COMPARACIÓN DE LA ZONIFICACIÓN POR GRADOS / DÍA DADA EN LA NORMA BÁSICA DE LA EDIFICACIÓN, CONDICIONES TÉRMICAS, 79 Y LA ZONIFICACIÓN SEGÚN CRITERIO EXERGÉTICO.
TABLA DE CONTENIDOS 1.0. Introducción................................................................................................................... 8 1.1. Zonificaciones Climáticas ........................................................................................... 10
1.1.1. Zonificación Climática por grados/día ............................................................... 10 1.1.2. Zonificación Climática según Presión, Temperatura y Humedad Relativa.... 13 1.1.3. Zonificación Climática entálpica......................................................................... 19 1.1.4. Zonificación Climática exergética....................................................................... 27
1.2. Comparación entre las Zonificaciones Climáticas consideradas ............................ 36 1.2.1. Comparación entre el análisis presión, temperatura y humedad realizado y la clasificación procedente de la norma básica de la edificación. Condiciones Térmicas en los edificios. ............................................................................................... 36 1.2.2. Comparación entre el análisis entálpico realizado y la clasificación procedente de la norma básica de la edificación. Condiciones Térmicas en los edificios. ........................................................................................................................... 41 1.2.3. Comparación entre el análisis exergético realizado y la clasificación procedente de la norma básica de la edificación. Condiciones Térmicas en los edificios ............................................................................................................................ 44
1.3 Resumen y conclusiones ............................................................................................... 48 Anexo 1.A: ........................................................................................................................... 50
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COMPARACIÓN DE LA ZONIFICACIÓN POR GRADOS / DÍA DADA EN LA NORMA BÁSICA DE LA EDIFICACIÓN, CONDICIONES TÉRMICAS, 79 Y LA ZONIFICACIÓN SEGÚN CRITERIO EXERGÉTICO.
LISTA DE FIGURAS Figura 1.1-1. Zonificación climática española por grados/día dada por la Norma UNE
100001 .................................................................................................................... 12 Figura 1.1-2. Árbol resultante del análisis de conglomerados de presión, temperatura y
................................................................................................................................ 14humedad relativa para las 52 capitales de provincia. ..................................................... 14 Figura 1.1-3. Representación gráfica de la obtención de la zonificación presión,
temperatura ............................................................................................................. 16 y humedad relativa en 5 grupos que constituyen las 52 capitales de provincia en
estudio..................................................................................................................... 16 Figura 1.1-4. Zonificación climática española de presión, temperatura y humedad
relativa. ................................................................................................................... 18 Figura 1.1-5. Árbol resultante del análisis de conglomerados de entalpía para las 52
capitales de provincia. ............................................................................................ 22 Figura 1.1-6. Representación gráfica de la obtención de la zonificación entálpica ....... 24 en 5 grupos que constituyen las 52 capitales de provincia en estudio............................ 24 Figura 1.1-7. Zonificación climática española de entalpía............................................. 26 Figura 1.1-8 Árbol resultante del análisis de conglomerados de exergía....................... 31 para las 52 capitales de provincia. .................................................................................. 31 Figura 1.1-9. Representación gráfica de la obtención de la zonificación....................... 33 exergética en 5 grupos que constituyen las 52 capitales de provincia en estudio. ......... 33 Figura 1.1-10. Zonificación climática española exergética............................................ 35 Figura 1.2-1. Clima de las provincias de Vitoria y Lugo. .............................................. 39
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LISTA DE TABLAS Tabla 1.1-1. Presión, temperatura, humedad relativa y entalpía volumétrica medias
mensuales de la capital de la provincia de Cádiz. .................................................. 21 Tabla 1.1-2. Presión, temperatura, humedad relativa y exergía volumétrica medias
mensuales de la capital de la provincia de Cádiz. .................................................. 30
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COMPARACIÓN DE LA ZONIFICACIÓN POR GRADOS / DÍA DADA EN LA NORMA BÁSICA DE LA EDIFICACIÓN, CONDICIONES TÉRMICAS, 79 Y LA ZONIFICACIÓN SEGÚN CRITERIO EXERGÉTICO.
1.0. Introducción
La Norma Básica de Edificación NBE-CT-79 establece las condiciones térmicas
exigibles a los edificios, así como los datos que condicionan su determinación. Esto se
realiza basándose en la zonificación climática por grados/día que determina la norma
UNE 24046. Sin embargo este criterio no parece ser el más objetivo, ya que existen
diversos factores ambientales que no se tienen en cuenta, como la humedad relativa y la
presión.
Con esta primera parte del trabajo se realiza una revisión de dicha norma,
sustituyendo la zonificación que plantea por una más completa (que se tenga en cuenta
más de un factor climatológico). Se propondrán tres nuevos escenarios de zonificación
para compararlos con el establecido en la norma basados en los siguientes parámetros:
- Presión, temperatura y humedad relativa en condiciones ambiente.
- Entalpía de las condiciones ambiente a las condiciones de confortabilidad.
- Exergía de las condiciones ambiente a las condiciones de confortabilidad.
En este presente proyecto se desarrollan los resultados obtenidos al tener más de una
variable, ya que en la zonificación de grados/día sólo aparece la temperatura como
variable. Por ello, se realiza una primera zonificación teniendo en cuenta la presión,
temperatura y humedad relativa ya que con ellas se encuentra el sistema perfectamente
caracterizado ( 3 variables independientes). A continuación, se desarrolla una segunda
zonificación basada en la entalpía, que es función a su vez de las 3 variables
anteriormente mencionadas. En este caso con las suposiciones aplicadas , la entalpía es
función de la temperatura. En la tercera zonificación, la exergía es función de las 3
variables independientes ( presión, temperatura y humedad relativa) aún asumiendo las
mismas hipótesis que en el caso de la entalpía.
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Para cada una de las zonificaciones se ha realizado un análisis de conglomerados
(“cluster”) con el objeto de subdividir el conjunto de provincias españolas en
subconjuntos cuyas variaciones entre sus elementos sean significativamente menores
que las variaciones entre los subconjuntos. El análisis de conglomerados se efectúa por
un procedimiento jerárquico aglomerativo con distancia euclídea sobre variables no
normalizadas y criterio del centroide de distancia entre grupos, que es el que se
considera más adecuado para este caso. Se ha utilizado el programa de cálculo BMDP
[1] New System, bajo Windows.
Este trabajo se ha basado en los datos climatológicos estadísticamente compatibles,
obtenidos del Instituto Nacional de Meteorología (1995).
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1.1. Zonificaciones Climáticas
En este apartado se analiza cómo se han obtenido las tres zonificaciones del
territorio español propuestas en este trabajo, así como la establecida en la norma. Esto
es, zonificación climática por grados/día; por presión-temperatura-humedad relativa;
por entalpía; y por exergía.
1.1.1. Zonificación Climática por grados/día
La NBE - CT - 79 tiene como objeto establecer las condiciones térmicas
exigibles a los edificios, así como los datos que condicionan su determinación.
A través de la NBE-CT-79 se consigue definir los siguientes conceptos térmicos:
1. La transmisión global del calor a través del conjunto del cerramiento, definida
por su coeficiente KG.
2. La transmisión de calor a través de cada uno de los elementos que forman el
cerramiento, definida por sus coeficientes K.
3. El comportamiento higrotérmico de los cerramientos.
4. La permeabilidad del aire de los cerramientos.
Para determinar el rango de valor de la trasmisión global del calor ,KG, esta
norma utiliza la zonificación climática por grados/día con base 15-15 dados en la
Norma UNE 24.046 (actualmente ha sido anulada por la Norma UNE 100001). Se
define un grado/día (GD) como la suma de las diferencias de temperatura entre una
temperatura base de referencia y la temperatura media de un día a lo largo de un período
de tiempo definido.
Los valores climáticos en la Norma UNE 100001 han sido obtenidos a partir de
la distribución de frecuencias acumuladas durante un período mínimo de 5 años.
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De esta forma, en la citada norma se establecen cinco zonas distintas
correspondientes a los siguientes intervalos de valores,
Zona A : < 400 grados/día anuales.
Zona B: 401 a 800 grados/día anuales.
Zona C: 801 a 1300 grados/día anuales.
Zona D: 1301 a 1800 grados/día anuales.
Zona E: > 1800 grados/día anuales.
A partir de este momento se designará las zonas A-E por Grupos 1-5, es decir la
zona A corresponderá al grupo 1, la zona B corresponderá al grupo 2 y así
sucesivamente.
Para una mejor visualización, se ha representado de forma gráfica en la Figura
1.1-1 las diferentes zonas propuestas por la norma sobre las provincias españolas.
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1.1.2. Zonificación Climática según presión, temperatura y humedad relativa Para establecer esta zonificación se han utilizado los datos climatológicos
estadísticamente compatibles (presión, temperatura y humedad relativa media
mensuales), obtenidos del Instituto Nacional de Meteorología (1995) para estaciones
situadas en las capitales de cada una de las provincias españolas. Tales datos son
adjuntados a modo de anexo al final de esta primera parte del trabajo.
