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Informe de Ensayo Nº 0701Y30S/6 Página 1 de 28
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Informe nº:0701Y30S/6 zk-ko txostena
ESKATZAILEAREN DATUAK / DATOS DEL PETICIONARIO:
Izen-abizenak / Nombre...: Viguetas Navarra S. L.
Helbidea / Domicilio........: Pol. Areta. C/ Altxutxate nº 21.
Herria / Localidad............: 31620 Huarte (Navarra).
ENTSEIATU BEHARREKO MATERIALA / MATERIAL A ENSAYAR :
TS-0701-30. Sección de forjado (35+5) formado por capa de yeso, prelosa LECA de hormigón con arlita y hormigón de alta densidad, bovedillas de EPS de 24, 5 cm de altura y capa de compresión de 5 cm.
ESKATUTAKO ENTSEIUAK / ENSAYOS SOLICITADOS:
Caracterización térmica mediante simulación con software de Dinámica de Fluidos Computacional de un a sección de forjado de hormigón sometida a las condiciones térmicas de flujo de calor ascendente y descendente entre ambientes interiores y entre ambiente interior y exterior.
Egiaztagiri honek laborategian jasotako laginei egindako entseiuen emaitzen azalpena jasotzen du, hortaz, Eusko Jaurlaritzako Etxebizitza, Berrikuntza eta Kontrol Zuzendaritzako Etxegintzaren Kalitatea Kontrolatzeko Laborategiak bakar-bakarrik du berak entseiatutako ezaugarrien erantzukizuna, alegia, jasotako laginei dagozkienak eta ez produktuari oro har. Hemen biltzen diren ondorioek ez dituzte inolaz ere gainditzen entseiu horiek finkatzea uzten dituzten eragina eta esanahia. Ez zaie egiaztagiri honen berririk emango hirugarrenei, eskatzaileak berariazko baimena eman ezean, lan horiek izaera partikular eta isilpekoa baitute. Ez da agiri hau kopiatu edota argitaratzeko baimenik ematen, Eusko Jaurlaritzako Etxebizitza Berrikuntza eta Kontrol Zuzendaritzako Etxegintzaren Kalitatea Kontrolatzeko Laborategiak idatzizko baimena eman ezean, entseiuan lortutako emaitza guztiak jaso beharko direla bertan. Egiaztagiri hau Eusko Jaurlaritzako Etxebizitza, Herri Lan eta Garraio Sailak eta Euskal Herriko Unibertsitateak duten hitzarmenaren oinarri bezala, Etxegintzaren Kalitatea Kontrolatzeko Laborategiaren Arlo Termikoa lantzeko, igorri da.
Este certificado contiene la exposición de los resultados obtenidos en los ensayos a que han sido sometidas las muestras recibidas en el Laboratorio, por lo que el Laboratorio de Control de Calidad de la Edificación de la Dirección de Vivienda, Innovación y Control del Gobierno Vasco responde únicamente de las características por él ensayadas, referidas a las muestras recibidas y no al producto en general, y las conclusiones que aquí se formulan no exceden, en ningún caso, el alcance y significado que permiten establecer dichos ensayos. De este certificado no se facilitará información a terceros, salvo autorización expresa del peticionario, considerando estos trabajos de carácter particular y confidencial. No se autoriza la transcripción y/o publicación de este documento sin el consentimiento por escrito del Laboratorio de Control de Calidad de la Edificación de la Dirección de Vivienda, Innovación y Control del Gobierno Vasco, debiendo reflejarse en ella todos los resultados obtenidos en el ensayo. Este certificado se ha emitido en base al Convenio suscrito entre el Departamento de Vivienda, Obras Públicas y Transportes del Gobierno Vasco y la Universidad del País Vasco para el desarrollo del Área Térmica del Laboratorio de Control de Calidad en la Edificación.
