Evaluación experimental de las propiedades térmicas en las envolventes empleadas en la construcción naval /

En el siguiente documento se describe el trabajo realizado en la investigación la cual consiste en realizar pruebas a envolventes navales a través de la caja caliente de la Universidad Tecnológica de Bolívar construida en base a la norma ASTM C1363, los envolventes a evaluar están construidos con tres materiales aislantes distintos: poliuretano, lana de roca y fibra de vidrio y estos a su vez en 3 espesores de 25 mm, 50 mm y 75 mm,; las muestras son sometidas a ambientes en condiciones térmicas iguales a las que son utilizadas realmente, para esto la caja caliente cuenta con dos cajas una fría y otra caliente equipada con la instrumentación necesaria que consta de sensores de temperatura, velocidad del aire y flujo de calor, más un sistema de adquisición de datos y un software de monitoreo y registro de los datos obtenidos. Antes de realizar las pruebas a las muestras fue necesario realizar pruebas a materiales térmicamente conocidos, para nuestro caso se escogió el poliestireno expandido (ESP), con el fin de garantizar que el funcionamiento y la calibración de la caja caliente sea la correcta tal como lo indica la norma, una vez la instalación estuvo calibrada se procedió a realizar las pruebas y cuando obtuvimos los datos finalmente realizamos el cálculo del coeficiente global de transferencia de calor ”U”; con los valores ya calculados era necesario validar estos con otro método, estos fueron comparados con el método teórico propuesto por la ASHRAE (Sociedad Americana de Aire Acondicionado, Refrigeración y Calefacción) el Método de la Zona y con los ya establecidos por parte de la SNAME (Sociedad de Arquitectos Navales e Ingenieros Marinos), por último se realizó un análisis y conclusión de todos los resultados y en base a las posibles fallas de la caja caliente se plantearon posibles cambios en la instalación para mejorar su rendimiento.Incluye bibliografía, anexo

HD20: hot plate apparatus with guard for the measurement of heat transfer properties by conducting in concrete

En este trabajo se presenta el diseño, la construcción y el funcionamiento de un aparato de placa caliente con guarda llamado Caja Caliente HD20 para evaluar, bajo condiciones de régimen estacionario, la transferencia de calor por conducción a través de probetas con forma de prisma de caras paralelas, y determinar indirectamente la conductividad térmica de hormigones de construcción con diferentes agregados. Para su diseño se aplicaron las normas IRAM 11559, IRAM 11549 e IRAM 11601 válidas en Argentina. La caja caliente consta de dos unidades principales: la unidad calefactora y la unidad de enfriamiento. Los valores de conductividad térmica obtenidos con este aparato concuerdan satisfactoriamente con los valores publicados en la bibliografía.This work presents the design, construction and operation of a hot plate device with guard called HD20 to evaluate, under steady-state conditions, the heat transfer by conduction through parallel-faced prism-shaped specimens. and indirectly determine the thermal conductivity of construction concrete with different aggregates. For its design, the IRAM 11559, IRAM 11549 and IRAM 11601 standards valid in Argentina were applied. The hot box consists of two main units: the heating unit and the cooling unit. The thermal conductivity values obtained with this apparatus agree satisfactorily with the values published in the literature.Fil: Diaz, Andres Emanuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Salta. Instituto de Investigaciones en Energía no Convencional. Universidad Nacional de Salta. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Física. Instituto de Investigaciones en Energía no Convencional; ArgentinaFil: Hernández, Alejandro Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Salta. Instituto de Investigaciones en Energía no Convencional. Universidad Nacional de Salta. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Física. Instituto de Investigaciones en Energía no Convencional; ArgentinaFil: Quiñonez, José Eduardo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Salta. Instituto de Investigaciones en Energía no Convencional. Universidad Nacional de Salta. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Física. Instituto de Investigaciones en Energía no Convencional; ArgentinaFil: Ortiz, Hugo Gonzalo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Salta. Instituto de Investigaciones en Energía no Convencional. Universidad Nacional de Salta. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Física. Instituto de Investigaciones en Energía no Convencional; ArgentinaFil: Lopez, Fabio Hernan. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Salta. Instituto de Investigaciones en Energía no Convencional. Universidad Nacional de Salta. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Física. Instituto de Investigaciones en Energía no Convencional; Argentin

