Termodinámica. 4. Aislamiento

Ingeniero Civil / En la actualidad existen diversos métodos constructivos que se usan en la construcción de viviendas en chile que complementan a los tradicionalmente ocupados, entre estos se encuentran los tabiques divisorios. Respecto a los tabiques se estudiará su comportamiento en relación a tres fenomenologías solicitadas por la división técnica de estudio y fomento habitacional de acuerdo al decreto supremo Nº 127 del Ministerio de vivienda y urbanismo de 1977 letra D, decreto que dependiendo del caso podría solicitar ensayos, o los cálculos teóricos. Luego a partir del estudio y análisis de los resultados de una serie de ensayos realizados sobre tabiques se crea una guía que muestre el desempeño que tendrá un sistema constructivo cuando se realiza una modificación. Este manual puede servir de apoyo para, ingenieros, constructores civiles, arquitectos y todo quien quisiese realizar una alteración de un tabique y observar su comportamiento en alguna de las tres áreas que se estudian a lo largo de este trabajo, y así poseer una estimación previa de los potenciales cambios en el desempeño que se obtendría con dicha modificación. Para lograr lo anterior se entrega una recopilación de resultados de ensayos realizados sobre tabiques divisorios verticales, con la finalidad de observar su comportamiento relativo al aislamiento acústico, resistencia al fuego, y resistencia térmica. En adición estos parámetros se calcularán de forma teórica, con el objetivo de poder entregar una guía de diseño de paneles livianos que sea sencilla y esquemática para el diseño de tabiques. Para lograr esto, se estudió un total de 89 tabiques distintos, que fueron ordenados y analizados. Dichos elementos están formados por los materiales comúnmente usados en el mercado, como yeso-cartón, fibrocemento, lana mineral, lana de vidrio, polietileno expandido. Con esta información se obtiene que las variables relevantes a estudiar son, el número de capas de igual espesor, el número de capas con distinto espesor, características de la plancha, densidad del aislante térmico, espesor del aislante térmico, banda acústica, y en forma implícita la masa del tabique. Finalmente, se obtiene que al aumentar el número de capas ( capas ), en especial el número de capas de igual espesor , genera una mejora en las tres fenomenologías estudiadas, lo contrario sucede en la Característica de la plancha que presenta pérdida en la aislación térmica. En lo referente al aislante, un aumento en su densidad muestra una perdida en la aislación acústica, además de no tener influencia en la resistencia al fuego, no obstante esto, se ve mejoras en la resistencia térmica y aislación acústica ( espesor del aislante ). La banda acústica muestra una mejora en la aislación acústica y no presenta influencia en lo referente a aislación térmica.

En este tiempo de crisis energética y de creciente concienciación ambiental, las viviendas bioclimáticas constituyen la principal aportación a un desarrollo sostenible, las energías renovables están cumpliendo un papel importante en el desarrollo de comunidades aisladas, ya que se muestran como alternativas de solución energética. La vivienda, actualmente no resulta ser el lugar de encuentro de la familia donde se comparte lo ocurrido durante el día, se crea un contacto con y entre los hijos y los padres, ya que las temperaturas muy frígidas, la elevada humedad, la falta o escasa iluminación y a veces la abundancia de humo hacen difícil un desarrollo armonioso de la familia al interior de la vivienda. Por lo tanto una vivienda que aprovecha las condiciones climáticas de su entorno, puede definirse como aquella diseñada sabiamente para lograr un máximo confort con el mínimo gasto energético. El presente trabajo plantea una iniciativa de desarrollo para la población del distrito de Cuispes-Bondara-Amazonas, donde se establece la posibilidad de analizar y desarrollar una vivienda que no solo sea confortable sino también amigable con el ambiente. Así mismo se busca determinar la carga térmica para mejorar las condiciones de vida de la población y evaluar el potencial solar térmico de la zona. Todo esto se llevará a cabo analizando el diseño de ingeniería y las alternativas tecnológicas para el acondicionamiento de la vivienda, teniendo en cuenta elementos de bioclimatización y sostenibilidad, que posteriormente se adaptan a la realidad nacional, de donde se concluye un potencial para el uso de la energía solar como fuente energética de la vivienda, así como la circulación de aire fresco dentro de la estructura propuesta. Para ello, se describen los diferentes tipos de sistemas energéticos bioclimáticos y los de control climático, además de los criterios de diseño para su correcta ejecución, dando mayor importancia a la incorporación de energías renovables, teniendo en cuenta la normativa aplicable en la actualidad. / Tesis

