diagnóstico del comportamiento térmico en viviendas de superficies mayores a 180 m2, en sectores...

7/29/2019 Diagnstico del Comportamiento Trmico en Viviendas de Superficies Mayores a 180 M2, en Sectores Socio-Econmicos Medios-Altos de Temuco

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UNIVERSIDAD DE LA FRONTERAFACULTAD DE INGENIERA, CIENCIAS Y ADMINISTRACIN

DEPARTAMENTO DE INGENIERA DE OBRAS CIVILES

Diagnstico del Comportamiento Trmico en Viviendas de Superficies Mayores a 180 M2,en Sectores Socio-Econmicos Medios-Altos de Temuco

TRABAJO DE TTULO PARA OPTAR AL TTULODE INGENIERO CONSTRUCTOR

PROFESOR GUA: SR. JUAN PABLO CRDENAS RAMREZ

ALFONSO ANBAL GALLARDO GONZLEZHCTOR SEBASTIN LAGOS QUEZADA

2012


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"El objetivo de la educacin

es la virtud y el deseo de convertirse

en un buen ciudadano

Platn.


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Agradecimientos.

Agradezco primeramente a Dios, por darme la bendicin de haber llegado a esta instancia

de mi carrera, prximo a cerrar un nuevo ciclo de mi vida y a adquirir mi ttulo profesional.

Adems, agradezco a mi esposa que da a da me anima a alcanzar mis metas y me orienta a

buscar nuevos desafos, tambin agradezco a mi familia, que me apoy durante el proceso y mefacilit recursos para estar en esta instancia, agradezco a mi compaero de tesis, Hctor Lagos,

por formar parte importante en la elaboracin del presente trabajo de ttulo y por el esfuerzo

vertido en el mismo, tambin es vlido agradecer al profesor gua, quien nos orient en la

ejecucin del trabajo de ttulo, y como olvidar a las personas que nos facilitaron sus viviendas

para poder realizar el estudio que plasmamos en el presente trabajo de ttulo.

Alfonso Anbal Gallardo Gonzlez

Quiero agradecer primeramente a Dios, por su amor y grandeza, por darme las

herramientas necesarias para estar en esta instancia de mi vida, a un paso de convertirme en un

profesional del rea de la construccin.

A mi familia, en especial mis Padres, Raquel y Hctor, y por supuesto, a mi hermano

Claudio por su cario, amor, esfuerzo, apoyo incondicional y entrega en el momento en que

decid estudiar una carrera profesional en la universidad. Sin ellos, nada de esto hubiese sido

posible, en situaciones donde todo se vea adverso y con dificultades, estuvieron conmigo para

ayudarme y poder seguir adelante con mi futuro. Los amo con todo mi corazn.

No puedo dejar de lado, a mis amigos de la universidad. Eduardo, Nstor, Matas y Nieto,

amigos HDLV, gracias por todos esos momentos buenos y malos en que estuvieron conmigo, por

sus palabras de aliento, carcajadas y situaciones memorables.

A mi compaero de trabajo de ttulo, Alfonso Gallardo, por confiar en m y ser un buen

equipo de trabajo. Finalmente, a todos mi profesores que en estos aos de estudios, me

entregaron sus conocimientos y experiencias laborales para mi beneficio, como futuro

profesional, en especial, Juan Pablo Crdenas, que nos gui en este proceso tan importante de

nuestras vidas.

Hctor Sebastin Lagos Quezada.


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INDICE DE CONTENIDOS

CAPTULO 1: INTRODUCCIN

1.1 Exposicin General del Problema. ....................................................................................... 1

1.2 Nivel Actual del Problema. .................................................................................................. 2

1.3 Objetivo General y Especficos. ........................................................................................... 4

1.3.1 Objetivo General. .............................................................................................................. 4

1.3.2 Objetivos Especficos. ...................................................................................................... 4

CAPTULO 2: CONTEXTUALIZACIN

2.1 Descripcin de la Ciudad de Temuco. .................................................................................. 6

2.2 Contaminacin Ambiental Producto del Material Particulado (MP10y MP2,5). .................. 8

2.3 Contaminacin Atmosfrica en la Comuna de Temuco. ...................................................... 8

2.4 Fuentes Estacionarias de Emisiones Atmosfricas Contaminantes. ................................... 10

2.4.1 Combustin Residencial de GLP, Kerosene y Gas Propano.......................................... 10

2.4.2 Combustin Residencial de Lea. .................................................................................. 11

2.5 Plan de Descontaminacin Atmosfrica. ............................................................................ 13

2.6 Eficiencia Energtica. ......................................................................................................... 14

2.6.1 Eficiencia Energtica y Comportamiento Energtico de una Vivienda. ........................ 15

CAPTULO 3: METODOLOGA3.1 Introduccin. ....................................................................................................................... 16

3.2 Seleccin de la Muestra. ..................................................................................................... 16

3.3 Mtodo de Accin. ............................................................................................................. 21

3.3.1 Levantamiento de Datos en Terreno. .............................................................................. 22

3.3.2 Ejecucin del Ensayo de Infiltracin a travs del Blower Door Test . ............................ 22

3.3.3 Encuesta Comportamiento Energtico de Viviendas. ..................................................... 23

3.3.4 Modelacin Energtica de las Viviendas a travs del Software Design Builder. ........... 24

CAPTULO 4: RESULTADOS

4.1 Introduccin. ....................................................................................................................... 34

4.2 Presentacin de Fichas Tcnicas. ....................................................................................... 34

4.2.1 Ficha Tcnica Muestra N 1. .......................................................................................... 35



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CAPTULO 5: ANLISIS DE RESULTADOS

5.1 Introduccin. ....................................................................................................................... 39

5.2 Infiltraciones (ACH50). ....................................................................................................... 39

5.3 Infiltraciones de Aire Natural (ACHn)................................................................................ 43

5.4 Demanda de Energa. .......................................................................................................... 46

5.5 Anlisis de las Mejoras Propuestas para cada Vivienda. ................................................... 50

5.5.1 Vivienda N1. ................................................................. Error! Marcador no definido.






CAPTULO 6: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

6.1 En General para dar Respuesta a los Objetivos. ................. Error! Marcador no definido.

6.2 De Acuerdo al Ao de Construccin de las Viviendas. ... Error! Marcador no definido.

6.3 De Acuerdo a la Superficie de las Viviendas. .................... Error! Marcador no definido.

6.4 De Acuerdo a la Procedencia de las Viviendas. ................. Error! Marcador no definido.

6.5 Recomendaciones............................................................................................................... 88

CAPTULO 7. BIBLIOGRAFA. .............................................................................................. 89

ANEXO A:PROCEDIMIENTO BLOWER DOOR TEST EN VIVIENDAS DE 180 M2ANEXO B: ENCUESTA COMPORTAMIENTO ENRGETICO DE VIVIENDAS


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INDICE DE FIGURAS

CAPTULO 3: METODOLOGA

Figura 3.1. Muestras Seleccionadas en una vista general area de Temuco. ................................ 18

Figura 3.2. Loteo Mirador de la Frontera, Constructora Socovesa S.A. ....................................... 19

Figura 3.3. Loteo Puerta de Alcal, Constructora Socovesa S.A. ................................................. 20

Figura 3.4. Vivienda particular ubicada en la Villa Martin Hiriart. .............................................. 21

Figura 3.5. Blower Door Test. ....................................................................................................... 23

Figura 3.6. Pestaas superiores para edicin del modelo. ............. Error! Marcador no definido.

Figura 3.7. Pestaa Modelo. ...................................................... Error! Marcador no definido.

Figura 3.8. Pestaa Actividad. ..................................................... Error! Marcador no definido.

Figura 3.9. Pestaa Construccin. .............................................. Error! Marcador no definido.

Figura 3.10. Pestaa Aberturas. ................................................. Error! Marcador no definido.Figura 3.11. Pestaa Iluminacin. .............................................. Error! Marcador no definido.

Figura 3.12. Pestaa HVAC....................................................... Error! Marcador no definido.

Figura 3.13. Grfico de resultados de simulacin mostrados en intervalos mensuales .........Error!Marcador no definido.

Figura 3.14. Grfico de resultados de simulacin en un intervalo anual .Error! Marcador nodefinido.