Evaluación de soluciones de rehabilitación energética para viviendas vulnerables en el barrio del Raval

Aquest treball pretén investigar la possibilitat de realitzar solucions per a la rehabilitació tèrmica d'edificis en mal estat situats al barri del Raval mitjançant l'ús de materials reciclats com l'aïlla-ment tèxtil de poliamida procedent de mascaretes higièniques i fibres de cotó reciclades. Aquestes solucions han de ser solucions senzilles, fàcils d'instal·lar i, el més important, que siguin tan eco-nòmiques com sigui possible ja que estan pensades per a un barri poblat per persones que estan per sota del llindar de pobresa. Aquest treball ha estat elaborat en col·laboració amb una organit-zació sense ànim de lucre anomenada Associació Oasiurbà amb seu al barri del Raval. Els prototips i la combinació amb els materials reciclats han estat analitzats des del punt de vista tèrmic. Per això, s'ha fabricat un dispositiu de mesurament i diferents prototips en què s'introdui-ran els materials aïllants. El dispositiu s'ha fabricat seguint el mateix principi de funcionament que una Caixa Calenta Calibrada. Amb aquest dispositiu s'han determinat les propietats tèrmiques de les solucions utilitzant un conjunt de sensors que ajuden a mesurar la diferència de temperatu-ra entre les dues cares del prototip i un sensor de flux de calor que registra la calor que passa a través dels prototips. Els resultats obtinguts de les mascaretes higièniques reciclades en els experiments van mostrar característiques tèrmiques prometedores i, fins i tot, comparables amb els materials aïllants que es troben al mercat com l'aïllant de cotó. A més, s'ha obtingut una resistència tèrmica més gran aco-blant un material domèstic al final de la seva vida útil, com les caixes d'ous, juntament amb la màscara higiènica reciclada.Este trabajo pretende investigar la posibilidad de realizar soluciones para la rehabilitación térmica de edificios en mal estado situados en el barrio del Raval mediante el uso de materiales reciclados como el aislamiento textil de poliamida procedente de mascarillas higiénicas y fibras de algodón recicladas. Estas soluciones deben ser soluciones sencillas, fáciles de instalar y, lo más importan-te, que sean lo más económicas posible ya que están pensadas para un barrio poblado por personas que están por debajo del umbral de pobreza. El presente trabajo ha sido elaborado en colaboración con una organización sin ánimo de lucro llamada Asociación Oasiurbà con sede en el barrio del Raval. Los prototipos y su combinación con los materiales reciclados han sido analizados desde el punto de vista térmico. Para ello, se ha fabricado un dispositivo de medición y diferentes prototipos en el que se introducirán los materiales aislantes. El dispositivo se ha fabricado siguiendo el mismo principio de funcionamiento que una Caja Caliente Calibrada. Con este dispositivo se han deter-minado las propiedades térmicas de las soluciones utilizando un conjunto de sensores que ayudan a medir la diferencia de temperatura entre las dos caras del prototipo y un sensor de flujo de calor que registra el calor que pasa a través de los prototipos. Los resultados obtenidos de las mascarillas higiénicas recicladas en los experimentos mostraron características térmicas prometedoras e incluso comparables con los materiales aislantes que se encuentran en el mercado como el aislante de algodón. Además, se ha obtenido una mayor resis-tencia térmica acoplando un material doméstico al final de su vida útil, como las cajas de huevos, junto con la máscara higiénica reciclada.This work aims to investigate the possibility to realize solutions for the thermal rehabilitation of buildings in poor condition located in the Raval neighborhood using recycled materials such as polyamide textile insulation from hygienic masks and recycled cotton fibers. These solutions must be simple solutions, easy to install and, most importantly, as cheap as possible since they are intended for a neighborhood populated by people below the poverty threshold. This work has been prepared in collaboration with a non-profit organization called Asociación Oasiurbà based in the Raval neighborhood. The prototypes and their combination with recycled materials have been analyzed from a thermal point of view. For this, a measuring device and different prototypes were manufactured in which the insulating materials will be introduced. The device has been manufactured following the same operating principle as a Calibrated Hot Box. With this device, the thermal properties of the solutions have been determined using a set of sensors that help measure the temperature differ-ence between the two faces of the prototype and a heat flow sensor that records the heat that passes through the prototypes. The results obtained from the recycled hygienic masks in the experiments showed promising thermal characteristics and even comparable with insulating materials found on the market such as cotton insulation. Furthermore, a higher thermal resistance was obtained by coupling an end of the life household material such as eggboxes together with the recycled hygienic mask.Objectius de Desenvolupament Sostenible::1 - Fi de la Pobres