Se ha realizado un tratamiento estadístico de estos datos basado en un análisis de
conglomerados, los cuales se presentan en forma de árbol con estructura jerárquica entre
los distintos niveles (ver Figura 1.1-2). El programa informático utilizado ha sido el
BMDP [1].
A continuación se pasa a describir el contenido del árbol: las cuatro primeras
filas contienen, en vertical, las cuatro primeras letras de cada una de las 52 capitales de
provincias españolas. La columna titulada “AMALG. DISTANCE” contiene la distancia
entre los centroides de los dos grupos que se han unido en los sucesivos pasos del
procedimiento. El análisis arranca con 52 grupos, cada uno formado por una sola capital
de provincia. En el primer agrupamiento, señalizado en el árbol mediante el símbolo “-
+-“, se unen las dos estaciones con menor distancia euclídea entre los centroides
correspondiente a los 36 valores que las caracterizan. En este caso, son las provincias de
PALM (Palma de Mallorca) y MURC (Murcia) las que se unen con una distancia de
1.229. A continuación el proceso se repite partiendo de 51 grupos formados por
estaciones individuales y la unión de PALM y MURC como un nuevo grupo; la nueva
agrupación puede tener lugar entre estaciones individuales o bien entre una estación
individual y el grupo de PALM y MURC, según el criterio de distancia ya mencionado.
Siguiendo con la presión, temperatura y humedad relativa, (Figura 1.1-2) la unión se
lleva a cabo entre ZARA (Zaragoza) y LERI (Lérida), por lo que la tercera fase arranca
con 48 grupos individuales y dos grupos de dos estaciones. El final del proceso de
conglomerado se alcanza cuando el número de grupos es 1, el cual agrupa a todas las
estaciones de partida, y por lo tanto a toda las capitales.
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COMPARACIÓN DE LA ZONIFICACIÓN POR GRADOS / DÍA DADA EN LA NORMA BÁSICA DE LA EDIFICACIÓN, CONDICIONES TÉRMICAS, 79 Y LA ZONIFICACIÓN SEGÚN CRITERIO EXERGÉTICO.
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C N O 2 1 5 4 1 3 2 5 2 2 1 4 2 3 3 1 4 4 4 2 3 4 1 3 3 2 3 5 2 2 4 1 4 1 4 4 1 3 1 3 3 2 1 A . 1 0 3 1 9 8 6 5 2 7 1 7 7 9 8 8 8 4 5 1 6 3 4 4 6 7 0 7 6 3 9 2 2 0 6 3 5 5 9 2 4 4 8 0 0 1 5 1 9 3 2 2 S L A H C Z V G P L Z L J G T C M B S P C S T S L A B P S B G O S L O V L L T B H S C T V C M C P M M A A C A L U I A A U A O A E A R O A A U A A U E E O E V A O A I E V A A R I U A E A U E O A A A E A A U A L L E E B B E U M L A M G R R E A L C D R L L E G R R O I R N N L R I N C E T G S N D E V R R L D L S L R L M I U E A S D O L D P R A I N N E E R G A E N O U I N L C T T B O E S O N O O P E A L I D R E I I T M C A E C T L AMALG. DISTANCE * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 1.229 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I -+- I I I I 1.293 I I I I I I I I -+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 1.300 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I -+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 1.320 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I -+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 1.507 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I -+- I 1.544 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I -+- I I I I I I I I I 1.611 I I I -+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 1.622 I I I I I I I I I I I I I I I I -+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 1.650 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I -+- I I I I I 1.713 I I I I I I I I I I I I I I -+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 1.719 I -+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 1.756 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I --+- I 1.756 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I --+- I I 1.920 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I -+- I I I I 1.960 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I ---+--- I 2.047 --+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 2.244 I I I I I I I I I I I I I -+-- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 2.252 I I I I I I I I I I I I I I -+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 2.272 --+--- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 2.274 I I I I I I I I I I I I I I I -+- I I I I I I I I I I I I I I I I 2.296 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I --+- I I I I 2.304 I I I I I I -+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 2.327 I I I I I I I I I I I I I I --+-- I I I I I I I I I I I I I I 2.426 -+----- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 2.524 I I I I I -+-- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 2.430 I I I I ---+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 2.556 I I --+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 2.628 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I ------+-- I 2.733 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I ---+- I I I 2.733 I I I I I I I I I I -+---- I I I I I I I I I I I 2.736 I I I I I I I --+--- I I I I I I I I I I I I I 2.835 I I I I I I I I I I I I I -+- I I I I I I 2.929 I I I I I I I -+----- I I I I I I I I I I I 2.941 I I I I I I I I I -+-- I I I I I I I I 3.063 I I I I I --+- I I I I I I I I I I I 3.279 -+------ I I I I I I I I I I I I I I I 3.417 I I I I I I I I I I I I I --------+-- I 3.813 I ----+--- I I I I I I I I I I I I 3.713 -------+------- I I I I I I I I I I I I 3.844 I I I I ---+----- I I I I I I I 4.104 I I I I -+-------- I I I I I I 4.183 I I I I I I I I ----------+---- I 4.184 -+-------------- I I I I I I I I 4.534 I ------+--- I I I I I I 5.103 I I I I -+- I I 4.797 I I I I --------------+-- I 5.535 ---------+--------------- I I I I 5.734 I --+--------- I I 6.706 I ----------------+----------- I 7.829 ---------------------------+------------------------ I 10.503 -+---------------------------------------------------
Figura 1.1-2. Árbol resultante del análisis de conglomerados de presión, temperatura y humedad relativa para las 52 capitales de provincia.
COMPARACIÓN DE LA ZONIFICACIÓN POR GRADOS / DÍA DADA EN LA NORMA BÁSICA DE LA EDIFICACIÓN, CONDICIONES TÉRMICAS, 79 Y LA ZONIFICACIÓN SEGÚN CRITERIO EXERGÉTICO.
De esta forma, una vez obtenido el árbol se obtiene a su vez la posibilidad de
escoger una solución que contenga desde los 52 grupos correspondientes a las 52
capitales de provincias españolas, hasta un único grupo compuesto por todas ellas.
Dado que la norma que establece la zonificación por grados/ día (NBE-CT-79)
considera cinco grupos, se ha decidido en este trabajo tomar como referencia el mismo
número de grupos, facilitando así las comparaciones entre las diversas zonificaciones.
Por tanto, en el árbol debe identificarse la distancia que divide en 5 grupos a las
capitales de provincias españolas. En nuestro caso, puede observarse de la figura 1.1-3
que dicha distancia entre conglomerados corresponde al valor de 5.535. Sobre dicha
distancia se ha trazado una línea horizontal y sobre ésta a su vez se vuelven a trazar
otras 4 líneas verticales que delimitan los cinco grupos formados por capitales de
provincias españolas.
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COMPARACIÓN DE LA ZONIFICACIÓN POR GRADOS / DÍA DADA EN LA NORMA BÁSICA DE LA EDIFICACIÓN, CONDICIONES TÉRMICAS, 79 Y LA ZONIFICACIÓN SEGÚN CRITERIO EXERGÉTICO.
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C N O 2 1 5 4 1 3 2 5 2 2 1 4 2 3 3 1 4 4 4 2 3 4 1 3 3 2 3 5 2 2 4 1 4 1 4 4 1 3 1 3 3 2 1 A . 1 0 3 1 9 8 6 5 2 7 1 7 7 9 8 8 8 4 5 1 6 3 4 4 6 7 0 7 6 3 9 2 2 0 6 3 5 5 9 2 4 4 8 0 0 1 5 1 9 3 2 2 S L A H C Z V G P L Z L J G T C M B S P C S T S L A B P S B G O S L O V L L T B H S C T V C M C P M M A A C A L U I A A U A O A E A R O A A U A A U E E O E V A O A I E V A A R I U A E A U E O A A A E A A U A L L E E B B E U M L A M G R R E A L C D R L L E G R R O I R N N L R I N C E T G S N D E V R R L D L S L R L M I U E A S D O L D P R A I N N E E R G A E N O U I N L C T T B O E S O N O O P E A L I D R E I I T M C A E C T L AMALG. DISTANCE * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 1.229 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I -+- I I I I 1.293 I I I I I I I I -+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 1.300 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I -+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 1.320 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I -+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 1.507 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I -+- I 1.544 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I -+- I I I I I I I I I 1.611 I I I -+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 1.622 I I I I I I I I I I I I I I I I -+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 1.650 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I -+- I I I I I 1.713 I I I I I I I I I I I I I I -+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 1.719 I -+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 1.756 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I --+- I 1.756 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I --+- I I 1.920 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I -+- I I I I 1.960 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I ---+--- I 2.047 --+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 2.244 I I I I I I I I I I I I I -+-- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 2.252 I I I I I I I I I I I I I I -+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 2.272 --+--- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 2.274 I I I I I I I I I I I I I I I -+- I I I I I I I I I I I I I I I I 2.296 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I --+- I I I I 2.304 I I I I I I -+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 2.327 I I I I I I I I I I I I I I --+-- I I I I I I I I I I I I I I 2.426 -+----- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 2.524 I I I I I -+-- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 2.430 I I I I ---+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 2.556 I I --+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 2.628 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I ------+-- I 2.733 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I ---+- I I I 2.733 I I I I I I I I I I -+---- I I I I I I I I I I I 2.736 I I I I I I I --+--- I I I I I I I I I I I I I 2.835 I I I I I I I I I I I I I -+- I I I I I I 2.929 I I I I I I I -+----- I I I I I I I I I I I 2.941 I I I I I I I I I -+-- I I I I I I I I 3.063 I I I I I --+- I I I I I I I I I I I 3.279 -+------ I I I I I I I I I I I I I I I 3.417 I I I I I I I I I I I I I --------+-- I 3.813 I ----+--- I I I I I I I I I I I I 3.713 -------+------- I I I I I I I I I I I I 3.844 I I I I ---+----- I I I I I I I 4.104 I I I I -+-------- I I I I I I 4.183 I I I I I I I I ----------+---- I 4.184 -+-------------- I I I I I I I I 4.534 I ------+--- I I I I I I 5.103 I I I I -+- I I 4.797 I I I I --------------+-- I 5.535 ---------+--------------- I I I I 5.734 I --+--------- I I 6.706 I ----------------+----------- I 7.829 ---------------------------+------------------------ I 10.503 -+---------------------------------------------------
Figura 1.1-3. Representación gráfica de la obtención de la zonificación presión, temperatura y humedad relativa en 5 grupos que constituyen las 52 capitales de provincia en estudio.
