Termografía para la Eficiencia Energética en Edificios

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Termografía para la Eficiencia Energética en Edificios

Roberto PoyatoFluke Technical Sales Manager Ibérica & Italy

Licenciado en Ciencias Físicas especialidad ElectrónicaMás de 17 años en mantenimiento de instalacionesMás de 7 años realizando termografía

[email protected]

Roberto PoyatoFluke Technical Sales Manager Ibérica & Italy

Licenciado en Ciencias Físicas especialidad ElectrónicaMás de 17 años en mantenimiento de instalacionesMás de 7 años realizando termografía

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AgendaIntroducción a la termografía

EnvolventeAislamientoInfiltracionesPuentes térmicos

Sistemas de climatización

Otros aspectos relacionadosHumedadesSistemas eléctricos

AgendaIntroducción a la termografía

EnvolventeAislamientoInfiltracionesPuentes térmicos

Sistemas de climatización

Otros aspectos relacionadosHumedadesSistemas eléctricos

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Es la ciencia que permite visualizar y analizar patrones de temperatura utilizandocámaras electrónicas especiales denominadas cámaras termográficas.

Introducción: ¿Qué es la termografía?


Al contrario de las imágenes digitales normales que capturan la radiación de luzvisible, las cámaras termográficas, gracias a su sofisticada tecnología, miden laradiación infrarroja (IR) y convierten los datos en imágenes donde cada colorrepresenta una temperatura, mostrando de esta forma imágenes de temperaturassuperficiales.

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Introducción: ¿Qué es la termografía?


Gracias a la tecnología IR-Fusion de Fluke, el termógrafo puedecombinar de forma automática imágenes termográficas e imágenes deluz visible en la propia cámara, de forma que el informe presente unainformación más completa y clara sobre el edificio inspeccionado:

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Introducción: ¿Qué podemos analizar con la termografía?

Pérdidas de calor o frío Instalaciones de climatización Fugas de agua/vapor Instalaciones eléctricas Humedades Moho Termitas y plagas Etc.,

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Podemos analizar procesos que generendiferencias de temperatura superficiales, talescomo:

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¿Es posible ver a través de las paredes?

La termografía únicamente obtiene imágenes detemperaturas superficiales, sin embargo debido adiferentes fenómenos, como la inercia térmica, podemosver aspectos estructurales.

Introducción: ¿Qué podemos analizar con la termografía?

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Permite la detección de problemas antes deque se produzca el fallo

Sin contacto

Es no intrusiva

Permite inspeccionar de forma rápida ampliasáreas para identificar problemas potenciales

Rápida identificación de áreas particularespara una más detallada inspección/intrusión

Puede ser utilizada tanto para fachadas ycerramientos como para instalaciones(fontanería, eléctrica, climatización)


Introducción: Ventajas de la termografía

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La termografía nos va permitircomprobar de una forma rápida ysencilla la dinámica térmica deledifico (aislamientos, infiltracionesde aire, sistemas de climatización,etc.) y por tanto también sueficiencia energética.


Introducción: Ventajas de la termografía

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Problemas asociados a la envolvente Problemas de aislamiento Infiltraciones de aire frío o caliente Puentes térmicos

Problemas asociados a los sistemas de climatización Instalación y mantenimiento

Otros problemas asociados a la eficiencia energética Humedades Sistemas eléctricos

La termografía puede identificar los patrones o variaciones de temperatura de las superficies relacionadas con los diferentes tipos de problemas.

Termografía y eficiencia energética


Source: DOE - http://www1.eere.energy.gov/consumer/tips/home_energy.html Date Accessed: 4/20/2009

Ejemplo: Uso de la energía en los hogares

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Envolvente: Inspección de aislamientos

http://www1.eere.energy.gov/consumer/tips/insulation_sealing.html

El aislamiento es un elemento clave para laeficiencia energética de los edificios.

