Influencia de la absorbancia solar en el comportamiento térmico de muros para condiciones de verano
Volantino, V. L.; Etchechoury, E.
Centro de Investigación y Desarrollo en Construcciones (CECON)
INTRODUCCION
El comportamiento térmico de un muro expuesto a la radiación solar varía en función de la absorbancia de la superficie expuesta. Es importante cuantificar esta variación, a fin de tenerla en cuenta, por ejemplo, en el acondicionamiento térmico de la vivienda.
Es posible obtener experimentalmente los parámetros que intervienen en la ecuación de transferencia de calor, como resultado de mediciones de la temperatura superficial del muro expuesto a radiación solar para distintos valores de absorbancia solar de la referida superficie.
Fig. 1: Muro sobre el que se realizaron las mediciones de temperatura superficial.
DESARROLLO EXPERIMENTAL
En el presente trabajo se analiza el caso de un muro emplazado en el Parque Tecnológico Miguelete, con orientación norte-sur, cuya cara orientada hacia el norte se dividió en diez zonas de igual área, térmicamente aisladas, con distintos valores de absorbancia solar (ver Fig. 1).
Se midió la temperatura superficial adquirida por cada superficie del muro expuesto a la radiación solar durante un día diáfano de verano (irradiancia solar horizontal máxima≈910W/m2), con termocuplas cuya lectura resultó impresa a través de un registrador multicanal.
Para variar la absorbancia solar de la superficie expuesta se pintó cada área con un color distinto de pintura al látex para exteriores, previamente seleccionado de acuerdo a su absorbancia solar. La reflectancia espectral de las muestras correspondientes a los diez colores seleccionados se midió en un espectrofotómetro UV-VIS-NIR utilizando geometría 8°/difusa y se obtuvo la absorbancia espectral como su complemento. (ver Fig. 2).
Fig. 2: Muestras utilizadas para determinar la absorbancia solar a través de mediciones espectrofotométricas.
RESULTADOS En el gráfico de la Fig. 3 se pueden ob-
servar las curvas de absorbancia espectral de las diez muestras pintadas analizadas y en el gráfico de la Fig. 4 se observan las temperaturas superficiales adquiridas en función de la absorbancia solar.
4º Jornadas de Desarrollo e Innovación, Noviembre 2002
1
ABSORBANCIA (%)
100 NEGRO EBANO
80
VERDE SAFARI
AZUL TRAFUL
ROJO TEJA 60
MONORAIL SILVER
BERMELLON 40
AMARILLO
REFLECTION
20
CREMA
BLANCO
0
300
500
700
900
1100
1300
1500
1700
1900
2100
LONGITUD DE ONDA (nm)
Fig. 3: Absorbancia espectral de las muestras pintadas medidas en un espectrofotómetro UV-VIS-NIR.
60
TEMPERATURA SUPERFICIAL (°C) BLANCO CREMA AMARILLO REFLECTION BERMELLON
MONORAIL SILVER ROJO TEJA
AZUL TRAFUL VERDE SAFARI NEGRO EBANO
50
40
30
20
10
0
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
ABSORBANCIA SOLAR
Fig. 4: Valores de temperatura superficial máxima medida para cada superficie del muro.
Si este muro formara parte de un local, podríamos obtener el flujo de calor en dirección normal (q) como función de la absorbancia solar de la superficie exterior, para una dada temperatura del aire interior (ti):[1]
q = K(te + αs ⋅ P / he − ti )
(1)
K es la transmitancia térmica del muro, que en este caso es de 2,00 W/m2K,
te es la temperatura del aire exterior, ti es la temperatura del aire interior, P es la potencia de la radiación solar inci-
dente por unidad de área,
αs es la absorbancia solar de la superficie exterior,
he es el coeficiente de convección aparente de la superficie.
Es decir, que para valores de absorbancia solar αs,1 y αs,2 tal que αs,2>αs,1 se obtendrá un flujo de calor equivalente con transmitancias térmicas K2<K1.
A partir del valor de la pendiente (m) obtenida del ajuste lineal de los resultados experimentales, se obtiene he (ver Fig.4):
m = P he (1 − K he )
(2)
CONCLUSIONES
La Norma IRAM 11605 establece valores máximos admisibles de transmitancia térmica para muros en condiciones de verano según tres niveles de confort higrotérmico. Los límites establecidos corresponden a muros cuya superficie exterior presenta una ab-
sorbancia solar de 0,7±0,1. La norma establece un incremento del 20% en los valores de transmitancia térmica máxima admisible para muros cuya superficie exterior presenta valores de absorbancia solar menores que 0,6 y una disminución del 15% cuando éstos sean mayores que 0,8 [2].
El muro aquí analizado tiene una transmitancia térmica que corresponde al límite máximo establecido por la norma para el valor de transmitancia térmica admisible para nuestra zona bioambiental (III) y el nivel C de confort higrotérmico (nivel mínimo), cuando la superficie exterior presenta un valor
de αs=0,7±0,1. Es decir que sólo podemos pintar el muro con pinturas que tengan una absorbancia solar menor que 0,8.
Si pintáramos la superficie exterior del
muro con el color rojo teja (αs=0,694) el flujo de calor a través del muro para una tempera-
tura del aire interior de 25 °C, sería igual a 40,0 W/m2. Si la pintáramos, por ejemplo, con
el color verde calor sería igual
saaf4a6r,i8(αWs=/m0,28, 6e2n),cueyloflcuajosodlae
transmitancia térmica debería disminuir en un
14,6% para obtener un comportamiento tér-
mico similar al caso anterior. Esta disminución
resulta comparable con la exigida por la nor-
ma IRAM para este rango de αs. Si la pintá-
ramos flujo de
con el color bermellón calor sería igual a 34,1
W(α/sm=20,,5e5n0c)u, yeol
caso la transmitancia térmica debería aumen-
tar en un 17,1% para obtener un comporta-
miento térmico similar al del color rojo teja.
Este incremento resulta algo menor que el
contemplado por la norma IRAM como valor
máximo para este rango de αs.
Referencias
[1] M. Croiset, "HUMEDAD Y TEMPERATURA EN LOS EDIFICIOS. Condensaciones y confort térmico de verano y de invierno". Cap. V, Edtores Técnicos Asociados S.A., Barcelona, 1976.
[2] Norma IRAM 11605: ACONDICIONAMIENTO TÉRMICO DE EDIFICIOS. CONDICIONES DE HABITABILIDAD EN EDIFICIOS. Valores máximos de transmitancia térmica en cerramientos opacos. Diciembre de 1996.
Para mayor información contactarse con: Vicente Volantino – vvolanti@inti.gov.ar
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