Figura 5.1. Grfico comparacin ACH50 en algunos pases, con respecto a la situacin actual deTemuco, para viviendas mayores y menores a 180 [m2]. .............................................................. 42

Figura 5.2. Resultado de ACHn por vivienda, superficie y procedencia. ..................................... 45

Figura 5.3. Resultado de ACHn de viviendas por ao de construccin........................................ 46

Figura 5.4. Grfico de resumen de demanda de energa por ao de construccin y procedencia . 48

Figura 5.5. Resumen de demanda total de energa al ao consumida por las viviendas, encalefaccin. .................................................................................................................................... 49

Figura 5.6. Demanda de energa y prdidas por cerramiento antes de la mejora propuesta ..51

Figura 5.7. Demanda de energa y prdidas por cerramiento despus de la mejora prop . ....Error!Marcador no definido.

Figura 5.8. Grfico de temperaturas (operativa, del aire y radiante) antes de la mejora . ......Error!Marcador no definido.

Figura 5.9. Grfico de temperaturas (operativa, del aire y radiante) despus de la mejora . .Error!Marcador no definido.

Figura 5.10. Demanda de energa y prdidas por cerramiento antes de la mejora propuesta........................................................................................................ Error! Marcador no definido.


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Figura 5.11. Demanda de energa y prdidas despus del la mejora propuesta .Error! Marcadorno definido.

Figura 5.12. Grfico de temperaturas (operativa, del aire y radiante) antes de la mejora 59

Figura 5.13. Grfico de temperaturas (operativa, del aire y radiante) despus de la mejora Error!Marcador no definido.

Figura 5.14. Demanda de energa y prdidas por cerramiento antes de la mejora propuesta ........................................................................................................ Error! Marcador no definido.


Figura 5.16. Grfico de temperaturas (operativa, del aire y radiante) antes de la mejora . ....Error!Marcador no definido.

Figura 5.17. Grfico de temperaturas (operativa, del aire y radiante) despus de la mejora .Error!Marcador no definido.

Figura 5.18. Demanda de energa y prdidas por cerramiento antes de la mejora propuesta . ...... 69


Figura 5.20. Grfico de temperaturas (operativa, del aire y radiante) antes de la mejora .....Error!Marcador no definido.

Figura 5.21. Grfico de temperaturas (operativa, del aire y radiante) despus de la mejora Error!Marcador no definido.

Figura 5.22. Demanda de energa y prdidas por cerramiento antes de la mejora propuesta........................................................................................................ Error! Marcador no definido.

Figura 5.23. Demanda de energa y perdidas despus del la mejora propuesta .Error! Marcadorno definido.

Figura 5.24. Grfico de temperaturas (operativa, del aire y radiante) antes de la mejora . ....Error!Marcador no definido.

Figura 5.25. Grfico de temperaturas (operativa, del aire y radiante) despus de la mejora .Error!Marcador no definido.

Figura 5.26. Demanda de energa y prdidas por cerramiento antes de la mejora propuesta ........................................................................................................ Error! Marcador no definido.

Figura 5.27. Demanda de energa y perdidas despus del la mejora propuesta .Error! Marcadorno definido.

Figura 5.28. Grfico de temperaturas (operativa, del aire y radiante) antes de la mejora . ....Error!

Marcador no definido.Figura 5.29. Grfico de temperaturas (operativa, del aire y radiante) despus de la mejora .Error!Marcador no definido.


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INDICE DE TABLAS

CAPTULO 2: CONTEXTUALIZACIN

Tabla 2.1. Poblacin urbana y rural de la ciudad de Temuco 6Tabla 2.2. Inventario de emisiones ao 2004 9

Tabla 2.3. Consumo Residencial de Combustibles en Temuco 10

Tabla 2.4. Consumo de lea anual por tipo de artefacto en la comuna de Temuco 12


Tabla 5.1. Restricciones en cuanto a ACH50 en algunos pases 42

Tabla 5.2. Resumen de resultados ACHnvs caractersticas de la viviendas 44Tabla 5.3. Resumen de demanda de energa 49

Tabla 5.4. Niveles definidos para la matriz y descripcin de las mejoras 49

Tabla 5.5. Tabla de matriz Taguchi de las mejoras de vivienda 1 50


Tabla 5.7. Tabla de matriz Taguchi de las mejoras de vivienda 2Error! Marcador no definido.


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Tabla 5.8. Niveles definidos para la matriz y descripcin de las mejorasError! Marcador nodefinido.

Tabla 5.9. Tabla de matriz Taguchi de las mejoras de vivienda 3.Error! Marcador nodefinido.

Tabla 5.10. Niveles definidos para la matriz y descripcin de las mejoras.Error! Marcador nodefinido.

Tabla 5.11. Tabla de matriz Taguchi de las mejoras de vivienda 4Error! Marcador nodefinido.

Tabla 5.12. Niveles definidos para la matriz y descripcin de las mejoras.Error! Marcador nodefinido.





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CAPTULO 1INTRODUCCIN


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Captulo 1: Introduccin

DIAGNSTICO DEL COMPORTAMIENTO TRMICO EN VIVIENDAS DE SUPERFICIES MAYORESA 180 M2, EN SECTORES SOCIO-ECONMICOS MEDIOS-ALTOS DE TEMUCO.

2

per-cpita, Chile se encuentra ubicado en el puesto 90 del mundo, segn el Informe sobre

desarrollo humano 2011, Sostenibilidad y equidad: un mejor futuro para todos, del Programa de

Naciones Unidas para el Desarrollo (ao 2011). La emisin per-cpita asciende a 3,9 Toneladas

de CO2 por habitante al ao, ubicando a Chile en el segundo lugar con mayor cantidad de

emisiones per-cpita a nivel sudamericano.

Ahora bien, a nivel local, en la ciudad de Temuco viven cerca de 250.000 personas, con

un crecimiento poblacional a una tasa cercana al 2% anual (Censo 2002), en 67.116 viviendas, de

la cuales, 10.146 utilizan como principal combustible la lea, tanto para calefaccin, como para

cocinar, lo que deriva un aumento en la contaminacin ambiental, especficamente la

contaminacin del aire de la ciudad, superando en las estaciones de otoo e invierno, en

reiteradas oportunidades los lmites permitidos.

La norma primaria de calidad del aire establece que el mximo permitido de presencia de

material particulado (MP10) en la atmsfera no puede superar los 150 microgramos por metro

cbico, pero en Temuco en los ltimos aos los pick han superado los 600 (antes CONAMA,

actualmente el Ministerio del Medio Ambiente). Hoy en da, la ciudad de Temuco est catalogada

como zona saturada desde el ao 2009 (CONAMA, a travs del D.S. N 35/2005, del Ministerio

Secretara General de la Presidencia).

1.2 Nivel Actual del Problema.

Chile, actualmente se encuentra en una situacin de vulnerabilidad energtica producida

por el aumento considerable de los precios internacionales de los combustibles, de los que

depende y se abastece a travs de la importacin. El ingreso del gas natural desde Argentina est

siendo recortado por medidas internas de ese pas; el precio del petrleo ha aumentado en casi un

100% en los ltimos 12 meses. Todo esto, sumado a la dependencia de Chile de la energa

hidroelctrica y consecuentemente de los factores climticos que la propician, pone al pas en un

escenario inestable desde el punto de vista energtico. (Adelqui Fissore Schiappacasse, Paula

Colonelli Prez-Cotapos, 2009)


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Aumentar la eficiencia en el uso de la energa es la mejor alternativa para asegurar el

abastecimiento de sta en forma confiable y econmica, permitiendo adems contribuir a un

futuro saludable y sustentable para los chilenos. En la gran mayora de los pases desarrollados,

esta situacin ha sido comprendida desde hace bastante tiempo, y se han aplicado medidas

tendientes a mejorar la eficiencia energtica de las viviendas a travs de una combinacin deincentivos y regulaciones (Adelqui Fissore Schiappacasse, Paula Colonelli Prez-Cotapos, 2009).

Toda vivienda o edificio es diseado y construido para tener como mnimo, una vida de

alrededor de treinta aos, o sea, una vivienda construida hoy durar ms all del lmite de

agotamiento del petrleo. Permanentemente, se levantan viviendas que nada tienen que ver con la

poca en que vivimos, edificios donde dentro de unos aos ser imposible poder pagar los

consumos de calefaccin y refrigeracin, estn pensados para la era de la energa barata, donde

una caldera o estufa ms o menos grande a nadie le importaba, edificios que llevan consigo una

autntica crisis (Rodolfo Fernndez y Alfredo Carella, Conservacin de energa en viviendas y

edificios, marzo 2002).