Con las cámaras termográficas podemosdetectar problemas asociados alaislamiento:

Falta de aislamiento Deteriorado Con humedades Insuficiente

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Las cámaras termográficas Fluke pueden identificar áreas donde falta el aislamiento o su rendimiento no es el adecuado

Se trata de una inspección no destructiva


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Con el tiempo el aislamiento se deteriora y sedesprende por gravedad dando lugar a un patróntermográfico típico


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Típico patrón termográfico asociado a un deterioro del aislamiento


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Problemas de aislamiento en la fachada de un teatro público


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La paleta de arco-iris refleja un problema de aislamiento asociado al puente térmico. Se observan las perdidas a través del forjado de la entreplanta

Envolvente: Puentes térmicos y materiales

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Pérdidas de calor Los forjados de hormigón armadonormal tiene una conductividadimportante, aproximadamente:

1,63 w/(k*m)

Comparado por ejemplo con el ladrillocuya conductividad es de 0,8 w/(k*m),o por ejemplo la madera 0,13 w/(k*m).

Igualmente presenta también unaemisividad elevada, aproximadamente0,94

Por ambos motivos, conductividad yemisividad importantes, esfundamental aislar correctamente losforjados.


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El cristal es un material muyutilizado en ventanas ycerramientos de edificios, el cualtambién puede presentardefectos de aislamiento (pérdidasde gas aislante tipo argón, etc.).

En estos casos se tendrá encuenta que el vidrio es unmaterial no transparente a laradiación infrarroja y con unaemisividad baja lo cual lo hacemuy reflectante


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http://www1.eere.energy.gov/consumer/tips/air_leaks.html

Las infiltraciones de aire son otra fuente depérdidas de energía para el edifico.

Estas se puede producir por:

Defectos en tejados

Tuberías

Conductos

Marcos de puertas y ventanas

Chimeneas y elementos de climatización

Interruptores y tomas de corriente

Grietas en uniones de estructuras

Etc.

Envolvente: Infiltraciones de aire

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Un flujo inadecuado del aire reduce significativamente laintegridad y rendimiento de la envolvente del edificio por lo quees un aspecto principal para el aumento del consumo de energíadel edificio así como también de una calidad del aire deficiente

Las infiltraciones de aire afectan a: El consumo energético El confort de los usuarios La calidad del aire Aspectos relacionados con la salud

En muchos casos la mejora del aislamiento y la reducción de lasinfiltraciones son la solución más efectiva para mejorar laeficiencia energética


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Una cámara termográfica Fluke puede visualizarlas infiltraciones / exfiltraciones de aire que noson perceptibles a simple vista.

Las cámaras termográficas proporcionanevidencias y pistas muy valiosas para el técnico


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Las uniones de edificos o fachas prueden ser zonas propensas a infiltraciones,problemas de aislamiento, etc.



La termografía permite localizar los puntos exactos del problema

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Las infiltraciones de aire afectan a la eficienciaenergética tanto de los sistemas de calefacción comode aire acondicionado.

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Radiador obstruido o no purgado que muestra una caída de su temperatura de 30 Cº. Se precisa su purgado

Sistemas de climatización: Instalación y Mantenimiento

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Un mal aislamiento hace que en invierno los radiadores no solo calienten el interior deledificio sino también la calle con el consiguiente incremento de la factura en calefacción.


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Falta de aislamiento en un conducto de aire acondicionado


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La termografía permite encontrar fácilmente fugas en sistemas de calefacción por suelo radiante


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Igualmente, la temografía puede ayudar a visualizar la distribución real de calor del sistema de calefacción, defectos de instalación, etc.


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Apariencia Normal

Línea de succión (negro = Frío) y línea de descarga (Blanco = Muy caliente) en una unidad exterior de A/Ac.

Apariencia Anormal

La línea de descarga no está tan cliente y no aparece tan blanca y la línea de succión está solamente un poco más fría. Es una indicación de que la unidad de A/Ac necesita una recarga o que el compresor presenta un problema.


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Una cámara termográfica Fluke puedevisualizar problemas asociados al sellado delos conductos de climatización, los cuales noson detectables a simple vista

El sellado inadecuado de los conductos declimatización puede dar lugar a ineficienciasimportantes en los sistemas de climatización(frío o calor)

Conductos de climatización


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Sistemas de climatización: Instalación y MantenimientoEl agua caliente y el vapor son otras fuentes de energía. Su correcta gestión puede suponer un ahorro económico importante.