COMPARACIÓN DE LA ZONIFICACIÓN POR GRADOS / DÍA DADA EN LA NORMA BÁSICA DE LA EDIFICACIÓN, CONDICIONES TÉRMICAS, 79 Y LA ZONIFICACIÓN SEGÚN CRITERIO EXERGÉTICO.
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Los grupos que se han formado son los siguientes:
- Albacete, Huesca, Ciudad Real, Zamora, Valladolid, Guadalajara, Pamplona,
Logroño, Zaragoza, Lérida, Jaén, Granada, Toledo, Cáceres, Madrid, Burgos,
Salamanca, Palencia, Cuenca, Segovia, Teruel, Soria, León y Ávila.
- Barcelona, Pontevedra, Santander, Bilbao, Gerona, Oviedo, San Sebastián, La
Coruña y Orense.
- Vitoria y Lugo.
- Las Palmas, Tenerife, Badajoz, Huelva, Sevilla, Córdoba, Tarragona, Valencia,
Cádiz, Melilla, Castellón, Palma de Mallorca, Murcia, Málaga, Almería y
Alicante.
- Ceuta.
De esta forma, la zonificación climática en cuanto a presión, temperatura y
humedad relativa queda como se refleja en la Figura 1.1-4.
COMPARACIÓN DE LA ZONIFICACIÓN POR GRADOS / DÍA DADA EN LA NORMA BÁSICA DE LA EDIFICACIÓN, CONDICIONES TÉRMICAS, 79 Y LA ZONIFICACIÓN SEGÚN CRITERIO EXERGÉTICO.
1.1.3. Zonificación Climática entálpica En esta ocasión se han considerado dos planteamientos a la hora de realizar el
análisis entálpico: un enfoque termodinámico y un enfoque estadístico.
El enfoque termodinámico, consiste en la caracterización de un conjunto de
estaciones meteorológicas según las distribuciones temporales de potencias energéticas
calculadas a partir de sus series temporales de presión, temperatura y humedad relativa.
Para el cálculo de la variación de entalpía [2] de un flujo volumétrico unitario,
qvc = 1m3/s, de aire húmedo en las condiciones finales de confortabilidad a TC , pC y ϕC ,
partiendo de aire ambiente a TE , pE y ϕE , y agua pura a TE , pE , bajo las hipótesis del
aire húmedo como gas perfecto así como de agua líquida incompresible . En dichas
condiciones, puesto que VAv=VB
v=R· T/p, los flujos molares resultan ser
)1( CBC
CCvC
nA xTRpq
q −⋅⋅⋅
=
CBC
CCvC
nB xTRpq
q ⋅⋅⋅
=
EB
EB
CB
C
CCvl
nB xxx
TRpq
q−−
⋅⋅⋅
=1
*
Por lo que la variación de la entalpía que se aplica es la siguiente:
( )
( )[ ]EgfB
EEf
BEEfB
lBn
EB
gf
lBn
T
TBp
CnB
T
TAp
CnAh
TppdT
TdVTTVq
THqdTCqdTCqPC
E
C
E
+−⋅⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡⋅−⋅−
−∆⋅+⋅⋅+⋅⋅= ∫∫)(
)(*
**,
**,,,
θθ
[ec.1]
donde:
A: subíndice que indica aire seco (en magnitud molar parcial)
B: subíndice que indica agua, vapor o líquida (en magnitud molar parcial)
C: superíndice que indica condiciones finales de confortabilidad del aire
19
COMPARACIÓN DE LA ZONIFICACIÓN POR GRADOS / DÍA DADA EN LA NORMA BÁSICA DE LA EDIFICACIÓN, CONDICIONES TÉRMICAS, 79 Y LA ZONIFICACIÓN SEGÚN CRITERIO EXERGÉTICO.
E: superíndice que indica condiciones ambientales del aire húmedo
f: superíndice que indica agua líquida saturada
g: superíndice que indica vapor de agua saturado
*: superíndice que indica agua pura
θ: superíndice que indica estado termodinámico estándar
Cp: capacidad térmica molar a presión constante (J/mol*K)
Qxv: calor intercambiado con el ambiente (J/m3)
R: constante molar de los gases (8,31441 J/(mol*K))
T: temperatura termodinámica (K)
V: volumen (m3)
p: presión (Pa)
pBf+g(T): presión de vapor del agua (Pa)
ϕ: humedad relativa (adimensional)
( ) ( )molmKTKTTV f
B
358211* 102865.2)/(106715.3)/(109260.6 −−− ⋅+⋅⋅−⋅⋅= [ec.2]
( ) ( ) ( )PaKT
KTKTTp gfB ⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡ ⋅⋅−⋅−⋅⋅⋅=
−+
//107099.6108001.5exp)/(106071.1
2332479.012 m
[ec.3]
( ) ( )molJKTKTTH B
gf
422* 104656.5)/(750.28)/(103414.2 ⋅+⋅−⋅⋅−=∆ − [ec.4]
( ) ( )KmolJKTTC Ap ⋅+⋅⋅= − 476.28)/(10048.2 3
,θ [ec.5]
( ) ( )KmolJKTTC Bp ⋅+⋅⋅−= − 268.47)/(108452.4 2
,θ [ec.6]
Con estas expresiones han sido calculadas las entalpías de cada una de las
capitales de las provincias españolas mediante los valores medios mensuales de presión
temperatura y humedad relativa, y fijando como condiciones de confortabilidad 25ºC de
temperatura, 50% de humedad relativa y presión igual a la del ambiente. De esta forma
se obtiene un vector de 12 componentes asociado a cada una de las estaciones.
20
COMPARACIÓN DE LA ZONIFICACIÓN POR GRADOS / DÍA DADA EN LA NORMA BÁSICA DE LA EDIFICACIÓN, CONDICIONES TÉRMICAS, 79 Y LA ZONIFICACIÓN SEGÚN CRITERIO EXERGÉTICO.
Como muestra de lo expuesto, se presentan para la capital de Cádiz los datos de
partida y el resultado. Hay que tener en cuenta en la tabla que la presión se expresa en
mbar, la temperatura en ºC, la humedad relativa en porcentaje y la entalpía volumétrica
en J/m3. Hay que hacer notar que las columnas tienen como encabezado la inicial de
cada mes del año.
Cádiz E F M A M J J A S O N D
p/mbar 1018,0 1016,0 1014,0 1012,7 1013,6 1013,7 1013,2 1013,0 1013,7 1015,1 1015,2 1017,0T/ºC 12,7 13,5 14,7 16,2 18,7 21,5 24,0 24,5 23,3 20,1 16,1 13,4 ϕ/% 77 75 70 71 71 70 69 69 70 73 76 77
Ph/J m-3 87,67 98,48 121,95 101,64 41,84 -75,65 -236,79 -278,45 -193,45 -28,55 75,37 90,13
Tabla 1.1-1. Presión, temperatura, humedad relativa y entalpía volumétrica medias mensuales de la capital de la provincia de Cádiz.
En el Anexo 1.A del presente trabajo se encuentran las variaciones de entalpías
volumétricas medias mensuales para el resto de las capitales de provincias españolas.
Puede observarse los valores negativos obtenidos. En este caso, en el proceso
bioclimático elemental a partir de valores elevados de temperatura y humedad relativa
ambiente ha de cederse calor al ambiente.
El enfoque estadístico es similar al realizado en el apartado anterior, utilizando
en esta ocasión la entalpía como variable de partida en el análisis de cluster. Los
resultados son de nuevo mostrados mediante un árbol jerárquico como puede verse
reflejado en la Figura 1.1-5.
21
COMPARACIÓN DE LA ZONIFICACIÓN POR GRADOS / DÍA DADA EN LA NORMA BÁSICA DE LA EDIFICACIÓN, CONDICIONES TÉRMICAS, 79 Y LA ZONIFICACIÓN SEGÚN CRITERIO EXERGÉTICO.