Diseño de un dispositivo de medición de conductividad térmica de materiales de edificación según la norma ASTM C1043

La industria peruana ha prestado poca atención, a pesar de la relación directa entre el ahorro energético y ahorro económico. El diseño de este dispositivo no solamente tiene como fin la validación de valores para diferentes materiales usados en edificación, sino también puede ayudar a la investigación nuevos materiales, por ejemplo, compuestos de las cuales se quiera saber su comportamiento térmico. Siendo el propósito de la presente tesis, en el área de energía, diseño y selección de los componentes de un dispositivo de acuerdo a la norma ASTM C1043 que permita ensayar materiales usados en edificación para la obtención de las propiedades térmicas, siendo la más conocida la conductividad térmica. Se considera en el diseño la colocación de dos muestras de hasta 30 kg. El diseño se realizó según la metodología de diseño DIN VDI 2221, la norma base usada para el desarrollo de la presente tesis ASTM C1043 y la norma general de la cual se desprende ésta última que es la norma ASTM C177. Así también, para los casos donde no se tenía información alguna en las nomas antes mencionadas, se hizo uso de la norma UNE EN 12664. Por otra parte, se consideró los conocimientos en diseño mecánico como elementos de máquinas, transferencia de calor y resistencia de materiales; además, de conocimiento de manufactura disponible en el mercado peruano, utilización de programas CAD y simulación por el método de elementos finitos. Al final, se obtuvo el diseño del dispositivo que base su principio en el método de la placa caliente con guarda para dos muestras cuyo rango de funcionamiento va desde la temperatura de ambiente (23°C) hasta 65°C aproximadamente según norma, y con dimensiones generales de la máquina de 400x400x552 milímetros de largo, ancho y alto respectivamente. El presupuesto final del equipo es de S/. 22280 Nuevos Soles.Tesi

Caracterización del comportamiento térmico de materiales constructivos usados comúnmente en Colombia para la construcción de envolventes de edificaciones

El comportamiento térmico de los materiales constructivos utilizados en Colombia no se encuentra caracterizado actualmente, lo cual es esencial para obtener las bases necesarias para un diseño arquitectónico fundamentado en eficiencia energética. La determinación de propiedades térmicas y la obtención de evaluaciones del desempeño térmico y energético de los materiales constructivos usados comúnmente en el país, son los principales retos que esta investigación aborda. La metodología planteada implica la construcción de modelos de transferencia de calor a través de diferentes medios y geometrías, el diseño y construcción de una plataforma propia de caracterización de materiales y configuraciones en construcciones, donde se llevarán a cabo los ensayos requeridos. Obteniendo información relevante para desarrollar por parte del gobierno estándares de calidad energética de los materiales constructivos, e incentivar las políticas nacionales de construcciones sostenibles consignadas en el Plan Nacional de Desarrollo 2010-2014 y 2015-2019 ; y por parte de entidades del sector privado como el Consejo Colombiano de Construcciones Sostenibles (CCCS) y la Asociación Colombiana del acondicionamiento del aire y Refrigeración (acaire), fortalecer el Sello Ambiental para Edificaciones Sostenibles y El reglamento de instalaciones térmicas en edificaciones (RITE) respectivamente. De los 17 materiales constructivos evaluados 4 poseen una resistencia térmica mayor a la mínima tabulada por la AHSRAE para elementos constructivos, además se evidencia que se debe dar un proceso de estandarización en los procesos de fabricación de los componentes para envolventes desde el punto de vista térmico.MaestríaMagister en Ingeniería Mecánic

