Mdulo 3.4Clculo del valor U Construccin con puentes trmicosEl contenido de esta presentacin slo compromete a su autor y no refleja necesariamente la opinin de la Unin Europea. Ni la EACI ni la Comisin Europea son responsables de la utilizacin que se podr dar a la informacin que figura en la misma.

ObjetivosAl completar satisfactoriamente este mdulo, los estudiantes sern capaces de: Describir el procedimiento para el clculo de valores U en construcciones con puentes trmicos.

Avance.Este documento contiene extractos y referencias a EN ISO 6946 : 2007 Building components and building elements Thermal resistance and thermal transmittance Calculation method. El contenido de este documento no sustituye a la normativa. Para aplicar adecuadamente la normativa se debe tener el documento completo. Normativas disponibles en www.iso.org

Introduccin a los puentes trmicos.Los puentes trmicos se dan en las envolturas de los edificios cuando materiales con una conductividad trmica alta, como el acero y el hormign, crean pasos de prdida del calor que evitan el aislamiento trmico. Cuando estos materiales poco aislantes proporcionan un cortocircuito ininterrumpido entre el interior y el exterior de un edificio, el puente trmico puede tener como resultado: a) prdida del calor acelerada en esa zona, b) puntos fros localizados en el interior de una pared que pueden causar un riesgo de condensacin. Este efecto es muy significativo en climas fros, durante el invierno, cuando la diferencia de temperatura interiorexterior es mayor.Referencia: http://wiki.aia.org/WikiPages/ThermalBridging.aspx

- continuacin.Los puentes trmicos tambin pueden darse en las envolturas de los edificios cuando los huecos o roturas en el aislamiento de la envoltura crean pasos de prdida del calor que evitan el aislamiento trmico. El aislamiento reducido o inexistente puede permitir que el aire clido interior est en contacto con las superficies fras exteriores. Esta desviacin del aislamiento tambin puede ocasionar prdida del calor acelerada a travs de esa zona, y puntos fros localizados en el interior.

Identificacin de los puentes trmicos.Tome cualquier superficie de prdida del calor, es decir, suelo, pared, techo, etc. Los puentes trmicos deben tenerse en cuenta si hay ms de un paso del flujo del calor posible a travs de esa superficie. Los detalles de construccin tpicos alrededor de puertas y ventanas se tratan por separado. No se incluyen al calcular los puentes trmicos de esa pared. Si el puente trmico permite dos o ms pasos del flujo del calor en la parte principal del suelo, pared, techo, etc. debe tenerse en cuenta su efecto.

continuacin.Tome la prdida del calor a travs de la construccin de estructura de madera que se muestra en la pgina siguiente. Una capa de resistencia est hecha de dos materiales muy diferentes, aislamiento de madera y de lana mineral. El aislante pobre, madera, proporciona un cortocircuito ininterrumpido a travs del aislamiento, entre el interior y el exterior de un edificio. La madera crea pasos para la prdida del calor que evitan el aislamiento. Esto reduce la efectividad del aislamiento y su efecto debe incluirse en el clculo del valor U de la pared.

Procedimiento para el clculo del valor U Puentes trmicos

- Procedimiento continuacin.Para una construccin con puentes trmicos, el valor U se calcula siguiendo cinco pasos.Referencia Ejemplos de clculos del valor U segn BS EN ISO 6946:1997.

Paso 1 Calcular el lmite de resistencia mxima (Rmxima) Paso 2 Calcular el lmite de resistencia mnima (Rmnima) Paso 3 Calcular la resistencia trmica total (RT) Paso 4 Calcular correcciones / ajustes para a) huecos de aire que penetran el aislamiento. b) fijamientos mecnicos que penetran el aislamiento. Paso 5 Calcular el valor U final permitiendo correcciones.

- Procedimiento continuacin.Paso 1.

Calcular el lmite de resistencia mxima (Rmxima) Esto se hace combinando, en paralelo, las resistencias totales de todos los pasos de flujo del calor posibles, (secciones) a travs de la construccin utilizada de ejemplo anteriormente.

- Procedimiento continuacin.Paso 2. Calcular el lmite de resistencia mnima (Rmnima) Esto se hace combinando, en paralelo, las resistencias de los pasos de flujo del calor de cada capa por separado y despus sumando la resistencia de todas las capas (secciones) a travs de la construccin dada.

- Procedimiento continuacin.Paso 3. Calcular la resistencia trmica total (RT) Esto se hace utilizando: RT = Rmxima + 2 Rmnima

- Procedimiento continuacin.Paso 4 Procedimiento - Calcular, si es necesario, a) correcciones para huecos de aire ( Ug ) en la capa de aislamiento. b) correcccin para cierres mecnicos ( Uf ) en la capa de aislamiento.Nota: Los procedimientos para las correcciones pueden variar entre pases. Se describe un procedimiento en BRE442 Conventions for U-value calculations, 2006, sections 4.9.1, 4.9.2 and 4.9.3.

Procedimiento continuacin.

Procedimiento continuacin.BRE443 section 4.9.2 y 4.9.3 sugiere que el efecto de los anclajes de pared es insignificante en una cavidad no aislada, y en cualquier cavidad si se utilizan anclajes de plstico. En cualquier otro caso, el efecto de los anclajes de pared debe tenerse en cuenta. La correccin requiere el conocimiento de la conductividad trmica de los anclajes, su rea transversal, y el nmero por metro cuadrado de pared. Para un procedimiento detallado, vase BRE442 Conventions for U-value calculations, 2006, sections 4.9.2 and 4.9.3.

- Procedimiento continuacin.Paso 5 Calcular el valor U final a partir de, U = ( 1 / RT ) + Ug + Uf Nota: Ug y Uf pueden omitirse, si al tomarse juntos, su suma es menor que el 3% del valor U tomado de U = 1 / RT

Ejemplo - Paso 1 Calculando RmximaProcedimiento. Combinando, en paralelo, las resistencias totales de todos los pasos de flujo del calor (secciones) a travs de la construccin de estructura de madera dada. Para esta construccin mostrada en el esquema anterior, los puentes trmicos slo se dan en una capa, que es la capa compuesta parcialmente por 38 x 140mm de madera y parcialmente por 140mm de lana mineral.

Ejemplo Paso 1 - Rmxima continuacin.Para esta construccin hay dos pasos de flujo del calor posibles, entre el interior y el exterior. El primer paso de flujo del calor es a travs del aislamiento, esto es, 2 x 12.5mm de cartn yeso + 140mm de aislamiento de lana mineral + 19mm de madera contrachapada + 50mm de cmara de aire ligeramente ventilada + 102mm de ladrillo exterior.

Ejemplo Paso 1 - Rmxima continuacin.El segundo paso de flujo del calor es a travs de la madera, esto es, 2 x 12.5mm de cartn yeso + 38 x 140mm de montantes de madera + 19mm de madera contrachapada + 50mm de cmara de aire ligeramente ventilada + 102mm de ladrillo exterior.

Ejemplo Paso 1 - Rmxima continuacin.Los dos pasos de flujo del calor paralelos se muestran en el grfico siguiente.

Puesto que el rea transversal relativo de la madera no es el mismo que el de el aislamiento de lana mineral, las reas fraccionadas de cada uno deben tenerse en cuenta al calcular Rmxima.

Ejemplo Paso 1 - Rmxima continuacin.El lmite mximo de la resistencia se calcula a partir de

Rmxima= F1 R1

1 + F2 R2

F1 = rea fraccionada del primer (aislamiento) paso de prdida del calor F2 = rea fraccionada del segundo (madera) paso de prdida del calor R1 = resistencia total del primer (aislamiento) paso de prdida del calor R2 = resistencia total del segundo (madera) paso de prdida del calor

Ejemplo Paso - Rmxima continuacin.rea fraccionada de madera y lana mineral.

Ejemplo Paso 1 - Rmxima continuacin.Al tener en cuenta el rea fraccionada de madera, otros pases pueden utilizar procedimientos diferentes. Para proporcionar aportaciones para este ejemplo desarrollado, se han utilizado los procedimietos descritos en BRE443 seccin 4.5.1. El rea de la pared se ha tomado como un nmero de rectngulos repetibles 2400mm de altura x 400mm de ancho. El porcentaje de madera en este rea repetible se ha calculado de la siguiente forma.

Ejemplo Paso 1 - Rmxima continuacin.rea fraccionada de madera F2 y lana mineral F1. rea repetible total 2.400 x 0.400 = 0.960 m2 rea de madera Vertical 2.400 x 0.038 = 0.091 m2 Horizontal 0.362 x 0.038 x 4 = 0.055 m2 Total 0.146 m2 rea fraccionada de madera (F2) (0.146 / 0.960) 0.15 rea fracionada de aislamiento (F1) ( 1 0.15 ) 0.85

Ejemplo Paso 1 Clculo de R1 Suma de la resistencia trmica a travs del aislamiento.Capa / Superficie Superficial exterior (Rse) Ladrillo exterior Cavidad de aire (Ra) Madera contrachapada Aislamiento Cartn yeso Superficial interna (Rsi) Resistencia total Grosor (d) (m) --0.102 0.500 0.019 0.140 0.025 ----Conductividad () (W/mK) --0.77 --0.13 0.038 0.25 ----Resistencia (R=d/) ( m2 K / W ) 0.040 0.132 0.090 0.146 3.684 0.100 0.130 4.322

Nota: Los valores de Rse, Ra y Rsi se han tomado de I.S. EN ISO 6946 Tabla 1 y Tabla 2. Los valores de la conductividad trmica utilizados son slo indicativos. Se deben utilizar los valores certificados, si se dispone de ellos.

Ejemplo Paso 1 Clculo de R2 Suma de la resistencia trmica a travs de la madera.Capa / Superficie Superficial exterior (Rse) Ladrillo exterior Cavidad de aire (Ra) Madera contrachapada Madera Cartn yeso Superficial interior (Rsi) Resistencia total Grosor (d) (m) --0.102 0.500 0.019 0.140 0.025 ----Conductividad () (W/mK) --0.77 --0.13 0.13 0.25 ----Resistencia (R=d/) ( m2 K / W ) 0.040 0.132 0.090 0.146 1.077 0.100 0.130 2.525

Nota: Los valores de Rse, Ra y Rsi se han tomado de I.S. EN ISO 6946 Tabla 1 y Tabla 2. Los valores de la conductividad trmica utilizados son slo indicativos. Se deben utilizar los valores certificados, si se dispone de ellos.

Ejemplo Paso 1 Clculo de RmximaEl lmite mximo de resistencia se calcula ahora a partir de

Rmxima = Faislamiento Raislamiento

1 + Fmadera Rmadera

Rmxima = 0.85 4.322

1 +

0.15 2.525

Rmxima = 3.906 m2 K / W

Ejemplo Paso 2 Calculando RmnimaProcedimiento. Combinando, en paralelo, las resistencias de los pasos de flujo del calor por separado y despus sumando la resistencia de todas las capas (secciones) a travs de la construccin dada. En esta construccin, los puentes trmicos slo se dan en una capa, que es la capa hecha parcialmente de x 140mm de madera y parcialmente de 140mm de lana mineral.

Ejemplo Paso 2 Calculando Rmnima continuacinFor esta construccin slo hay una capa con dos posibles pasos de flujo de calor, es decir, la capa con una combinacin de 140mm de aislamiento de lana mineral y 38 x 140 montantes de madera. El paso de flujo del calor ser 2 x 12.5mm de cartn yeso + (Combinacin de lana mineral y madera) + 19mm de madera contrachapada + 50mm de cmara de aire ligeramente ventilada + 102mm de ladrillo exterior.

Ejemplo Paso 2 - Calculando Rlower continuacin.El paso de flujo del calor para el ejemplo de la estructura de madera se muestra en el esquema siguiente.

Puesto que el rea transversal relativo de la madera no es el mismo que el de el aislamiento de lana mineral, las reas fraccionadas de cada uno deben tenerse en cuenta al al calcular Rmnima. Esta ya se ha calculado al calcular Rmxima en las diapositivas anteriores.

Ejemplo Paso 2 - Calculando Rmnima continuacin.La resistencia de la capa con puente trmico se ha calculado ahora a partir de Rpuente = 1

Faislamiento Raislamiento

+

Fmadera Rmadera

F aislamiento = rea fraccionada del primer (aislamiento) paso de prdida del calor F madera = rea fraccionada del segundo (madera) paso de prdida del calor R aislamiento = resistencia total del primer (aislamiento) paso de prdida del calor R madera = resistencia total del segundo (madera) paso de prdida del calor

Ejemplo Paso 2 - Calculando Rmnima continuacinDel esquema anterior de la estructura de madera y clculos de este mdulo. rea fraccionada de madera 0.15 rea fraccionada de aislamiento 0.85 Resistencia del aislamiento 3.684 m2K/W Resistencia de la madera 1.077 m2K/W

Ejemplo Paso 2 - Rmnima continuacin.La resistencia de la capa con puente trmico se ha calculado ahora a partir de Rpuente = 1 Faislamiento Raislamiento + Fmadera Rmadera

Rpuente = 0.85 3.684

1 +

0.15 1.077

Rpuente = 2.703 m2 K / W

Ejemplo Paso 2 - Rmnima continuacin.Suma de la resistencia trmica a travs de todas las capasCapa / Superficie Superficie exterior (Rse) Ladrillo exterior Cavidad de aire (Ra) Madera contrachapada Capa Bridged Cartn yeso Superficial interior (Rsi) Resistencia total Grosor (d) (m) --0.102 0.500 0.019 --0.025 ----Conductividad () (W/mK) --0.77 --0.13 --0.25 ----Resistencia (R=d/) ( m2 K / W ) 0.040 0.132 0.090 0.146 2.703 0.100 0.130 3.341

Rmnima = 3.341 m2 K / W

Paso 3 Calcular la resistencia trmica total.Procedimiento. Calcular la resistencia trmica total (RT) utilizando RT RT = = Rmxima 3.906 + Rmnima 2 + 3.341 2 Resistencia trmica total RT = 3.624 m2 K / W

Paso 4 Calcular correcciones.Procedimiento - Calcular, where appropriate, a) correcciones para huecos de aire ( Ug ) en la capa de aislamiento. Es decir, si un hueco que sobrepasa los 5mm de ancho penetra el aislamiento. b) correccin para cierres mecnicos ( Uf ) en la capa de aislamiento.Nota: Los procedimientos de correcciones pueden variar entre pases. Se describe un procedimiento en BRE442 Conventions for U-value calculations, 2006, sections 4.9.1, 4.9.2 and 4.9.3.

Paso 4 - Correcciones - continuacin.Correcciones para huecos de aire ( Ug ) en la capa de aislamiento. En este ejemplo no se pueden aplicar correcciones porque el aislamiento se ha installed de tal forma que no hay huecos de aire penetrando la capa de aislamiento entera y no es posible la circulacin de aire por la parte clida del aislamiento.Para los tres niveles posibles de correccin para los huecos de aire, vase I.S. EN ISO 6946 Annex D. Para ejemplos de dichas correcciones, vase Examples of U-value calculations using BS EN ISO 6946 : 1997 editado por BRE.

Paso 4 - Correcciones - continuaci.Correccin para cierres mecnicos ( Uf ) en la capa de aislamiento. En este ejemplo no se pueden aplicar correcciones porque no hay cierres mecnicos penetrando la capa de aislamiento entera.Para la frmula relacionada con la correccin para cierres mecnicos, vase I.S EN ISO 6946 Annex D. Para ejemplos de dichas correcciones, vase Examples of U-value calculations using BS EN ISO 6946 : 1997 editado por BRE.

Paso 5 Calcular el valor U finalProcedimiento U = ( 1 / RT ) + Ug + Uf U = ( 1 / 3.624 ) + 0 + 0 U = 0.28 W /m2 K

Resumen del mdulo.Al calcular los valores U para construcciones con elementos de puente trmico, se utilizan 5 pasos. Ejercicio. Resuma cada uno de los 5 pasos.

Resumen del mdulo.El paso 1 calcula el lmite de resistencia mxima Rmxima. Ejercicio. Describa este paso detalladamente y dibuje un esquema que muestre cmo se deben colocar los pasos de resistencia.

Resumen del mdulo.El paso 2 calcula el lmite de resistencia mnima Rmnima. Ejercicio. Describa este paso detalladamente y dibuje un esquema que muestre cmo se deben colocar los pasos de resistencia.

Resumen del mdulo.El paso 3 calcula el lmite de resistencia trmica total RT. Ejercicio. Escriba la frmula necesaria para calcular RT.

REsumen del mdulo.El paso 4 calcula las correcciones para a) los huecos de aire que penetran el aislamiento b) los cierres mecnicos que penetran el aislamiento. Ejercicio. Describa ejemplos en los que estos factores de correccin no necesiten aplicarse.

Resumen del mdulo.El paso 5 calcula el valor de transmitancia trmica del valor U. Ejercicio. Escriba la frmula necesaria para calcular el valor U.

Procedimientos nacionales UK, Irlanda.Al tener en cuenta el rea fraccionada de madera incluida en los clculos, BRE 443 Seccin 4.5.1 expone: Para construcciones con estructura de madera que se ajustan a los diseos de Accredited Construction Details, la prdida de calor adicional en esquinas, marcos de ventanas, entre suelos, etc. es limitada y las maderas asociadas no cuentan como parte de la fraccin de madera. Se puede comparar con la construccin de mampostera en la que piezas como dinteles y cerraminetos de cavidad tampoco se cuentan.

- continuacin.BRE 443 sugiere una fraccin por defecto para las tpicas construcciones de estructura de madera, por ejemplo 0.15. Se puede utilizar una fraccin mnima 0.125 si se dan las condiciones especficas. Para ms informacin, vase BRE 443 seccin 4.5.

Agradecimientos:Los autores y editores de este documento desean agradecer a National Standards Authority of Ireland el permiso de la reproduccin de extractos de material con derechos de autor EN ISO 6946 : 2007 Componentes de construccin y elementos de construccin resistencia trmica y transmitancia trmica mtodo de clculo.

Bibliografa:Normativas internacionales. I.S. EN ISO 6946 : 2007 Building components and building elements - Thermal resistance and thermal transmittance - Calculation method. Normativas nacionales + otras.

BRE 443 : 2006 Convention for U-value calculations. ISBN 1 86081 924 9 Examples of U-value calculations using BS EN ISO 6946 : 1997 editado por BRE.http://wiki.aia.org/WikiPages/ThermalBridging.aspx