Cálculo de puentes térmicos: cálculo numérico y cálculo con puentes térmicos

En este artículo abordamos la temática de los puentes térmicos, introduciendo los aspectos generales y los métodos de cálculo de los puentes térmicos.

Puentes Térmicos: aspectos generales

Un puente térmico es un área donde hay variaciones de material y/o variaciones de forma donde se produce un aumento de los valores del flujo térmico y una variación de temperatura superficial interna, con un consiguiente aumento de la cantidad de calor perdido a través de las paredes.

Los puentes térmicos, en general, se pueden dividir en:

• puentes térmicos de estructura (o de material), donde la presencia de elementos heterogéneos de diferente conductividad aumenta el flujo de calor
• puentes térmicos de forma (o geométricos), donde la presencia de variaciones en la forma de los materiales (bordes, restricciones, etc.) causa un engrosamiento de las líneas de flujo con el consiguiente aumento del flujo térmico

Ejemplos típicos de discontinuidad del material se producen en estructuras en hormigón armado. Cuando se utiliza un cerramiento de ladrillo sin precauciones, en particular en los puntos de contacto entre los dos materiales diferentes.

Las discontinuidades de tipo geométricas se refieren a cuestiones relacionadas con la geometría y la forma del fabricado. Típicamente se encuentran discontinuidades geométricas en las siguientes áreas:

• en las esquinas entre las paredes;
• entre la pared y el suelo;
• entre la pared y el marco de la ventana;
• en correspondencia de las interrupciones de la capa de aislamiento térmico.

Los puentes térmicos son generalmente localizados en las uniones entre elementos de construcción, o donde se modifica la composición de la estructura del edificio, produciendo los siguientes efectos:

• un cambio de la velocidad de flujo térmico (cantidad de energía calorífica absorbida por unidad de tiempo)
• una modificación de la temperatura interna superficial

Los puentes térmicos se producen en proximidades de vigas, pilares, balcones, alféizares de ventana o incluso en correspondencia de las juntas de mortero entre los ladrillos, que representan puntos de heterogeneidad de la estructura.

Efectos de los puentes térmicos sobre el confort en el hogar

La presencia de puentes térmicos en edificios representa una amenaza importante para una serie de factores como:

• confort en el hogar
• salud en la vivienda
• eficiencia energética
• consumos
• calidad de la vivienda.

Es necesario, por lo tanto, ya en fase de proyecto, eliminar los puentes térmicos, por medio de cálculos apropiados.

Cálculo de Puentes Térmicos

Las normas EN ISO 13789 (coeficiente de pérdida de calor para la transmisión) y EN ISO 13790 (cálculo de la demanda de energía para la calefacción) especifican la norma para el cálculo de los puentes térmicos:

• cálculo numérico (análisis de elementos finitos) conforme con la norma EN ISO 10211: 2008

Cálculo numérico (análisis de elementos finitos)

Para hacer un cálculo de puentes térmicos, sin limitación, es necesario el uso de solucionadores a elementos finitos.

Los software de análisis a elementos finitos permiten diseñar los puentes térmicos de cualquier tipo y forma. Permiten también calcular los resultados (transmitancia térmica, coeficiente de acoplamiento térmico, flujo térmico, etc.) en forma numérica y gráfica.

El cálculo numérico a elementos finitos es la única manera posible para evaluar los puentes térmicos de cualquier tipo y forma. El cálculo numérico es el único que permite analizar un número prácticamente infinito de combinaciones.