Contribución a la mejora de la integración de la energía solar fotovoltaica en edificios

La aplicación de los sistemas fotovoltaicos a la edificación como sistemas constructivos multifuncionales es una de las formas de aprovechamiento de la energía solar más óptima desde el punto de vista arquitectónico y urbanístico. Los módulos fotovoltaicos específicos para integración arquitectónica en la envolvente edificatoria deben responder a todas las demandas funcionales requeridas y, por tanto, deben cumplir con las especificaciones exigidas por la normativa técnica y legal. Esta información técnica tiene una doble finalidad. Por un lado, permite comparar las cualidades de los diferentes productos y verificar su idoneidad. Por otro lado, cada día se demanda una información técnica más detallada y realista con objeto de ensayar a priori, mediante simulación informática, distintas soluciones constructivas y evaluar sus rendimientos, permitiendo así, la selección de la más óptima desde el punto de vista de la eficiencia energética, por ejemplo. Sin embargo, esta información detallada y realista que se da teniendo en cuenta las particulares condiciones de operación es escasa a día de hoy, así como los medios específicos para obtenerla y las herramientas para utilizarla de forma conjunta y unificada. En esta tesis se analizan estos productos y las técnicas de caracterización habituales en los ámbitos de la energía solar fotovoltaica y de la edificación, y se lleva a cabo la caracterización de un conjunto representativo de muestras con diferentes tecnologías de célula fotovoltaica. Finalmente, se utilizan los resultados de esta caracterización en un programa de simulación energética de edificios para comprobar su utilidad y aplicabilidad. Las técnicas de caracterización utilizadas se basan en la normativa técnica vigente y en los trabajos que, sobre los distintos aspectos y factores, se han realizado más allá de esta hasta el momento. La caracterización se ha realizado en tres aspectos separados, pero que están relacionados: El comportamiento eléctrico de los módulos, su comportamiento óptico y su comportamiento térmico. Los tres tienen incidencia sobre el balance energético global del edificio donde se integren y viceversa. Los agentes externos y el recurso solar disponible son los que dictan, en mayor medida, dichos comportamientos. La simulación energética del edificio elegido se desarrolló con los programas EnergyPlus y System Advisor Monitor (SAM) del Laboratorio Nacional de Energías Renovables de los EE.UU. (NREL-DOE)..

An evaluation of the improvement of thermal comfort with the incorporation of sustainable materials in selfbuild dwellings in bosa, Bogotá, Colombia

El uso de materiales sostenibles, incorpora beneficios ambientales, en especial para las grandes ciudades debido a los altos índices de contaminación actuales.(Fernández-Agüera, Domínguez-Amarillo, Alonso, & Martín-Consuegra, 2019) .El cemento, el ladrillo y el acero son los materiales más usados en la construcción y son los que más emisiones de C02 generan en su proceso de fabricación. En este artículo se evalúa, cómo la incorporación de materiales sostenibles podría mejorar el confort térmico en una vivienda en proceso de auto-construcción, en el barrio la San José de Bosa en Bogotá, Colombia. El problema del Confort se abordó como una condición fundamental de la vivienda. La vivienda responde a una necesidad de hábitat entendido como la necesidad de tener un espacio propio sin importar la forma en que este espacio responda a las variables climáticas. En la metodología empleada se realizaron mediciones periódicas con el objetivo de determinar el balance térmico y como los materiales empleados respondieron a las condiciones climáticas existentes, para mejorar el confort térmico se incorporaron materiales sostenibles y se  hicieron las mediciones para determinar si los nuevos materiales aislaban  térmicamente la vivienda.The use of sustainable materials incorporates environmental benefits, especially for large cities due to the current high levels of pollution (Fernández-Agüera, Domínguez-Amarillo, Alonso, & Martín-Consuegra, 2019). Cement, brick and Steel is the most used materials in construction and they are the ones that generate the most CO2 emissions in its manufacturing process. This article assesses how the incorporation of sustainable materials could improve thermal comfort in a home in the process of self-construction, in the San José de Bosa neighborhood in Bogotá, Colombia. The problem of Comfort was addressed as a fundamental condition of housing. Housing responds to a need for habitat understood as the need to have its own space regardless of the way in which this space responds to climatic variables. In the methodology used, periodic measurements were made with the objective of determining the thermal balance and how the materials used responded to the existing climatic conditions, to improve thermal comfort, sustainable materials were incorporated and measurements were made to determine if the new materials thermally insulated the House

