Rehabilitacion de edificios. Termografía aplicada. Juan Maria Hidalgo

REHABILITACIÓN DE EDIFICIOS Problemática de aislamientos y de defectos en la construcción

2ª Jornada de Termografía, Transmitancia Térmica y Eficiencia Energética de Edificios. Barakaldo, 29 de noviembre de 2013

Juan María Hidalgo Betanzos Grupo de investigación ENEDI. Energética en la Edificación

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Termografía y EE en Edificación: Rehabilitación de edificios. Problemática de aislamientos y de defectos en la construcción

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0. CONTENIDOS

1. ¿QUÉ APORTA LA TERMOGRAFÍA A LA REHABILITACIÓN?

2. ALGUNOS ERRORES HABITUALES

3. NORMA EUROPEA DE ESTUDIOS IR EN EDIFICACIÓN: EN 13187:1998

4. REHABILITACIÓN DE EDIFICIOS

5. CONCLUSIONES

Juan María Hidalgo Betanzos. Grupo ENEDI. [email protected]

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1. 1. HERRAMIENTA DE ANÁLISIS PRELIMINAR

– Fuente útil de información, se puede combinar con:

estudios de patologías, ensayos, monitorización energética...

– No es invasiva, accesible a distancia y sin molestias a los habitantes.

– No es destructiva, se puede repetir la medida en distintas condiciones de uso.


Juan María Hidalgo Betanzos. Grupo ENEDI. [email protected] Juan María Hidalgo Betanzos. Grupo ENEDI.

[email protected]

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1.2. ¿QUÉ SE PUEDE DETECTAR?

– Irregularidades en los cerramientos, aislamiento, mala ejecución, grietas…

– Puentes Térmicos, son los puntos débiles de la envolvente térmica.

– Humedades incontroladas en los cerramientos.

– Diferencias de ocupación, actividad de los habitantes.

– Elementos estructurales expuestos.



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1.3. OTRAS APLICACIONES

– Infiltraciones de aire, termografía activa combinada con puerta ventilador.

– Mal funcionamiento de algunas instalaciones: eléctricas, calefacción,…



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2. ALGUNOS ERRORES HABITUALES


– Afecta mucho a las temperaturas aparentes medidas.

– Tenerlo en cuenta siempre

que haya cambios de materiales.

– Especialmente si se realiza una valoración cuantitativa del análisis y antes de emitir

valores concretos de las mediciones.

– El color afecta a la radiación infrarroja…

… El color afecta en el espectro visible y por ello absorben y se calientan de distinta manera.

– Calcular la emisividad de cada material NO es tarea fácil 8


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2.1. LA EMISIVIDAD 2. ERRORES HABITUALES:

3 5 9 NO


– Calcular la ɛ de cada material NO es tarea fácil. Hay varias maneras:

• Conocer la Temperatura real de la superficie: Ajustar la emisividad en la cámara IR hasta

que la T de la pared coincida con la medición (más exacta).

• Utilizar una cinta adhesiva con ɛ conocida: pegarla a la superficie deseada, esperar a que

se iguale en T, con la ɛ de la cinta, medir su T, y después ajustar la ɛ hasta que su soporte

indique la misma T que la cinta anteriormente.

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10


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ɛ 0,70

+20 ⁰C


ɛ 0,80

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+20 ⁰C

ɛ 0,85

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+20 ⁰C


ɛ 0,90

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+20 ⁰C


ɛ 0,95

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T. aparente reflejada (Tref)

Temperatura

aparente


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2.2. TEMPERATURA APARENTE REFLEJADA

Afecta mucho cuando las emisividades de los objetos son bajas.

Se calcula a partir de un objeto que reciba toda la radiación difusa, papel aluminio arrugado (T con Ɛ=1).

