Noticias y artículos sobre nuestra actividad en el ámbito de la Arquitectura

MEJORAS TÉCNICAS – SyP propone el sistema de calefacción por suelo radiante eléctrico Plactherm

El problema surge en una sala climatizada mediante un sistema de difusión de aire y difusores de tipo radial para zona interior y rejillas para fachada. La sala es de gran altura (superior a 3 mt) y con suelo en contacto con el terreno.

La sala se dedica a un trabajo de oficina con puestos fijos.

Plano de planta de la instalación

El problema:

La sala presenta varios problemas de control ambiental:

  • Molestias de aire frío en régimen de verano (refrigeración)
  • Bajo confort térmico en régimen de calefacción: Pies fríos y sensación de frío en general.

Sin duda los problemas existentes se deben a una deficiente difusión de aire en la sala.

Por un lado los difusores radiales de techo no son la mejor opción cuando hay que impulsar aire en alturas superiores a 2.5 mt (que era el caso). Su bajo poder de inducción (mezcla) hace que el aire caliente se estratifique mientras que el aire frío impulsado caiga por la diferencia de densidad respecto al aire existente del local.

Difusor radia de techo. Cortesía de MixClima

Por otro lado, y por el mismo motivo, la rejillas de techo que en su momento se pensaron para realizar un tratamiento de fachada, no cumplen en absoluto su cometido. El aire caliente se estratifica de nuevo y el aire frío cae a plomo molestando a los ocupantes justo debajo.

Rejilla de techo. Cortesía de MixClima

 

La solución:

Como primera medida y más inmediata se plantea la sustitución de los difusores radiales por difusores rotacionales y la eliminación de las rejillas de fachada. Estos difusores tienen un alto poder de mezcla y son adecuados para alturas de hasta 3,5 metros. El aire impulsado se mezcla en muy corto espacio y no hay pie a la estratificación.

Esta solución sin embargo no soluciona el problema de los pies fríos puesto que el suelo de la sala está en contacto con el terreno. Un sistema de tratamiento térmico mediante calentamiento de aire (sistema convectivo) es complicado que pueda calentar el suelo de forma suficiente para evitar los pies fríos.

Para solucionar este problema sin duda la mejor opción es un suelo radiante. Sin embargo, un suelo radiante de agua supone una actuación muy importante lo cual no era factible. Se optó por un  suelo radiante eléctrico y concretamente SyP recomendó la instalación de el sistema Plactherm que permite sectorizar el funcionamiento del suelo según las zonas ocupadas de forma que aquellos puestos de trabajo sin ocupación no están activos. Con una potencia de disipación de calor muy reducida, se consigue eliminar el problema de los pies fríos. El ahorro energético es evidente puesto que, además, puede reducirse el punto de consigna del aire ambiente y mejorar aun más el sistema convectivo existente.

Imagen del sistema de suelo radiante Practherm instalado

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A continuación explicamos el sistema de suelo radiante mediante placas inteligentes Plactherm. Una solución muy aconsejable para este tipo de problemas.

El sistema Plactherm está formado por baldosas con sensores de temperatura y presencia, que se controlan de forma individual desde el ‘smartphone’

Cada baldosa funciona de forma independiente, cada una con una CPU integrada que regula la temperatura a la que se tiene que calentar. Además, las baldosas disponen de una serie de sensores ambientales que les permiten tomar decisiones de forma autónoma, lo que las convierte en un sistema de calefacción inteligente.

Esta inteligencia se basa en el algoritmo desarrollado por la empresa que le permite adaptar su funcionamiento de forma automática a las necesidades del usuario.

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Este sistema puede ser adecuado cuando:

  1. Quiera crear diferentes áreas de confort dentro de una habitación (diferentes zonas con diferentes temperaturas).
  1. Quiera eliminar las molestias que puedan provocar los tradicionales sistemas como la convección, secado del aire, aumento de las alergias, pies fríos y dolores de cabeza.