22
C N O 2 1 2 3 1 1 5 2 2 1 4 2 3 3 1 3 1 5 3 4 4 4 3 3 2 5 2 4 2 4 4 1 2 4 1 3 4 1 3 1 3 4 2 A . 1 0 8 5 2 6 7 2 7 8 3 7 0 2 9 3 2 7 6 5 1 8 6 9 1 4 6 6 0 8 4 3 4 3 5 5 9 7 4 1 2 1 1 4 3 9 0 0 5 8 9 2 S L A H G L O G G Z L M C B S L S O C P B C Z S T V S P P L V B L S A L T B C T C J S C M T A H M C P V M A A L U U O R E R A E A I I A A A V E O A U A A E A E A A U I U E O V A E A A O O A E A U A L U E A A A A L E B B E A G E R A R R D U L N C N I U N R E M L R L G L M G T R O R I S N D C L R E V S R R M E L D L L L I E A S D R N O N A I R D B T O S E T T C N O A U L O E P O O G N I L P E A E E D N I T C R E L I I M E A C L AMALG. DISTANCE * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 0.000 I I I I I I I I -+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 0.211 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I -+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 0.315 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I -+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 0.322 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I -+- 0.368 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I -+- I I I I I I I I 0.387 I -+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 0.427 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I --+- 0.453 I I I I I I I -+-- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 0.464 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I -+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 0.437 I I I I I I I I I I I I I I I I I I --+-- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 0.475 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I -+- I I I I 0.486 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I -+- I I 0.492 I I I I I -+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 0.529 I I I I I I I -+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 0.553 I I I I I I I I I -+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 0.562 I I I I I I I I I I I I I I I -+---- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 0.564 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I --+- I I I I I I I I I I I I I I 0.573 --+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 0.612 I I I I ---+-- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 0.674 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I ---+- 0.708 I I I I I I I I I I I -+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 0.782 I I I I I I I I I I I -----+-- I I I I I I I I I I I I I I I I I I 0.795 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I --+-- I 0.801 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I ----+---- 0.808 I I I I I I I I I I I -+------- I I I I I I I I I I I I I I I 0.810 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I -+- I I I I 0.821 I I -+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 0.827 I I I I -+-- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 0.844 I I I I I I I I I I I I I I -+- I I I I I I I I 0.876 I I I I I I I I I I -+- I I I I I I I I I I I 0.921 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I -+-- I 0.941 I I I I I I I I I I I I I I -+- I I I I I 0.952 I --+- I I I I I I I I I I I I I I I I I 0.953 I I I I I I I I I I ---+- I I I I I I I 1.188 I I I I I I I I I I I I -+-- I I I I 1.222 ---+--- I I I I I I I I I I I I I I I 1.228 -----+------ I I I I I I I I I I I I I I 1.320 I I I -+- I I I I I I I I I I 1.326 I I I I I I I I I I I I --------+--- 1.432 I I I I I I I I I I -+-- I 1.436 I --+--- I I I I I I I I I 1.460 I I -+-- I I I I I I I 1.630 I I I I ----+-- I I I I 1.736 I I I I I I I -----------+--- 1.919 I I I ------+-------- I I I 2.274 I I I I I --------------+--- 2.486 I ---+----- I I I 2.829 --------+----------- I I I 3.156 --------------+------------------- I I 5.016 I -----------------+-- 5.570 -------------------+---------------------------------
Figura 1.1-5. Árbol resultante del análisis de conglomerados de entalpía para las 52 capitales de provincia.
COMPARACIÓN DE LA ZONIFICACIÓN POR GRADOS / DÍA DADA EN LA NORMA BÁSICA DE LA EDIFICACIÓN, CONDICIONES TÉRMICAS, 79 Y LA ZONIFICACIÓN SEGÚN CRITERIO EXERGÉTICO.
Puede observarse del árbol expuesto que en este caso las dos estaciones con
menor distancia euclídea entre los centroides son las capitales de provincias LERI
(Lérida) y MADR (Madrid) las que se unen con una distancia de 0.000. Siguiendo con
la entalpía, la segunda unión se lleva a cabo entre SORI (Soria) y AVIL (Ávila), por lo
que la tercera fase arranca con 49 grupos individuales y dos grupos de dos estaciones.
Para obtener los cinco grupos se debe realizar el corte del mismo a la distancia
de 2.486 ,como puede observarse en la figura 1.1-6.
23
COMPARACIÓN DE LA ZONIFICACIÓN POR GRADOS / DÍA DADA EN LA NORMA BÁSICA DE LA EDIFICACIÓN, CONDICIONES TÉRMICAS, 79 Y LA ZONIFICACIÓN SEGÚN CRITERIO EXERGÉTICO.
24
C N O 2 1 2 3 1 1 5 2 2 1 4 2 3 3 1 3 1 5 3 4 4 4 3 3 2 5 2 4 2 4 4 1 2 4 1 3 4 1 3 1 3 4 2 A . 1 0 8 5 2 6 7 2 7 8 3 7 0 2 9 3 2 7 6 5 1 8 6 9 1 4 6 6 0 8 4 3 4 3 5 5 9 7 4 1 2 1 1 4 3 9 0 0 5 8 9 2 S L A H G L O G G Z L M C B S L S O C P B C Z S T V S P P L V B L S A L T B C T C J S C M T A H M C P V M A A L U U O R E R A E A I I A A A V E O A U A A E A E A A U I U E O V A E A A O O A E A U A L U E A A A A L E B B E A G E R A R R D U L N C N I U N R E M L R L G L M G T R O R I S N D C L R E V S R R M E L D L L L I E A S D R N O N A I R D B T O S E T T C N O A U L O E P O O G N I L P E A E E D N I T C R E L I I M E A C L AMALG. DISTANCE * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 0.000 I I I I I I I I -+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 0.211 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I -+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 0.315 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I -+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 0.322 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I -+- 0.368 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I -+- I I I I I I I I 0.387 I -+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 0.427 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I --+- 0.453 I I I I I I I -+-- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 0.464 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I -+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 0.437 I I I I I I I I I I I I I I I I I I --+-- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 0.475 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I -+- I I I I 0.486 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I -+- I I 0.492 I I I I I -+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 0.529 I I I I I I I -+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 0.553 I I I I I I I I I -+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 0.562 I I I I I I I I I I I I I I I -+---- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 0.564 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I --+- I I I I I I I I I I I I I I 0.573 --+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 0.612 I I I I ---+-- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 0.674 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I ---+- 0.708 I I I I I I I I I I I -+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 0.782 I I I I I I I I I I I -----+-- I I I I I I I I I I I I I I I I I I 0.795 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I --+-- I 0.801 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I ----+---- 0.808 I I I I I I I I I I I -+------- I I I I I I I I I I I I I I I 0.810 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I -+- I I I I 0.821 I I -+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 0.827 I I I I -+-- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 0.844 I I I I I I I I I I I I I I -+- I I I I I I I I 0.876 I I I I I I I I I I -+- I I I I I I I I I I I 0.921 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I -+-- I 0.941 I I I I I I I I I I I I I I -+- I I I I I 0.952 I --+- I I I I I I I I I I I I I I I I I 0.953 I I I I I I I I I I ---+- I I I I I I I 1.188 I I I I I I I I I I I I -+-- I I I I 1.222 ---+--- I I I I I I I I I I I I I I I 1.228 -----+------ I I I I I I I I I I I I I I 1.320 I I I -+- I I I I I I I I I I 1.326 I I I I I I I I I I I I --------+--- 1.432 I I I I I I I I I I -+-- I 1.436 I --+--- I I I I I I I I I 1.460 I I -+-- I I I I I I I 1.630 I I I I ----+-- I I I I 1.736 I I I I I I I -----------+--- 1.919 I I I ------+-------- I I I 2.274 I I I I I --------------+--- 2.486 I ---+----- I I I 2.829 --------+----------- I I I 3.156 --------------+------------------- I I 5.016 I -----------------+-- 5.570 -------------------+---------------------------------
Figura 1.1-6. Representación gráfica de la obtención de la zonificación entálpica
en 5 grupos que constituyen las 52 capitales de provincia en estudio.
.
COMPARACIÓN DE LA ZONIFICACIÓN POR GRADOS / DÍA DADA EN LA NORMA BÁSICA DE LA EDIFICACIÓN, CONDICIONES TÉRMICAS, 79 Y LA ZONIFICACIÓN SEGÚN CRITERIO EXERGÉTICO.
25
Los grupos obtenidos son los siguientes:
Albacete, Huesca, Guadalajara, Logroño, Orense, Gerona, Granada, Zaragoza,
Lérida, Madrid y Ciudad Real.
Bilbao, Santander, La Coruña, San Sebastián, Oviedo, Ceuta, Pontevedra y
Barcelona.
Cuenca, Zamora, Salamanca, Teruel, Valladolid, Segovia, Palencia, Pamplona,
Lugo, Vitoria, Burgos, León, Soria y Ávila.
Las Palmas y Tenerife.