Qualitative and quantitative evaluation of alternative termal insulation: the case of family-based farming

Los agricultores familiares del Gran La Plata y Berazategui (Buenos Aires, Argentina) están condicionados por la situación de arrendamiento de la tierra en la que viven y trabajan y por su frágil situación económico-productiva. Se observa la construcción de viviendas de muy baja inversión con altos déficit de habitabilidad y deficiencias de la envolvente. Este trabajo propone la búsqueda de materiales alternativos para la aislación térmica de viviendas reutilizando recursos. Estos materiales podrían colaborar tanto a la mejora de la vivienda existente (reciclado) como a la nueva. Para ello se desarrolló un equipo de medición de la transmitancia térmica de materiales basado en el principio de "caja caliente". Durante el año 2014 se realizaron mediciones de los materiales más representativos agrupados en cuatro categorías: fibras naturales, plásticos, papel y tierra. Las mediciones cuantitativas fueron contrastadas con la opinión de los posibles usuarios de estos materiales y la de técnicos que trabajan con este sector social, a través de entrevistas y consultas. Los resultados mostraron que el cartón corrugado y el polietileno reciclado tienen buena respuesta térmica, costo bajo o nulo, reducen un desecho existente y los usuarios consideran posible su aplicación si se resuelven problemas de estanqueidad, humedad y condensación.Family-based farmers of Greater La Plata and Berazategui (Buenos Aires, Argentina) are conditioned by their position as leaseholders of land by which they live and work and by their fragile economicproductive situation. Low-cost dwellings with low habitability standards and poor insulating properties are observed. This paper proposes the exploration of alternative insulating materials through the reuse of resources. These materials may contribute to the improvement of both existent (recycling) and new dwellings. Such an exercise involved the measurement of the thermal transmittance of materials through hot box methods. Different analyses of the most representative materials were conducted during 2014; these elements were divided into four categories: natural fiber, plastic, paper and soil. Interviews and consultations were conducted in order to elaborate quantitative analyses that were contrasted with the opinion of potential users and the viewpoint of technicians involved in this social segment. Results show that corrugated cardboard and recycled polyethylene have good insulating properties, are affordable or obtained for free and reduce the amount of existing waste; likewise, users consider the use of these materials a possible solution if they solve sealing, humidity and condensation issues.Facultad de Arquitectura y Urbanism

Evaluación cuali-cuantitativa de aislaciones térmicas alternativas para viviendas. El caso de la agricultura familiar