Vitoria-Gasteiz, 2010ko urriaren 8a En Vitoria-Gasteiz, a 8 de octubre de 2010
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ÍNDICE
1. OBJETO............................................. ............................................... 3
2. SOLICITANTE........................................ ........................................... 3
3. NORMAS Y BASES DE DATOS UTILIZADAS................. ................ 4
4. MODELIZACIÓN....................................... ........................................ 4
4.1. Geometría y mallado. ............................... ................................................4
4.2. Conductividades térmicas ( λλλλ) de los materiales................................ ....6
4.3. Consideraciones generales y simplificaciones....... ...............................7
4.4. Resolución del problema con el programa FLUENT: .... ........................8
5. Resultados forjado base............................ ..................................... 9
5.1. Interior-Exterior. Flujo ascendente. ............... .........................................9
5.2. Interior-Exterior. Flujo descendente. .............. ...................................... 10
5.3. Interior-Interior. Flujo ascendente................ ......................................... 11
5.4. Interior-Interior. Flujo descendente. .............. ....................................... 12
6. Resultados Solucion Constructiva SC1 (Con parquet). ............. 13
6.1. SC1. Interior-Exterior. Flujo ascendente........... .................................... 13
6.2. SC1. Interior-Exterior. Flujo descendente. ......... .................................. 14
6.3. SC1. Interior-Interior. Flujo ascendente........... ..................................... 15
6.4. SC1. Interior-Interior. Flujo descendente.......... .................................... 16
7. Resultados Solucion Constructiva SC2 (Con baldosa) . ............ 17
7.1. SC2. Interior-Exterior. Flujo ascendente........... .................................... 17
7.2. SC2. Interior-Exterior. Flujo descendente. ......... .................................. 18
7.3. SC2. Interior-Interior. Flujo ascendente........... ..................................... 19
7.4. SC2. Interior-Interior. Flujo descendente.......... .................................... 20
8. Resumen de resultados. ............................. .................................. 21
9. VALIDEZ DE LOS RESULTADOS .......................... ....................... 23
ANEXO A ....................................................................................................... 24
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1. OBJETO. En el presente informe se recogen los resultados de las simulaciones
según la norma UNE-EN 1745:2002 para la determinación de la
resistencia térmica de un forjado (35+5) compuesto por 1,5 cm de yeso,
una capa de hormigón con arlita de 3,5 cm, una prelosa de hormigón de
alta densidad (denominación comercial LECA), bovedillas de poliestireno
expandido de 24,5 cm de altura y 15 Kg/m3 de densidad y capa de
compresión de 5 cm, en cuatro situaciones:
a) Separación entre ambiente interior y exterior, flujo de calor
ascendente.
b) Separación entre ambiente interior y exterior, flujo de calor
descendente.
c) Separación entre ambientes interiores, flujo de calor ascendente.
d) Separación entre ambientes interiores, flujo de calor descendente.
Ademas de caracterizar térmicamente esa solución constructiva (forjado
base), se determinará igualmente en los cuatro casos anteriores la
resistencia y la transmitancia térmica de las siguientes soluciones
constructivas:
SC1) Forjado base + Lamina antimpacto (5 mm) + Mortero (80 mm) +
Parquet de madera (17 mm).
SC2) Forjado base + Lamina antimpacto (5 mm) + Mortero (80 mm) +
Baldosa (12 mm).
2. SOLICITANTE. EMPRESA: Viguetas Navarras S.L. DIRECCIÓN: Pol. Areta. C/ Altzutxate nº 21. 31620 Huarte (Navarra). PERSONA DE CONTACTO: Charo Ilundain
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3. NORMAS Y BASES DE DATOS UTILIZADAS.
UNE-EN 1745:2002: “Fábrica de albañilería y componentes para fábrica.
Métodos para determinar los valores térmicos de proyecto”.
UNE-EN ISO 6946:1996: “Elementos y componentes de edificación.
Resistencia y transmitancia térmica. Método de cálculo”.
