Ingeniero Civil / El presente trabajo de título tiene por finalidad proponer y evaluar tecnologías para la reducción del consumo energético destinado a confort térmico para el Edificio de Ingeniería Civil, especialmente en verano. El edificio de Ingeniería Civil de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile presenta problemas de confort térmico para quienes ocupan estas dependencias, sobre todo en verano, a pesar de que el consumo energético es más elevado en invierno. En muchos sectores de este edificio, que está destinado a oficinas para docentes, salas de reuniones, salas de computadores y salas de memoristas mayoritariamente, no se alcanza un estado de confort térmico. Estudios previos identifican los sectores más críticos del edificio. Oficinas docentes ubicadas en los sectores perimetrales norte y poniente del edificio alcanzan los 35°C de temperatura. Ante esto, el sistema de climatización del edificio no logra cubrir la carga térmica que se necesita para mantener un estado térmico operable. En primera instancia se modela el caso actual del edificio con el programa computacional Design Builder, llamándolo caso base. Éste considera aspectos como la orientación y posición geográfica del edificio. Además se simulan las cargas térmicas en su estado actual, tanto internas como externas, así como la iluminación, ocupación y los equipos de computación. Se determina la carga térmica en este caso base y se compara con la implementación en el modelo con las soluciones propuestas en este trabajo: sombreamiento, fachada ventilada, ventilación nocturna y ventilación de confort. El resultado final de la estimación de ahorro de energía para cado caso determina que el sombreamiento sumado a la ventilación nocturna es la solución idónea para implementar en el edificio de Ingeniería Civil. Ambas soluciones son complementarias y unidas alcanzan la mayor reducción del consumo energético del aire acondicionado. El gasto energético diario estimado para el caso base es de 1722kWh, mientras que el caso con sombreamiento y ventilación nocturna se estima un consumo energético diario de 1248kWh. Esto se traduce en una reducción de un 27%. El sombreamiento reduce las ganancias térmicas provenientes de la radiación solar mientras que la ventilación nocturna elimina el calor acumulado en las masas internas del edificio. Se concluye que la implementación adecuada de ambas soluciones en conjunto mejorará las condiciones de confort del edificio, ya que le resta carga térmica al sistema de aire acondicionado posibilitando un mejor funcionamiento de éste.

Ingeniero Civil / El presente trabajo de título tiene por finalidad estudiar el comportamiento térmico de edificios con fachada de vidrio ya construidos, los cuales presentan en la actualidad consumos importantes de energía y aún así no logran generar condiciones de confort térmico. Bajo condiciones de invierno son fríos y requieren de altos gastos de calefacción y bajo condiciones de verano son extremadamente calurosos, alcanzando fácilmente temperaturas por sobre los 30º C. Conociendo el comportamiento empírico en este tipo de edificios, el trabajo se desarrolló bajo condiciones de verano. Se puso especial énfasis en el edificio de Ingeniería Civil de esta Universidad, el cual se instrumentó para cuantificar la respuesta térmica que ofrece. De acuerdo al trabajo experimental realizado, puede concluirse que el uso excesivo de vidrio en las fachadas de los edificios permite el ingreso de una enorme cantidad de energía, incluso mayor a su consumo total diario, haciendo muy difícil la completa eliminación del calor acumulado mediante equipos de aire acondicionado. Con el fin de mejorar el comportamiento térmico de este tipo de edificios, se analizaron diversas medidas de solución, tales como: fachadas ventiladas, cubiertas vegetales, incorporación de humedad al ambiente, ventilación nocturna, circulación del aire entre ambientes de los edificios e instalación de ventanas que permitan el intercambio de aire entre ambos ambientes. Del estudio realizado se concluye que la mejor opción para ahorrar energía y obtener mejores condiciones de confort térmico en los edificios con fachada de vidrio es la ventilación nocturna. La demanda energética puede disminuirse fácilmente en un 30%. Se concluye además, la importancia que significa dar a conocer e incentivar el diseño bioclimático en las carreras de ingeniería y arquitectura, con lo cual se obtendrán diseños diferentes, acorde al estado del arte actual en esta materia, logrando con ello poder generar un mejor ambiente de trabajo para estos tipos de edificio y una mayor eficiencia energética.