Ingeniera Civil Industrial / La envolvente térmica de una vivienda es una componente clave al momento de hablar de confort y calidad de vida en el hogar. Por ello, el objetivo de este Plan de Negocios es evaluar la factibilidad económica de generar una empresa que entregue servicios de acondicionamiento térmico para viviendas de la Región Metropolitana que presenten deficiencias en este punto. De acuerdo al análisis realizado para conocer el mercado y comportamiento de la industria de acondicionamiento térmico de casas de la Región Metropolitana correspondientes a los sectores socioeconómicos ABC1 y C2, existe actualmente un mercado meta de más de 240 mil viviendas de hormigón y albañilería que podrían requerir de este servicio, constatándose que no existen importantes barreras de entrada a la industria, pues es un mercado emergente con un bajo nivel competitivo. El servicio ofrecido para la aplicación de acondicionamiento térmico consta de cuatro etapas claves: Evaluación de la vivienda, Propuestas de Soluciones Personalizadas, Implementación de la Solución Escogida y Servicio de Postventa - Garantía. Cada uno de estos procesos son propios para cada cliente y son absolutamente personalizados en base a sus requerimientos e intereses, lo cual ofrece posibilidades de generar una fuerte imagen de marca en el mediano plazo. Este servicio entrega la opción al cliente de escoger entre una solución de aislación térmica sin cambios estéticos en su vivienda o bien, una solución de aislación térmica con renovación de fachada. El principal valor que presenta esta propuesta se encuentra en la entrega de un diagnóstico completo y confiable al cliente de las condiciones en las que se encuentra su vivienda, añadiendo una amplia evaluación de posibles soluciones aplicables a cada caso en particular, lo que le permite al cliente elegir la opción que más le acomode. Este punto es fundamental y diferenciador en la industria y en el posicionamiento de la empresa. La evaluación económica de este Plan de Negocios permite determinar que la rentabilidad promedio generada con la entrega de estos servicios es de 6.290 UF aproximadamente en un horizonte de evaluación de diez años, con una tasa interna de retorno de 40% sobre una tasa de descuento del 12% y con un período de recuperación del capital de 4 años y medio aproximadamente. El punto óptimo para el enfoque de ventas de este negocio se ha establecido en viviendas de gran tamaño, mayor a 300 metros cuadrados, y que en preferencia requieran soluciones de acondicionamiento térmico con renovación de fachadas.

Ingeniera Civil Química / Desde la década de 1950, la producción de plástico a nivel mundial ha experimentado un aumento de más del 25.000%, lo que sumado a su lenta degradabilidad, ha ocasionado graves problemas medioambientales. Esto ha motivado el desarrollo del presente trabajo, que tiene como objetivo realizar una evaluación técnica y económica a nivel de prefactibilidad de la instalación de una planta productora de paneles aislantes térmicos, empleando plástico desechado como materia prima. Se definió un caso base que contempla el tratamiento de 42 toneladas mensuales de materia prima. A partir de la conductividad térmica de los paneles, que se estimó en 0,028 [W/(m∙K)], se determinó que este flujo de plástico permite fabricar paneles suficientes para cubrir el 44,7% de los requerimientos de aislación de la ciudad de Osorno. Se optó por emplear un proceso productivo que no requiera realizar una clasificación exhaustiva de plásticos, lo que permite minimizar el flujo desechado de estos y disminuir el costo operacional; y se prescindió de etapas de lavado, para minimizar el uso de agua. El proceso propuesto contempla las siguientes etapas: conminución, homogenización y prensado. Los equipos fueron dimensionados considerando que la planta opera 8 horas diarias durante 5 días a la semana. Los costos de inversión estimados ascienden a 330.000 [USD], mientras que los costos de operación alcanzan entre 310.000 y 330.000 [USD] anuales. Para realizar la evaluación económica se contemplaron 3 escenarios de financiamiento: 0%, 50% y 100% de préstamo de la inversión inicial, obteniéndose un Valor Actual Neto de -1.320.000 [USD], -1.180.000 [USD] y -1.040.000 [USD] respectivamente, lo que indicaría que el proyecto no es económicamente rentable. Esto se asocia principalmente a que los costos de operación y de la materia prima son muy altos en relación al potencial precio de venta del panel. Sin embargo, el proyecto podría tornarse rentable considerando un escenario en que se reciba un pago por el retiro de los desechos. Finalmente, se sugiere optimizar el diseño y las condiciones de fabricación de los paneles propuestos, determinar su conductividad térmica con un menor margen de error y realizar una evaluación social del proyecto. Además, se recomienda estudiar otras aplicaciones para el panel, que permitan obtener mayores ingresos, y eventualmente, volverlo económicamente rentable.