En este proyecto, la Universidad Nacional de Educación a Distancia UNED, situada en Ciudad Universitaria, ingresa en “la ola” del Proptech, implementando sensorización, Big Data y IoT (internet of things), a través del sistema de calefacción con máxima zonificación del mercado. Llevan tiempo apostando por aumentar el confort térmico de sus trabajadores al mismo tiempo que disminuyen la huella de carbono de sus edificios, con el apoyo de las tecnologías más innovadoras.

De esta forma, se va a poder crear diferentes zonas para cada uno de los trabajadores, ofreciendo una individualización térmica a través de una intuitiva aplicación. Se espera asimismo una reducción significativa de la demanda de calefacción.

Además, los responsables de Gestión Energética de la UNED también podrán visualizar todo el big data generado por la sensorización de Plactherm, conociendo en tiempo real el comportamiento térmico y consumos del departamento.

Simulaciones y Proyectos realiza consultoría e ingeniería térmica y de fluidos en diferentes campos de la Industria y la Arquitectura. Su gran experiencia en numerosos proyectos e instalaciones reales hacen que empresas como la UNED confíen en su asesoramiento.

Gas RADON en las vivivendas – ¿Como eliminarlo o combatirlo?

GasRadon

¿Qué es el radón?

El gas radón se genera a partir de la desintegración radiactiva natural del uranio,  presente en suelos y rocas. El radón también puede estar presente en el agua.

El radón emana fácilmente del suelo y pasa al aire, donde se desintegra y emite partículas radiactivas. Al respirar e inhalar esas partículas, estas se depositan en las células que recubren las vías respiratorias, donde pueden dañar el ADN y provocar cáncer de pulmón.

Al aire libre – Las concentraciones son muy bajas y no representa ningún problema. La concentración media de radón al aire libre varía de 5 Bq/m3 a 15 Bq/m3.

En espacios cerrados–  Las concentraciones de radón son más elevadas, en especial en lugares subterráneos o en contacto con el terreno como por ejemplo minas, cuevas y plantas de tratamiento de aguas, donde se registran los niveles más altos. En edificios (como viviendas, escuelas y oficinas), las concentraciones de radón varían de <10 Bq/m3 hasta más de 10 000 Bq/m3.

Efectos del radón para la salud

El radón es la segunda causa más importante de cáncer de pulmón después del tabaco, entre un 3% a un 14% de las causas.

Obviamente hay más riesgo en zonas subterráneas como minas, etc. pero hay estudios realizados en Europa, América del Norte y China que confirman que incluso en concentraciones bajas, como las que se encuentran en las viviendas, el radón también entraña riesgos para la salud y contribuye considerablemente a la aparición de cáncer de pulmón en todo el mundo.

El riesgo de cáncer de pulmón aumenta en un 16% con cada incremento de 100 Bq/m3 en la concentración media de radón a largo plazo. La relación dosis-respuesta es lineal: por ejemplo, el riesgo de cáncer de pulmón aumenta de manera proporcional al aumento de la exposición al radón.

El radón en las viviendas

La concentración de radón en una vivienda depende de:

  • la cantidad de uranio que contienen las rocas y el terreno del subsuelo
  • las vías que el radón encuentra para filtrarse en las viviendas
  • la tasa de intercambio de aire entre el interior y el exterior, que depende del tipo de construcción, los hábitos de ventilación de sus habitantes y la estanqueidad del edificio.

La forma en la que el radón puede penetrar en una vivienda puede ser:

  • A través de grietas en los suelos o en la unión del piso con las paredes
  • Por espacios alrededor de las tuberías o cables
  • A través de pequeños poros que presentan las pareces construidas con bloques de hormigón huecos
  • Por los sumideros y desagües.

Hay que prestar atención en los sótanos, bodegas y espacios habitables que están en contacto directo con el terreno.