En la actualidad, Chile cuenta con una serie de instituciones de gobierno trabajando para

incrementar la eficiencia energtica. El organismo directamente responsable del desarrollo e

implementacin de las polticas y programas sobre eficiencia energtica es el Programa Pas de

Eficiencia Energtica (PPEE), que es un programa de la Comisin Nacional de Energa (CNE).

Tambin se realiza un importante desarrollo de polticas y programas relacionados con la

eficiencia energtica en otras agencias gubernamentales responsables de transporte, vivienda,

desarrollo econmico y transferencia de tecnologa. Estas instituciones, as como las

municipalidades y otros organismos, deben trabajar de forma cooperativa para lograr una visin

y objetivos comunes sobre eficiencia energtica. (Peer Review on Energy Efficiency in Chile,

APEC, revisado el 14 de abril 2009).

De acuerdo con los datos de uso final (Peer Review on Energy Efficiency in Chile, APEC,revisado el 14 de abril 2009), Chile ha enfocado su impulso inicial de actividades de eficiencia

energtica en el subsector residencial. Se han logrado resultados impresionantes en las

siguientes reas:


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4

Reduccin en la demanda elctrica a travs de la adopcin generalizada de lmparas

fluorescentes compactas (LFC) para alumbrado residencial.

Etiquetado de energa para refrigeradores y LFC.

Desarrollo de estndares mnimos para el aislamiento de envolvente en viviendas desde 2007 y

el cumplimiento obligatorio de estos estndares en las nuevas viviendas con revisin planificadade los estndares en 2015.

Herramientas de diseo para edificios nuevos con eficiencia energtica, incluida la simulacin

del consumo de energa.

Programas de reacondicionamiento de aislamiento para viviendas existentes.

Programa de certificacin energtica para edificios residenciales.

Aunque los estndares energticos actuales para el envolvente de edificios residenciales

representan una mejora del 20% con respecto al diseo anterior para las temperaturas de

interiores, el prximo ciclo de revisin debera considerar ms mejoras (Peer Review on Energy

Efficiency in Chile, APEC, revisado el 14 de abril 2009).

1.3 Objetivo General y Especficos.

Objetivo General.

Diagnosticar el comportamiento trmico en viviendas de superficies mayores a 180 m2, en

sectores socio-econmicos medios-altos de Temuco.

Objetivos Especficos.

Establecer una metodologa de diagnstico mixta (terico-prctico) del comportamiento

energtico-trmico en dichas viviendas.

Cuantificar la demanda y prdidas de energa destinada a la calefaccin en este tipo de

viviendas.

Evaluar estrategias de mejora para minimizar la demanda de energa destinada a

calefaccin.


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CAPTULO 2

CONTEXTUALIZACIN


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Captulo 2: Contextualizacin


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2.1 Descripcin de la Ciudad de Temuco.

La comuna de Temuco, capital de la IX Regin de La Araucana, se encuentra ubicada a

674 Km al sur de Santiago, a riberas del ro Cautn y en la depresin intermedia de la regin,

entre los 3846'de latitud Sur y 7238' de longitud Oeste, incluyendo las comunas de Temuco yPadre Las Casas, que ocupan una superficie de 875.7 [Km2], lo que corresponde al 2,7% del

territorio regional. El relieve de la zona, est constituido al Norponiente por el cerro ielol, con

una altura de 340 [mt] (sobre nivel del mar), y por el Sur-Este el cerro Conun Huenu, que alcanza

una altura de 350 [mt] (sobre nivel del mar).

Con respecto a sus caractersticas demogrficas, como se observa en la tabla N 2.1, la

ciudad de Temuco posee la mayor poblacin concentrada en el rea urbana, alcanzando un 94,8%

del total de la comuna, por ende, el nmero mayor de viviendas se centraliza en esta rea,

alcanzando un 94,7% del total de viviendas.

N 2.1. Poblacin urbana y rural de la ciudad de Temuco.

Fuente: INE, Censo poblacional, Ao 2002.

Zona N Habitantes % NViviendas

%

Urbana 232.528 94,80% 63.527 94,70%Rural 12.819 5,20% 3.589 5,30%Total 245.347 100% 67.116 100%


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La comuna de Temuco tuvo un incremento considerable en habitantes, de 197.236

personas registradas en el censo del ao 1992, pas a 245.347 habitantes contabilizados en el ao

2002; la variacin intercensal estuvo en el orden del 24,4%, que se ve reflejada en el desarrollo

de nuevas reas urbanas y en la expansin del mercado inmobiliario, para suplir la demanda y la

necesidad de las personas de adquirir su vivienda propia.

En relacin a las caractersticas climticas (informacin basada en el resultado de las

mediciones realizadas en la Estacin Meteorolgica de la Universidad Catlica de Temuco, desde

1981 a la fecha), una primera descripcin general del clima de Temuco, frecuentemente usada en

la literatura, es: "Clima Templado Lluvioso, concorta estacin de sequa", (Kppen, comienzos

del siglo XX). O bien, "Clima Mediterrneo Templado, con fotoperiodismo diario y estacional, y

con precipitaciones abundantes en los meses fros", (Emberger, 1932). De lo anterior, se

desprende que la tendencia es caracterizar el clima, principalmente, a partir de la Temperatura y

la Precipitacin. Sin embargo, en esta informacin se incluirn adems, otros parmetros.

Desde el punto de vista de la temperatura, Temuco presenta, durante el ao, marcadas

diferencias mostrando una oscilacin anual de unos 9C entre los meses de enero y julio, para la

temperatura media. La oscilacin trmica anual de las mximas medias es de 13C y de 6C para

las mnimas medias. Por otra parte, las extremas absolutas observadas en el perodo del ao1981

a 1998, varan entre -5 C (junio) y 37 C (febrero). Resumiendo, el clima de Temuco presentamarcadas variaciones estacionales definindose meses fros, templados y clidos.

La precipitacin anual promedio del perodo es de unos 1150 mm distribuidos entre Enero

y Diciembre. Es decir, la precipitacin se presenta durante todos los meses del ao,

concentrndose en los meses fros (de Abril hasta Agosto aproximadamente).

El comportamiento anual de la humedad del aire tambin presenta una variacin anual. En

trminos de valores medios mensuales, todos los meses del ao presentan una alta humedad

(mayor al 50%). Sin embargo, los registros de humedad relativa mnimas medias mensuales

alcanzan valores tan bajos como 35% con valores absolutos del 15%.


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2.2 Contaminacin Ambiental Producto del Material Particulado (MP10y MP2,5).

El Material Particulado (MP) es una compleja mezcla de partculas suspendidas en el aire

las que varan en tamao y composicin dependiendo de sus fuentes de emisiones. La Agencia

de Proteccin del Medioambiente de Estados Unidos (EPA) y otras agencias alrededor del mundo(en Chile lo realizaba la CONAMA, actualmente el Ministerio del Medio Ambiente), pero

regulan el nivel de partculas en el ambiente de un dimetro inferior a 10 micrones (MP 10).

Algunas agencias, incluyendo la EPA de Estados Unidos, tambin regulan las partculas

inferiores a 2,5 micrones de dimetro (MP2,5). Estos agentes contaminantes son considerados

factores incidentes en la agudizacin de enfermedades, tales como: origen de procesos

inflamatorios, dao funcional en los pulmones, aumento en el riesgo de infarto cardaco, efectos

sistmicos en todo el organismo a travs de la sangre, efectos cancergenos, aumento de muertes

sbitas, entre otros (Extractos de la 7a. Conferencia ETH en Combustin Generadora de

Nanopartculas, Suiza, Zurich, Agosto 2003).

2.3 Contaminacin Atmosfrica en la Comuna de Temuco.

A fines del ao 1997 se iniciaron campaas de medicin de contaminantes atmosfricos

(SO2, O3, NO2, CO, y MP10) en la ciudad de Temuco. Estas campaas demostraron que slo el

MP10 presentaba valores que sobrepasaban los niveles normados en Chile (150 g/m2

N segnDecreto Supremo N 59/1998), alterando la calidad del aire. Temuco y Padre Las Casas son las

ciudades en las cuales se realiza un monitoreo de contaminantes atmosfricos (por su cercana,

separadas solo por el ro cautn), en relacin al MP10 a partir del ao 2000, por parte de la

CONAMA, regin de la Araucana.