Base de datos de productos de construcción del LIDER (Programa
oficial para el cálculo de la demanda energética del Código Técnico de la
Edificación).
4. MODELIZACIÓN. Para la realización de la simulación en régimen estacionario, es necesario
definir previamente por un lado la geometría que va a ser estudiada y su
correspondiente mallado y por otro, las conductividades térmicas (λ) de los
materiales que conforman la solución constructiva.
4.1. Geometría y mallado. La definición de la geometría a analizar se ha realizado con el preprocesador
GAMBIT 2.2 a partir de los planos suministrados por el solicitante del
ensayo. En la Figura 1 se muestra la geometría a analizar, donde se ha
aprovechado la periodicidad de la solución constructiva, escogiendo una
unidad repetitiva con el fin de simplificar el proceso de cálculo y disminuir el
esfuerzo computacional.
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Figura 1: Geometría del modelo del forjado base y materiales. 1- Yeso. 2- Hormigón con Arlita. 3- Hormigón Alta Densidad.
4- Poliestireno expandido. 5- Capa Compresión.
Las dimensiones principales de la zona simulada son:
Tabla 1: Dimensiones del modelo geométrico
En la geometría definida existen elementos de diferentes formas y tamaños.
Por ello ha sido necesario utilizar una malla con distintas características. Se
ha combinado el tipo de malla Map (estructurada y cuadrilateral) con el tipo
Pave (no estructurada y cuadrilateral). El grado de discretización es de 1
mm, salvo en las zonas de adaptación de la malla a los cambios de forma
donde se ha aumentado ligeramente el número de nodos, generando una
malla formada por 240.273 elementos para el caso del forjado base,
301.473 para el caso SC1 y 298.581 para el caso SC2. De esta manera se
consigue una malla que se adapta de manera satisfactoria a la geometría.
En la siguiente imagen se puede apreciar el esquema de mallado empleado.
Anchura (b) [m] 0,600
Altura (h) [m] 0,400
1 2
3
4
5
4
1,5 cm 3,5 cm
5,5 cm
5 cm
24,5 cm
8,5 cm
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Figura 2: Mallado del bloque
4.2. Conductividades térmicas (λλλλ) de los materiales
Los valores de conductividad térmica empleados para el yeso, los dos tipos
de hormigón empleados en la prelosa (con arlita y de alta densidad), el
hormigón de la capa de compresión, el mortero y la baldosa han sido
obtenidos de la base de datos de productos de construcción del programa
LIDER.
Para las bovedillas, la lámina antimpacto y el parquet se han utilizado los
valores suministrados por el solicitante del ensayo, a partir de ensayos y
catálogos de productos.
En la tabla de la página siguiente se resumen los valores empleados en la
simulación.
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Tabla 2: Conductividades térmicas empleadas
Material λλλλ [W/mK]
Yeso 0,40
Hormigón con Arlita 0,219
Hormigón alta densidad (prelosa) 2,00
EPS (Bovedillas) 0,037
Hormigón de compresión 1,65
Lámina antimpacto 0,04
Mortero 1,09
Parquet 0,10
Baldosa 1,00
4.3. Consideraciones generales y simplificaciones Para la realización de la simulación se han asumido las siguientes hipótesis:
• El problema para el cálculo de la resistencia térmica, es estacionario y
lineal.
• La resolución se plantea en dos dimensiones (2D).
• Las conductividades térmicas son constantes e isotrópicas.
• A las partes laterales de la zona simulada se le imponen condiciones de
simetría/periodicidad, por lo que el flujo de calor es unidireccional.
• Se aplica un gradiente térmico conocido (20 ºC) entre los ambientes a
ambos lados de la muestra.
• Las resistencias térmicas superficiales empleadas han sido las descritas
en el Codigo Técnico de la Edificación (DB-HE-1: Apéndice E).