Badajoz, Cáceres, Toledo, Córdoba, Jaén, Sevilla, Castellón, Murcia, Tarragona,
Almería, Huelva, Cádiz, Palma de Mallorca, Valencia, Málaga y Alicante.
Para una mejor visualización del análisis de conglomerados realizado, se ha
representado gráficamente la zonificación obtenida sobre el mapa del territorio español
(Figura 1.1-7)
COMPARACIÓN DE LA ZONIFICACIÓN POR GRADOS / DÍA DADA EN LA NORMA BÁSICA DE LA EDIFICACIÓN, CONDICIONES TÉRMICAS, 79 Y LA ZONIFICACIÓN SEGÚN CRITERIO EXERGÉTICO.
1.1.4. Zonificación Climática exergética
En esta última forma de zonificación propuesta en el trabajo, se realiza un
análisis exergético de las capitales españolas.
Es sabido que el Primer Principio de la Termodinámica dice que la energía se
conserva en cualquier proceso y que no se puede crear ni destruir; la energía que
acompaña a un combustible, o a los flujos de materia, etc, se puede localizar y
determinar en los productos resultantes, pero el Principio de Conservación de la Energía
no aclara otros aspectos relativos a la utilización de los recursos energéticos. Los
fundamentos del concepto de exergía aparecen con el Segundo Principio de la
Termodinámica y las Leyes del Equilibrio de las transformaciones reales, al existir la
posibilidad de poder generar un trabajo cuando dos sistemas en distintos estados
térmicos se ponen en contacto. La exergía es por lo tanto una medida de la energía
necesaria para llegar de las condiciones ambientes a las de confortabilidad.
Del concepto expuesto se deduce que, tomando la exergía como criterio en el
mantenimiento de las condiciones térmicas exigibles a los edificios, se conseguirá una
medida independiente de cualquier solución tecnológica, ya que proporciona los límites
termodinámicos de los requerimientos energéticos netos.
Siendo más explícitos, de entre todas las expresiones [3] exergéticas existentes,
se ha utilizado la de la potencia exergética o exergía volumétrica (Exv), necesaria para
formar un flujo volumétrico unitario, qvC = 1m3/s, de aire húmedo en las condiciones
finales de confortabilidad, - a TC, pC y ϕC – partiendo de aire ambiente –a TE, pE y ϕE – y
agua pura –a TE, pE – bajo las hipótesis del aire húmedo como gas perfecto, así como de
agua líquida incompresible:
27
COMPARACIÓN DE LA ZONIFICACIÓN POR GRADOS / DÍA DADA EN LA NORMA BÁSICA DE LA EDIFICACIÓN, CONDICIONES TÉRMICAS, 79 Y LA ZONIFICACIÓN SEGÚN CRITERIO EXERGÉTICO.
[ ] +⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡
⋅−⋅−
+⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−−⋅⋅⋅⋅−= +
++
)()(
lnln1)( ,Egf
BEE
cgfB
cc
E
C
E
CAp
C
Ecgf
Bcc
v TppTpp
TT
TT
RC
TTTppEx
ϕϕ
ϕθ
+⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡
⋅⋅
+⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−−⋅⋅⋅⋅+ +
++
)()(lnln1)( ,
EgfB
E
cgfB
c
E
C
E
CBp
C
Ecgf
Bc
TpTp
TT
TT
RC
TTTp
ϕϕϕ
θ
[ ]⎭⎬⎫
⎩⎨⎧
⋅−⋅
+⋅⋅⋅−
⋅⋅−⋅⋅+
+
+
++
E
EEgfB
EfBE
C
E
EgfB
EE
EgfB
EccgfB
cE
TRpTpTV
TT
TppTppTpp )()(
ln)(
)()( *
ϕϕ
ϕϕ
donde:
A: subíndice que indica aire seco (en magnitud molar parcial)
B: subíndice que indica agua, vapor o líquida (en magnitud molar
parcial)
C: superíndice que indica condiciones finales de confortabilidad del
aire
E: superíndice que indica condiciones ambientales del aire húmedo
f: superíndice que indica agua líquida saturada
g: superíndice que indica vapor de agua saturado
*: superíndice que indica agua pura
θ: superíndice que indica estado termodinámico estándar
Cp: capacidad térmica molar a presión constante (J/mol*K)
Exv: exergía volumétrica (J/m3)
R: constante molar de los gases (8,31441 J/(mol K))
T: temperatura termodinámica (K)
V: volumen (m3)
p: presión (Pa)
pBf+g(T): presión de vapor del agua (Pa)
ϕ: humedad relativa (adimensional)
28
COMPARACIÓN DE LA ZONIFICACIÓN POR GRADOS / DÍA DADA EN LA NORMA BÁSICA DE LA EDIFICACIÓN, CONDICIONES TÉRMICAS, 79 Y LA ZONIFICACIÓN SEGÚN CRITERIO EXERGÉTICO.
Destacar que los valores del agua, pBf+g(T) y VB
f*(T), se han formulado mediante
expresiones termodinámicas coherentes con las hipótesis anteriormente formuladas, con
coeficientes ajustados a partir de datos tomados de las tablas de propiedades
termodinámicas de Keenan y otros[4].
Las expresiones son las siguientes:
( ) ( )molmKTKTTV f
B
358211* 102865.2)/(106715.3)/(109260.6 −−− ⋅+⋅⋅−⋅⋅=
( ) ( ) ( )PaKT
KTKTTp gfB ⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡ ⋅⋅−⋅−⋅⋅⋅=
−+
//107099.6108001.5exp)/(106071.1
2332479.012 m
( ) ( )molJKTKTTH B
gf
422* 104656.5)/(750.28)/(103414.2 ⋅+⋅−⋅⋅−=∆ −
( ) ( )KmolJKTTC Ap ⋅+⋅⋅= − 476.28)/(10048.2 3
,θ
( ) ( )KmolJKTTC Bp ⋅+⋅⋅−= − 268.47)/(108452.4 2
,θ
Con esta expresión han sido calculadas las exergías volumétricas de cada una de
las capitales de provincias españolas mediante los valores medios mensuales de presión
temperatura y humedad relativa, y fijando como condiciones de confortabilidad 25ºC de
temperatura, 50% de humedad relativa y presión igual a la del ambiente. De esta forma
se obtiene un vector de 12 componentes asociado a cada una de las estaciones.
Como muestra de lo expuesto, se presenta de nuevo para la capital de
provincia de Cádiz los datos de partida y el resultado. Hay que tener en cuenta en la
tabla que la presión se expresa en mbar, la temperatura en ºC, la humedad relativa en
porcentaje y la exergía volumétrica en J/m3. Además se puede observar que las
columnas tienen como encabezado la inicial de cada mes del año.
29
COMPARACIÓN DE LA ZONIFICACIÓN POR GRADOS / DÍA DADA EN LA NORMA BÁSICA DE LA EDIFICACIÓN, CONDICIONES TÉRMICAS, 79 Y LA ZONIFICACIÓN SEGÚN CRITERIO EXERGÉTICO.
Cádiz E F M A M J J A S O N D
p/mbar 1018,0 1016,0 1014,0 1012,7 1013,6 1013,7 1013,2 1013,0 1013,7 1015,1 1015,2 1017,0T/ºC 12,7 13,5 14,7 16,2 18,7 21,5 24,0 24,5 23,3 20,1 16,1 13,4 ϕ/% 77 75 70 71 71 70 69 69 70 73 76 77
ExV/J m-3 270,31 216,58 134,24 90,00 63,47 114,47 243,14 281,34 206,36 96,75 120,81 230,39Tabla 1.1-2. Presión, temperatura, humedad relativa y exergía volumétrica medias mensuales de la capital
de la provincia de Cádiz.
En este caso valores negativos corresponden a valores moderados de la
temperatura y bajos de la humedad relativa , lo cual significaría que en tales condiciones
ambiente un sistema bioclimático eficiente sería capaz de conseguir las condiciones de
confortabilidad solo con el aporte exterior del agua líquida necesaria.
En el Anexo 1.A del presente trabajo se encuentran las exergías volumétricas
medias mensuales para el resto de las provincias españolas.
Al igual que en los anteriores apartados, se expone en la Figura 1.1-8 el
árbol obtenido tras ejecutar el programa BMDP [1] para el análisis de conglomerados,
aplicado en esta ocasión a los resultados exergéticos calculados. La interpretación de
dicho árbol es análoga a las realizadas en las zonificaciones anteriores.
30
COMPARACIÓN DE LA ZONIFICACIÓN POR GRADOS / DÍA DADA EN LA NORMA BÁSICA DE LA EDIFICACIÓN, CONDICIONES TÉRMICAS, 79 Y LA ZONIFICACIÓN SEGÚN CRITERIO EXERGÉTICO.