Una válvula defectuosa puede implicar además deriesgos de seguridad un coste adicional o la apariciónde humedades, etc.

Se pueden detectar problemas de aislamiento,obstrucción o depósitos en tuberías asociadas altransporte de vapor o agua caliente.

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¿Defecto de construcción, falta de aislamiento? En cualquier caso: pérdidas de energía


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El proceso de evaporación de un líquido implica la absorción de energía del medio Por ello las zonas húmedas o mojadas están

típicamente más frías que su entorno La cámara termográfica ve esas diferencias de

temperatura Incluso si son de menos de 0,1 grados

El aire frío contiene menos humedad que el aire caliente Las humedades siempre se condensan en las zonas

más frías Un área fría será un indicador de presencia de

humedad

Dado que el confort tiene implicaciones sobre la eficienciaenergética, se deberán revisar aspectos como lashumedades, aspecto de fácil inspección con la termografía.

¿Cómo?

Otros problemas: Humedades

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El agua puede entrar en la estructura a través de: Filtraciones en la envolvente del edificio Instalación deficiente o defectuosa de

tuberías (ejemplo de arriba a la derecha, fugas de agua en un edificio público)

Condensación causada por: Construcción inadecuada Gestión del edificio deficiente Filtraciones de aire ( ejemplo abajo a la

derecha)


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Debido a las propiedades termodinámicas del agua, lashumedades atrapadas en la estructura hacen que estase caliente y enfríe a una velocidad diferente a losmateriales que la rodean, permitiendo que una cámaraIR detecte dichas diferencias si la sensibilidad térmicaes la adecuada.


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Otros problemas: Sistemas Eléctricos

Las razones más comunes son:

Malas Conexiones Fallos de aislamiento Armónicos Errores de cableado Sobrecarga

Las cámaras termográficas también permiten la inspección de los sistemas eléctricos del edificio, no solo desde el punto de vista de la eficiencia energética sino también se debe prestar atención a la prevención de incendios causados por defectos en los sistemas de distribución eléctrica en edificios nuevos pero sobre todo antiguos, dado el mayor riesgo que presentan


Cables sobrecargados 40


Malas conexiones, protecciones sobrecalentadas

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Sistemas poco eficientes


La termografía muestra cómo las lámparasde incandescencia son menos eficientesque las lámparas de bajo consumo.

134,3 ºC 39,7 ºC

50 ºC

Material

Cuerpo “negro” 1Piel humana 0,98Agua 0,98Amianto 0,95Cerámica 0,95Barro 0,95Cemento 0,95Tejido 0,95Grava 0,95Papel 0,95Plástico 0,95Goma 0,95Madera 0,95Cobre (oxidado) 0,68Acero inoxidable 0,1Cobre (pulido) 0,02Aluminio (pulido) 0,05

Material

Cuerpo “negro” 1Piel humana 0,98Agua 0,98Amianto 0,95Cerámica 0,95Barro 0,95Cemento 0,95Tejido 0,95Grava 0,95Papel 0,95Plástico 0,95Goma 0,95Madera 0,95Cobre (oxidado) 0,68Acero inoxidable 0,1Cobre (pulido) 0,02Aluminio (pulido) 0,05

R = T4

• constante universal (Stefan-Boltzman)• : emisividad del material

(≈0,95 para la mayoría de los materiales sólidos y líquidos)

En termometría infrarroja hay que evitar hacer medidas en materiales metálicos pulidos:

– Utilizar termómetros con emisividad ajustable– Utilice cinta aislante (válido hasta 260 ºC)– Utilice pintura negra mate

En termometría infrarroja hay que evitar hacer medidas en materiales metálicos pulidos:

– Utilizar termómetros con emisividad ajustable– Utilice cinta aislante (válido hasta 260 ºC)– Utilice pintura negra mate

R


Precauciones: Emisividad y temp. reflejada

La temperatura que muestran las superficies reflectantes suele ser la temperatura reflejada por otros cuerpos. En el caso del ejemplo el cielo




Si el material pulido tiene suciedad como carbonilla, entonces la emisividad es muy superior



Cuando la emisividad del cuerpo es muy baja, este se comporta como un espejo de infrarrojos, reflejando la energía de su entorno

En estas condiciones las medidas no son fiables, pues al termómetro le llega la energía emitida por el cuerpo (única válida para determinar su temperatura) más la que refleja (que interfiere en la medida).