Esta tesis presenta de forma detallada el proceso constructivo del casco estructural de viviendas caracterizadas por poseer en sus elementos perimetrales un aislante térmico que permite mejorar las condiciones de temperatura interior, buscando alcanzar el confort térmico para sus ocupantes. Debido a que no se registra en nuestro país la construcción de vivienda masiva con sistemas de aislamiento térmico, se describe este proceso constructivo y se presenta como una alternativa a evaluar en futuros proyectos que se ubiquen en zonas donde el clima es frío. En el primer capítulo se realiza la introducción de la tesis, en el cual se presenta al proyecto y a sus antecedentes. Luego, en el segundo capítulo se desarrolla el marco teórico concerniente a viviendas en climas fríos, se analiza el estado actual de las viviendas en el Perú en zonas con esas características climáticas y su respectiva reglamentación; y finalmente, se presenta como referencia normativa y constructiva el caso de Chile. En el tercer capítulo, se desarrolla la descripción general del Proyecto, además de la memoria descriptiva y especificaciones técnicas de las viviendas. Posteriormente, en el cuarto capítulo se muestra el planeamiento y la rutina de programación empleado por la empresa contratista, basado en el sistema Last Planner. Luego, en el quinto capítulo se presenta la secuencia constructiva empleada y se desarrolla los procedimientos constructivos de las partidas más importantes en la construcción del casco estructural. Debido al clima frío de la zona del Proyecto, severo en época de heladas, se describe las atenciones especiales que recibe el concreto. Además, se muestra también los procedimientos empleados para la reparación, según se requiera, de los defectos más resaltantes de los elementos de concreto armado. En el sexto capítulo se analizan los índices de productividad empleados para el control de la productividad de la obra y se plantean propuestas para su mejora; y finalmente, se presentan las conclusiones producto del desarrollo de la tesis. En los anexos del presente documento se muestran mediante imágenes un proceso constructivo de aislamiento alternativo, un dossier de fotos del proceso constructivo empleado y se presenta también los planos de estructuras y arquitectura de uno de los siete tipos de viviendas del Proyecto. / Tesis

Ingeniero Civil / El presente estudio tiene como principal objetivo comparar los aislantes de masa con la pintura aislante reflectiva, de manera de conocer los aportes y contraindicaciones para cada uno de ellos. En primer lugar, para estudiar la pintura, se realizaron ensayos de conductividad térmica según la norma chilena NCh850 of.2008 a probetas de MDF con y sin pintura, de manera de obtener el diferencial aportado por esta. Luego se realizaron ensayos de reflectividad de la pintura según la norma americana ASTM E1918-06, que nos permite cuantificar que fracción de la radiación solar incidente sobre una superficie con esta pintura es reflejada, y su variación debido al envejecimiento de la pintura. La modelación computacional nos permite comparar los gastos energéticos en la obtención de temperaturas de confort para una vivienda base, bajo distintas envolventes. Se obtuvieron reducciones de hasta un 85% en los gastos de refrigeración para la ciudad de Santiago, y de un 96% para la ciudad de Antofagasta al cambiar los aislantes de masa por la pintura reflectiva. Sin embargo, bajo estos mismos supuestos, se aumentaban los gastos en calefacción en un 270% y un 500% respectivamente. Debido a esto es que se estudiaron distintas envolventes combinando ambos tipos de aislación. El análisis de los resultados obtenidos nos permite concluir que la implementación de aislantes de tipo reflectivo debe estar justificada en base a un análisis anual de gastos energéticos en la obtención de temperaturas de confort.

Este estudio tiene como principal objetivo mejorar la materialidad de las viviendas y aprovechar en ellas el uso de energías no convencionales, todo esto con la finalidad de lograr un mayor aprovechamiento energético en las viviendas según la zona climática en la que se encuentren. Inicialmente se realizó una cuantificación de los flujos de energía a través de envolvente térmica de la vivienda, con el fin de conocer las pérdidas energéticas de las mismas. Posteriormente se realizó una modificación en la aislación de los elementos envolventes de las viviendas, de manera de mejorar su resistencia térmica y reducir las pérdidas energéticas. En dicho análisis se hizo variar el espesor de la aislación en los distintos elementos de la envolvente y se estudia el comportamiento del flujo de energía sobre cada uno de ellos. De este estudio se puede analizar la relación del flujo térmico con el espesor del material aislante y en algunos casos se observa que pequeños aumentos en los espesores de la aislación generan grandes reducciones en el flujo de energía desde el interior al exterior de la vivienda. Luego se indagó acerca de problemas que afectan la calidad de la vivienda, como la condensación y puentes térmicos, y se plantea una serie de propuestas cuya finalidad es evitar estos problemas y alargar la vida útil de la vivienda y mejorar la calidad de vida en sus moradores.