Las concentraciones de radón varían son muy fluctuantes a lo largo del tiempo. Debido a esas fluctuaciones, es preferible calcular la concentración media anual en el aire de interiores, midiendo las concentraciones de radón al menos durante tres meses. Ahora bien, las mediciones han de llevarse a cabo con arreglo a los protocolos nacionales, a fin de garantizar su uniformidad y su fiabilidad a la hora de tomar decisiones.

Reducción de la concentración de radón en las viviendas

Existen métodos probados, duraderos y eficaces para prevenir la filtración de radón en viviendas de nueva construcción y reducir su concentración en las viviendas existentes. Al construir un edificio, hay que tener en cuenta la prevención de la exposición al radón, sobre todo en zonas geológicas con alta concentración de este gas. En muchos países de Europa y en los Estados Unidos, en las edificaciones nuevas, se adoptan medidas de protección de forma sistemática y en algunos países es, incluso, obligatorio.

Las concentraciones de radón en las viviendas existentes pueden reducirse del modo siguiente:

Sistemas pasivos

Indispensable tenerlos en cuenta en edificios nuevos y supone evitar que se produzca la migración del gas radón hacia la vivienda. Alguna medida a tomar en este sentido es:

  • Evitar la construcción del edificio en zonas afectadas por el gas radón (ver mapa)
  • Sellado exhaustivo del suelo y paredes

Sistemas activos

Cuando el edificio ya está construido, y se han detectado niveles elevados de radón en la vivienda, es posible que sea necesaria la toma de medidas para reducir las concentraciones.

  • Ventilación del suelo y forjado del edificio hacia el exterior. De esta manera, el gas radón es expulsado hacia el exterior
  • Instalación de un sistema de extracción mecánica del radón en el sótano, el forjado o la solera
  • Instalación de sistemas de ventilación natural o mecánica en zonas con posible afección de radón
  • Instalación de sistemas de sobrepresión

Los sistemas pasivos de mitigación pueden reducir los niveles de radón en interiores hasta más de un 50%. Si además, se utiliza un sistema de ventilación de radón esos niveles pueden descender aún más.

Estrategias de mitigación del radón

Como se ha comentado, algunas de las medidas indicadas sólo pueden afrontarse en caso de edificios de nueva construcción, sin embargo otras pueden ser abordadas desde el inicio de la fase edificatoria. Para edificios ya construidos, es necesario primero medir la concentración de gas y efectivamente ver si es necesario abordar alguna de las medidas mitigatorias.

Cuanto antes se tomen medidas, más barata y eficaz será la intervención. Este es un resumen de las medidas posibles.

Evaluación del emplazamiento previo a la construcción

En todo el mundo se emplean varios planteamientos distintos para valorar el potencial de una concentración elevada de radón en interiores en zonas geográficas más o menos amplias. Uno de estos planteamientos implica la elaboración de mapas de regiones, comarcas, municipios u otras zonas geográficas. Otro planteamiento utilizado en algunos países, implica la realización de pruebas en cada emplazamiento antes de construir en él a fin de establecer un índice de radón para dicho emplazamiento. Después, este índice se emplea para definir el grado de protección contra el radón necesario para construir en el emplazamiento. Sin embargo, en países como los Estados Unidos de América, Finlandia, Irlanda, Noruega, el Reino Unido, Suecia y Suiza, el planteamiento más costoefectivo parece ser el uso de opciones de control del radón en todas las viviendas nuevas (OMS 2007). En ocasiones, este planteamiento se limita a las zonas propensas al radón.

Mapa potencial radón España

Fuente: Consejo de Seguridad Nuclear

Evitar la difusión del radón hacia el interior de la vivienda

El mecanismo de transporte del radón más importante es el flujo de aire impulsado por presión (advección) desde el suelo hasta el espacio habitado. Entre otras fuerzas impulsoras figura la difusión. Como las diferencias de presión del aire entre el suelo y el espacio habitado constituyen la principal fuerza impulsora para la penetración de radón, las estrategias de prevención del radón suelen centrarse en invertir dicha diferencia de presiones.