El origen del MP10se estableci a travs de un inventario de emisiones realizado por la

CONAMA (ao 2004). La tabla N 2.2.muestra de forma porcentual el resumen del inventario

de emisiones actualizado al ao 2004:


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Tabla 2.2. Inventario de emisiones ao 2004.

Fuente: CONAMA, ao 2005.

La principal causa de la contaminacin por material particulado, tanto grueso como fino,en estas comunas, se debe a la utilizacin de lea como combustible en cocinas y calefactores

domsticos. Las emisiones de esta fuente, que aporta un 87,2% del total de las emisiones de

material particulado, se concentran mayoritariamente en meses fros (entre abril y agosto) por la

presencia de bancos de niebla, bajas temperaturas y la ausencia de viento, generando episodios de

altas concentraciones diarias de material particulado (MP10 y MP2,5) que superan los niveles

normados. En el resto del ao las concentraciones de partculas son bajas.

Temuco y Padre Las Casas se encuentran, actualmente, declaradas zonas saturadas por

dicho agente contaminante, a travs del Decreto Supremo N35/2005 del Ministerio Secretara

General de la Presidencia (MINSEGPRES). Debido a la declaratoria de Zona Saturada, se

elabor un Plan de Descontaminacin Atmosfrica (PDA), establecido a travs del Decreto

Supremo N78, que se encuentra vigente y en aplicacin desde el 03 de junio de 2010.

Tipo de fuentes Emisin MP10(% del total)

Edificios e Industrias 7,0

Residenciales (lea) 87,2Quemas Agrcolas e Incendios Forestales 4,3

Mviles (trnsito vehicular) 1,5

Total 100,0


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2.4 Fuentes Estacionarias de Emisiones Atmosfricas Contaminantes.

2.4.1 Combustin Residencial de GLP, Kerosene y Gas Propano

La combustin residencial se asocia a las emisiones atmosfricas que se producen alquemar algn tipo de combustible en las residencias particulares, ya sea para calefaccin, calentar

agua o coccin de alimentos. Los combustibles de mayor utilizacin para estos fines son:

kerosene, gas licuado (GLP), gas propano y la lea.

El kerosene es un derivado del petrleo obtenido de su destilacin. Su uso residencial

corresponde principalmente para la calefaccin durante los meses de invierno.

Las emisiones de gas licuado (GLP) dependen del diseo de los quemadores y de la

ventilacin del flujo de gas; un diseo deficiente, un bloqueo de la ventilacin y carencia de aire

provoca una combustin incompleta produciendo emisiones de monxido de Carbono (CO) y

compuestos orgnicos voltiles (COV). Las emisiones de xido de nitrgeno (NOx) se producen

en funcin de la temperatura, del exceso de aire y de la mezcla combustible/aire. Las emisiones

de xidos de azufre (SOx) dependen directamente de la cantidad de azufre en el combustible.

En la tabla 2.3.se muestra el consumo residencial de combustibles GLP y kerosene en la

ciudad de Temuco, expuesto en el reporte de consumo realizado por la Superintendencia de

Electricidad y Combustibles (SEC) en el ao 2005.

Tabla 2.3. Consumo Residencial de Combustibles en Temuco.

Combustible Consumo (Ton/ao)

GLP 1582,32

Kerosene 192,88

Fuente: SEC, ao 2005.


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2.4.2 Combustin Residencial de Lea.

La lea est formada por un 43% de carbono (C), un 7% de hidrgeno (H) y un 49% de

oxgeno (O2). La composicin elemental de la madera no sufre mayores variaciones en las

diferentes especies. Los principales compuestos orgnicos de la madera son celulosa (40-50% delpeso de lea seca), hemicelulosa (20-30%), lignina (20-30%) y una pequea fraccin que incluye

resinas y cenizas.

Segn referencias internacionales (Reconciling Urban Fugitive dust Emissions Inventory

and Ambient Sources Contribution Estimates., DRI, Desert Research Institute, 1999), el

material particulado que se produce durante la combustin residencial de lea corresponde en un

96% a MP10y en un 93% a MP2,5. Las partculas estn compuestas principalmente por partculas

orgnicas y carbono elemental (holln), y una pequea fraccin corresponde a sales inorgnicas

como el cloruro de potasio (KCl), sulfato de potasio (K2SO4), entre otras. Por ejemplo, resultados

de emisiones en artefactos de combustin abierta, indican que cerca del 74% de MP2,5

corresponde a carbono orgnico y entre un 1-18% a carbono elemental (Fine et al., 2002), el resto

corresponde a finas sales que incluyen una combinacin de sodio, manganeso, potasio, calcio,

zinc, amonio, sulfatos, carbono y nitrato, dependiendo de la especie de madera.

La lea, es una fuente energtica econmica, su empleo est ntimamente ligado a lacultura y tradiciones de la zona sur del pas y su uso se encuentra generalizado en casi todos los

estratos de la sociedad, tanto en el sector urbano como rural. El mercado en que se desenvuelve la

produccin, comercializacin y consumo de lea es altamente informal, con una produccin

basada en bajas o casi nulas orientaciones tcnicas y ambientales.

Segn el inventario de emisiones preparado para CONAMA por el Centro Nacional del

Medio Ambiente (CENMA) en el ao 2001, se concluy que la lea es la fuente de combustin

domiciliaria ms importante de Temuco. En la encuesta aplicada por VITAE, en el ao 2002, se

estim un consumo anual de 197.646,13 m3de lea, con un error de muestreo de un 14%.


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12

Luego, el estudio de Diagnstico del Mercado de la Lea enChile, preparado para la

CNE y desarrollado por el Departamento de Economa de la U. de Chile, seala que en los

diferentes estudios realizados, coincidentemente, se estima un consumo promedio entre 5 y 6,6

m3por vivienda para la ciudad de Temuco al ao.

En la tabla 2.4.se muestran los resultados obtenidos a travs de la Encuesta de la Lea,

realizada por la Direccin de Investigaciones Cientficas y Tecnolgicas de la Pontificia

Universidad Catlica de Chile (DITUC, 2007), sobre el consumo de lea anual por tipo de

artefacto, utilizados generalmente en los hogares de la comuna de Temuco.

Tabla 2.4. Consumo de lea anual por tipo de artefacto en la comuna de Temuco.

Artefacto Consumo m

Cocina a lea 214.392Combustin lenta sin templador 133.328

Combustin lenta con templador 119.462Salamandra 44.798Chimenea tradicional 5.333Brasero 2.133Insert (Chimenea cerrada empotrada en muros) 1.067

Horno de barro o ladrillo 0Otro 3.200Total 523.713

Fuente: Encuesta de la Lea (DITUC 2007).


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2.5 Plan de Descontaminacin Atmosfrica.

El Plan de Descontaminacin Atmosfrico (PDA) es un Instrumento de Gestin

Ambiental establecido por la Ley 19.300 de bases del Medio Ambiente y corresponde a un

conjunto de medidas que busca disminuir los niveles de MP10 por debajo de lo que se define

peligroso para la salud de la poblacin de Temuco y Padre las Casas a travs de la norma de

calidad ambiental.

El PDA, para estas comunas, tendr una duracin estimada de 10 aos, lo que no significa

que, es esperable, que al final de este periodo el problema est resuelto, ya que depende de la

participacin y compromiso de todos y todas para cambiar las prcticas y costumbres que

generan contaminacin.

El PDA Atmosfrico de Temuco y Padre Las Casas cuenta con cuatro lneas estructurales

de accin que sustentan el cumplimiento de la meta de reduccin de emisiones contaminantes, las

cuales son:

a) Mejoramiento de la calidad de la lea / Usar solo lea seca: A travs de estudios e

investigaciones realizados por especialistas de CONAMA, se ha llegado a la conclusin

de que un gran porcentaje de la ciudadana de Temuco y Padre Las Casas usa leahmeda para calefaccin, lo cual provoca que durante su combustin enven al aire altas

emisiones de MP10. Esto se debe principalmente a que no existe una buena combustin

debido al alto porcentaje de humedad de la lea. Es por esto que se busca el uso

solamente de lea seca.

b) Mejoramiento tecnolgico de calefactores a lea: Dentro de estas investigaciones, se ha

llegado a la conclusin de que muchos de los calefactores a lea que actualmente se

ocupan en Temuco y Padre Las Casas, no cumplen con los requerimientos tcnicos para

llevar a cabo una buena combustin, lo cual provoca altas emisiones de MP10al aire.