El presente trabajo de título se desarrolla con el fin de realizar un estudio comparativo y cuantitativo de la respuesta térmica que posee un aislante térmico aplicado por el exterior de un cerramiento de material pesado. En esta materia se han realizado estudios que estipulan que al aplicar la aislación térmica por el exterior, la demanda energética de climatización será la menor. Uno de ellos, y la base para este trabajo, es el realizado por el Sr. Marcial Salaverry Ramírez, denominado “Inercia Térmica: Influencia de la masa de muro en el comportamiento térmico de viviendas sociales”. La presente memoria consta de una parte experimental y otra teórica. El trabajo experimental es una validación empírica del resultado obtenido en el estudio anteriormente mencionado, cuantificando y comparando el efecto de la aislación aplicada por el exterior en el comportamiento térmico de la caseta, tanto de la respuesta como de los costos de climatización. El trabajo teórico que se realizó consiste en la determinación y comparación de la demanda, consumo y costo de climatización de tres modelos que simulan un edificio, en que la única diferencia radica en la posición de la aislación, así los modelos corresponden a: Sin aislación, con aislación interior y con aislación exterior. El software utilizado para la modelación fue DesignBuilder V2.0. Como resultado de la parte experimental se obtuvieron respuestas térmicas con menores amplitudes, debido a que la masa efusiva interior contribuyó de buena forma al control de la temperatura; los mejores resultados fueron obtenidos al permitir que la caseta se enfriara durante la noche mediante ventilación nocturna, y gracias a esto hubo una gran incursión dentro del rango de confort, obteniéndose una reducción en los costos de climatización de un 56%. El desarrollo teórico demostró que la aislación exterior expone las menores demandas de climatización anuales y reveló la importancia de las cargas internas; obteniéndose una reducción del 7.6% de los costos frente al modelo sin aislación y la inversión se recupera en menos de 4 años. De acuerdo al estudio realizado, puede conluirse que el mejor desempeño energético se logra colocando la aislación por el exterior, ya que de esta forma se evita que el cerramiento sea solicitado directamente por la radiación solar, se agrega masa efusiva interior a la estructura elevando la inercia térmica de absorción y como consecuencia de esto se logra una regulación de la temperatura del medio interno. El promedio interno debe ser minorado por la introducción de la ventilación nocturna, permitiendo la descarga del calor de la masa efusiva interior hacia el medio exterior en las horas de frío.

El presente estudio introdujo el concepto de aprovechamiento geotérmico destinado a calefacción, ya existente y es aplicado en varios países del mundo, como Alemania, Suecia Bélgica, Suiza, Arabia Saudita, entre otros, adaptando su aplicación a la posible oferta existente en Chile. La mayoría de estas aplicaciones alrededor del mundo corresponden a aprovechamientos geotérmicos del tipo pozo geotérmico (borehole) o pilas energéticas de fundación (energy piles), sin embargo, la presente investigación demuestra que el concepto de aprovechamiento geotérmico es factible y aplicable en pilas de entibación y sus anclajes mediante una implementación de un circuito de cañerías flexibles de manera solidaria a la armadura. La investigación se realizó en dos pilas de entibación y sus respectivos anclajes pos tensados inyectados, que forman parte de la etapa de entibación del proyecto Bicentenario Beauchef Poniente. Ésta consistió en un aprovechamiento geotérmico mediante la instalación de un circuito de cañerías flexibles de manera solidaria a la armadura de las pilas y los anclajes. Las pilas de entibación son de aproximadamente 30 metros de longitud y de un diámetro exterior de 100 cm. Existen tres niveles de anclaje, con una longitud libre que varía entre 16 m y 6 m, y una longitud de bulbo que varía entre 5.5 m y 3.7 m, dependiendo de su ubicación en la entibación y del nivel de anclaje en que se encuentren. En la investigación se desarrollaron específicamente los siguientes tres conceptos: Metodología Constructiva (MC): Se realizó un estudio sobre las metodologías constructivas involucradas en la implementación de las pilas de entibación y sus anclajes. Finalmente se propone una metodología que logra complementar, de forma eficiente, la construcción original y propia de las pilas de entibación y sus anclajes, con la implementación de éstas. Balance Térmico (BT): Se verificó que la temperatura del suelo es favorable para la implementación de sistemas geotérmicos. Además se calcularon las propiedades térmicas del suelo, conductividad y resistencia térmica efectiva, mediante un diseño y armado de un equipo para la aplicación de un test de respuesta térmica TRT. Análisis de costos (AC): Se identificaron los costos asociados a la implementación de las pilas de entibación y los respectivos anclajes, los que fueron comparados con los costos originales de una pila de entibación sin implementar. Los resultados de la investigación indicaron que la implementación de pilas de entibación y anclajes mediante un sistema geotérmico es factible bajo una metodología propuesta, generando un aumento en los costos de construcción de las pilas de entibación del 17%. Además las condiciones y propiedades del suelo son favorables para la instalación de sistemas geotérmicos, donde se obtuvo una temperatura promedio del suelo a baja profundidad de 15,3ºC, una conductividad térmica efectiva de 2,536 W/mºC, y una resistencia térmica efectiva de 0,293 mºC/W.