Un método es la despresurización pasiva del suelo DPS  (sin ventiladores).  Se trata de poner en contacto una capa permeable del suelo con el exterior por medios naturales (convección natural). Es como un shunt de ventilación pero en este caso, lo que ventilas es el suelo. Así pues hay que evitar que el conducto pase por zonas frías, dimensionarlo adecuadamente y prever un espacio para instalar un ventilador de forma sencilla por si este método no es eficaz.

Despresurización pasiva suelo eliminar radón

Si el método anterior no es eficaz, es necesario instalar un ventilador. Corresponde a la despresurización activa del suelo DAS  (con ventiladores) del suelo.

Despresurizacion suelo eliminar radon

Sellado de las superficies

El sellado de las superficies que separan el espacio habitado interior del suelo puede mejorar la eficacia de otras estrategias de prevención como la DPS o la DAS. En esos casos, el sellado reduce las pérdidas de aire acondicionado desde el interior, que pueden ser sustanciales (Henschel 1993), y aumenta la inversión del diferencial de presión de aire entre el suelo y el interior.
Como única estrategia de prevención, el sellado presenta un potencial limitado de reducción del radón (Brennan et al. 1990, Scott 1993), especialmente con el paso del tiempo. El sellado no aborda la principal causa que hace que el radón pase del suelo al interior, esto es, el flujo de aire impulsado por la presión.

Barreras o membranas entre el suelo y el interior

Las barreras o membranas entre el suelo y el interior pueden emplearse como única estrategia de prevención del radón o en combinación con otras técnicas como la despresurización pasiva o activa del suelo. Las membranas también pueden ayudar a limitar la penetración de humedad en el interior. Debe plantearse la posibilidad de emplear barreras que cuenten con una homologación externa independiente en cuanto a características como estanqueidad al aire, difusión, resistencia y durabilidad (SINTEF 2007).

Ventilación de los espacios no habitables

La ventilación de los espacios no habitables existentes entre el suelo y el espacio habitado (p.ej., cámaras sanitarias ventiladas) puede reducir las concentraciones de radón en el interior al separar el interior del suelo y reducir la concentración de radón por debajo del espacio habitado. La eficacia de esta estrategia depende de una serie de factores, entre los que figuran el grado de estanqueidad al aire del piso situado sobre el espacio ventilado no habitable y, en el caso de la ventilación pasiva, la distribución de las aberturas de ventilación a lo largo del perímetro del espacio no habitable. Una variante de este planteamiento implica el uso de un ventilador para presurizar o despresurizar el espacio no habitable. Sin embargo, la despresurización de la cámara sanitaria mediante ventilador puede plantear problemas como tiro inverso en los aparatos de combustión o pérdidas energéticas (ASTM 2003a). La despresurización bajo losa o bajo membrana, que puede ser activa o pasiva, se recomienda para el control del radón en edificios con cámara sanitaria en la cimentación al proporcionar una mayor reducción del radón que la ventilación de la cámara sanitaria.

Ventilación de los espacios habitables

La ventilación de los espacios habitables es otro medio para eliminar el gas radón. Para una buena calidad general del aire interior resulta deseable que exista un intercambio entre el aire interior y exterior. Por lo que se refiere a la prevención del radón, la ventilación presenta resultados desiguales, y puede provocar pérdidas energéticas, especialmente en climas extremos. Si la principal fuente de radón son los materiales de construcción, la ventilación resulta necesaria. Sin embargo, es preferible evitar desde el primer momento el uso de materiales de construcción que constituyan una fuente de radón (CE 1999).

Simulaciones y Proyectos, SL para diseñar sistemas de eliminación de gas radón

Simulaciones y Proyectos SL puede realizar estudios de simulación y modelización para mitigar la concentración de gas radón en viviendas y cualquier edificio terciario o instalación industrial como por ejemplo minas, galerías, bodegas, etc. Podemos simular de forma anticipada si las medidas propuestas para la eliminación de gas radón son eficaces o no. Este tipo de modelizaciones pueden ayudar a definir el sistema a emplear para eliminar el gas radón en edificios.