Tabla 3: Resistencias térmicas superficiales para la simulación
Sentido del flujo de calor Rsi [m2�K/W] Rse [m2�K/W]
Ascendente 0,10 0,04
Descendente 0,17 0,04
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4.4. Resolución del problema con el programa FLUENT:
Para la resolución del problema, se ha empleado el programa FLUENT,
versión 6.2. Se trata de un software de Dinámica de Fluidos Computacional
(CFD), muy extendido tanto a nivel industrial como académico y de
investigación, con aplicación en multitud de sectores.
El flujo térmico que atraviesa un forjado, varía de un punto a otro (cuando
éste no es homogéneo), por lo que el valor de q (medido en W/m2) del
cerramiento es un promedio de valores en diferentes puntos.
La resistencia térmica aire-aire del forjado se obtiene dividiendo el salto de
temperaturas existente (20 ºC) entre el valor del flujo de calor q (en W/m2)
que proporciona el programa.
q
TTR ext
T
−= int (1)
El valor de la transmitancia U (W/m2�K) de la solución constructiva se
obtiene a partir de la inversa de la resistencia térmica aire-aire (RT) según:
sisseT RRRRU
++== 11
(2)
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5. RESULTADOS FORJADO BASE
5.1. Interior-Exterior. Flujo ascendente.
En la siguiente figura se muestra la distribución de temperaturas obtenida:
Figura 3: Contorno de temperaturas
Los resultados que se obtienen tras realizar la simulación, se resumen en la
siguiente tabla:
Tabla 4: Resultados para el caso de forjado separador de ambiente interior
y exterior. Flujo ascendente
q [W/m2] 17,236
RT [m2�K/W] 1,16
U [W/m2�K] 0,87
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5.2. Interior-Exterior. Flujo descendente.
En la siguiente figura se muestra la distribución de temperaturas obtenida:
Figura 4: Contorno de temperaturas
Los resultados que se obtienen tras realizar la simulación, se resumen en la
siguiente tabla:
Tabla 5: Resultados para el caso de forjado separador de ambiente interior
y exterior. Flujo descendente
q [W/m2] 15,828
RT [m2�K/W] 1,26
U [W/m2�K] 0,80
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5.3. Interior-Interior. Flujo ascendente.
En la siguiente figura se muestra la distribución de temperaturas obtenida:
Figura 5: Contorno de temperaturas
Los resultados que se obtienen tras realizar la simulación, se resumen en la
siguiente tabla:
Tabla 6: Resultados para el caso de forjado separador de ambientes
interiores. Flujo ascendente
q [W/m2] 16,098
RT [m2�K/W] 1,24
U [W/m2�K] 0,81
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5.4. Interior-Interior. Flujo descendente.
En la siguiente figura se muestra la distribución de temperaturas obtenida:
Figura 6: Contorno de temperaturas
Los resultados que se obtienen tras realizar la simulación, se resumen en la
siguiente tabla:
Tabla 7: Resultados para el caso de forjado separador de ambientes
interiores. Flujo descendente
q [W/m2] 14,310
RT [m2�K/W] 1,39
U [W/m2�K] 0,72
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6. RESULTADOS SOLUCION CONSTRUCTIVA SC1 (CON PARQUET)
6.1. SC1. Interior-Exterior. Flujo ascendente.
En la siguiente figura se muestra la distribución de temperaturas obtenida:
Figura 7: Contorno de temperaturas
Los resultados que se obtienen tras realizar la simulación, se resumen en la
siguiente tabla:
Tabla 8: Resultados para el caso de forjado separador de ambiente interior
y exterior. Flujo ascendente
q [W/m2] 12,733
RT [m2�K/W] 1,57
U [W/m2�K] 0,64
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6.2. SC1. Interior-Exterior. Flujo descendente.