Los sistemas de aislación térmica exterior no sólo permiten un mejor aprovechamiento energético en los edificios, sino que además disminuyen las condensaciones superficiales e intersticiales, protegen la superficie exterior de la envolvente de las inclemencias del clima, disminuyen los puentes térmicos, permiten utilizar los beneficios de la inercia térmica de los elementos constructivos y se pueden instalar fácilmente en edificios nuevos como en edificios reacondicionados. El objetivo del presente trabajo de título es generar las bases técnicas necesarias para que los actores relevantes del mercado de la construcción puedan diseñar y especificar soluciones constructivas de aislación térmica exterior. Un instrumento para lograr dicho objetivo es desarrollar guías de soluciones técnicas de aislación térmica exterior, donde se especifican las distintas alternativas que el mercado puede ofrecer para aislar exteriormente la envolvente de los edificios, indicando claramente para qué tipo de estructuras sirve cada tipo de aislación, cuándo y cómo se debe colocar la aislación y cuán efectiva es. Las soluciones de aislación térmica exterior estudiadas cumplen como mínimo con las exigencias impuestas por la reglamentación térmica nacional vigente, superándolas en muchos casos. La investigación se centró en determinar los sistemas de aislación térmica colocados por el exterior de los muros ocupados en países desarrollados y que se pudiesen aplicar en Chile. Luego se estudia cada sistema por separado, siempre teniendo en cuenta la reglamentación térmica vigente en nuestro país. El desarrollo de la guía técnica de soluciones de aislación térmica exterior se llevó a cabo en conjunto con el área de Eficiencia Energética de la Corporación de Desarrollo Tecnológico (CDT) de la Cámara Chilena de la Construcción. Para llevar a cabo la redacción y validación del documento se trabajó con un grupo técnico el cual revisaba, analizaba y avalaba los avances entregados mensualmente para estos efectos. Éste estaba conformado por 20 empresas del mercado de la aislación térmica en Chile, conformando así una contraparte técnica que le otorga respaldo y consenso al documento final. El resultado final es un manual consensuado de buenas prácticas donde se dan a conocer los diferentes tipos de aislaciones térmicas exteriores junto a sus ventajas y desventajas, siendo una herramienta de consulta para los actores relevantes de la construcción que les permite elegir, de acuerdo a criterios técnicos, que solución ocupar según las necesidades de cada proyecto. Se prevé además que dicho manual pueda ser consultado a través de una plataforma web, la cual será administrada por la CDT. Con ello se espera ampliar, de forma gratuita, el acceso a los conocimientos técnicos contenidos en el manual a un mayor número de personas.