Ingeniero Civil Industrial / El objetivo del trabajo es proponer un modelo de negocios para un portal web que permita acceder a servicios constructivos de acondicionamiento térmico para la región metropolitana. Actualmente el mercado no tiene ninguna iniciativa de este tipo, ni pública ni privada, lo que hace difícil que se realicen todos los trabajos que se debieran, considerando las reglamentaciones térmicas que existen en Chile. Para llevar a cabo el trabajo, se levantó información de los materiales y soluciones constructivas existentes, los equipos que instalar, los elementos de la envolvente a acondicionar y los casos reales que se han implementado. Se realizaron encuestas, entrevistas, cotizaciones, análisis estratégicos, análisis de mercado y evaluaciones económicas. El tipo de solución que recibe el mandante quien solicita el servicio- , depende del tipo de instalador que realice el servicio y la experiencia que éste tenga, por lo que, es fundamental conocer al instalador, los trabajos que ha realizado, el tiempo que lleva en el rubro, etc. Se obtuvo que la cantidad clientes finales, proveedores e instaladores, dentro de la región metropolitana ascienden a 671. Por otro lado, se levantó una BBDD con todos estos actores, sus teléfonos y mails de contacto. Las características de la página están pensadas para un portal, que permita uso de sesiones, diseñado en Joomla!, con alta usabilidad, que mantenga información actualizada y nueva y tenga un uso eficiente de las cookies. La propuesta de valor de negocio es ser un punto de intercambio entre usuarios, prestar servicios de información a empresas y dar servicios libres a la comunidad. El portal cuenta con servicios de pago para instaladores y proveedores, que son los reportes trimestrales, consultorías y medio de difusión para avisadores. Con todo lo anterior, se estima que el ingreso obtenido por estos tres servicios al año es de 30.173.661, lo que permite que el proyecto evaluado a 5 años a una tasa de 6% entrega un VAN de 17.488.629, que hace que el proyecto sea rentable.

No autorizada por el autor para ser publicada a texto completo / El presente trabajo de título analiza los aspectos técnicos y económicos, relativos al diseño y construcción de una vivienda unifamiliar, que incorpora atributos como la eficiencia energética y el uso de energías renovables para garantizar el confort térmico y operacional. A través de un análisis de la inversión a realizar, se generaron ecuaciones que permiten la extrapolación de ésta a otros tipos de viviendas, las cuales consideran otro nivel de precio y superficie útil. De esta manera fue posible evaluar la factibilidad técnica y económica de aplicar el concepto de negocio, desarrollado exclusivamente para la vivienda prototipo, a distintos segmentos de mercado. El análisis empleado, consideró el estudio de los diferentes mejoramientos del diseño y los sistemas tecnológicos implementados –sistemas de aislación, perfiles de ventanas, sistema solar térmico, iluminación, domótica e inmótica- de acuerdo a su pertinencia técnica y magnitud de sus costos. Se elaboró una evaluación económica en función de las proyecciones de los precios de la energía para cuatro escenarios distintos. Esto para el caso de una vivienda reacondicionada y una nueva. Se pudo determinar que el 7% sobre el precio de venta es la inversión adicional para este proyecto, en relación a una vivienda estándar .Ello, en conjunto con el estudio de los costos operacionales determinan su rentabilidad, proyectando un período de retorno de capital de 5 años en el mejor escenario definido. Además, de acuerdo a la extrapolación de inversión para soluciones habitacionales orientadas a otros segmentos de mercado, fue posible determinar que con inversiones que varían desde el 30% sobre el precio de venta para viviendas de 1.900 [U.F.] hasta un 8% en viviendas de 19.900 [U.F.], es posible concebir la adaptación de este prototipo habitacional en una vivienda nueva.

Ingeniero Civil / En la presente memoria se hace un estudio de comparación de una casa oficina ubicada en el primer piso de una casa versus el caso con aislación continua en la envolvente térmica y mejoras constructivas. Para las pruebas se utiliza el Blower Door, el cual consiste de un ventilador que se coloca en la puerta principal y produce un cambio de presiones entre el interior y el exterior y sirve para medir el grado de estanqueidad de la casa. Se analizarán los puentes térmicos que se puedan encontrar en la envolvente, como también el nivel de infiltración de la casa. Se compararán luego estos resultados con lo obtenido mediante un software llamado THERM para el caso de puentes térmicos y con la infiltración máxima para una oficina. Luego se calcularán los gastos energéticos que se obtengan debido a las características antes mencionadas para compararlas y verificar que se cumpla con el requisito máximo. Se logra concluir que los resultados esperados eran los correctos, es decir, que el diseño base de la edificación tiene pérdidas superiores al caso propuesto con aislación térmica exterior de 50 mm, cambio a ventanas eficientes, y el intercambio de hora de 5 veces. La diferencia entre ambos casos es de 56% kilowatts por hora en un año. Al analizar únicamente la envolvente exterior de la edificación se obtiene una diferencia de 26% watts, dentro de estas pérdidas se consideran las pérdidas debido a los puentes térmicos los cuales influyen en un 15% en el resultado final. Se recomienda el uso del aislante EIFS en las edificaciones para poder así disminuir los gastos y que las construcciones sean más eficientes.