Si no se puede evitar la medida en estas condiciones hay que realizar previamente una “compensación de la temperatura reflejada” (RTC)

RE ()

I 50 ºC

Si es baja, R puede ser importante con respecto a E


Se debe recordar que el cristal no es transparente a la radiación infrarroja a la vez que es un material muy reflectante.





Los edificios con superficies acristaladas o con paneles metálicos pueden presentar dificultades para su análisis termográfico debido a los reflejos que

presentan sus superficies

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1. EN13187:19982. El Código Técnico de la Edificación (CTE), aprobado por Real Decreto 314/2006,

de 17 de marzo3. La Certificación Energética de los Edificios a través del Real Decreto 47/2007, de

19 de enero, por el que se aprueba el Procedimiento básico para la certificaciónde eficiencia energética de edificios de nueva construcción.

4. El Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios (RITE), establece lascondiciones que deben cumplir las instalaciones destinadas a atender lademanda de bienestar térmico e higiene a través de las instalaciones decalefacción, climatización y agua caliente sanitaria, para conseguir un usoracional de la energía.

Referencias y normativas

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1. La norma ISO/EN 13187: 1998 especifica qué (y cómo) se precisa hacerpara realizar una inspección termográfica en edificios.

2. Se desarrolló en Europa pero hoy en día es aceptada como una normaISO internacional. Hay adaptaciones de la misma norma a varios paíseseuropeos como por ejemplo Reino Unido, Suecia, etc..

3. Está también la reciente directiva EPBD “European Performance forBuildings Directive” que está siendo implementada en todos los países dela Unión Europea y que regula los requisitos mínimos de construcción deedificios dentro de la UE

Referencias y Normativas: EN13187:1998

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Requisitos generales de pruebaCon el objetivo de definir los requisitos

de prueba presentes, y en particular el apartado de envolvente del edificio (exteriores e interiores) desde donde se va a realizar el examen termográfico, se necesitan considerar los siguientes factores:

a) Las especificaciones y capacidades del equipo termográfico;

b) Las características de la envolvente del edificio, p.e. los diferentes tipos y ubicaciones de los sistemas de calefacción, elementos estructurales y capas de aislamiento;

c) Las propiedades radiantes de la superficie, p.e. los materiales del revestimiento;

d) Factores climáticos;e) Accesibilidad para una fácil

inspección;f) Influencias del entorno;g) Otros factores de importancia.


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1. Marco general para una metodología de cálculo de la eficiencia global deledificio

2. Establecimiento de unos estándares mínimos para edificios nuevos o yaexistentes

3. Certificación energética del edificio4. Inspección y valoración de las instalaciones de climatización.

Los Estados Miembros asegurarán que cuando un edificio se construya, se venda ose alquile, se debe disponer de un certificado de eficiencia por parte del propietario oarrendatario. La validez del certificado no superará los 10 años.

El certificado estará acompañado por recomendaciones para la adecuadamejora de la eficiencia energética del edifico desde un punto de vista técnico yteniendo en cuanta los aspectos económicos.


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Otros instrumentos relacionados Medidores de humedad, temperatura y punto de rocío para medir las condiciones del

interior del edificio durante una inspección

Medidor de presión diferencial, para comprender si el ambiente del interior esta sobreo infra presurizado

Medidor de calidad del aire, anemómetro, para evaluar la convección natural yfiltraciones de aire no deseadas

Analizadores de calidad, potencia y energía eléctrica

Fluke 971:

Humedad, temperatura, punto de rocío

Fluke 992:

Flujo de aire, presión diferencial del aire, nivel de recirculación del aire

Fluke 975 :

Humedad, velocidad del aire, niveles de CO y CO2, etc..

Fluke 43X:

Analizador de calidad, potencia y energía eléctrica

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¡Muchas gracias!

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