Página 15 - CYAD Anuario 2011
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Estudios de Arquitectura Bioclimática Vol. X
no sólo depende de la resistencia térmica (
L
j
/k
j
) de
sus componentes, sino también de la capacidad de
almacenamiento térmico (
L
j
C
j
) de las componentes.
El conjunto de ecuaciones de conducción de calor en
una dimensión dependiente del tiempo correspon-
dientes las
N
capas (ecuación 12), con las condicio-
nes de frontera dadas por las ecuaciones (6) a (8) se
resolvieron por el método de diferencias finitas usan-
do un esquema explícito
11
programado en lenguaje
C. Para la condición inicial se usó un procedimiento
iterativo de tal manera que la temperatura en todo
x
, la temperatura en el tiempo inicial
t
=0 la tuviera el
mismo valor (+0.1oC) que la temperatura en
t
=24h.
análisis de
resultados
Como el objetivo de este trabajo es demostrar la
importancia del análisis de transferencia de calor,
dependiente del tiempo en climas con radiación
solar significativa y una oscilación de temperatura
ambiente diaria importante, para todos los resulta-
dos que se muestran a continuación se supuso una
oscilación de la temperatura ambiente senoidal,
con temperatura media de 26
o
C, diferencia entre
máximo y mínimo de 14
o
C y con máximo a las 14:00
horas
12
. Se consideró la radiación diurna tipo senoi-
dal con máximo
I
max
=800W/m
2
a las 12:00 horas del
día solar
13
y un factor de radiación infrarroja al cielo
de
RF
=3.9
o
C. Esta distribución de la radiación solar
y este factor de radiación infrarroja corresponden
a un techo horizontal, para simular muros se mo-
difican estos valores. Es importante señalar que las
conclusiones derivadas de los resultados que aquí se
presentan son las mismas que se obtienen de las si-
mulaciones de muros. Se utilizó un valor de la absor-
tividad de la superficie exterior del elemento para la
radiación solar de
a
=0.4 que corresponde a un gris
claro
14
. Se utilizaron los valores de los coeficientes de
transferencia de calor de película para techos de la
norma NOM-008-ENER-2001
15
, para la superficie ex-
terior
ho
=13W/m
2 o
C y para la interior
hi
=6.6W/m
2 o
C
y se consideró
d
=1.2m.
elemento de un
solo material
En esta subsección se presentan los resultados de
las simulaciones de un techo simple compuesto por
un solo material, es decir, está formado por una sola
capa. Ya que el objetivo es la comparación entre los
materiales con distintas propiedades térmicas, se su-
puso en todos los casos un espesor total del elemen-
to de 10
cm
. Se analizaron tres materiales distintos:
concreto de alta densidad (CAD), concreto aereado
(CA) y poliestireno expandido (EPS). Los valores de
las propiedades son los usados por el programa
E
Plus
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como típicos para este tipo de materiales y se
muestran en la Tabla 1.
Tabla 1. Propiedades de los materiales
Material
muro
K
[
W/m
0
C]
p[
kg/m
3
]
c
[
J/kg
0
C]
C
[
J/m
30
C]
a
[
m
2
/
s
]
CAD 2.000 2400 1000 240X10
4
8.3X10
-7
CA
0.120 550 1004 55.2X10
4
2.2X10
-7
EPS
0.040 15 1400 2.1X10
4
19.0X10
-7
Como se puede observar en la Tabla 1, el concreto
de alta densidad (CAD), presenta la mayor conduc-
tividad térmica
k
y la mayor capacidad de almace-
namiento térmico
C
, mientras que presenta un valor
intermedio de la difusividad térmica
a
. El concreto
11 Incropera and De Witt 2002. Fundamentals of Heat and Mass Transfer, John Wiley & Sons, New York. p. 280-288
12 Sistema Meteorológico Nacional 2009.
13 Galindo y Cifuentes 1996. Irradiación solar global en la República Mexicana: valores horarios medios,
Programa Universitario de Energía, UNAM, México.
14 Givoni 1981. Man, Climate and Architecture, Applied Science Publishers, Londres, p.108.
15 Diario Oficial 2001. Norma Oficial Mexicana NOM-008-ENER-2001, Eficiencia energética en edificaciones, envolvente
de edificios no residenciales. Diario Oficial Miércoles 25 de abril de 2001. Segunda sección, México, p. 59-100.
16 DOE 2009. Energy Plus Energy U.S. Department of Energy
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