Marca Registrada

Aislamiento térmico

Fórmula patentada

Proveedor oficial

  • 678900375
  • info@pintagel.com

Marca Registrada

Aislamiento térmico

Fórmula patentada

Proveedor oficial

Aislamiento y goteras en Polideportivo

Aislamiento térmico- Eliminación de goteras en cubiertas de Polideportivo.

 Introducción:

En este tipo de instalaciones, se aprecian goteras por filtraciones y condensaciones, en la envolvente de cubiertas así como unas desfavorables condiciones térmicas, para el desarrollo de actividades deportivas.

El Recinto ideal, para unas Instalaciones de este tipo, climatizado en algunos espacios –Piscina cubierta- es adiabático (No se produce intercambio de calor a través de los cerramientos y de la cubierta, con el exterior). En invierno, esto se traduce en que no migraría calor al exterior y en verano no se  calentaría el interior del mismo. Cualquier intercambio de calor con el exterior, tiene un coste energético cuantificable dinerariamente, ya que en invierno la maquinaria tiene que aportar calor al Recinto y en verano tiene que extraer calor del interior del mismo.

Un recinto con la tipología descrita en el presente estudio dista mucho de ser el ideal, ya que hay un flujo de energía continuo, que está atravesando el continente del mismo (techo, paredes, suelo, traslucidos…) en ambos sentidos según la Estación. A ese continente, que es lo que se pretende mejorar se le denomina Envolvente Térmica 

Problemática:

Zona Climática:

Las Instalaciones se encuentran en una zona geográfica con un clima mediterráneo, hay diferenciación de Estaciones, con Veranos muy calidos e Inviernos, suaves, por el cambio climático, las precipitaciones pueden ser torrenciales.

Cubiertas:

Por la morfología del perfilado de la chapa, vemos que la cubierta tiene dos tipos de cubrición una de panel sándwich, la pintada de color crema, con doble traslúcido simple y otra de chapa simple perfilada, la de color gris.

 

Por la tipología de los materiales y el montaje sistematizado para este tipo de Instalaciones, la colocación de canalones –Están bien dimensionados-, paneles, chapa simple y remates es correcta, salvo por el tipo de traslúcido de cubierta, no tiene por qué tener goteras o  filtraciones, salvo en circunstancias meteorológicas extraordinarias, que ya no lo son tanto.

Todas las superficies metálicas al incidir la radiación solar sobre ellas, no disipan el calor a la misma velocidad que lo reciben, por lo que aumenta su temperatura hasta alcanzar un punto de equilibrio, la chapa perfilada superior de cualquier cubierta metálica, en un día soleado con una temperatura ambiente de 35ºC, puede alcanzar una temperatura de 50-60ºC.+/-, si la temperatura ambiente supera estos valores el soporte puede dispararse hasta los 70ºC.+/-.

Verano:

El aire “Frío” procedente de la climatización baja por densidad a la parte inferior de la nave, estratificándose en altura, al calentarse por la irradiación de la cubierta y los cerramientos va subiendo hacia las capas superiores provocando una pérdida energética constante y aunque la sensación de confort térmico para los usuarios sea suficiente, el continente “caliente” del edificio hace que sea necesario un aporte energético constante para el mantenimiento de la temperatura requerida.

Invierno:

Se calienta el recinto mediante aire caliente, cuya tendencia por densidad es subir hacia arriba, si la cubierta es “fría” es necesario un aporte energético constante, para que, este aire caliente llegue a la parte baja del recinto donde se desarrollan las actividades deportivas, la sensación térmica para el usuario siempre es baja.

El aire caliente admite siempre un mayor porcentaje de humedad relativa que el aire frío, el entrar en contacto en superficies no aisladas –Chapa, vidrio, forjados, cerramientos etc.. se igualan ambos porcentajes condensándose la diferencia sobre el distinto tipo de soporte, en el cristal si pasamos la mano lo “mojado” esta por dentro, en una cubierta de chapa llega un momento, que se desprende en forma de gotera, sobre un forjado no lo apreciamos salvo cuando empieza a a aparecer “lo negro” por las esquinas –Son colonias de hongos- y en los cerramientos como son porosos tampoco lo vemos,  es el origen de la mayoría de las humedades en el sector residencial.