31
C N O 1 2 2 1 4 5 2 1 2 3 1 2 2 4 1 3 3 3 1 2 4 1 4 4 2 1 1 3 3 3 4 5 2 1 4 5 4 4 3 3 3 4 2 A . 1 8 0 5 3 7 2 7 7 8 9 7 4 1 5 6 2 0 7 2 9 3 2 6 3 5 9 2 4 9 1 0 0 5 1 8 3 2 8 0 6 5 9 1 1 6 4 6 8 3 4 4 S L A G H L C T Z L G M C P C J B B L S B C S O O G L T H S T M C C M P M V A A B V L C V Z S T P P S S L A A L U U O I O A E R A A O O A A A A A I E A V R E A E U E A A A A E A U A L L U I U U A A E E A A A O E V E B B A E G U L R R A D C N R E D R C N L U N I E R S N E V R L S D L L R L M I R T G E L M G R L M L R O I E A D S R D E A I N R E T D N A C O T B T S E N O P E L I R A T I I M C E E C G O O N L O O U E P A I N L L AMALG. DISTANCE * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 0.423 I I I I I I I I I I I I I -+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 0.451 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I -+- I I I I I I I I I I I I I I 0.464 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I -+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 0.488 I I I I I I I I I I I I I I I -+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 0.588 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I -+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I 0.592 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I --+- I I I I I I I I I I I I I I 0.599 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I -+- I I I I I I I I I 0.640 I I I -+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 0.666 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I -+- I I I I I I I I I I I I I I 0.731 I I I I I I I I I I I I I I I I I -+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 0.732 I I I I I -+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 0.736 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I -+-- I I I I I I I I I I I I I I I I I 0.790 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I -+-- I I I I I I I I 0.791 I I I I I I I I I I --+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 0.804 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I -+- I 0.815 I I --+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 0.839 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I -+--- I I I I I I 0.855 I I I I I I I I I I I -+-- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 0.880 I I I I I I I I I I I I I I I I I I ---+- I I I I I I I I I I I I I I 0.896 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I --+-- I I I I I I I I I I I 0.855 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I ---+---- I I I I I I I I I I 0.911 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I -+---- I I I I I 1.003 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I -+- I I I 1.041 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I -------+- I I I I I I I I 1.152 I ---+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 1.232 I I I I I I I I I ---+- I I I I I I I I I I I I I I I I 1.250 I I I I I I I I I I I I -+- I I I I I I I I I I I I 1.257 I I I I I I I I I I I I I I I I I I -+- I I I I I 1.303 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I --+- I 1.349 I I I I -+- I I I I I I I I I I I I I I I I I 1.359 I I --+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I 1.401 ----+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 1.487 I I I I I I -+---- I I I I I I I I I I I I 1.502 I I -+-- I I I I I I I I I I I I I I I 1.549 I I I I I I I I I I --------+---- I I I I I I 1.618 ---+----- I I I I I I I I I I I I I I I 1.743 I I I I I I I I I I I I I ---+-- I 1.785 I I I I I I I I I I I I -----+----- I 1.805 I I I I --+----- I I I I I I I I 1.851 I I ---+- I I I I I I I I I 1.871 I I I --+------- I I I I I I I 2.317 I I I I I ------------+- I I I I 2.434 I I I I I I I I -+---------- 2.456 I I I I I I --+- I 2.719 ---+-------- I I I I I I 2.687 ----+----------- I I I I I 3.141 I I -------------+- I I 3.161 I I I -----------+--- 3.289 I --------------+--------- I 4.039 -----------------------+--------------- I 5.072 --------------+--------------------------------------
Figura 1.1-8 Árbol resultante del análisis de conglomerados de exergía
para las 52 capitales de provincia.
COMPARACIÓN DE LA ZONIFICACIÓN POR GRADOS / DÍA DADA EN LA NORMA BÁSICA DE LA EDIFICACIÓN, CONDICIONES TÉRMICAS, 79 Y LA ZONIFICACIÓN SEGÚN CRITERIO EXERGÉTICO.
Como se ha comentado anteriormente se dividirá España en 5 grupos para
facilitar la posterior comparación entre las diversas zonificaciones obtenidas. Por ello,
en el árbol se busca la distancia la cual agrupa en 5 grupos las capitales de provincias
españolas. En este caso, dicha distancia entre conglomerados es de 3.141. Sobre ella, se
traza una línea horizontal y, a su vez sobre ésta, se trazan 4 líneas verticales que
delimitan los cinco grupos formados por capitales de provincias españolas.
Lo expresado anteriormente aparece representado en la Fig. 1.1-9.
32
COMPARACIÓN DE LA ZONIFICACIÓN POR GRADOS / DÍA DADA EN LA NORMA BÁSICA DE LA EDIFICACIÓN, CONDICIONES TÉRMICAS, 79 Y LA ZONIFICACIÓN SEGÚN CRITERIO EXERGÉTICO.
33
C N O 1 2 2 1 4 5 2 1 2 3 1 2 2 4 1 3 3 3 1 2 4 1 4 4 2 1 1 3 3 3 4 5 2 1 4 5 4 4 3 3 3 4 2 A . 1 8 0 5 3 7 2 7 7 8 9 7 4 1 5 6 2 0 7 2 9 3 2 6 3 5 9 2 4 9 1 0 0 5 1 8 3 2 8 0 6 5 9 1 1 6 4 6 8 3 4 4 S L A G H L C T Z L G M C P C J B B L S B C S O O G L T H S T M C C M P M V A A B V L C V Z S T P P S S L A A L U U O I O A E R A A O O A A A A A I E A V R E A E U E A A A A E A U A L L U I U U A A E E A A A O E V E B B A E G U L R R A D C N R E D R C N L U N I E R S N E V R L S D L L R L M I R T G E L M G R L M L R O I E A D S R D E A I N R E T D N A C O T B T S E N O P E L I R A T I I M C E E C G O O N L O O U E P A I N L L AMALG. DISTANCE * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 0.423 I I I I I I I I I I I I I -+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 0.451 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I -+- I I I I I I I I I I I I I I 0.464 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I -+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 0.488 I I I I I I I I I I I I I I I -+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 0.588 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I -+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I 0.592 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I --+- I I I I I I I I I I I I I I 0.599 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I -+- I I I I I I I I I 0.640 I I I -+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 0.666 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I -+- I I I I I I I I I I I I I I 0.731 I I I I I I I I I I I I I I I I I -+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 0.732 I I I I I -+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 0.736 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I -+-- I I I I I I I I I I I I I I I I I 0.790 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I -+-- I I I I I I I I 0.791 I I I I I I I I I I --+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 0.804 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I -+- I 0.815 I I --+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 0.839 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I -+--- I I I I I I 0.855 I I I I I I I I I I I -+-- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 0.880 I I I I I I I I I I I I I I I I I I ---+- I I I I I I I I I I I I I I 0.896 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I --+-- I I I I I I I I I I I 0.855 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I ---+---- I I I I I I I I I I 0.911 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I -+---- I I I I I 1.003 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I -+- I I I 1.041 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I -------+- I I I I I I I I 1.152 I ---+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 1.232 I I I I I I I I I ---+- I I I I I I I I I I I I I I I I 1.250 I I I I I I I I I I I I -+- I I I I I I I I I I I I 1.257 I I I I I I I I I I I I I I I I I I -+- I I I I I 1.303 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I --+- I 1.349 I I I I -+- I I I I I I I I I I I I I I I I I 1.359 I I --+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I 1.401 ----+- I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 1.487 I I I I I I -+---- I I I I I I I I I I I I 1.502 I I -+-- I I I I I I I I I I I I I I I 1.549 I I I I I I I I I I --------+---- I I I I I I 1.618 ---+----- I I I I I I I I I I I I I I I 1.743 I I I I I I I I I I I I I ---+-- I 1.785 I I I I I I I I I I I I -----+----- I 1.805 I I I I --+----- I I I I I I I I 1.851 I I ---+- I I I I I I I I I 1.871 I I I --+------- I I I I I I I 2.317 I I I I I ------------+- I I I I 2.434 I I I I I I I I -+---------- 2.456 I I I I I I --+- I 2.719 ---+-------- I I I I I I 2.687 ----+----------- I I I I I 3.141 I I -------------+- I I 3.161 I I I -----------+--- 3.289 I --------------+--------- I 4.039 -----------------------+--------------- I 5.072 --------------+--------------------------------------
Figura 1.1-9. Representación gráfica de la obtención de la zonificación exergética en 5 grupos que constituyen las 52 capitales de provincia en estudio.
COMPARACIÓN DE LA ZONIFICACIÓN POR GRADOS / DÍA DADA EN LA NORMA BÁSICA DE LA EDIFICACIÓN, CONDICIONES TÉRMICAS, 79 Y LA ZONIFICACIÓN SEGÚN CRITERIO EXERGÉTICO.
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Los grupos que se han formado son los siguientes :
Albacete, Guadalajara, Huesca, Logroño, Ciudad Real, Toledo, Zaragoza,
Lérida, Granada, Madrid, Cáceres, Pontevedra, Córdoba, Jaén y Badajoz.
Barcelona, La Coruña, Santander, Bilbao, Ceuta, San Sebastián, Oviedo, Orense
y Gerona.
Las Palmas, Tenerife, Huelva, Sevilla, Tarragona, Málaga, Castellón, Cádiz,
Melilla, Palma de Mallorca, Murcia, Valencia, Almería y Alicante.
Burgos, Vitoria y Lugo.
Cuenca, Valladolid, Zamora, Segovia, Teruel, Palencia, Pamplona, Salamanca,
Soria, León y Ávila.