Tabla de Temperaturas aparentes según Tref (Ɛ 0,90)

2. ERRORES HABITUALES:


-30 ºC

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2.2. TEMPERATURA APARENTE REFLEJADA 2. ERRORES HABITUALES:

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Variación de Temperaturas según Temperatura Aparente Reflejada (-30, -10, 0, +10, +20)


-10 ºC

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0 ºC

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+10 ºC

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2.3. SOLEAMIENTO

La radiación solar llega a los objetos que nos rodean, de dos maneras:

– La radiación difusa global se tiene en cuenta en la Temperatura Aparente Reflejada (Tref)

– La radiación directa, aporta gran cantidad de energía a los objetos.

Por ello, la Temperatura superficial varía y con ella la Temperatura aparente.

– Ej.: 27nov a las 9:30h, despejado, Taire 1°C y fach E.


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2.3. SOLEAMIENTO

La radiación solar llega a los objetos que nos rodean, de dos maneras:

– La radiación difusa global se tiene en cuenta en la Temperatura Aparente Reflejada (Tref)

– La radiación directa, aporta gran cantidad de energía a los objetos.

Por ello, la Temperatura superficial varía y con ella la Temperatura aparente.

– Ej.: 27nov a las 9:30h, cielo despejado y Taire 1°C, fachada S.


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2.3. SOLEAMIENTO

¿Cuanto puede afectar? MUCHO, en 2h de sol de invierno, ha subido 10ºC la T de las fachadas… Las partes sombreadas por vegetación se han calentado de forma parcial.

Y el resto, aún en fachadas norte están afectadas por la radiación difusa, aunque en menor medida.


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3. NORMA EUROPEA DE ESTUDIOS IR EN EDIFICACIÓN

EN 13187:1998



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3.1. FUNDAMENTACIÓN

NORMA EN 13187:1998, Thermal performance of buildings. Qualitative detection of thermal

irregularities in building envelopes. Infrared method (ISO 6781:1983 modificada).

3. NORMA EN 13187:1998

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Define al inicio los principales conceptos y parámetros que participan.

Sus principios son:

- La distribución de T de fachada emite IR que puede medirse a partir de la radiación IR aparente.

- Las diferencias en la temperatura superficial, se pueden deber a:

- Irregularidades en el aislamiento, contenido de humedad, infiltraciones,...

Basada en otras anteriores:

- EN ISO 7345:1987 Thermal insulation - physical quantities and definitions

- EN ISO 9288:1996 Thermal insulation - Heat transfer by radiation

Para poder determinar causas y efectos se debe cumplir un procedimiento



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3.2. CONDICIONES

Características del sistema medición IR: Precisión suficiente, resolución y nitidez en la grabación de imágenes.

3. NORMA EN 13187:1998

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Requisitos para el test: Especificaciones del equipo de medida.

Características de la envolvente del edificio.

Propiedades radiativas de la superficie.

Factores climáticos favorables (∆T >10-15°C, no llubia, no niebla, condiciones similares en horas previas)

Accesibilidad al edificio

Influencia del entorno (Tref)

Otros factores relevantes



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3.3. PROCEDIMIENTO

- Se estudian las partes de la envolvente a analizar:

Materiales, dimensiones de fachadas, orientación.

- Se anotan datos atmosféricos durante la prueba (datos climatológicos)

- Si se van a estudiar las infiltraciones:

Generar depresión >5Pa desde el lado caliente, con el suficiente tiempo para detectar los puntos.

- Se comprueban los efectos de las bocas de ventilación en la envolvente más cercana.

- Se controla el efecto de los sistemas de acondicionamiento, pudiendo apagarse previamente si fuera necesario para evitar interferencias en la medición.

- Se realizan estimaciones del campo de temperaturas de la envolvente, para comprobaciones in situ.

Se apartan si fuera necesario los elementos accesorios que dificulten la inspección, mobiliario,…

3. NORMA EN 13187:1998

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3.3. PROCEDIMIENTO

- La precisión de medida de la Temperatura aparente será del ±10% o de ±0,5°C (la mayor)

- Durante las mediciones se medirán los valores de la Emisividad y la Temperatura aparente reflejada.

- Se comienza con una inspección preliminar y se profundiza en los detalles encontrados.

- En caso de duda con reflejos, se variará la posición de la medición.