Traslúcidos:

La luz natural/cenital de la cubierta, la proporciona un doble traslucido simple de poliéster reforzado con fibra de vidrio (PRFV).

Detalle panel-traslúcido Foto nº3

Detalle de cubierta de panel sándwich y doble traslúcido.

Los traslúcidos en cubierta tienen su propia problemática en la aportación de calor hacia el interior del recinto, en este enlace se expone este tema, que en el Sector Residencial tiene una incidencia enorme.

http://www.arquisolar.com.ar/htm/notas/ventana.htm

Climatización de las instalaciones (Piscina climatizada) :

Mediante bombas de calor, situadas longitudinalmente en los laterales del recinto, mediante conductos transversales interiores, extraen calor en Verano del interior mediante los intercambiadores exteriores y los mismos aportan aire caliente en Invierno, ambos procesos tienen un coste energético importante en unidades monetarias.

SOLUCIONES PROPUESTAS:

Cubierta:

Aislamiento térmico de la misma por el exterior mediante aplicación de “PINTAGEL” –Micropartículas de Aerogel –microestructuras de Sílice amorfa (SIO2), que contienen en su interior aire inmóvil, utilizando como medio vehicular, polímeros acrílicos de alto rendimiento con un coeficiente de transmisión térmica ƛ de 0,037 Kcal/mhºC, según especificaciones- sobre la cubierta de chapa de acero lacado, en un espesor medio de 600 ų +/- con un consumo ponderado de 1 lt. x m2. +/-.

“PINTAGEL”, es impermeable al agua y permeable al vapor de agua.

En verano, al aislar la cubierta por el exterior, conseguimos que el revestimiento metálico no se caliente por encima de la temperatura ambiente, manteniendo la temperatura interior e impidiendo que a través de la irradiación del soporte metálico se produzca un aumento de temperatura en los niveles superiores de la atmósfera interior del recinto.

En Invierno esta Barrera Térmica, impide que el calor interior de los recintos, que asciende por densidad tenga pérdidas constantes hacía el exterior y disminuya la temperatura de confort en las zonas inferiores.

Traslúcidos:

Se aconseja sustituir los existentes de chapa simple de poliester reforzado con fibra de vidrio (PRFV), por una nueva línea de traslúcidos de Policarbonato celular multiceldilla de 30 mm. de espesor, con la misma morfología que el panel de cubierta, para su perfecto ensamblaje con el panel existente, se aconseja en color opal para aplanar la radiación directa al interior del recinto y sin juntas transversales –Longitud estandar 13.500 mm.-

La mayor parte de las goteras en una cubierta de este tipo son achacables directamente a los traslúcidos de PRFV, aparte de proporcionar un aporte considerable de temperatura al interior del recinto.

Teoría-Cálculos:

Las pérdidas/ganancias de calor se deben a tres tipos de transferencia energética:

Conducción:

Sólo se produce si hay diferencia de temperatura entre dos partes de un medio conductor (p.e. paredes, ventanas, techo suelo…). Éste tipo de transferencia sigue la ley de FOURIER.

W=k⋅S⋅ΔT  (1)

[W]:Flujo  calorico  por  unidad  de  tiempo

k[W/m2K]:Conductividad  térmica

S[m2]:Superficie  de  transferencia

ΔT[K]:Diferencia  de  temperatura  entre  caras  de  la  pared

Convección:

Es la que produce el viento al “rozar” las paredes del edificio. Podríamos decir que el viento “arranca” el calor de la superficie de la pared. Cuanto mayor sea su velocidad, más calor “robará” (cambia el coeficiente de película). Dentro de éstas pérdidas también está el calor que se va por la chimenea, la campana extractora de la cocina, las rejillas de ventilación. Éste tipo de transferencia sigue la ley de enfriamiento de NEWTON.