Por último, se ha confeccionado un gráfico que representa la zonificación
exergética resultante de este análisis sobre el mapa del territorio español (Figura 1.1-
10).
COMPARACIÓN DE LA ZONIFICACIÓN POR GRADOS / DÍA DADA EN LA NORMA BÁSICA DE LA EDIFICACIÓN, CONDICIONES TÉRMICAS, 79 Y LA ZONIFICACIÓN SEGÚN CRITERIO EXERGÉTICO.
1.2. Comparación entre las Zonificaciones Climáticas consideradas
En este apartado se realizará la comparación de la zonificación climática
por grados/día de la Norma Básica de la Edificación- Condiciones Térmicas- 79 con las
tres nuevas zonas climáticas propuestas en este trabajo.
1.2.1. Comparación entre el análisis presión, temperatura y humedad realizado y la clasificación procedente de la norma básica de la edificación. Condiciones Térmicas en los edificios.
Para realizar esta comparación se ha partido del mismo número de zonas que la
Norma distingue para España, por lo que se tienen 5 grupos a comparar.
Para una mejor visualización de la Figura 1.1-4 y facilitar la comparación entre
ambas zonificaciones se ha insertado de nuevo en la siguiente página ambos mapas.
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COMPARACIÓN DE LA ZONIFICACIÓN POR GRADOS / DÍA DADA EN LA NORMA BÁSICA DE LA EDIFICACIÓN, CONDICIONES TÉRMICAS, 79 Y LA ZONIFICACIÓN SEGÚN CRITERIO EXERGÉTICO.
En la zonificación de presión, temperatura y humedad relativa se observa que
prácticamente toda la zona del litoral levantino y andaluz está contenida en el mismo
grupo (Grupo 1), a excepción de Granada. La razón de que esta provincia quede fuera
estriba en que los datos termodinámicos han sido recogidos en la capital, y no se han
tenido en cuenta los relativos a poblaciones cercanas a la costa. Suponiendo que dichos
datos hubieran sido recopilados, la parte sur de la provincia también hubiera quedado
incluida en este grupo 1.
Siguiendo con el análisis del mapa, se observa que la parte del litoral cantábrico
queda contenida en un mismo grupo (Grupo 2), con las provincias de Barcelona y
Gerona. Las reflexiones realizadas en el párrafo anterior acerca de Granada, son aquí
aplicables a la provincia de Lugo.
Es de destacar que el análisis de cluster ha incluido a una sola provincia, Ceuta,
en el Grupo 5. Este resultado resulta contraintuitivo ya que se esperaba que las
similitudes entre la climatología de Ceuta y otras capitales de provincia cercanas
hicieran que perteneciesen al mismo grupo. Sin embargo, una capital de provincia que
podría estar contenida en su mismo grupo como es Melilla, aun estando próxima a
Ceuta, no exhibe este comportamiento, ya que puede comprobarse que en la Figura
queda unida al grupo del cantábrico.
Una vez analizado el mapa resultante en este apartado, se expondrán a
continuación las diferencias más relevantes entre las zonificaciones de la norma y la de
presión, temperatura y humedad relativa.
En Galicia puede observarse como la zonificación por grados/día y la norma
puede observarse que mantiene la misma distribución: La Coruña, Pontevedra, Orense
formando un grupo y Lugo en otro grupo. En las zonificaciones posteriores se observará
que esto no se mantiene.
Por otra parte, en el litoral cantábrico ( Oviedo, Santander , Bilbao y San
Sebastián) permanece unido en un único grupo en la zonificación presión, temperatura y
38
COMPARACIÓN DE LA ZONIFICACIÓN POR GRADOS / DÍA DADA EN LA NORMA BÁSICA DE LA EDIFICACIÓN, CONDICIONES TÉRMICAS, 79 Y LA ZONIFICACIÓN SEGÚN CRITERIO EXERGÉTICO.
humedad relativa. Mientras que en la zonificación por grados/día no es así, en este caso
se subdivide en dos grupos.
Como ejemplo de la disparidad obtenida entre ambas zonificaciones, es el caso
de las provincias de Lugo y Vitoria. Puede observarse que en la zonificación dada por la
norma aparecen junto a Logroño y Huesca, mientras que en la zonificación en cuanto a
presión, temperatura y humedad relativa aparecen aisladas. En primer lugar, hay que
hacer notar que ambas zonificaciones muestran a Lugo y Vitoria en el mismo grupo.
Esto es debido, a que, como se observa en la Figura 1.2-1, ambas tienen un clima muy
similar: temperaturas de 11,5ºC y 11ºC, y precipitación anual de 847 y 1143 mm
respectivamente. Estas provincias poseen un clima que se caracteriza por su aislamiento
de las influencias marítimas, lo que le da un carácter continental, y que origina que las
temperaturas tengan amplitudes superiores a 16º C. El alejamiento paulatino del mar y
la influencia del relieve hacen disminuir las precipitaciones y, sobre todo, aumentar la
amplitud térmica, existiendo un invierno frío. Sin embargo, el hecho de que ambas
provincias aparezcan en grupos diferentes en las dos zonificaciones analizadas es
debido a que sólo en la zonificación propuesta en el trabajo, es determinante la altitud
ya que la variable presión es tenida en cuenta[5].
Vitoria Lugo
Figura 1.2-1. Clima de las provincias de Vitoria y Lugo.
En la zonificación presión, temperatura y humedad relativa se observa como
Castilla y León aparece en un único grupo mientras que en la zonificación por
grados/día se subdivide en dos grupos.
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COMPARACIÓN DE LA ZONIFICACIÓN POR GRADOS / DÍA DADA EN LA NORMA BÁSICA DE LA EDIFICACIÓN, CONDICIONES TÉRMICAS, 79 Y LA ZONIFICACIÓN SEGÚN CRITERIO EXERGÉTICO.
En Aragón ocurre lo mismo que en Castilla y León, en la zonificación por
presión, temperatura y humedad relativa forma un único grupo mientras que en la
zonificación por grados/día se subdivide nuevamente dos.
En Castilla La Mancha vuelve a suceder lo mismo, en la zonificación presión,
temperatura y humedad relativa forma un único grupo y en la zonificación grados/día se
subdivide en dos grupos.
Puede verse como en la zonificación presión, temperatura y humedad relativa
existe un gran grupo central: Castilla León, Castilla La Mancha y Madrid.
Otra diferencia encontrada entre ambas zonificaciones es la que se observa en la
provincia de Albacete. Esta provincia aparece disgregada del resto de Castilla-La
Mancha en la zonificación por grados/día y, sin embargo, en la zonificación de presión,
temperatura y humedad relativa aparece unida a esta Comunidad Autónoma.
Por otra parte, es en las agrupaciones de las provincias de la Comunidad de
Andalucía donde se observan las mayores diferencias. En la zonificación de grados/día
aparece subdividida en tres grupos mientras que en la zonificación de presión,
temperatura y humedad relativa se divide en dos. Esto se debe a que en la segunda
zonificación exclusivamente se han tenido en cuenta las capitales, ya que las estaciones
que han recogido los datos se encuentran ubicadas en dichos núcleos urbanos. Sin
embargo, la zonificación establecida por la norma ha tenido en cuenta mediciones de
estaciones situadas en pequeñas poblaciones. Esto hace que se puedan recoger datos
como por ejemplo los de la costa andaluza, en donde predominan fuertes vientos que
hacen que su clima sea peculiar y diferente al resto de Andalucía.
En definitiva, de la comparación realizada se observa que la zonificación basada
en presión, temperatura y humedad relativa es similar a la zonificación por grados/día
dada por la norma NBE - CT - 79. Se puede resaltar además que las diferencias
encontradas son debidas a dos razones: la primera, que en la zonificación obtenida por
presión, temperatura y humedad relativa exclusivamente se tienen en cuenta las
capitales de provincia, mientras que en la zonificación por grados / día las mediciones
han sido realizadas, además de en las capitales, en otros puntos de las diferentes
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COMPARACIÓN DE LA ZONIFICACIÓN POR GRADOS / DÍA DADA EN LA NORMA BÁSICA DE LA EDIFICACIÓN, CONDICIONES TÉRMICAS, 79 Y LA ZONIFICACIÓN SEGÚN CRITERIO EXERGÉTICO.
provincias. La segunda, que en la zonificación de presión, temperatura y humedad
relativa se han tenido en cuenta más de una variable climatológica, a diferencia de la
establecida en la norma.
1.2.2. Comparación entre el análisis entálpico realizado y la clasificación procedente de la norma básica de la edificación. Condiciones Térmicas en los edificios.
Para realizar esta comparación se ha partido del mismo número de zonas para
España, por lo que se tendrá de nuevo cinco grupos a comparar.
Se vuelven a representar las Figuras 1.1.-1 y 1.1-7 para facilitar la comparación
entre los resultados proporcionados por ambas zonificaciones.
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COMPARACIÓN DE LA ZONIFICACIÓN POR GRADOS / DÍA DADA EN LA NORMA BÁSICA DE LA EDIFICACIÓN, CONDICIONES TÉRMICAS, 79 Y LA ZONIFICACIÓN SEGÚN CRITERIO EXERGÉTICO.