Family-based farmers of Greater La Plata and Berazategui (Buenos Aires, Argentina) are conditioned by their position as leaseholders of land by which they live and work and by their fragile economicproductive situation. Low-cost dwellings with low habitability standards and poor insulating properties are observed. This paper proposes the exploration of alternative insulating materials through the reuse of resources. These materials may contribute to the improvement of both existent (recycling) and new dwellings. Such an exercise involved the measurement of the thermal transmittance of materials through hot box methods. Different analyses of the most representative materials were conducted during 2014; these elements were divided into four categories: natural fiber, plastic, paper and soil. Interviews and consultations were conducted in order to elaborate quantitative analyses that were contrasted with the opinion of potential users and the viewpoint of technicians involved in this social segment. Results show that corrugated cardboard and recycled polyethylene have good insulating properties, are affordable or obtained for free and reduce the amount of existing waste; likewise, users consider the use of these materials a possible solution if they solve sealing, humidity and condensation issues.Los agricultores familiares del Gran La Plata y Berazategui (Buenos Aires, Argentina) están condicionados por la situación de arrendamiento de la tierra en la que viven y trabajan y por su frágil situación económico-productiva. Se observa la construcción de viviendas de muy baja inversión con altos déficit de habitabilidad y deficiencias de la envolvente. Este trabajo propone la búsqueda de materiales alternativos para la aislación térmica de viviendas, reutilizando recursos. Estos materiales podrían colaborar tanto a la mejora de la vivienda existente (reciclado) como a la nueva. Para ello se desarrolló un equipo de medición de la transmitancia térmica de materiales, basado en el principio de “caja caliente”. Durante el año 2014 se realizaron mediciones de los materiales más representativos agrupados en cuatro categorías: fibras naturales, plásticos, papel y tierra. Las mediciones cuantitativas fueron contrastadas con la opinión de los posibles usuarios de estos materiales y la de técnicos que trabajan con este sector social, a través de entrevistas y consultas. Los resultados mostraron que el cartón corrugado y el polietileno reciclado tienen buena respuesta térmica, costo bajo o nulo, reducen un desecho existente y los usuarios consideran posible su aplicación si se resuelven problemas de estanqueidad, humedad y condensación

Optimization of experimental thermal characterization methods of building envelope

En los últimos años, la creciente preocupación por el elevado consumo energético de los edificios se ha focalizado a través de la rehabilitación energética con el objetivo de reducirlo. En este sentido, la transmitancia térmica de los cerramientos determina en gran medida este consumo energético, por lo que existe un gran interés por disponer de métodos que permitan evaluarla de manera precisa. Esta propiedad se puede determinar a través de diferentes procedimientos tanto teóricos como experimentales. Todos estos métodos pueden verse afectados por una serie de factores que pueden derivar en la obtención de resultados atípicos. Aspectos tales como el uso de variables tabuladas, los errores metrológicos, la inercia térmica o los factores ambientales pueden influir de manera significativa en los resultados. Ante esta circunstancia, en esta tesis se realizaron una serie de estudios para abordar las principales debilidades detectadas en la literatura científica: el análisis del término convectivo utilizado en los métodos de termografía infrarroja cuantitativa, el análisis y la optimización del método termométrico y, por último, la estimación de la transmitancia térmica de la ISO 6946:2007 a través de mediciones in situ. Para obtener una gran cantidad de datos, se llevaron a cabo dos campañas experimentales cuyos diseños se adaptaron a las necesidades particulares de cada planteamiento. Asimismo, la combinación de los datos experimentales con otras técnicas, como procesos de simulación y la aplicación de algoritmos de aprendizaje automático, permitió desarrollar diferentes investigaciones. La utilización de las correlaciones experimentales de números adimensionales para el método interior de termografía infrarroja cuantitativa resultó ser la aplicación más adecuada para este método. En esta línea, el análisis de los datos obtenidos para este aspecto mostró que el número de resultados válidos conseguidos fue superior al de otras correlaciones experimentales interiores y exteriores. Además, la realización de los ensayos en el interior permite garantizar la disminución de la influencia de las condiciones ambientales. Con respecto al método termométrico, los resultados obtenidos en la tesis mostraron las posibilidades de aplicación del método en cerramientos, siempre que se reúnan las condiciones aceptables en dos aspectos operacionales (un gradiente térmico elevado y equipos apropiados), así como un filtrado de datos adecuados. Las limitaciones relacionadas con la carencia de otros procedimientos de cálculos para correcciones por almacenamiento de calor y las posibles desviaciones por el empleo de valores teóricos para el coeficiente de transferencia de calor total interior se resolvieron utilizando perceptrones multicapa. Finalmente, el uso de bosques aleatorios y de perceptrones multicapa permitió conseguir estimaciones ajustadas de la transmitancia térmica de la ISO 6946:2007 a través de variables medidas experimentalmente, siendo el primero de ellos el que obtuvo un mejor grado de ajuste