W=hc⋅S⋅ΔT  (2)

[W]:Flujo  calorico  por  unidad  de  tiempo

Hc(W/m2K):Coeficiente de película.

S[m2]:Superficie  de  transferencia

ΔT[K]:Diferencia  de  temperatura  entre la superficie del paramento y el aire. 

Radiación:

Éste tipo de pérdidas que se producen por el simple hecho de tener temperatura. Durante el día, el sol calienta las paredes y techo cediendo calor al interior de la casa, y durante la noche, la casa radia calor hacia el espacio exterior, que se comporta como un cuerpo negro a muy baja temperatura. Éste tipo de transferencia sigue la ley de STEFAN-BOLTZMAN. En ingeniería, con la finalidad de hacer estimaciones rápidas, si consideramos un objeto pequeño (casa) radiando hacia un medio ambiente grande y considerado la envolvente térmica de la casa como casi negra, podemos escribir:

W=ε⋅S⋅σ⋅()  (3)

[W]:Flujo  calorico  por  unidad  de  tiempo

ε: Emitancia del Recinto

S[m2]:Superficie  de  transferencia

()  (): Diferencia de temperatura entre el cerramiento y el ambiente exterior.

El hecho de que la transferencia de calor por radiación dependa de la cuarta potencia, vuelve complicados los cálculos en ingeniería. Cuando T1 y T2 no difieren demasiado, conviene linealizar la ecuación  para obtener:

W=S⋅ hr⋅ΔT  (4)

[W]:Flujo  calorico  por  unidad  de  tiempo

Hr(W/m2K): Coeficiente de transferencia de calor por radiación.

Siendo..

Hr=4σ(5)

Tª media =(T1+T2)/2 (6)

Un incremento de energía del 1% implica un incremento en la factura del 1% . Por lo tanto, cuando hablemos de incrementos de energía, hablaremos de incrementos de costes energéticos en la misma proporción.

Teniendo en cuenta los tres mecanismos por los que se produce la transferencia de calor, para calcular la cantidad de energía que se pierde a través de la envolvente térmica, tenemos que apoyarnos en la teoría de la transferencia de calor formulada por el físico y matemático francés FOURIER junto con la analogía eléctrica del problema.

El flujo de calor es proporcional a la superficie de transferencia S (envolvente térmica) y a la diferencia de temperatura entre el interior y exterior de la casa.

W=K⋅S⋅ΔT  (7)

[W]:Flujo  calorico  por  unidad  de  tiempo

Siendo

Rth= 1/KS (8)

Rth: Resistencia térmica de la envolvente.

En ésta ecuación tenemos una gran incógnita en general difícil de calcular. Es la resistencia térmica de la envolvente. Dicha resistencia térmica, depende de muchos factores teniendo en cuenta que estamos metiendo en ella todos los mecanismos de transferencia de calor posibles (conducción, convención y radiación). Pero en ingeniería las variables se vuelven aproximadamente constantes bajo ciertas condiciones de trabajo, y esto se consigue linealizando las ecuaciones sobre una temperatura de trabajo.

Bajo las premisas anteriores, podemos suponer la resistencia térmica de la envolvente constante, y vemos claramente cómo el flujo calórico depende proporcionalmente de la diferencia de temperatura entre el interior del recinto y el exterior. Obviamente seguimos sin conocer el valor de la resistencia térmica (“constante” de proporcionalidad), pero no la vamos a necesitar porque se va a expresar el incremento energético de subir un grado la calefacción, como una relación de potencias caloríficas entre el “antes” y el “después”.

Pero lo que es bueno para una cosa es malo para otra, y linealizar las ecuaciones no se escapa de ésta máxima. Por ello, sólo vamos a poder analizar variaciones muy pequeñas de temperatura sobre el punto de trabajo elegido. En éste caso, nuestra variación de temperatura será incrementar/decrementar 1ºC. 