Como en la anterior zonificación, destaca de la Figura 1.1-7 que de nuevo las
provincias pertenecientes al litoral levantino y andaluz están contenidas en el mismo
grupo (Grupo 1), exceptuando de nuevo Granada.
En lo referente a Galicia, en ambas se zonifica Pontevedra y La Coruña con
Oviedo, Santander, San Sebastián y Bilbao. Por otro lado, Lugo se asemeja a Castilla y
León. La única discrepancia encontrada es la de Orense, ya que en la zonificación
entálpica aparece junto a Madrid, mientras que en la correspondiente a la norma aparece
junto a La Coruña y Pontevedra. Aunque La Coruña y Orense tengan una temperatura
media similar, su distribución es completamente diferente ya que por un lado La Coruña
presenta temperaturas medias entre 10º C y 18º C mientras que Orense entre 7º C y 22º
C.
Se puede observar como en la zonificación entálpica también el litoral levantino
( Oviedo, Santander, Bilbao y San Sebastián) formando un único grupo mientras que la
zonificación por grados/ día aparece subdividido en dos.
En este caso Castilla y León aparece unificada en un único grupo pero no
Castilla La Mancha y Aragón como sucedía en la zonificación anterior.
Si se observa en esta ocasión la provincia de Ceuta, se puede constatar que en
esta ocasión está unida al grupo del cantábrico (Grupo 2). En el árbol jerárquico Ceuta
queda primero ligada a la provincia de Pontevedra, para luego unirse con Barcelona, y
finalmente con el resto del grupo. En este caso Ceuta no queda aislada en un único
grupo, como sucedía en la zonificación de la presión, temperatura y humedad relativa.
Cabe destacar que en esta zonificación Las Palmas y Tenerife están en un mismo
grupo.
Existen grandes diferencias con la clasificación arrojada por la norma. De entre
todas ellas, se destacan a continuación las más llamativas e interesantes de analizar.
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En Andalucía, el análisis entálpico es capaz de diferenciar el clima de Granada
del resto de la comunidad autónoma, tal y como lo hace el establecido en la norma. Este
hecho se fundamenta básicamente en que Granada posee un invierno más frío y en
general durante la noche la temperatura es más baja que en el resto de ciudades
andaluzas. Esto le confiere un valor añadido a la zonificación entálpica, ya que la
zonificación de la norma puede realizar análisis más detallados debido al mayor número
de estaciones disponibles en la medición (nótese que por este motivo la norma es capaz
de distinguir entre tres grupos, mientras que el análisis entálpico sólo establece dos).
Por último, se puede observar que en Castilla y León, en cuanto a la zonificación
de la norma se refiere, es subdividida en dos zonas, pero en el análisis entálpico queda
reflejada como una única zona. En Castilla y León el clima es de tipo continental, con
inviernos fríos y secos y veranos calurosos. La temperatura media está en torno a 4º C
en enero (pudiendo bajar, en días de fuertes nevadas, a varios grados bajo cero). En
verano la temperatura media es de 25º C, aunque puede subir hasta los 35º C ó 40º C.
1.2.3. Comparación entre el análisis exergético realizado y la clasificación procedente de la norma básica de la edificación. Condiciones Térmicas en los edificios
Se pasa a continuación a realizar la comparación entre la zonificación exergética
y la de la norma. De nuevo se incluye en la página siguiente las Figuras 1.1-1 y 1.1-10,
con el fin de facilitar la tarea.
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En esta ocasión se observa que el litoral levantino y andaluz se unen a Baleares,
Canarias y Melilla. Esta agrupación es más convincente que la anterior, ya que tienen
climatologías similares.
Por otra parte es de destacar que el grupo formado por el litoral cantábrico,
Barcelona, Gerona y Ceuta no se ha modificado con respecto a los anteriores análisis.
Esto otorga al análisis exergético una robustez respecto a los resultados válidos
obtenidos con las demás variables termodinámicas.
Con respecto a las diferencias encontradas con la norma, la primera peculiaridad
a destacar se encuentra en Galicia. Se puede observar que en el criterio exergético
Galicia lo conforman tres grupos: La Coruña y Orense por una parte, Lugo y
Pontevedra, en lugar de dos como en la norma. Esto se debe fundamentalmente a la
diferencia existente entre Pontevedra, La Coruña, Orense y Lugo tanto en temperaturas
como en precipitaciones:
Galicia básicamente tiene un clima oceánico, por lo que es extremadamente
variable (este tipo de clima lo es, precipitaciones alternadas con sol) y además está
situada entre el Océano Atlántico y la Meseta, lo cual aporta una gran diversidad
climática. En cuanto a las temperaturas medias se observa un aumento de las mismas a
medida que avanzamos hacia el sur y sureste peninsular. Mientras que La Coruña posee
una media de 13,9 ºC, Orense alcanza los 14ºC, Vigo los 15ºC y Lugo los 12ºC. A las
precipitaciones descienden desde el noroeste en dirección sureste y aumentan en
dirección norte-sur por la costa. Los aproximadamente 150 días de lluvia de la costa
noroeste hasta los 110 de la costa suroeste, hacen suponer que las regiones costeras del
noroeste tienen un régimen bastante constante. Mientras que en la Coruña, las lluvias se
distribuyen a lo largo del año, con aumento en invierno y en otoño, pero con
importantes precipitaciones en verano (125,4 mm), en algunos puntos de la provincia de
Orense se recogen 67,7 mm en la misma estación. Este hecho define un aumento de la
torrencialidad, lo que lleva parejo la acumulación de agua en ciertos meses y la escasez
en otros. Todos estos hechos encontrados en la región gallega justifican las diferencias
existentes con respecto a la norma, observándose por tanto que la zonificación
exergética se asemeja más a la realidad en esta zona.
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Fijando ahora el análisis en la Comunidad Autónoma de Castilla y León, la
única provincia que difiere en su climatología es Burgos. Esta discrepancia puede ser
debida fundamentalmente al clima tan dispar que posee Burgos:
- Es un clima más húmedo que el resto de Castilla y León
- Existe mucha más cantidad de nubes
- Al este de Burgos se encuentra el Sistema Ibérico que hace que se retengan
más nubes dependiendo del viento existente en ese momento.
- El viento norte-noroeste hace que bajen las temperaturas bruscamente sobre
todo durante el verano. Por ello, las medias de las temperaturas no son del todo
correctas, porque existen descensos bruscos durante el día.
Todos estos factores ratifican los resultados obtenidos por el análisis exergético,
en los que Burgos aparece aislada del resto de su Comunidad Autónoma.
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1.3 Resumen y conclusiones
En esta primera parte del trabajo se ha realizado un análisis de la zonificación
por grados/día dada por la Norma NBE-CT-79, porponiendo otras tres zonificaciones
basadas en las siguientes variables climatológicas y termodinámicas:
-Presión, Temperatura y Humedad Relativa
-Entalpía.
-Exergía.
Todas ellas se han obtenido mediante un análisis estadístico basado en “cluster”
que ha permitido agrupar en cinco zonas las capitales de provincia españolas, tal y como
lo hace la norma.
Para cada una de las zonificaciones propuestas se ha analizado las agrupaciones
que han resultado del estudio, observando las diferencias más relevantes con respecto a
la zonificación establecida en la norma.
Como resumen, se destacan las características más relevantes de cada una de
ellas:
- En la zonificación por grados/día se puede observar como Las Palmas y Melilla
pertenecen al mismo grupo que Cádiz y Málaga.
- Zonificación basada en presión, temperatura y humedad relativa: Ceuta se
encuentra formando un único grupo. Además cabe destacar que el litoral
levantino junto con Palma de Mallorca, Tenerife y Las Palmas pertenecen al
mismo grupo.
- Zonificación basada en la entalpía: Tenerife y Las Palmas forman un solo grupo
mientras que la ciudad de Ceuta queda en esta ocasión unida al litoral
cantábrico.
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- Zonificación basada en la exergía: en este caso no se encuentra ninguna capital
de provincia española aislada. El más pequeño de los grupos conforman las
ciudades de Vitoria , Burgos y Lugo.
Hay que decir que todas las zonificaciones calculadas en este proyecto son
igualmente válidas. Las diferencias entre ellas radican exclusivamente en los
criterios basados en su cálculo.
Sin embargo, debido a la propia definición de exergía, que determina la máxima
energía utilizable, es la zonificación más adecuada. Esto es así porque, como se ha
podido observar en el desarrollo del trabajo realizado, unos valores determinados de
presión, temperatura y humedad relativa pueden dar el mimo valor de máxima
energía utilizable. Véase a modo de ejemplo la ciudad de Ceuta. Mientras que en la
zonificación exergética aparece unida a otras ciudades ( como por ejemplo La
Coruña). Por tanto es en esta zonificación donde se puede concluir que, por ejemplo,
en La Coruña y Ceuta, habiendo condiciones ambientales de partida diferentes hay
que utilizar la misma energía para conseguir las condiciones de confort.
Esto motiva el estudio de una segunda parte del trabajo que analiza en más
profundidad el análisis exergético realizado en esta primera parte.
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