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Construcción con Acero Liviano: 2.3 Puentes Térmicos

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25/03/2013 | En las estructuras de Steel Framing la resolución del Puente Térmico es un tema de gran importancia, ya que de ello depende la mayor eficacia en el comportamiento térmico (condensación, punto de rocío, espesor de material aislante) del edificio.

La aislación térmica de una vivienda con estructura de acero está íntimamente relacionada con la resolución de los puentes térmicos constituidos en los perfiles que la conforman.

Primeramente trataremos la determinación de los valores de transmitancia térmica K (W/m2°C) del panel, en correspondencia con los perfiles (puente térmico) y en el espacio entre perfiles, para poder así determinar las temperaturas superficiales interiores y poder evaluar la influencia del perfil metálico en las temperaturas superficiales.

Lamentablemente, no existen muchos antecedentes del cálculo de la transmitancia térmica para perfiles de espesor delgado, debido a que toda la bibliografía y normas se refieren a perfiles laminados en caliente, de espesores de alma considerable.Recordemos que en nuestro caso el espesor de la chapa utilizada habitualmente es de 0,89 a 1.24 mm.

Decidimos entonces utilizar la formula de cálculo que brinda la Norma Española NBECT-79, sobre condiciones térmicas de edificios, adoptando la correspondiente a perfiles C laminados en caliente:

Para estos casos, la norma establece para perfiles cuyas alas estén en contacto con el aire interior y exterior:

1/K = (1/hi + 1/he) . 1/(1+e/L) + H/ lm . L/e en m2°C/W (1) siendo:

  • K = Transmitancia térmica
  • 1/hi y 1/he = resistencias térmicas superficiales, interior y exterior.
  • lm = conductividad térmica del acero. En nuestro caso consideramos un perfil C de chapa de acero galvanizado de 1.24 mm de espesor, 100 mm de dimensión del alma (h), 40 mm de dimensión de ala (L) y pestaña de 14 mm.

Sense títol

Tipologías evaluadas
Se consideraron diferentes tipos de paneles formados siempre por una estructura de perfiles C como los descriptos anteriormente, con distintas configuraciones.
Las tipologías estudiadas se esquematizan a continuación. (medidas están expresadas en mm.)

  • Tipo A
    A = Muro de ladrillo macizo sin revoques.
    B = Cámara de aire.
    C = Multilaminado fenólico + aislación hidrófuga.
    D = Cámara de aire.
    E = Lana de vidrio de 14 kg/m3 y 75mm. de e.
    F = Placa de roca de yeso + barrera de vapor.

Sense títol2

  • Tipo B
    A = Revoque proyectado sobre metal desplegad
    B = Poliestireno expandido de 20 kg/m3.
    C = Multilaminado fenólico + aislación hidrófuga
    D = Cámara de aire.
    E = Lana de vidrio de 14 kg/m3 y 75 mm. de e.
    F = Placa de roca de yeso + barrera de vapor.

Sense títol3

  • Tipo C
    A = Revoque proyectado sobre metal desplegad
    B = Poliestireno expandido de 25 kg/m3.
    C = Multilaminado fenólico + aislación hidrófuga
    D = Cámara de aire.
    E = Lana de vidrio de 14 kg/m3 y 38 mm. de e.
    F = Placa de roca de yeso + barrera de vapor.

Sense títol4

  • Tipo D
    A = Muro de ladrillo macizo.
    B = Cámara de aire.
    C = Poliestireno expandido de 20kg/m3.
    D = Multilaminado fenólico. + aislación hidrófuga.
    E = Lana de vidrio de 14 kg/m3.
    F = Placa roca de yeso + barrera de vapor.

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  • Tipo E
    A = Revoque grueso y fino.
    B = Muro de ladrillo hueco.
    C = Cámara de aire.
    D = Multilaminado fenólico + aislación hidrófuga.
    E = Lana de vidrio de 14 kg/m3.
    F = Placa de roca de yeso + barrera de vapor.

Sense títol6

En todos los casos se consideró como temperatura interior 18 °C y temperaturas exteriores  de -10, -5°C, 0°C y 5 °C.

Para cada uno de los casos y temperaturas exteriores se calculó la transmitancia térmica total K de la pared, sumando la transmitancia de cada capa, en dos puntos: en correspondencia con el perfil de acero, teniendo en cuenta la transmitancia dada por la formula (1), y entre perfiles considerando que no existía influencia de los mismos en la transmisión de calor.

Simultáneamente, se encargó al Centro de Investigación y Tecnología Aplicada a la Construcción (CITAC) del INTI una simulación del pasaje de calor por los diferentes tipos de paneles, para iguales condiciones de borde. Para la determinación de distribución de temperaturas y del coeficiente de transmitancia térmica K, se realizo un estudio basado en la resolución de la ecuación de Fourier de transmisión del calor, en geometría bidimensional de múltiples materiales, obtenido mediante cálculo por elementos finitos.

Sense títol7

El objetivo era comparar los resultados obtenidos mediante el cálculo convencional, evaluando la transmitancia térmica del perfil mediante la fórmula (1), con los obtenidos mediante la simulación por computadora.

A través de la simulación se obtuvieron las curvas isotermas del panel y se determinó la temperatura superficial interior de la pared en correspondencia con el perfil (Tsip) y la temperatura superficial interior de la pared entre perfiles (Tsie).

A continuación y como ejemplo mostramos las isotermas obtenidas para el Tipo A y temperatura exterior de 0°C.

La utilización de Ia Norma Española NBE-CT-79, sobre condiciones térmicas de edificios brinda un método de cálculo del puente térmico compuesto por perfiles de chapa de acero livianos, que puede considerarse como aceptable para la
mayoría de los casos.