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Debido a lo anterior, se busca cumplir con un recambio tecnolgico de calefactores a lea

que cumplan con las normas establecidas para estos casos.

c) Mejoramiento energtico de la vivienda: Otra de las causas que arrojaron los estudios, fue

la precaria aislacin trmica que existe en las viviendas en las comunas de Temuco y

Padre Las Casas. Lo cual provoca, fuga de calor, aumentando el consumo de lea paracalefaccin.

d) Difusin y educacin a consumidores de lea: Otra de las principales causas de la

contaminacin del aire en Temuco y Padre Las Casas, es la falta de sensibilizacin y

mayor compromiso de la ciudadana. Por lo cual, una de las medidas estructurales de

accin del PDA es fomentar y promover la informacin en torno al plan para lograr una

ciudadana responsable, informada y sensible que permita llevar adelante acciones en

conjunto para descontaminar el aire de su comuna.

Desde enero de 2007, CONAMA Regin de la Araucana, ejecut un Programa de

Involucramiento Ciudadano para el PDA de Temuco y Padre las Casas que tuvo por objetivo

involucrar a la ciudadana en el proceso de formulacin del Proyecto definitivo del PDA y en la

puesta en marcha de medidas y acciones que colaboren en el proceso de mejoramiento de la

calidad del aire de las comunas de Temuco y Padre Las Casas.

2.6 Eficiencia Energtica.

Segn la Asociacin Chilena de Eficiencia Energtica (ACHEE) es el conjunto de

acciones que permiten optimizar la relacin entre la cantidad de energa consumida y los

productos y servicios finales obtenidos. Esto se puede lograr a travs de la implementacin de

diversas medidas e inversiones a nivel tecnolgico, de gestin y de hbitos culturales en la

comunidad. Es usar bien la energa, ya que es ahorrar sin perder en calidad de vida o en calidad

de produccin, muestra de ello es la introduccin de nueva tecnologa o el cambio de conducta de

las personas, por ejemplo, desenchufar y apagar todos los artefactos elctricos que no se estn

usando, utilizar la lavadora con carga completa, una vez hervida el agua guardarla en el termo y


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as montn de ejemplos que se pueden aplicar en el da a da y que nos permiten ser ms

eficientes.

2.6.1 Eficiencia Energtica y Comportamiento Energtico de una Vivienda.

Segn el Ministerio de Vivienda y Urbanismo (MINVU), descrito en su Manual de

Procedimientos Sistema de Calificacin Energtica de Viviendas en Chile, Eficiencia Energtica

de una vivienda se entender como la cantidad de energa mnima necesaria para satisfacer las

distintas necesidades asociadas a un uso estndar de la vivienda, manteniendo o mejorando el

nivel de servicio o confort.

Una vivienda constantemente se encuentra interactuando con su entorno desde el punto de

vista energtico; cede o acumula calor, segn las condiciones exteriores. Su forma, volumen,

orientacin, situacin geogrfica, distribucin de espacios, materiales constitutivos utilizados,

color de la fachada, tamao de las aberturas, tipo de aislamiento aplicado, etc., son caractersticas

que influyen sobre su comportamiento trmico y las condiciones de confort naturales que ofrece a

sus usuarios, por lo que estos aspectos han de ser contemplados desde el proyecto y, sobre todo,

adaptados a cada zona climtica. Es la base de lo que se conoce como arquitectura bioclimtica o

sostenible.

Dos viviendas proyectadas y construidas igualmente no se comportan de la misma forma,

energticamente hablando. La adaptacin de la vivienda a cada zona tiene, por lo tanto, un efecto

directo sobre la demanda de calefaccin y, como consecuencia, sobre el consumo final de energa

y el volumen de emisiones asociado, por lo que el diseo y funcionamiento de las instalaciones

de servicios han de ser coherentes con este enfoque constructivo. La implicacin de las personas,

sumada a la introduccin de mejoras tecnolgicas, son factores fundamentales en la estrategia de

reduccin del consumo de energa. La mejor manera de reducir los consumos de calefaccin en

una vivienda, es considerar una aislacin adecuada para los diferentes cerramientos que la

componen.


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2.6.2 Ensayo de Infiltracin a travs del Blower Door Test.

Blower Door Test es una prueba que consiste bsicamente en la instalacin de un

ventilador calibrado para medir un caudal de aire. ste se instala en la puerta de un edificio o

vivienda en conjunto con un panel que se ajusta a dicha puerta; el ventilador genera un flujo deaire y diferencia de presin entre el interior y exterior. El flujo de aire se puede dirigir hacia el

exterior del edificio, a lo que se le denomina despresurizacin, o bien hacia el interior del

edificio, proceso denominado presurizacin, o bien una combinacin de ellas. El flujo de aire y

las diferencias de presin son registrados y controlados por un dispositivo que se conecta al

ventilador, denominado DM-2. Mediante la combinacin de flujo y presin de aire, se establece

la estanqueidad o hermeticidad de las diferentes zonas analizadas, ya que se obliga a que el aire

pase a travs de los orificios o aberturas no controladas (Hope y Gonzlez, 2009).

De este ensayo, se obtienen las diferentes renovaciones de aire por hora, tales como la

ACH50, medida a una presin de 50 [Pa] y la ACHn(natural). La medida a 50 [Pa], se mide para

ajustar o normalizar la tasa de fuga por el tamao de la vivienda, expresado en volumen. La

ACHnes medida a una presin de 4 [Pa], pues es considerada estndar en condiciones normales o

naturales.

En la actualidad, existe una metodologa para la realizacin del ensayo de infiltraciones,

realizado por Hope y Gonzales en el ao 2009, para viviendas y edificios.


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CAPTULO 3

METODOLOGA


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Captulo 3: Metodologa


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3.1 Introduccin.

Hoy en da, se encuentran disponibles tcnicas que permiten estimar y cuantificar el

comportamiento energtico de las edificaciones, pero Chile no cuenta con normativas explcitas

sobre eficiencia energtica en edificios, sin embargo, hay tendencias claras al mejoramiento, que

se ve reflejado en el trabajo realizado por el Instituto Nacional de Normalizacin en la regulacin

de un conjunto de normas asociadas al etiquetado y certificacin de la eficiencia energtica de

electrodomsticos, equipos e iluminarias, as como tambin la estandarizacin de la terminologa

de los diseos ambientales de edificios eficientes energticamente (NCh 3149 Of.2008). Por otra

parte, el Programa Pas de Eficiencia Energtica, CDT (Comit de desarrollo tecnolgico de la

cmara chilena de la construccin) y la CNE (Comisin nacional de energa) tambin han hecho

aportes a este quehacer.

En esta seccin se presenta la estructura metodolgica para la realizacin del trabajo en

cuestin, lo cual es trascendental en la ejecucin del estudio y en el cumplimiento de los

objetivos propuestos.

3.2

Seleccin de la Muestra.

Para la seleccin de la muestra, se tomaron diferentes aspectos considerados incidentes a

la hora de realizar el estudio de las viviendas requeridas. Se debi tener en cuenta:

Superficie, igual o superior a los 180 m2.

Ao de construccin, a partir del ao 2000 (a modo comparativo se consider una

vivienda de mayor ao).

Procedencia, ya que es importante conocer si fue construida por particulares o a travs de

un proyecto realizado por alguna empresa constructora.

Tipo de combustible utilizado para la calefaccin de la vivienda.

Los modelos de viviendas seleccionados fueron los siguientes:


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1. Proyecto: ParticularVivienda tipo: No consideraSuperficie: 235,16 [m2]Ao de construccin: 1995Procedencia: Particular

Combustible: Lea

2.