No autorizada por el autor a ser publicada a texto completo / La Norma Chilena Nch1079. Arquitectura y construcción – Zonificación climático habitacional para Chile y recomendaciones para el diseño arquitectónico, no incluyó un parámetro de importancia para el cálculo de pérdidas de calor como son los Grados-día de cada localidad. Por otra parte, los valores de Grados-día que la Ordenanza General de Urbanismo y Construcciones (OGUC) considera por comunas en sus mapas de zonificación térmica, son valores anuales demasiado amplios que solo sirven para los efectos de determinar los espesores mínimos de aislamiento, pero no para calcular los gastos de calefacción. Debido a estas circunstancias, en el presente trabajo se han confeccionado nuevas tablas de temperaturas y Grados-día de calefacción mensuales y anuales, para las distintas localidades de Chile, considerando temperaturas base de confort de 15, 18 y 20 [°C]. El cálculo se ha basado en la recopilación de información de temperaturas medias mensuales y anuales de 383 estaciones meteorológicas a lo largo y ancho del país, clasificando sus datos según período de registro en principales (los más confiables), segundarios (menos confiables) y accesorios (aquellas de menor registro, pero necesarias por no haber otras). El trabajo se ha complementado con un mapa de isocurvas de Grados-día para las distintas temperaturas base, logrando obtener información para lugares donde no existen registros climáticos. Finalmente se presenta una comparación entre los valores que define la reglamentación térmica de la OGUC y los resultados obtenidos en el presente trabajo.

Ingeniero Civil / La finalidad del presente documento es investigar la factibilidad de implementar una nueva metodología para el cálculo de las infiltraciones de un edificio, basada en la medición del cambio de la humedad absoluta del aire en un recinto. La metodología actual aplicada en el país corresponde al ensayo blower door , basado en la norma nacional NCh3295, el cual necesita condiciones ambientales muy específicas (tales como que no haya mucho viento o carga solar) y es difícil de implementar en estructuras muy grandes. En primera instancia se identificaron de forma rigurosa las deficiencias de la norma NCh3295 y se ideó un procedimiento de cálculo de las infiltraciones de aire basado en la relación entre la variación de la humedad absoluta presente y la tasa de renovación del aire interior de acuerdo a: ACH=-[(ln⁡(〖HA〗_in-〖HA〗_out (∆t))-ln⁡(〖HA〗_in-〖HA〗_out (0)))⁄∆t]. Y otro procedimiento de cálculo para caracterizar la humedad absoluta en función de la temperatura y la humedad relativa como sigue: HA=13,25304/((273,15+T))∙〖10〗^((7,591386∙T)/(T+240,7263))∙HR. Se idearon dos metodologías de cálculo para compararlas con el ensayo del ventilador (blower door). Con los resultados de las nuevas metodologías de cálculo se realizó un montaje experimental que utilizó vapor de agua como indicador de la renovación de aire que se alcanza en un recinto para un tiempo determinado. Para que la metodología del vapor de agua sea factible, es necesario obtener una desviación menor del 10% con respecto al resultado del método del ventilador. La curva que describe la disminución de la humedad absoluta interior debió ser asintótica con respecto a la del exterior. Dentro del análisis de los resultados se obtuvo que efectivamente ambas curvas fueron asintóticas, pero que este fenómeno fue difícil de apreciar cuando la curva de humedad absoluta exterior era muy variable. El método del blower door entregó un valor de 3,21 [1/h], la primera metodología de cálculo un valor promedio de 0,17 [1/h] y la segunda 3,11 [1/h], obteniéndose un aceptable error aproximado del 3,1% (asociada a esta última). Luego de analizar los resultados resulta correcto considerar a la metodología del vapor de agua como factible para calcular infiltraciones de aire, pero para esto es necesario considerar lo siguiente: El ensayo debe ser realizado bajo las condiciones exteriores lo más invariables posibles y además, el recinto donde se realiza éste debe tener dimensiones acotadas para evitar el uso de artefactos que permitan distribuir de forma homogénea el vapor de agua en la envolvente.