En la siguiente figura se muestra la distribución de temperaturas obtenida:
Figura 8: Contorno de temperaturas
Los resultados que se obtienen tras realizar la simulación, se resumen en la
siguiente tabla:
Tabla 9: Resultados para el caso de forjado separador de ambiente interior
y exterior. Flujo descendente
q [W/m2] 12,201
RT [m2�K/W] 1,63
U [W/m2�K] 0,62
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6.3. SC1. Interior-Interior. Flujo ascendente.
En la siguiente figura se muestra la distribución de temperaturas obtenida:
Figura 9: Contorno de temperaturas
Los resultados que se obtienen tras realizar la simulación, se resumen en la
siguiente tabla:
Tabla 10: Resultados para el caso de forjado separador de ambientes
interiores. Flujo ascendente
q [W/m2] 12,261
RT [m2�K/W] 1,63
U [W/m2�K] 0,62
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6.4. SC1. Interior-Interior. Flujo descendente.
En la siguiente figura se muestra la distribución de temperaturas obtenida:
Figura 10: Contorno de temperaturas
Los resultados que se obtienen tras realizar la simulación, se resumen en la
siguiente tabla:
Tabla 11: Resultados para el caso de forjado separador de ambientes
interiores. Flujo descendente
q [W/m2] 11,279
RT [m2�K/W] 1,77
U [W/m2�K] 0,57
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7. RESULTADOS SOLUCION CONSTRUCTIVA SC2 (CON BALDOSA)
7.1. SC2. Interior-Exterior. Flujo ascendente.
En la siguiente figura se muestra la distribución de temperaturas obtenida:
Figura 11: Contorno de temperaturas
Los resultados que se obtienen tras realizar la simulación, se resumen en la
siguiente tabla:
Tabla 12: Resultados para el caso de forjado separador de ambiente interior
y exterior. Flujo ascendente
q [W/m2] 14,643
RT [m2�K/W] 1,36
U [W/m2�K] 0,74
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7.2. SC2. Interior-Exterior. Flujo descendente.
En la siguiente figura se muestra la distribución de temperaturas obtenida:
Figura 12: Contorno de temperaturas
Los resultados que se obtienen tras realizar la simulación, se resumen en la
siguiente tabla:
Tabla 13: Resultados para el caso de forjado separador de ambiente interior
y exterior. Flujo descendente
q [W/m2] 13,912
RT [m2�K/W] 1,43
U [W/m2�K] 0,70
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7.3. SC2. Interior-Interior. Flujo ascendente.
En la siguiente figura se muestra la distribución de temperaturas obtenida:
Figura 13: Contorno de temperaturas
Los resultados que se obtienen tras realizar la simulación, se resumen en la
siguiente tabla:
Tabla 14: Resultados para el caso de forjado separador de ambientes
interiores. Flujo ascendente
q [W/m2] 14,016
RT [m2�K/W] 1,42
U [W/m2�K] 0,71
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7.4. SC2. Interior-Interior. Flujo descendente.
En la siguiente figura se muestra la distribución de temperaturas obtenida:
Figura 14: Contorno de temperaturas
Los resultados que se obtienen tras realizar la simulación, se resumen en la
siguiente tabla:
Tabla 15: Resultados para el caso de forjado separador de ambientes
interiores. Flujo descendente
q [W/m2] 12,758
RT [m2�K/W] 1,56
U [W/m2�K] 0,64
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8. RESUMEN DE RESULTADOS.