Proyecto: Mirador de la FronteraVivienda tipo: GF-51Superficie: 196 [m2]N Vivienda loteo: 22Ao de construccin: 2011Procedencia: Constructora Socovesa S.A.Combustible: Kerosene

3. Proyecto: Mirador de la Frontera

Vivienda tipo: GF-52Superficie: 245 [m2]N Viviendas loteo: 13Ao de construccin: 2011Procedencia: Constructora Socovesa S.A.Combustible: Kerosene - Gas

4. Proyecto: Puerta de AlcalVivienda tipo: GF-43Superficie: 188 [m2]N Viviendas loteo: 23

Ao de construccin: 2009Procedencia: Constructora Socovesa S.A.Combustible: Kerosene - Gas

5. Proyecto: Puerta de AlcalVivienda tipo: GF-28Superficie: 243 [m2]N Viviendas loteo: 12Ao de construccin: 2009Procedencia: Constructora Socovesa S.A.Combustible: Kerosene - Gas

6.

Proyecto: ParticularVivienda tipo: No consideraSuperficie: 181,5 [m2]Ao de construccin: 2000Procedencia: ParticularCombustible: Lea


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En la figura 3.1., se logra visualizar la ubicacin de las viviendas (muestras)

seleccionadas en una vista general area de la comuna de Temuco.

Figura 3.1.Muestras Seleccionadas en una vista general area de Temuco.


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En la figura 3.2., se logra visualizar la ubicacin de las muestras 2 y 3 del loteo

perteneciente al proyecto Mirador de la Frontera, Constructora Socovesa S.A.

Figura 3.2.Loteo Mirador de la Frontera, Constructora Socovesa S.A.


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En la figura 3.3., se logra visualizar la ubicacin de las muestras 4 y 5 del loteo

perteneciente al proyecto Puerta de Alcal, Constructora Socovesa S.A.

Figura 3.3.Loteo Puerta de Alcal, Constructora Socovesa S.A.


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En la figura 3.4., se logra visualizar la ubicacin de las muestra 6, vivienda particular

localizada en la Villa Martn Hiriart.

Figura 3.4.Vivienda particular ubicada en la Villa Martin Hiriart.

3.3 Mtodo de Accin.

Cabe mencionar que una simulacin energtica, tal como lo dice su nombre, consta de un

supuesto y un acercamiento a la realidad, mediante un software de modelacin y simulacin

trmica, para este caso, el Design Builder. Es por ello, que nace la necesidad de lograr el mximo

de exactitud y cercana a las condiciones de utilidad de cada vivienda evaluada, para as, obtener

valores ms confiables en los resultados.


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3.3.1 Levantamiento de Datos en Terreno.

Una vez definida la muestra, se realiz una programacin de las actividades a realizar, por

lo cual, se coordinaron las visitas a las viviendas a estudiar con sus respectivos propietarios y

ejecutar los ensayos de infiltracin.

Ya en terreno, se efectu el levantamiento de datos para cada vivienda, con el fin de

abarcar y obtener la mxima exactitud en la modelacin de stas. Este levantamiento consista en

una recopilacin de una serie de datos incidentes, tales como su geometra, materialidad,

tipologa, orientacin, ubicacin, encuesta comportamiento energtico de viviendas, ocupacin y

consumos anuales.

En relacin con la geometra y materialidad, en las viviendas construidas por la

Constructora Socovesa S.A, esta informacin fue facilitada por la misma empresa, la que nos

entreg algunos planos y Especificaciones Tcnicas (ET), la informacin faltante se obtuvo a

travs de mediciones e inspecciones visuales en terreno de las viviendas. Con respecto a las

viviendas particulares, fue necesario levantar toda la informacin en terreno.

3.3.2

Ejecucin del Ensayo de Infiltracin a travs del Blower Door Test.

Al ensayar viviendas de gran superficie, fue necesario verificar si era posible obtener los

datos de infiltracin realizando una sola medicin desde la puerta principal del inmueble. Por

ejemplo, en la muestra 1, no fue posible medir directamente, debido al diseo rstico de la

vivienda, adems no fue posible estabilizar la medicin para entregar una informacin fidedigna

del ensayo. En general, se acudi a las viviendas en estudio para realizar la prueba, en base a un

procedimiento documentado (Hope y Gonzlez, 2009), el cual fue diseado con anterioridad para

tener un mayor control y minimizar un posible error en la ejecucin del ensayo Blower Door Test

(ver figura 3.5). Cabe mencionar, que dicho procedimiento fue adecuado a nuestras necesidades,

dadas las condiciones anteriormente sealadas (Anexo A).


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Figura 3.5. Blower Door Test.

Del ensayo de infiltraciones se obtuvieron las renovaciones de aire por hora ACH50

directamente a travs del DM-2. Para el caso de la ACHn, el DM-2 aproxima el valor con una

curva no representativa a las viviendas de la comuna de Temuco, debido a que la curva representaa viviendas ideales de Norte Amrica y Europa, por lo que los valores tienden a ser ms altos.

3.3.3 Encuesta Comportamiento Energtico de Viviendas.

Otra de las actividades, no menos importante, era la realizacin de una encuesta a la

vivienda (Anexo B), cuya utilidad era obtener datos para realizar las modelaciones y tener una

panormica del consumo energtico en calefaccin en Temuco. Entre los datos obtenidos con laencuesta se encuentran: Tipologa, ao de construccin, materiales predominantes, tipo de

aislacin, tipo de ventanas, consumo aproximado anual, sensacin de confort en invierno y

verano por parte del propietario, caractersticas de la iluminacin y equipos presentes en la

vivienda que pueden entregar energa al ambiente.


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3.3.4 Modelacin Energtica de las Viviendas a travs del Software Design Builder.

Finalmente, una vez recolectados todos los datos obtenidos en terreno y de los ensayos de

infiltracin (Blower Door Test) que se realizaron a las viviendas en estudio, se procedi a realizar

el modelamiento y la simulacin energtica a travs del software Desing Builder, que es una

interfaz grfica del motor de clculo EnergyPlus.

El modelamiento y la simulacin energtica se realizan principalmente para vaticinar la

demanda y el consumo energtico de un inmueble. Con estos resultados se pueden proponer

estrategias de mejora para disminuir el consumo de energa que posee una vivienda y as lograr

cambios en el confort y calidad de vida para sus usuarios.

Para la iniciacin de la modelacin energtica de las viviendas, se debieron tener en

consideracin las variables de entrada que solicita el software, tales como:

El clima, que en este caso corresponde a la ciudad de Temuco. Este dato fue obtenido

gracias a los estudios realizados por los miembros del Centro de Eficiencia Energtica de

la Universidad de la Frontera (CEEV).

La Ocupacin, que para el estudio en cuestin, corresponde a dos adultos y cuatro nios.

Los Horarios, en los cuales, se consider encendida la calefaccin las veinticuatro horas

del dia, para los meses de abril hasta septiembre, cuando la temperatura interior de la

vivienda descenda del set point (18 Celcius). Cuando la temperatura ascenda del back

point (25 Celcius), la calefaccin se consider apagada.

Factor metablico, el cual se obtuvo de la librera de datos del software. Fue aplicado

segn las actividades que se realizan en las diferentes zonas de las viviendas, por ejemplo

comer y beber en el comedor, dormir en los dormitorios, entre otros.


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Tabla 3.1. Poder calorfico de los combustibles.

Combustible Poder calorfico Unidad

Gas 25,61 Kw/m

Lea 4,10 Kw/kgKerosene 10,27 Kw/lt

Fuente: SEC, ao 2011

Adems, para la lea se consider una densidad de 150 kg/m 3, con un 30% de aire.

En el captulo 4 del presente trabajo, se plasmarn en las fichas de resultados, el consumo

de combustible de cada vivienda (tipo de combustible utilizados actualmente) para la demanda

calculada, y en la ficha de resumen, se expondrn el consumo de combustible para las tres

opciones mencionadas anteriormente.

A travs de la siguiente expresin, se calcul la estimacin de consumo de combustible:

(3.2)

Donde:

EC: Estimacin consumo de combustible (m3/ao, lt/ao)

D: Demanda de energa al ao (Kw/h ao)

PC: Poder calorfico de combustible (ver tabla 3.1)

En la estimacin de consumo de combustible, en el caso de la lea, para expresarla en

[m3], se utiliz la siguiente expresin:

(3.3)


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Donde:

EC: Estimacin consumo de combustible (m3/ao)

D: Demanda de energa al ao (Kw/h ao)

PC: Poder calorfico de combustible (ver tabla 3.1)

: Densidad de la lea (Kg/m3

)1,3: Porcentaje de aire presente en la lea (30%)

3.3.6 Clculo del PM10.

Para el clculo del PM10, se utilizaron los resultados obtenidos de la estimacin de

consumo de combustible en kilgramos, para el caso de la lea. Adems, se consider un factor

de emisin de una estufa estndar de 15,3 gr. de contaminante por kilgramo de combustible, y

una eficiencia del equipo de un 60%. Con los datos anteriormente mencionados, a travs de la

siguiente expresin, se obtuvo:

(3.3)

Donde:

E: Emisin de PM10 (Kg/ao)

Fe: Factor de emisin (Gr. contaminante/Kg lea)

Na: Consumo de lea (Kg/ao)

Er: Eficiencia del equipo (%)


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3.3.7 Mejoras Propuestas.

