipo que será ensayado Introducción Datos energéticos Desempeño Acciones de los vientos Consideraciones Finales Datos energéticos - energía Energía incorporada absoluta en (MJ) con metales de primera fusión 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 Cartón-yeso Perfiles aluminio cartón-yeso Lana de roca fibrocemento Poliestireno expandido M asa (kg) Acero estructural Perfiles verticales aluminio Perfiles horizontales aluminio Placa revestimiento externo Energía (M J) 12000 10000 6000 4000 2000 0 Energía incorporada absoluta en (MJ) con metales reciclados Diferencia de energía incorporada – 61,5% 8000 Cartón-yeso Perfiles aluminio cartón-yeso Lana de roca fibrocemento Poliestireno expandido M asa (kg) Introducción Acero estructural Perfiles verticales aluminio Perfiles horizontales aluminio Placa revestimiento externo Energía (M J) Datos energéticos Desempeño Acciones de los vientos Consideraciones Finales Datos energéticos – CO2 (a) CO2 con metales de primera fusión – 79% aluminio (b) CO2 con aluminio 100% reciclado - 52% aluminio CO2 (kg) Placa revestimiento externo 8% Cartón-yeso 3% CO2 (kg) con metales reciclados Perfiles aluminio cartónyeso 19% Placa revestimiento externo 20% Lana de roca 4% Perfiles horizontales aluminio 31% fibrocemento 5% Acero estructural 0% Perfiles verticales aluminio 29% Cartón-yeso 6% Perfiles aluminio cartónyeso 13% Lana de roca 9% Perfiles horizontales aluminio 20% Poliestireno expandido 1% Perfiles verticales aluminio 19% (a) fibrocemento 11% Poliestireno expandido 2% Acero estructural 0% (b) Distribución del CO2 en el prototipo que será ensayado Introducción Datos energéticos Desempeño Acciones de los vientos Consideraciones Finales Datos energéticos – CO2 CO2 absoluto en (kg) con metales de primera fusión 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 Cartón-yeso Perfiles aluminio cartón-yeso Lana de roca fibrocemento Poliestireno expandido M asa (kg) Acero estructural Perfiles verticales aluminio Perfiles horizontales aluminio Placa revestimiento externo CO2 (kg) 1000 900 800 700 600 metales reciclados 500 400 300 200 100 0 CO2 absoluto en (kg) con Cartón-yeso Perfiles aluminio cartón-yeso Lana de roca fibrocemento Poliestireno expandido M asa (kg) Introducción Acero estructural Perfiles verticales aluminio Perfiles horizontales aluminio Diferencia de emisión de aluminio – 72,5% Placa revestimiento externo CO2 (kg) Datos energéticos Desempeño Acciones de los vientos Consideraciones Finales Datos energéticos – Comparación Cerramiento Descripción Masa (kg/ m2) Energía (MJ/m2) CO2 (kg/m2) Ladrillo 140 386 40,5 Mortero 50 50 6,9 Monocapa 30 130 21 Lana roca 3,5 78 5 223,5 644 73,4 Ladrillo 263 726 55 Mortero 47 48 5 Monocapa 30 130 21 Lana roca 2,4 54 3 342,4 958 84 Ladrillo 140 386 40,5 Mortero 50 50 6,9 Monocapa 30 130 21 Lana roca 3,5 78 5 Piedra 40 130 9 Total 263,5 774 82,4 Total 65 1558 134 Total 65 865 56,4 Materiales Pared fábrica de ladrillo cerámico 6cm aislamiento térmico Hoja interna de fábrica de ladrillo perforado y revestimiento interno Total Pared fábrica de ladrillo cerámico 4cm aislamiento térmico, hoja interna de fábrica de ladrillo perforado y cámara no ventilada Total Pared fábrica de ladrillo cerámico 6cm aislamiento térmico, hoja interna de fábrica de ladrillo perforado y cámara ventilada Fachada ventilada estudiada Sin metales reciclados Fachada ventilada estudiada Con metales reciclados Introducción Datos energéticos Desempeño Acciones de los vientos Consideraciones Finales Desempeños térmico y acústico Cálculos realizados - manualmente, diferencia del contenido de vapor de agua - por programa de ordenador llamado econdensa, por la diferencia de presiones Introducción Datos energéticos Exterior Desempeño Cámara de aire ventilada Aire Acciones de los vientos Interior Consideraciones Finales Desempeños térmico y acústico Cerramiento Descripción Espesor (cm) Masa (kg/m²) Transmitancia térmica (m2.k/W) Capacidad térmica (KJ/m2.K) Retraso térmico (h) Ra (dBA) Cartón yeso, 6cm aislamiento térmico, Cámara de aire, Placa impermeable al paso del agua y placa de resina fenólica 27,2 65 0,50 51 5,84 47 27,5 223,5 0,49 230 13,3 48 Pared fábrica de ladrillo cerámico 4cm aislamiento térmico, hoja interna de fábrica de ladrillo perforado y cámara ventilada 39,5 342,4 0,53 352 16,2 50 Pared fábrica de ladrillo cerámico 6cm aislamiento térmico, hoja interna de fábrica de ladrillo perforado y cámara ventilada 31,5 263,5 0,51 116 6,6 45 Pared fábrica de ladrillo cerámico 6cm aislamiento térmico Hoja interna de fábrica de ladrillo perforado y revestimiento interno Introducción Datos energéticos Desempeño Acciones de los vientos Consideraciones Finales Acción del viento Métodos de análisis - teóricos - túnel de viento - en edificios reales - en laboratorio con maquetas en escala real Convenio con Knauf y Folcrá para la realización de ensayos - presión estática - presión dinámica - ensayos previstos para fin del mes de septiembre Introducción Datos energéticos Desempeño Acciones de los vientos Consideraciones Finales Acción del viento Ensayo de presión dinámica - cámara simple - dimensiones del prototipo (4,0X5,5)m - método: placa graduada Esquema del ensayo de presión dinámica Introducción Datos energéticos Desempeño Cámara de presión dinámica Acciones de los vientos Consideraciones Finales Consideraciones finales Datos ambientales - grande diferencia de energía y CO2 entre metales de primera fusión y reciclados - comparación con fachadas de fábrica de ladrillo - metales de primera fusión muy alta - metales reciclados compatible - Aluminio - masa 8% del total - energía 50 - 72% del total - CO2 52 - 79% del total Introducción Datos energéticos Desempeño Acciones de los vientos Consideraciones Finales Consideraciones finales Desempeño higro-térmico - La fachada ventilada cumple con los criterios del CTE - Retraso de la fachada ventilada de casi 6h - Riesgo mínimo de condensaciones intersticiales Desempeño acústico - La fachada ventilada cumple con los criterios del CTE - Valores muy próximos de los cerramientos más pesados - Los datos del fabricante coinciden con los datos del programa de ordenador utilizado y se mostraran adecuados al desempeño Introducción Datos energéticos Desempeño Acciones de los vientos Consideraciones Finales Consideraciones finales Vientos - muy difícil de se prever el comportamiento del flujo de aire en la cámara - Mucha imprecisión y incertidumbres entre muchos autores, principalmente sobre recomendaciones - Dificultades de mediciones de las velocidades del aire y de las presiones externas - El prototipo pueda resistir a las cargas de viento y a la estanqueidad al agua Introducción Datos energéticos Desempeño Acciones de los vientos Consideraciones Finales