Tenemos en cuenta todos los aspectos colaterales del tratamiento del gas radón a efectos de confort, consumos energéticos, costes, etc.

Consúltenos sin compromiso, somos expertos en modelización.

Simulacion térmofluidodinámica de la patente de García Esparza (UJI) de ventilacion de cubiertas

Noticia publicada el 30 / 1/ 2015 en la web de la Universidad Jaume I

Investigadores de la Universitat Jaume I de Castellón han desarrollado un sistema modular de ventilación para cubiertas inclinadas que resuelve el problema de la acumulación de calor por la radiación solar bajo los tejados sin necesidad de recurrir a instalaciones de refrigeración. El sistema patentado por la UJI supone una solución pasiva y energéticamente eficiente para el acondicionamiento térmico de edificios….El problema de los espacios bajo cubierta son espacios es que la temperatura suele ser muy elevada como consecuencia de la radiación directa”, explica Juan Antonio García Esparza, investigador del grupo de Tecnología, Calidad y Sostenibilidad en la edificación de la UJI. 

El módulo patentado básicamente consta en la creación de un espacio entre la cubierta y el local a través del que fluye el aire reduciendo el sobrecalentamiento de la cubierta y por lo tanto el calor cedido al local. Se crean aberturas para el ingreso de aire en los aleros y una salida en cumbrera. Este sistema permite que el aire entre a través de las aberturas de los aleros, recorra la cubierta a través del espacio libre que se crea con los armazones y salga por las aberturas de las piezas de cumbrera.

Ventilación natural de cubiertas Ventilacion natural de cubiertas

Leyenda

1 . Entrada de aire por el alero

2. Hueco creado para circulación de aire

4. Salida de aire

Debido a la radiación, el aire en el interior del hueco se calienta y por diferencia de densidades respecto al aire exterior tiende a moverse hacia arriba induciendo la entrada por las tomas en el alero. Este efecto térmico se puede complementar con el de inducción de aire de la propia cumbrera al paso de viento mejorando el movimiento y por tanto la reventilación de la cubierta.

Para ilustrar el funcionamiento del sistema y el efecto que se produce, la empresa Simulaciones y Proyectos, SL, ingeniería CFD y de simulación térmica y energética de edificios ha llevado a cabo una sencilla simulación. Sin ánimo de ajustar exactamente los valores del sistema y simplemente para mostrar el funcionamiento global del sistema se ha construido un modelo 3D térmico en el que se simula tanto el efecto térmico como el efecto del movimiento de aire por el interior de la cubierta y el efecto en temperaturas que produce en el espacio inferior a la misma.

Se ha hecho un estudio, donde se simula un habitáculo con este sistema instalado con las rejillas de entrada y salida, cerradas en el primer caso y abiertas en el segundo para observar su efectividad. La simulación se ha hecho con datos climatológicos de Barcelona, un 14 de agosto a las 17:00 horas

Ventilación natural de cubiertas

Modelo simulado con paso de aire bajo cubierta

Resultados caso 1: Rejillas cerradas

Ventilacion Cubiertas 4

Temperaturas obtenidas

Este primer caso podría asemejarse a una cubierta standard con un alto aislamiento pero que no aprovecha el efecto de la ventilación de aire de la misma. Los resultados son un alto calentamiento de la cubierta y por lo tanto esto se traduce en un incremento de temperatura de los espacios adyacentes a la misma.

Resultados caso 2: Rejillas abiertas

Ventilacion Cubiertas 5

Temperaturas obtenidas:

Ventilacion Cubiertas 6

Caudales de aire obtenidos


Puede comprobarse como la cubierta reduce su temperatura por el paso de aire. El aire circulante por el interior de la cubierta desaloja las cargas térmicas de la misma hacia el exterior. En la imagen de la derecha se comprueba que existe movimiento de aire a través del hueco creado en bajo la piel exterior de la cubierta por efecto térmico.