Con todo lo anterior en mente, podemos escribir la ecuación linealizada en el punto de trabajo como:

W=Tint−Tex/Rth (9)

(W): Energía perdida a través de la envolvente térmica.

Tint. Temperatura del interior.

Text: Temperatura del Exterior

Rth: Resistencia térmica envolvente, es la pérdida a través de la envolvente térmica.

Cálculo de costes al incrementar la temperatura 1ºC:

Flujo calórico antes de incrementar la temperatura interior Tint.

(Tint) = Tint-Text/Rth (10)

Flujo clórico después de incrementar a temperatura interior a Tint+dT.

(Tint+dT)= Tint x dT-Text/Rth (11).

Dividiendo las ecuaciones (10) y (11).

(Tint+dt)/ QTint = 1 +dT/Tint-Text (12).

Y expresando el incremento del flujo calórico en términos relativos.

Coste relativo %= (Tint+dT)-Q Tint/QTint*100) (13)

Es decir:

Coste relativo %=dT/Tint-Text*100 (14)

Teniendo en cuenta que la temperatura media de España en invierno es de 8.1ºC, y suponiendo una temperatura en el exterior del recinto sea de 21ºC, incrementar un grado la temperatura supone un incremento del coste alrededor del 8%.

Coste  Relativo %=1/21º−8.1º*⋅100=7.75%

Hablando en términos relativos entre facturas,  cuanto más frío haga fuera, menos notaremos el el coste de subir un grado la temperatura interior. Es decir, cuanto mayor sea el salto térmico entre el exterior y el interior, menos se notará en la factura tal y como se muestra en la figura siguiente.

Otro punto curioso y a la vez lógico es cuando la Text=Tint+1. En éste caso incrementar un grado la temperatura interior supone un incremento de coste de -100%, es decir, pasamos a coste 0 por no haber flujo de energía entre el exterior y el interior.

Parece contradictorio que hablando de una ganancia térmica superficial de unos 25-30ºC en la envolvente térmica con la solución propuesta en días de irradiación solar, sea tan importante la ganancia de 1ºC, pero es, que en este caso, una superficie de 5.000 m2 +/- de superficie x unos 8 mts. de alto..?, contiene un volumen interior de 40.000 m3, que queremos mantener a una temperatura predeterminada más o menos constante.

Al hablar de porcentaje sobre la ganancia de 1ºC de temperatura, nos permite calcular el periodo temporal de retorno de la inversión de la envolvente y la amortización de la misma.

Fuente: Cálculos de JM Vega-Ingeniero Industrial-maladiets 

CONCLUSIONES:

A partir del presente trabajo, se pretende mejorar las condiciones de aislamiento térmico de la envolvente térmica del recinto, un cálculo numérico del ahorro de costes no es posible por la complejidad de parámetros que sería necesario incluir en el cálculo, pero una extrapolación a una unidad de superficie, volumen y temperatura, nos permite obtener un porcentaje  a partir del cuál podemos calcular la amortización/retornabilidad de la inversión realizada.

En el cálculo de la instalación de la maquinaria existente, se habrá tenido en cuenta el volumen del Recinto, la cantidad de mercancía almacenada y un análisis teórico de la carga térmica de los cerramientos, pero el coste energético parece superar los consumos estimados.

La mejora del aislamiento térmico, constituye una inversión retornable, al optimizar las condiciones de climatización eliminando anomalías térmicas y mejorar el rendimiento de la maquinaria instalada.

Este tipo de cubiertas es totalmente impermeable por la naturaleza metálica del soporte, el problema de goteras por condensación y de la exposición directa de la “piel” metálica a la irradiación solar se elimina con el aislamiento térmico de la cubierta, las goteras directas tienen su origen mayoritario en la naturaleza del traslúcido y se eliminan sustituyéndolo.

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *

*

Top