En la siguiente tabla se recogen los resultados obtenidos:
Muestra forjado base:
Muestra SC1 (Forjado base + Lamina + Mortero + Parquet):
Muestra SC2 (Forjado base + Lamina + Mortero + Baldosa):
1. Yeso
2. Hormigón con arlita
3. Hormigón alta densidad
4. EPS (Bovedilla)
5. Hormigón capa compresión
1
3
3
6
8
6
8
1. Yeso
2. Hormigón con arlita
3. Hormigón alta densidad
4. EPS (Bovedilla)
5. Hormigón capa compresión
6. Lámina antimpacto
7. Losa de mortero
8. Parquet
1. Yeso
2. Hormigón con arlita
3. Hormigón alta densidad
4. EPS (Bovedilla)
5. Hormigón capa compresión
6. Lámina antimpacto
7. Losa de mortero
8. Baldosa
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Tabla 16 – Resumen de resultados. Resistencia térmica [m2�K/W]
CASO FB SC1 SC2
Interior-Exterior. Flujo ascendente 1,16 1,57 1,36
Interior-Exterior. Flujo descendente 1,26 1,63 1,43
Interior-Interior. Flujo ascendente 1,24 1,63 1,42
Interior-Interior. Flujo descendente 1,39 1,77 1,56
Tabla 17 – Resumen de resultados. Transmitancia térmica [W/m2�K]
CASO FB SC1 SC2
Interior-Exterior. Flujo ascendente 0,87 0,64 0,74
Interior-Exterior. Flujo descendente 0,80 0,62 0,70
Interior-Interior. Flujo ascendente 0,81 0,62 0,71
Interior-Interior. Flujo descendente 0,72 0,57 0,64
En Vitoria-Gasteiz, a 8 de octubre de 2010 ,
Este documento no debe reproducirse total o parcialmente sin la aprobación por escrito del Laboratorio.
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9. VALIDEZ DE LOS RESULTADOS
La validez del programa utilizado se ha comprobado siguiendo el
procedimiento descrito en el ANEXO D de la norma UNE-EN 1745:2002.
Para ello se ha calculado un caso de referencia y se ha verificado que las
desviaciones respecto a los valores proporcionados por la norma son
inferiores al 2%.
En el Anexo A se recogen los resultados del procedimiento de validación.
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ANEXO A
VALIDACIÓN DEL SOFTWARE UTILIZADO SEGÚN
PROCEDIMIENTO RECOGIDO EN EL ANEXO D DE LA
NORMA UNE-EN 1745:2002
CASO 1
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Figura A.1 - Geometría del bloque de la norma
Dicho bloque tiene un ancho de 250 mm (b) por 300,2 mm (d) de espesor.
Las conductividades térmicas que establece la norma son:
λλλλ [W/mK]
Material 0,350
Cavidad tipo 1 0,082
Cavidad tipo 2 0,074
Tabla A.1 - Conductividades de los materiales de la norma
El problema ha sido resuelto utilizando una malla Pave no estructurada y
cuadrilateral con grado de discretización de 1.5 mm, generando un total de
32.633 elementos.
Material
1
2
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Figura A.2 - Malla del bloque de la norma
Aplicando un salto térmico de 20 ºC entre el ambiente exterior y el
ambiente interior, el flujo de calor por unidad de profundidad que resuelve
el programa resulta:
Ambiente Exterior Ambiente Interior
qFLUENT [W/m] -2,8286 2,8284
Tabla A.2 - Flujos de calor calculados por FLUENT
Con este dato se pueden obtener el resto de las magnitudes térmicas de
interés para compararlas con los resultados de la norma calculados
analíticamente.
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Magnitudes Valores
UNE-EN 1745
Valores
FLUENT
Desviación
[%]
U [W/m2K] 0,5656 0,5657 0,018
RT aire-aire [m2K/W] 1,7680 1,7677 0,016
Rt superficie-superficie
[m2K/W] 1,598 1,5977 0,017
λλλλequivalente [W/mK] 0,188 0,188 0,057
Tabla A.2 - Resultados y comparación con la norma
La norma UNE-EN 1745 permite una desviación del 2% en el cálculo en la
conductividad térmica, por lo tanto el software utilizado (FLUENT) es válido
al presentar una desviación máxima del 0,057%.
En definitiva, el cumplimiento de esta norma asegura que para el cálculo de
la resistencia térmica y la conductividad térmica el procedimiento realizado
con el programa FLUENT es correcto.
A continuación se representan las distribuciones de temperatura a lo largo
del bloque de la norma: