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INSTALACIONES TERMOMECANICAS UNIDAD TEMATICA 1: Objetivo de las Instalaciones Termomecánicas

1. Diseño de la envolvente: Son aquellas estructuras o elementos que tienen hacia un lado el ambiente natural y hacia el otro el ambiente interior 2. Ventilación: Mediante un correcto diseño de la distribución de los ambientes

La recientes y futuras necesidades del ser humano han puesto de manifiesto la urgencia de generar crecientes

3. Refrigeración

niveles de confort, sin descuidar los efectos que esto genera sobre el medio ambiente y los recursos naturales.

4. Calefacción

Un nivel de confort dado, en un ambiente determinado, es aquel que proporciona las condiciones para que el

OBJETIVOS MODERNOS

ser humano desarrolle sus actividades (dormir, trabajar, estudiar) con el mínimo esfuerzo físico, biológico y psíquico (sensorial).

En sus comienzos, las instalaciones termomecánicas se centraban sólo en el confort humano buscando satisfacer sus necesidades sin importar el consumo energético. En la actualidad, se busca que el diseño de

Las instalaciones termomecánicas deben: 

Cubrir todo el ciclo de vida del edificio, desde su proyección hasta el fin de su vida útil.



Cuidar el medio ambiente, el ser humano requiere de cada vez más bienes de consumos y servicios y esto aumenta con el paso del tiempo, se generan altos niveles de consumo de energía y de emanación de gases al medio.

dichas instalaciones se realice teniendo en cuenta el control de las futuras emisiones y los desechos, primando por sobre todas las cosas el ahorro energético, haciendo un aprovechamiento de las características edilicias (forma, paquetes constructivos, ubicación y orientación), sin centrar todo el acondicionamiento en los equipos de aire acondicionado y calefactores, aspirando a la eficiencia energética. En la industria, se busca realizar controles ambientales en procesos industriales y de servicios, para que los procesos industriales puedan lograr los productos con la calidad requerida.

La instalación termomecánica de un edificio se compone de dos subsistemas: Para alcanzar estos objetivos, se debe definir, determinar y/o diseñar minuciosamente tanto la envolvente 1. Estructuras y elementos que componen un edificio

del edificio como los ambientes interiores.

2. Componentes del sistema de aire acondicionado Ambos subsistemas son los que van a definir, proporcionar y mantener el nivel de confort higrotérmico Las instalaciones termomecánicas tienen como fin último generar un clima óptimo en el interior de los edificios por medio del acondicionamiento higrotérmico en el que se controlan, total o parcialmente, los parámetros físicos que afectan el confort del ser humano. Estos son: 1. Temperatura: Transmisión de calor por inercia térmica, capacidad de los materiales de acumular energía y trasmitirla al ambiente. Hay un rango característico de temperaturas recomendado, tanto para invierno como para verano 2. Humedad: Cuando se calienta el aire la humedad relativa disminuye y cuando se enfría aumenta. Es importante que se controle porque en aumento o en falta genera problemas de salud. 3. Velocidad y calidad del aire: Se controla a través de los equipos de aire acondicionado, teniendo en cuenta la refrigeración y calefacción. Incluye también el filtrado del aire en función del uso del ambiente y la distribución, esto involucra tanto la inyección como la extracción del aire. 4. Temperatura de las superficies: Externas e intersticiales Esto lo logran por medio de los siguientes elementos:

CICLO DE VIDA DE UN EDIFICIO En las actividades llevadas a cabo en cada fase del ciclo de vida de un edificio, deben contemplarse los recursos naturales e insumos que se obtendrán del medio (cantidad, grado de afectación del recurso, etc) y, además, al mismo tiempo, considerar las emisiones, desechos y contaminantes que dispondrán en la naturaleza. El ciclo de vida de un edificio y el impacto ambiental comienza con el diseño y la planificación del proyecto edilicio. Acto seguido, la obtención y transporte de materias primas a fábricas para la fabricación. Esta es la fase del producto. En segundo lugar, todos los productos de la construcción (incluyendo aditivos, encofrados, etc.) son transportados o distribuidos y terminan en el sitio de construcción. Se llevará a cabo toda la instalación, encastres y otros trabajos en el lugar. Esta es la fase de construcción. También se deben gestionar todos los residuos generados durante el transporte, la fabricación, la construcción y el reemplazo de componentes. En tercer lugar, la utilización, el mantenimiento, la reparación, el reemplazo y la renovación del edificio implican actividades periódicas en el sitio y el reemplazo de los componentes (instigando más extracción, transporte y fabricación). Esta es la fase de uso. En esta etapa del ciclo de vida del edificio, pueden presentarse