Para el anlisis de las mejoras, se utiliz el mtodo estadstico Taguchi, a travs del cual

se pudo estudiar el comportamiento de las variables consideradas. Para esto, se us una matriz de

cuatro variables, cada una con tres niveles, lo que gener nueve puntos de simulacin, siendo el

punto uno el estado actual de la vivienda.

Como datos de entrada, se consideraron: las variables (aislacin en muros y cielos,

infiltraciones y transmitancias en ventanas), niveles (valores que adoptan dichas variables) y los

resultados de las simulaciones (obtenidos a travs del software Design Builder), los cuales se

procesaron con el software Qualitek-4, quien entreg finalmente el grfico de comportamiento de

las variables y el porcentaje de incidencia dentro de las mejoras propuestas (ver Anexo D).

Para las mejoras propuestas, solo se consideraron tres viviendas: la muestra 1 (vivienda

particular), muestra 3 (Proyecto Portal de la Frontera) y muestra 4 (Proyecto Puertas de Alcal).


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CAPTULO 4

RESULTADOS


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Captulo 4: Resultados


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4.1 Introduccin.

De acuerdo a la metodologa realizada, en este punto se entregan los resultados a travs de

una ficha tcnica por cada vivienda analizada. Esto se realiz para facilitar la visualizacin de los

resultados que entregaron cada una de las viviendas, en forma clara y ordenada.

4.2 Presentacin de Fichas Tcnicas.

Como fueron 6 viviendas analizadas, modeladas y estudiadas, se obtuvieron 6 fichas en

las cuales se puede visualizar:

Descripcin: Aqu se entregan los datos relacionados con el inmueble, tales como

ubicacin, procedencia, ao de construccin, m2 construidos y cantidad de viviendas

localizadas en el loteo.

Resultados de Infiltracin: En esta seccin, se entregan los datos obtenidos en terreno

referentes al ensayo Blower Door Test.

Resultados Modelacin Trmica: Aqu se describen los resultados arrojados por el

software Design Builder; adems de la modelacin grfica espacial en 3D de la vivienda

analizada.


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4.2.1 Ficha Tcnica Muestra N 1.


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4.2.7 Ficha Tcnica Resumen de Resultados


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CAPTULO 5

ANLISIS DE RESULTADOS


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Captulo 5: Anlisis de Resultados


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5.1 Introduccin.

En este captulo se analizarn los resultados alcanzados en la investigacin, apelando a

los siguientes tpicos:

Primeramente se analizar la estimacin de la demanda energtica en Temuco en relacin

a los resultados obtenidos de infiltraciones, rea efectiva de fuga (EfLA), infiltraciones

naturales ACHn, demanda y consumos energticos (entregados por el software),

subdividiendo cada uno de estos parmetros, comparndolos por ao y m 2de superficie,

y procedencia (construida por: constructora o particular).

Se analizarn adems el resultado de las mejoras propuestas (8 combinaciones obtenidas

a travs del mtodo Taguchi), se contrastar el antes y el despus de la mejora propuesta,

segn los datos obtenidos del software.

5.2 Infiltraciones (ACH50).

En el estudio realizado, a viviendas de Temuco con superficies mayores a 180 [m2], los

resultados fueron los que se describen a continuacin.

El promedio de renovaciones de aire por hora a 50 pascales de presin (ACH50) fue 63,57

y su desviacin estndar alcanz el valor de 19,69, estos valores, duplican los valores de

viviendas en Temuco de menor superficie y/o viviendas sociales (SERVIU), cuyo promedio de

renovaciones de aire por hora a 50 pascales es de 33,2 ACH50 con desviacin estndar de 26,6

(Mauricio Garrido y Erik Forcael, 2010), y es aun ms lejano a los rangos permitidos en pases

como Canad y en pases Europeos en los cuales las renovaciones mnimas asumen un valor de1 renovacin por hora, mientras las mximas alcanza valores de 6,5 renovaciones por hora, como

lo muestra la tabla 5.1 y en la figura 5.1. Como podemos apreciar este tipo de viviendas de

Temuco, estn a bastante distancia de viviendas de menor superficies de esta misma ciudad; as


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tambin de pases que estn a la vanguardia en el tema de normativa trmica y eficiencia

energtica.

Tabla 5.1. Restricciones en cuanto a ACH50 en algunos pases.

Pas ACH50 permitidas

mnimo mximo

Blgica 1,0 3,0

Canad 1,5 3,0Holanda 1,2 6,5Italia 1,0 3,2Noruega 1,5 4,0

Fuente: Luis Ariel Bobadilla Moreno, Director CITEC U. BIO-BIO.

Figura 5.1. Grfico comparacin ACH50en algunos pases, con respecto a la situacin actual de

Temuco, para viviendas mayores y menores a 180 [m2].

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

Belgica Canad Holanda Italia Noruega

ACH50

ACH50 permitidas

minimoACH50 permitidas

maximo

Temuco menores a

180m2

Temuco mayores a

180m2


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5.3 Infiltraciones de Aire Natural (ACHn).

Las infiltraciones de aire naturales consideradas a 4 Pascales, fueron altas como se

esperaban para el tipo de vivienda siendo mayormente evidente en viviendas construidas o

ampliadas por particulares, ya presentaban en uniones de diferente material y en muros de

madera el mayor de los problemas de infiltracin, incluso en la vivienda camino a cajn (N1) el

ensayo de infiltracin se debi realizar en sectores de la vivienda ya que el rango del equipo no

permita realiza el ensayo en toda la vivienda, por su gran infiltracin, esta vivienda alcanz un

valor promedio de 9,75 ACHn, esto trajo dificultades a la hora de modelar la vivienda pues no fue

posible ingresar el valor directamente al software ya que el rango de infiltracin permitido por

Design Builder solo alcanza como mximo el valor 7 ACHn, debiendo asumir este valor por lo

que la perdida por infiltracin para esta vivienda se debi calcular solo con ese valor llegando assolo a una aproximacin, por otra parte la vivienda particular con menos infiltracin natural es la

vivienda N6 la cual alcanz un valor de 2,6 como muestra la figura 5.2, dejando a esta vivienda

en mejor situacin, sin embargo si las observamos desde el punto de vista del ao de

construccin como a preciamos en la figura 5.3,la vivienda N1 (1995), es ms antigua y con

una normativa menos rigurosa, adems poca de menos informacin para los usuarios sobre la

importancia de la aislacin trmica, por lo que puede explicar las altas prdidas derivadas de la

infiltracin, en comparacin con la vivienda N6, cuyo ao de construccin es el 2000, ao en

que ya observbamos los embates de las crisis del petrleo y energticos en el mundo.

Por otra parte, las viviendas construidas por empresas constructoras presentaron una

mejor respuesta desde el punto de vista de la infiltracin, pero estas viviendas fueron

construidas con nuevas normativas, lo que ayud en gran manera a la obtencin de estos

resultados. Siendo los aos de construccin de las viviendas N 2 y 3 el 2011y las N4 y 5 el ao

2009, el menor valor de infiltracin lo obtuvo la vivienda N2, como se observa en lafigura 5.3,

con un valor de ACHn de 0,9 y el valor mximo fue alcanzado por la vivienda N5, alcanzandoun valor de 1,31. Si se observa desde el punto de vista del ao de construccin, las viviendas

construidas recientemente alcanzaron los valores ms bajos de infiltracin que las viviendas

construidas con anterioridad; cabe mencionar que las viviendas de menor superficie obtuvieron


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mejores resultados en los ensayos de infiltracin que las de mayor superficie, tanto para las

edificaciones construidas por constructora como para las viviendas de procedencia particular.