En general, al variar la posición se corrigen los reflejos.

- Se señala la ubicación de los puntos de medición y de toma de datos.

- Si las termografías muestran infiltraciones importantes, se debe valorar la medición de su caudal.

3. NORMA EN 13187:1998

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3.4. EVALUACIÓN

- Se determina unas temperaturas de referencia, que pueden calcularse a partir de:

Proyecto original.

Cálculos estacionarios en condiciones similares al promedio.

Simulaciones de frentes de forjado.

Ensayos de laboratorio o in situ.

- En la evaluación se anotan todas las diferencias respecto a la estimación prevista.

- Si las variaciones no pueden explicarse a través del comportamiento energético (instalaciones, envolvente, materiales,… se considerarán defectos constructivos.

3. NORMA EN 13187:1998

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3.4. EVALUACIÓN

- Se identifican algunos defectos habituales a raíz de sus patrones característicos de T.aparente:

Irregularidades por comparación con otros puntos similares en otra posición del edificio.

Secciones frías o calientes por construcción: unión entre distintos materiales, perfilería,…

Puntos fríos o calientes por geometría: esquinas y salientes sobreexpuestos.

Las infiltraciones a través de grietas o uniones de materiales con grandes saltos y formas irregulares.

Falta de aislamiento localizado en un tramo de envolvente.

Presencia anormal de agua con comportamiento inercial mayor.

Los efectos combinados son habituales y han de ser estudiados con mayor detenimiento, se

recomienda variar las condiciones de funcionamiento o climatológicas y repetir un estudio de contraste.

3. NORMA EN 13187:1998

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3.5. INFORME

- Se diferencia entre un informe completo y uno simplificado (reducido).

- El informe completo recoge prácticamente toda la información estudiada durante el test:

Instrumentación empleada.

Documentación del edificio (materiales, orientación, estructura, instalaciones,…)

Fechas y horas de las visitas.

Parámetros radiativos de la envolvente y el entorno.

Condiciones internas (funcionamiento, horario de calefacción, etc).

Condiciones externas (T. aire exterior, precipitaciones, radiación solar, en las 12h anteriores).

Diferencias de presión interior-exterior por fachadas (si se estudian las infiltaciones).

Ubicación de las termografías (indicando la posición relativa con el objeto medido).

Defectos detectados y comparación con partes con funcionamiento correcto.

Otros estudios complementarios realizados, historial de termografías, etc.

…

- Se indican las diferencias respecto a las condiciones óptimas para el estudio IR

(se justifica el incumplimiento de las exigencias o recomendaciones de la norma).

3. NORMA EN 13187:1998

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4. REHABILITACIÓN DE EDIFICIOS



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4.1. EDIFICIOS DE DISTINTOS PERIODOS

Casco viejo: edificios reformado, casuística diversa

4. REHABILITACIÓN EDIFICIOS:

T -5°C



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T -5°C



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T -5°C, ɛ 0,9

Cuanto afecta el Cambio de material (Ɛ ladrillo):

Ladrillo

Piedra



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T -5°C, ɛ 0,7

Cuanto afecta el Cambio de material (Ɛ piedra):

Ladrillo

Piedra



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Años 70: anteriores a norma NBE CTE-79.


Casos de calefacción central homogénea.

T -5°C



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T -5°C



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T -5°C



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Años 90 y 2000: norma NBE CTE-79.


T 0°C

Caso de calefacción individual, fachada Oeste



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Caso de calefacción individual, fach W, interior

T 21°C



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T 0°C

Caso de calefacción individual, fachada Este



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Caso de calefacción individual, fach E, interior. Detalle de cocina, baldosas baja ε… reflejan.

T 21°C



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Caso de calefacción individual, fach E, interior. Detalle de esquina fría interior

T 21°C



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4.2. PUNTOS SINGULARES DE LA ENVOLVENTE

Detalle de rejillas de ventilación:


T 15°C


23.0 °C

26.6 °C

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Disconfort térmico local vivienda rehabilitada:


T 21°C

22.1 °C

26.0 °C

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13.7 °C

17.6 °C

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Vivienda ampliada con balcón cerrado y aislado.