acciones de rehabilitación, en aquellos casos que no se hayan previsto en la fase de proyecto los objetivos modernos de las instalaciones termomecánicas. En cuarto lugar, existen las actividades in situ para demoler el edificio, procesar todos los desechos y transportarlos hasta donde serán reutilizados, incinerados o eliminados en vertederos. Esta es la fase de fin de vida. Por lo expuesto, el diseño arquitectónico moderno debe: ser amigable con el medio ambiente desde el mismo inicio del ciclo de vida del proyecto, es decir que el proyectista debe tener la capacidad de transformar de manera inteligente los factores climáticos externos en factores de confort interno y sólo si el proyecto se encuentra en sectores donde el clima tiene características extremas, el diseño bioclimático requerirá del uso de fuentes de energía adicional, persiguiendo el uso de energías limpias o renovables para calefacción o refrigeración de ambientes. Si se diseña sobre la base de estrategias bioclimáticas (IRAM 11603 da recomendaciones respecto de orientación, terminaciones, color, correcto ingreso solar en invierno, aislación térmica adecuadas) se podrá generar un ahorro económico durante la vida útil del edificio de valor igual o mayor al costo inicial de la misma, teniendo en cuenta que estos costos iniciales (los relacionados a las estrategias bioclimáticas) son muchas veces de alrededor del 3% del valor del edificio. EFICIENCIA ENERGÉTICA:

Es el conjunto de acciones que permiten mejorar la relación entre la cantidad de energía consumida y los productos y servicios que se obtienen a partir de su uso (utilidad), sin afectar la calidad de vida (confort) de los usuarios. Esto se logra, de ser posible desde la misma concepción del proyecto, con las siguientes premisas: 

Adaptación y el respeto al entorno: estudio del clima, las lluvias, el viento, la temperatura, etc.



Ahorro de recursos y energía (empleo de materiales de bajo impacto ambiental y social en su



Mejorando los hábitos para un uso responsable

construcción y uso durante el ciclo de vida de la construcción)

La eficiencia energética se complementa con la generación y consumo de energías de origen renovable ya que permite aumentar su participación en la matriz energética más rápidamente y a su vez reducir los costos totales del sistema energético nacional.

En la Argentina la regulación energética en edificios se da mediante las Normas IRAM 11604 y 11659. Estas normas son en todo el país de cumplimiento voluntario salvo en la Provincia de Buenos Aires. 

IRAM 11604. Esta norma conocida por establecer el coeficiente volumétrico global de pérdidas térmicas en calefacción Gcal en W/m3°C, establece un valor admisible de calidad térmica edilicia en relación con los grados de calefacción del sitio donde se implantará el edificio.



IRAM 11659. Establece valores admisibles de calidad térmica para edificios que requieran aire acondicionado.

CERTIFICACIÓN ENERGÉTICA La certificación energética podría describirse como el proceso por el cual se verifica la conformidad de la calificación energética obtenida por el edificio con el proyecto y el edificio acabado respectivamente y que conduce a la expedición de un certificado de eficiencia energética del edificio acabado. Este, debe ser un certificado reconocido por el Estado, o por una persona jurídica designada por él, que incluye la eficiencia energética de un edificio calculada con arreglo a una metodología. La eficiencia energética de los edificios debe ser calculada con una metodología, que podrá ser diferente a escala regional, que comprenda no sólo el aislamiento térmico sino también otros factores que desempeñan