En promedio en el Perú el 19% de la población presenta una gran probabilidad de verse afectada por enfermedades respiratorias teniendo porcentajes más altos en departamentos como Apurímac, Ayacucho y Puno. Esta probabilidad aumenta a causa de las heladas, este fenómeno natural hace que las temperaturas lleguen entre 0 a -20°C en promedio, los cuales representan un problema con el que cada año la población de la sierra del Perú tienen que lidiar. Esto se debe a que muchos no cuentan con los medios adecuados para enfrentar estos problemas ya que no tienen una vivienda con las condiciones básicas para poder vivir y asimismo, tampoco cuentan con los recursos económicos para mejorarla. Por ello, luego de realizar un diagnóstico en una comunidad alto andina expuesta a heladas haciendo encuestas a 240 familias (95% de nivel de confianza) sobre las acciones que toman frente a las heladas, actividades cotidianas y el impacto que ellos perciben frente a estos fenómenos, se desarrolló un aislante de fibras. Este aislante está conformado por fibras, cola sintética, aserrín y geomallas, este diseño (0.6 m x 0.5m x 0.04 m) fue validado probándose en un cuarto de una casa de la comunidad y obtuvo un costo de S/. 6.05 y logra reducir el flujo de calor en una vivienda en 26% con respecto a la situación actual siendo así la propuesta más viable. La investigación busca un desarrollo sostenible para la población afectada y que el modelo sea replicable a otras zonas del país. / On average, in Peru 19% of the population has a high probability of being affected by respiratory diseases having higher percentages departments as Apurimac, Ayacucho and Puno. This probability increases by frost, this natural phenomenon makes that the temperature increases between 0 and-20°C average, it represents a problem that every year the highland´s population of Peru have to deal. It happens because they are unprotected without adequate means to face them, people do not have a housing with minimum living conditions or with economic resources to improve. So then make diagnostic in community which are exposed to frost, surveying 240 families (confidence level of 95%.) about actions taken against frost, daily activities and the impact they perceive against these phenomena. Based on the information and after several tests an insulator is made based on fibers, synthetic, sawdust and geogrids tail, this design (0.6 m x 0.5 m x 0.04 m) was validated being tested in a room of a house in the community and obtained a cost of S /. 6.05 and reduce the flow of heat in a housing 26% compared to the current situation. Research seeks sustainable development for the affected population and that the model proposed is replicable to other areas of the country. / Tesis

Magíster en Gestión y Dirección de Empresas / La presente investigación aborda el análisis de factibilidad técnica y económica de la puesta en marcha de una empresa que ofrezca soluciones de rehabilitación térmica a casas ya construidas y actualmente habitadas en Chile. Dicha propuesta se fundamenta en la necesidad actual de entregar a la población un mejoramiento de su confort habitacional mediante la utilización eficiente de recursos, en particular de la energía, dada su creciente escasez. En Chile, desde el año 1996, el Ministerio de Vivienda y Urbanismo (MINVU) estableció un programa de reglamentación sobre Acondicionamiento Térmico de Viviendas. Sin embargo, dicha reglamentación abarca sólo a nuevas construcciones. Por este motivo, considerando el gran volumen de viviendas construidas previamente a la vigencia de estas normativas, y su potencial impacto de ahorro energético, este estudio ha pretendido evaluar si las condiciones de mercado permiten la comercialización de servicios integrales de aislación térmica para ellas. Sobre la demanda y en base a los resultados de la realización de una encuesta de mercado sobre un universo de 90 personas, es posible indicar que existe una clara necesidad de mejorar la aislación térmica de las viviendas ya construidas en Chile y que las personas se interesan por un servicio que entregue soluciones integrales en este aspecto. Sin bien la disponibilidad a pagar por este servicio no es elevada, existe y aumenta de acuerdo al nivel socieconómico del encuestado. Además, de estos resultados se desprende que el concepto de aislación térmica ha tomado fuerza entre la gente en el último tiempo y que comienza a constituirse como variable de decisión al momento de adquirir un lugar para vivir. Sobre la oferta y en base a la recopilación de múltiples antecedentes disponibles en medios de comunicación, fue posible establecer que en nuestro país la cadena de valor del mercado de la aislación térmica aparece muy disgregada, con actores importantes focalizados principalmente en la fabricación y distribución de materiales aislantes estándares y con nula existencia de oferentes de servicios integrados orientados a la solución de problemas de aislación térmica sobre clientes finales. Así, este estudio permite verificar la existencia de condiciones propicias para la incorporación de esta empresa en el mercado de la construcción chilena. De hecho, los datos recopilados permiten identificar un mercado potencial actual de 70.000 casas de la región metropolitana, con una valorización económica mínima de USD 250.000.000. Para concluir, se ratifica la factibilidad técnica y económica de llevar adelante una propuesta de operación empresarial de servicios integrales (análisis de situación actual, plan de mejora, ejecución de mejoras y postventa). Los resultados de la evaluación económica para el proyecto evaluado a 5 años, consideran un VAN de 1.273 UFs, TIR de 27%, período de recuperación de capital de 3,6 años e IVAN de 81%, para una inversión inicial avaluada en 32MM de pesos y gastos operaciones mensuales en torno a los 5MM de pesos.