Con problemas de confort. Estudio IR:

- Espacio estabilizado 12 horas a 26°C.

- Se miden las Temp. interiores y exteriores

- Efecto pared fría (fachada sin aislar)

- Efecto techo frío (forjado de bajocubierta)

- Puentes térmicos en pilar y frentes forjado



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Humedades en cara interior de fachadas:


T 21°C

Edificio anterior a CTE, tras su ocupación en cuatro años presenta humedades interiores.



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T 3°C


T 3°C

No se aprecian puentes térmicos significativos: diferencias ext de 1,5°C, no justifican las humedades.

¿QUÉ PUEDE HACERSE EN ESTOS CASOS?



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- Monitorización de T y HR en espacios con problemas

- Simulación por elementos finitos del puente térmico

Ampliar el ESTUDIO con otras herramientas:

Se observó que el aislamiento resultante era inferior al calculado, por ello se enfriaba la envolvente en conjunto.

CUIDADO!! Esto NO se podía detectar sólo con termografía…



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4.3. ANÁLISIS TERMOGRÁFICO DE VIVIENDAS REHABILITADAS

Edificios años 60:


Barrio levantado con mismos sistemas y materiales, permite comparación con vecinos sin reformar.

Estado ACTUAL



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Edificios años 60:


Barrio levantado con mismos sistemas y materiales, permite comparación con vecinos.

Estado REFORMADO



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Edificios años 60:


T 0°C

Estado ACTUAL



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Edificios años 60:


T 0°C

Estado REFORMADO



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Edificios años 60:


T 0°C

Estado ACTUAL



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Edificios años 60:


T 0°C

Estado REFORMADO



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Edificios años 60:


T 0°C

Estado ACTUAL


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5. CONCLUSIONES (I)

Repaso: ¿QUÉ APORTA LA TERMOGRAFÍA A LA REHABILITACIÓN?

– HERRAMIENTA DE ANÁLISIS PRELIMINAR

• Fuente útil de información, se puede combinar con estudios de patologías, ensayos o monitorización energética.

• No es invasiva, se mide a distancia y se minimizan las molestias a los habitantes.

• No es destructiva, se puede repetir en con distintas condiciones.

– DETECTA:

• Irregularidades en los cerramientos, aislamiento, mala ejecución, grietas…

• Puentes Térmicos, son los puntos débiles de la envolvente térmica.

• Humedades incontroladas en los cerramientos.

• Diferencias de ocupación, actividad de los habitantes.

• Elementos estructurales expuestos.

– APLICACIONES ADICIONALES:

• Infiltraciones de aire, termografía activa combinada con puerta ventilador.

• Mal funcionamiento de algunas instalaciones: eléctricas, calefacción,…

– Y muchas más utilidades…


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5. CONCLUSIONES (II)

– ES UNA HERRAMIENTA ÚTIL, VERSÁTIL Y ECONÓMICA.

– NO CONVIENE TOMAR CONCLUSIONES PRECIPITADAS

– SON MUY IMPORTANTES LOS PARÁMETROS DEL ENTORNO

– HAY QUE COMPRENDER LOS FENÓMENOS Y CONTRASTAR CON MEDICIONES AÑADIDAS

– ANTE CASOS IMPORTANTES, CONVIENE ASESORARSE CON ESPECIALISTAS DE CONFIANZA


REHABILITACIÓN DE EDIFICIOS. Problemática de aislamientos y de defectos en la construcción 2ª Jornada de Termografía, Transmitancia Térmica y Eficiencia Energética de Edificios.

Barakaldo, 29 de noviembre de 2013

Muchas gracias por su atención

Mila esker denoi!

Juan María Hidalgo Betanzos [email protected]

linkedIN.com/juanmarihidalgo

Este trabajo ha sido posible gracias al Programa de Formación de Investigadores del DEUI del Gobierno Vasco, con su soporte económico como becario predoctoral.

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