ETIQUETADO DE VIVIENDAS EN SANTA FE La etiqueta es un documento en que figura la clase de eficiencia energetica (escala de la A a la G) asociada a un rango de valores del índice de prestaciones energeticas (IPE). Su alcances es para inmuebles destinados a

un papel cada vez más importante, tales como las instalaciones de calefacción y aire acondicionado, la utilización de fuentes de energía renovables y el diseño del edificio. ETIQUETADO ENERGÉTICO

vivienda y su validez de 10 años. Ante la falta de presentacion se asume clase G. El índice de prestaciones energéticas (IPE) de un inmueble es la cantidad estimada de energía primaria que demanda la

Se basa en un indicador que resulta de la diferencia de temperatura ponderada entre una temperatura

normal utilización de dicho inmueble durante 1 año y por

interior de confort de 20 °C y las temperaturas superficiales interiores de muros, techos, ventanas, puertas,

metro cuadrado satisfaciendo las necesidades asociadas a

tabiques y pisos en contacto con el aire exterior.

niveles de confort establecidos por las mejores prácticas

Se definieron 7 niveles de eficiencia energética de A = 1 °C a G = 4 °C.

vigentes y estándares internacionales. Es un valor numérico que se mide en kwh/m 2 año.

Desde 2009 el país cuenta con un protocolo e indicadores de etiquetado de edificios a fin de regular la eficiencia energética en calefacción. Este etiquetado lo implementarán las empresas distribuidoras de gas natural por red. La empresa de gas ingresará la información al sistema y entregará la etiqueta (similar a la usada en refrigeradores) para ser ubicada en el medidor de gas.

Se define como energía primaria a la extraída de la naturaleza en forma directa (hidráulica, eólica, solar) o indirecta por medio proceso de extracción o recolección (petróleo, carbón, uranio, biomasa, etc.) SISTEMA DE IMPLEMENTACION

deberemos orientar las ventanas de manera tal que, en verano el viento cruce la habitación, ventilándola. En invierno, ese mismo viento deberá evitarse, cerrando las ventanas. a) Asoleamiento Se refiere a la trayectoria solar que recibe el sitio donde se proyecta y los espacios interiores del edificio ya construido. La incidencia del asoleamiento depende de la ubicación del proyecto con respecto al sol. Para conocer esta información es recomendable utilizar la carta solar del lugar en estudio, la que depende de la latitud. El asoleamiento que penetra a través de las ventanas en invierno proporciona beneficios psicohigiénicos, calidad de iluminación natural y disminuye demanda de energía convencional para calefacción. b) Vientos predominantes Los vientos son movimientos de aire debido a diferencias de presión en la atmósfera. Los parámetros de viento son velocidad, dirección y frecuencia. La velocidad se refiere a la rapidez con que se mueve IRAM 11603

una masa de aire, puede ser medida en km/h y en m/s. La dirección desde la que sopla el viento se

Como mencionamos, un buen análisis de las características climáticas y microclimáticas del emplazamiento

mide con respecto a los puntos cardinales y es expresada en grados desde el norte geográfico. La

del proyecto permiten tomar decisiones de diseño para aprovechar las ventajas del clima y minimizar sus

frecuencia de vientos está referida a la cantidad de horas en que se presenta cierta velocidad del

desventajas.

viento en un período.

Objetivos 

Establecer la zonificación de la Rep. Argentina de acuerdo con un criterio bioambiental. Identificar los factores y características climáticas de cada zona.

2) ORIENTACION La orientación de los edificios determina en gran parte la demanda energética de calefacción y



Establecer para cada zona pautas generales de diseño

refrigeración del mismo en el futuro, a través del control de las ganancias solares. En general y siempre



Proporcionar un listado de datos climáticos correspondientes a las distintas estaciones meteorológicas

que sea posible en las edificaciones se recomienda una orientación Norte-Sur de sus fachadas principales,

de todo el país.

ya que esto facilita las estrategias de protección de fachadas. Una orientación Este-Oeste es menos

Se debe tener en cuenta las siguientes estrategias de diseño:

recomendable, ya que la incidencia solar es más compleja de controlar. a) Orientación Norte: Una fachada orientada al norte recibe la radiación solar durante la mayor parte

1) LOCALIZACIÓN DEL TERRENO

del día, dependiendo de la latitud en que se encuentre y la época del año. En invierno el sol se

Para la ubicación de edificio en el terreno, principalmente de debe analizar la posibilidad que brinda a zona

encuentra más bajo por lo que tendrá una mayor penetración a través de superficies acristaladas. Esta

bioclimática en asoleamiento y dirección predominante del viento. El sol recorre un arco en el cielo, que nace en el cuadrante este y muere en el oeste.

fachada se puede sombrear fácilmente en verano con protecciones horizontales como aleros. b) Orientación Sur: Esta fachada no recibe radiación solar en forma directa durante gran parte del año.