As tambin las viviendas de mayor superficie obtuvieron valores ms altos de

infiltracin, tanto como para las construidas por particulares como las ejecutadas por

constructoras (ver figura 5.2.).

A continuacin podemos observar un resumen de los resultados obtenidos por las

viviendas y algunas de sus caractersticas y/o parmetros de comparacin:

Tabla 5.2. Resumen de resultados ACHnvs caractersticas de la viviendas.

Vivienda ACHn Procedencia Ao deconstruccin

Superficie

1 9,75 Particular. 1995 235,162 0,9 Constructora. 2011 1963 1,2 Constructora. 2011 2454 0,94 Constructora. 2009 1885 1,31 Constructora. 2009 243

6 2,6 Constructora. 2000 181,5


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Figura 5.2.Resultado de ACHn por vivienda, superficie y procedencia.

0

2

4

6

8

10

12

181,5 235,16 188 243 196 245

particular particular construc. construc. construc. construc.

2,6 9,75 0,94 1,31 0,9 1,2

6 1 4 5 2 3

ACHn

m2

Procedencia

ACHn

N de

vivienda


56/107



46

Figura 5.3. Resultado de ACHn de viviendas por ao de construccin

5.4 Demanda de Energa.

En este punto compararemos la demanda de energa de las viviendas estudiadas por ao

de construccin, procedencia y superficie.

Primero separaremos las viviendas por procedencia, para as estudiarlas segn su ao de

construccin y su superficie. Para esto contamos con dos viviendas: la nmero 1 y la nmero 6

de distinto ao de construccin, 1995 y 2000 respectivamente, en superficie encontramos que la

vivienda numero 1 posee 235 [m2] y la vivienda numero 6 posee 181,5 [m2]. En cuanto a

demanda de energa, la vivienda de mayor superficie present una demanda mayor, siendo esta

362,6 [Kwh/m2/ao], y al ponderarla por su superficie, esta demanda aumenta a 85.257,3[Kwh/ao] superando as los 183,145 [Kwh/m2] de la vivienda 6, que ponderada por su

superficie solo alcanza los 33.240,8 [Kwh/ao]. Esto se debe a que la vivienda 1 no presenta

aislacin trmica, no as la vivienda 6, que a pesar de no cumplir con la normativas moderna si

-1

1

3

5

7

9

11

13

1995 2000 2009 2009 2011 2011

9,75 2,6 1,31 0,94 0,9 1,2

1 6 5 4 2 3

ACHn

Ao deconstruccin

ACHn

Ndevivienda


57/107



47

presenta aislacin trmica, disminuyendo as su demanda de energa, adems si nos damos la

demanda total de energa, est en funcin de la superficie de la edificacin, por lo que la

vivienda 1 al tener una superficie mayor, influye en su demanda de energa total, llegando a ser

2,56 veces superior que la de la vivienda 6.

Por otra parte, las viviendas de procedencia de constructoras, podemos observar que las

viviendas de similar superficie y distinto ao de construccin, como el caso de la vivienda 2 y la

vivienda 4, la vivienda 2 que es ms actual que la vivienda 4, posee una menor demanda de

energa por metro cuadrado, 78,5 [Kwh/m2/ao] y 109,3 [Kwh/m2/ao] respectivamente, y a

pesar que la vivienda 2 tiene mayor superficie, su demanda total no supera la de la vivienda 4 (de

menor superficie), alcanzando un total de 15.386,2 [Kwh/ao]. A diferencia del caso anterior,

entre las viviendas 3 y 5, de similar superficie (245 [m2] aprox.), podemos observar como

muestra la figura 5.5., la vivienda ms reciente en ao de construccin (N3), demanda una

mayor cantidad de energa que la vivienda 5 y al tener ms superficie la vivienda 3 supera en

demanda total de calefaccin a la vivienda 5, esto debido a las prdidas generadas por los

cerramiento, qu sern evaluadas ms adelante en el presente captulo. Por esto, la envolvente

era menos eficaz en impedir el paso de la energa, debido a la existencia de un mayor porcentaje

de puente trmico en relacin a la vivienda numero 5.

Al comparar las viviendas construidas por particulares y por constructoras, podemos

obtener que la viviendas construidas por constructora (en este caso Socovesa S.A) presentan una

menor demanda de energa enfocada a calefaccin, como muestra la figura 5.3., aunque no

podramos afirmar que una vivienda construida por un particular en un ao similar no obtenga

mejores resultados, ya que no fue posible obtener datos de viviendas particulares actuales; aun

as, la vivienda nmero 6, podra ser un referente ya que es una vivienda ampliada, que su ao de

construccin es el 2000, pero ao de ampliacin es aproximadamente 2006, por lo que podra ser

un mejor punto de comparacin.


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48

Figura 5.4. Grfico de resumen de demanda de energa por ao de construccin y procedencia.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

1995 2000 2009 2009 2011 2011


1 6 5 4 2 3

energia Kwh/m2

Ao de construccin

ProcedenciaN de vivienda


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49

Figura 5.5. Resumen de demanda total de energa al ao consumida por las viviendas, en

calefaccin.

Tabla 5.3. Resumen de demanda de energa.

Viv. Procedencia Ao deconstruc.

Superficie[m2]

Energa total[Kwh/ao]

Energa[Kwh/m2]

1 particular 1995 235,16 63.270 269,056 particular 2000 181,5 36.256 199,76

5 constructora 2009 243 35.493 146,064 constructora 2009 188 25.237 134,243 constructora 2011 245 43.436 177,292 constructora 2011 196 16.434 83,84

0,0

10.000,0

20.000,0

30.000,0

40.000,0

50.000,0

60.000,0

70.000,0

80.000,0

235,16 181,5 243 188 245 196

1995 2000 2009 2009 2011 2011


1 6 5 4 3 2

Energia total ao [kWh]

energia total ao Kwh

[m2]Ao de construccin

ProcedenciaN de vivienda


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5.5 Anlisis de las Mejoras Propuestas para cada Vivienda.

En este punto observaremos el comportamiento de las variables a estudiar y su jerarqua al

momento de realizar mejora, para esto utilizamos el mtodo de taguchi, y el software qualitek-4

para su posterior procesamiento.

Las variables a estudiar son:

- El espesor de aislacin de muros

- El espesor de aislacin de cielos

- Las infiltraciones (disminucin de stas)

- La transmitancia de las ventanas

Las viviendas a las cuales realizaremos en el siguiente anlisis son: vivienda uno, tres y cuatro.

A continuacin observaremos grficos expresados en [Kwh/ao] esto representa la demanda en

la que influye este variable versus los niveles definidos, para mostrar el comportamiento de al

variar las caractersticas antes mencionadas en el modelo y la influencia final que representa las

mejoras aplicadas en estos puntos en la vivienda.


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5.5.1 Anlisis de la vivienda uno

En la figura 5.6podemos observar el comportamiento del espesor de la aislacin de muros al variar

este (de 0, 4,8)representado en grafico observamos como de cero a cuatro posee una pendiente ms

pronunciada no as en el intervalo de cuatro a ocho centmetros en el cual la pendiente se suaviza,

esto nos muestra entre que espesores obtendremos mejores resultados a la hora de mejorar la

vivienda (en el primer intervalo), respecto a los centmetros de aislacin aplicados.

Figura 5.6 comportamiento de la aislacin de muro vivienda 1.

50000

51000

52000

53000

54000

55000

56000

57000

58000

59000

60000

61000

0 2 4 6 8 10

aislacin de muro [cm]

comportamiento de la

variable

[kwh/ao]


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En la figura 5.7observamos el comportamiento del espesor de la aislacin de cielo vemos que en el

primer intervalo la reduccin de la demanda de energa se hace ms evidente no as en el segundo

intervalo donde la curva se hace mas asinttica, por lo que podemos decir que al aumentar ms elespesor de la aislacin iremos teniendo cada vez menos beneficios por centmetro de espesor

agregado.

Figura 5.7 comportamiento de la aislacin de cielo vivienda 1.

50000

52000

54000

56000

58000

60000

62000

0 5 10 15 20 25 30

aislacin de cielo [cm]

comportamiento de la

variable

[kwh/ao]


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53

Si observamos la figura 5.8podemos entender el comportamiento las infiltraciones las cuales varan

diagnóstico del comportamiento térmico en viviendas de superficies mayores a 180 m2, en sectores...

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