Cano Suñen, Enrique
Pérez Bella, José María (dir.)
Universidad de Zaragoza,
2024
Abstract: La estrategia europea para la energía establece objetivos ambiciosos para la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero y la mejora de la eficiencia energética en el sector de la edificación. En este contexto, el presente trabajo se centra en el concepto de diseño prestacional de fachadas, que busca optimizar el rendimiento energético de los edificios mediante la cuantificación de las solicitaciones ambientales que afectan su envolvente, en especial la lluvia batiente y la presión eólica.
El uso de la energía en los edificios no solo está relacionado con su construcción, sino también con el mantenimiento de condiciones internas confortables. Estas condiciones están influenciadas por las propiedades de los materiales y el diseño arquitectónico, así como por factores ambientales externos. Por tanto, un diseño prestacional adecuado debe tener en cuenta no solo el flujo de energía operacional, sino también la energía embebida, que es la cantidad de energía necesaria para fabricar, instalar y mantener los materiales a lo largo de su ciclo de vida.
Las solicitaciones ambientales, especialmente la lluvia y el viento, tienen un carácter dinámico y estocástico, lo que añade complejidad a la tarea de diseñar fachadas eficientes. La lluvia batiente, desviada por el viento, impacta sobre las fachadas, y su combinación con la presión eólica puede generar una penetración significativa de agua en los materiales porosos de la construcción. Este fenómeno afecta la durabilidad del edificio, al generar problemas como corrosión, desprendimientos y aumento de la humedad interior, lo que a su vez reduce la eficiencia térmica y energética de las envolventes.
La investigación propone mejorar la cuantificación de estas solicitaciones climáticas mediante métodos estadísticos que, a partir de datos climáticos disponibles, permitan estimar la exposición de las fachadas a condiciones extremas como la lluvia batiente y la presión eólica. Estos métodos de cálculo son útiles, especialmente en entornos urbanos complejos, donde las condiciones climáticas pueden variar significativamente.
Otro aspecto fundamental es la conductividad térmica de los materiales que componen las fachadas, la cual se ve afectada por la temperatura y la humedad relativa del entorno. A mayor humedad y temperatura en los materiales porosos, mayor es su conductividad térmica, lo que puede incrementar el consumo energético del edificio. La investigación propone métodos para caracterizar estas propiedades higrotérmicas bajo condiciones reales de uso, con el fin de reducir la brecha entre los modelos teóricos de diseño y el rendimiento energético real de los edificios.
En conjunto, esta tesis presenta avances significativos en la caracterización y cuantificación de las solicitaciones climáticas que afectan a las fachadas, contribuyendo a mejorar la precisión de las simulaciones energéticas y a desarrollar soluciones constructivas más eficientes y duraderas. Los hallazgos incluyen:
El desarrollo de métodos funcionales que permiten cuantificar de manera precisa la exposición a la lluvia batiente y a la presión eólica simultánea con registros climáticos limitados.
La mejora en la caracterización de las propiedades higrotérmicas de las envolventes en condiciones reales de uso, lo que contribuye a diseñar fachadas más eficientes energéticamente y a prolongar su vida útil.
En definitiva, este trabajo tiene como objetivo principal contribuir a la reducción del consumo energético tanto en la operación como en la construcción de los edificios, sin comprometer su rendimiento ni sus condiciones de habitabilidad. Para ello, se han desarrollado metodologías que proporcionan acceso a información climática precisa, permitiendo a los diseñadores y reguladores optimizar el diseño prestacional de fachadas en función de las condiciones ambientales específicas de cada emplazamiento.
Abstract (other lang.):
El uso de la energía en los edificios no solo está relacionado con su construcción, sino también con el mantenimiento de condiciones internas confortables. Estas condiciones están influenciadas por las propiedades de los materiales y el diseño arquitectónico, así como por factores ambientales externos. Por tanto, un diseño prestacional adecuado debe tener en cuenta no solo el flujo de energía operacional, sino también la energía embebida, que es la cantidad de energía necesaria para fabricar, instalar y mantener los materiales a lo largo de su ciclo de vida.
Las solicitaciones ambientales, especialmente la lluvia y el viento, tienen un carácter dinámico y estocástico, lo que añade complejidad a la tarea de diseñar fachadas eficientes. La lluvia batiente, desviada por el viento, impacta sobre las fachadas, y su combinación con la presión eólica puede generar una penetración significativa de agua en los materiales porosos de la construcción. Este fenómeno afecta la durabilidad del edificio, al generar problemas como corrosión, desprendimientos y aumento de la humedad interior, lo que a su vez reduce la eficiencia térmica y energética de las envolventes.
La investigación propone mejorar la cuantificación de estas solicitaciones climáticas mediante métodos estadísticos que, a partir de datos climáticos disponibles, permitan estimar la exposición de las fachadas a condiciones extremas como la lluvia batiente y la presión eólica. Estos métodos de cálculo son útiles, especialmente en entornos urbanos complejos, donde las condiciones climáticas pueden variar significativamente.
Otro aspecto fundamental es la conductividad térmica de los materiales que componen las fachadas, la cual se ve afectada por la temperatura y la humedad relativa del entorno. A mayor humedad y temperatura en los materiales porosos, mayor es su conductividad térmica, lo que puede incrementar el consumo energético del edificio. La investigación propone métodos para caracterizar estas propiedades higrotérmicas bajo condiciones reales de uso, con el fin de reducir la brecha entre los modelos teóricos de diseño y el rendimiento energético real de los edificios.
En conjunto, esta tesis presenta avances significativos en la caracterización y cuantificación de las solicitaciones climáticas que afectan a las fachadas, contribuyendo a mejorar la precisión de las simulaciones energéticas y a desarrollar soluciones constructivas más eficientes y duraderas. Los hallazgos incluyen:
El desarrollo de métodos funcionales que permiten cuantificar de manera precisa la exposición a la lluvia batiente y a la presión eólica simultánea con registros climáticos limitados.
La mejora en la caracterización de las propiedades higrotérmicas de las envolventes en condiciones reales de uso, lo que contribuye a diseñar fachadas más eficientes energéticamente y a prolongar su vida útil.
En definitiva, este trabajo tiene como objetivo principal contribuir a la reducción del consumo energético tanto en la operación como en la construcción de los edificios, sin comprometer su rendimiento ni sus condiciones de habitabilidad. Para ello, se han desarrollado metodologías que proporcionan acceso a información climática precisa, permitiendo a los diseñadores y reguladores optimizar el diseño prestacional de fachadas en función de las condiciones ambientales específicas de cada emplazamiento.
Abstract (other lang.):
Pal. clave: tecnología de la construcción ; diseño arquitectónico
Titulación: Programa de Doctorado en Ingeniería Mecánica
Plan(es): Plan 514
Knowledge area: Ingeniería y Arquitectura
Nota: Presentado: 18 10 2024
Nota: Tesis-Univ. Zaragoza, , 2024
Contribution of the TFG/M to Sustainability: Asegurar el acceso a energías asequibles, fiables, sostenibles y modernas para todos. Desarrollar infraestructuras resilientes, promover la industrialización inclusiva y sostenible, y fomentar la innovación. Conseguir que las ciudades y los asentamientos humanos sean inclusivos, seguros, resilientes y sostenibles.
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