 En invierno sale del noreste y se pone en el noroeste.

Sólo en verano puede recibir algo de sol, dependiendo de la latitud. Debido a esto, esta fachada no

 En verano sale del sudeste y se pone del sudoeste.

requiere de protección solar, pero sus superficies acristaladas deben lograr un adecuado balance que

En cualesquiera de estas épocas, al mediodía, el sol está alto; en verano más que en invierno. El viento tiene direcciones, preferenciales, según la estación sopla la mayor parte del tiempo desde una determinada dirección. El viento servirá para remover el calor indeseable acumulado en un ambiente. Pero para ello,

evite excesivas pérdidas de calor y logre una adecuada iluminación natural, dependiendo del clima en que se emplace. c) Orientación Este: La fachada Este recibirá el sol por la mañana tanto en invierno como en verano. En esta orientación el sol es siempre bajo ya que recién asoma por el horizonte. La presencia de

superficies acristaladas en esta fachada puede generar sobrecalentamiento en determinados climas si no es protegida. d) Orientación Oeste: La fachada oeste recibe radiación solar durante toda la tarde, lo que coincide con

4) ORIENTACION + FACTOR DE FORMA  La casa de planta cuadrada no es la forma óptima en ninguna zona.

las más altas temperaturas del día. Debido a esto, esta fachada tiene los mayores riesgos de

 Todas las formas alargadas en

sobrecalentamiento en verano, por lo que es necesario proteger las superficies acristaladas que se

dirección norte-sur funcionan menos

encuentran sobre ésta. Las protecciones solares pueden ser exteriores, interiores, móviles, fijas, o

eficientemente

incluso puede ser un vidrio con control solar.

cuadrada.

que

la

forma

 La forma óptima en todos los climas templados es la alargada en dirección este-oeste. 3) FACTOR FORMA

 En latitudes desde 320 a 560, el sur

La volumetría de un edificio debe estar relacionada con el clima en que

del edificio recibe tres veces más

éste se encuentre emplazado y el programa de uso que contiene. Para

radiación en invierno que los lados este y

esto el diseñador debe tener claridad acerca de si el edificio busca

oeste del edificio. Durante el verano los

conservar el calor dentro de sí o disiparlo al ambiente. El factor de forma

lados este y oeste recibirán mayor

es una ecuación simple que relaciona la superficie envolvente (paredes

radiación que el muro sur.

laterales y techo) con el volumen envuelto. Un factor de forma bajo

 Como podemos ver, la orientación

significa que el edificio tiene menos pérdidas.

juega

un

papel

decisivo

en

el



En climas fríos, para reducir al máximo las pérdidas de calor no deseadas, se recomienda minimizar la

comportamiento térmico del edificio, más

superficie de la envolvente. (factor de forma 0,5 – 0,8)

allá de la forma que tenga.



En climas cálidos, que se requiere que el edificio pierda calor por su envolvente, se recomienda aumentar el factor de forma. (factor de forma +1,2)

En el caso de que no se pueda modificar el factor de forma de un edificio (debido a requerimientos funcionales) se debe prestar más atención a la calidad de la envolvente (en climas fríos) y al control de la radiación solar

1. Clima Frío 2. Clima Templado 3. Clima cálido seco 4. Clima cálido húmedo

5) DISEÑO DE LA ENVOLVENTE La envolvente de una edificación tiene una vital importancia por cuanto genera la mediación entre el espacio interior (que busca ser confortable para sus ocupantes) y el clima exterior.  El

(ya sea aprovechándola en climas fríos o minimizándola en climas cálidos).

primer principio para el diseño de la envolvente es la Aislación Térmica con el objetivo de minimizar las pérdidas de calor por transmisión.



El segundo principio esencial consiste en sellar la envolvente al paso del aire, evitando de este modo las pérdidas de calor por infiltraciones....