En el siguiente gráfico se muestra la temperatura media del habitáculo inferior a la cubierta a lo largo del día. De media se obtiene una reducción de 2 a 3ºC. En cualquier caso, no se trata de mostrar datos exactos del comportamiento del sistema de reventilación de cubierta sino solamente el funcionamiento del mismo.

Ventilacion Cubiertas 7

Se ha demostrado la viabilidad de la ventilación de cubierta con objeto de reducir la carga térmica arrojada al interior de la edificación. No se trata de un sistema novedoso por el funcionamiento en sí sino por el método constructivo que se entiende se podrá realizar en serie y su instalación se automatizará.

Las simulaciones térmicas y termofluidodinámicas CFD ayudan a entender el funcionamiento de los edificios y de los sistemas bioclimáticos y de ahorro energético empleados. Permiten cuantificar los ahorros energéticos y predecir el comportamiento térmico y de confort en el interior para los ocupantes del edificio.

Ladrillos de cerámica impresos en 3D con enfriamiento evaporativo

Esta es una noticia que me ha gustado, no por el producto en sí sino por la tecnología empleada en su fabricación aplicada a la Arquitectura.

La tecnología de impresión 3D empleada para crear unos ladrillos que permiten circular agua a su través de forma que enfríen la piel del edificio. Técnicamente, estos ladrillos se denominan “Cool Bricks”. La empresa que ha creado el ladrillo frío se llama Emerging Objects.

El invento no es nuevo. Emplea el conocido fenómeno del enfriamiento evaporativo para intercambiar energía. El enfriamiento evaporativo en pocas palabras es el proceso de sustraer calor del agua al evaporarse ésta. ¿Cuánto calor se elimina? pues el calor latente de cambio de fase, aproximadamente 2.501 kJ/kg de agua evaporada. Esto produce un enfriamiento en el agua que puede emplearse para enfriar una corriente de aire.

¿Dónde se emplea el enfriamiento evaporativo?. Desde hace muchos años se conoce este fenómeno y se emplea en muchos ámbitos:

  • Botijos. Para enfriar agua cuando se evapora a través de el barro poroso
  • Fuentes ornamentales. Para estar más fresquito cuando se está cerca de ellas
  • Torres de refrigeración.
  • Enfriadores adiabáticos.
  • Cubiertas o muros enfriados mediante agua.
  • Ventanas “Muscatese” empleadas hace más de 3000 años

Muscatese Window

Es precisamente en esta última, en la que dicen inspirarse para crear los Cool Bricks. Pasando agua a través de este ladrillo, éste se enfría y se podría generar una piel fría en el edificio o en la pared donde estén ubicados. Desde el punto de vista ingenieril creo que el sistema no es bueno dado que dicha evaporación de agua generará sales que se irán depositando en los huecos del ladrillo y obstruyéndolo finalmente dejando de ser operativos e inservibles. En climas muy cálidos y secos no creo que sea una buena idea la de gastar agua para producir frío precisamente porque el agua es un bien escaso.

Ladrillo Frio

El sistema realmente me llamó la atención por la aplicación de la técnica de la impresión 3D en los materiales de construcción. En este caso se imprime arcilla mediante la fabricación aditiva lo cual es interesante y abre muchas posibilidades.

Personalmente, pienso que es mejor idea y mucho más sostenible desde el punto de vista arquitectónico, el aprovechamiento de la sombra, las inercias térmicas día/noche y el movimiento de aire para generar la propia evaporación del sudor y por lo tanto aumentar el nivel de confort. Estas todas son técnicas que han sido empleadas con éxito durante mucho tiempo y a las que el cuerpo humano reacciona de forma favorable experimentando sensaciones de confort muy altas.

…pero ese será otro tema.