La cámara FLIR ONE Pro ayuda a dar un gran paso adelante para cuantificar el rendimiento térmico de los edificios
Los ingenieros de edificación llevan afrontando desde hace muchos años las limitaciones de tiempo y coste que conlleva el uso del método de la placa de flujo térmico para calcular el valor U de un edificio, que mide lo bien que una pared, un tejado o un suelo pueden resistir la transferencia de calor.
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Pero ahora existe una tecnología más rápida, sencilla y económica que está llamada a cambiar la forma de cuantificar el rendimiento térmico por parte de los ingenieros de edificación en edificios antiguos y nuevos, y la Abadía de Westminster en Londres se encuentra entre los edificios históricos que están aprovechando sus ventajas. Este innovador sistema Heat3D® desarrollado junto con Build Test Solutions (BTS) se basa en una cámara termográfica FLIR ONE Pro.
Determinar el rendimiento térmico de un edificio (valor U) con una placa de flujo térmico y un registrador de datos exige adherir sensores con el tamaño de un posavasos a la superficie interna de una pared y dejarlos allí generalmente durante 3-7 días (dependiendo de la masa térmica de la estructura). También se necesitan sondas para medir las temperaturas del aire y de la superficie de la pared en el interior y el exterior. Este proceso es molesto, lento, costoso y de hecho solamente mide el flujo térmico a través de un punto determinado de la superficie del sensor. Las paredes no son homogéneas por naturaleza y el sensor podría estar colocado, por ejemplo, sobre una junta de mortero o un tirante en la pared, en cuyo caso los datos proporcionados no serían representativos.
Más rápidos y mejores
Heat3D fue desarrollado con BTS para reducir el tiempo y el coste necesarios para efectuar un estudio, así como la necesidad de medir la pérdida de calor a través de todas las paredes, y no de puntos aislados. Cumple la norma ISO 9869-2, que trata la medida in situ de la resistencia térmica y la transmitancia térmica de los elementos de un edificio. La Parte 2 se refiere en concreto al uso de la tecnología de infrarrojos.
Aunque los ingenieros de edificación llevan muchos años utilizando las cámaras térmicas de infrarrojos de FLIR, principalmente para realizar inspecciones, gracias a la Heat3D BTS han descubierto un nuevo uso potencial para esta innovadora tecnología. Al conectar una FLIR ONE Pro a otro hardware personalizado y a una aplicación móvil propia sería posible no solo conocer la temperatura a través de la superficie de la red sino también la transferencia de calor real.
“El potencial de esta nueva tecnología patentada se está difundiendo con rapidez”, señala Luke Smith, Director Gerente de BTS. “Ya son muchas las propiedades y las fincas que lo han aprovechado, y la Abadía de Westminster, todo un símbolo arquitectónico y cultural, se encuentra entre las más destacables”.
Haciendo historia
La Abadía de Westminster abarca un conjunto de edificios que actualmente están siendo sometidos a una serie de mejoras con el fin de aumentar su eficiencia energética con el fin de reducir sus emisiones de carbono y de garantizar su resiliencia. El decanato, por ejemplo, partes del cual se remontan al siglo XIII, se caracterizaba por un elevado consumo de energía. Con sus gruesos muros de mampostería, paneles de madera y ventajas con marcos metálicos originales, fue un buen punto de partida para realizar una evaluación basada en datos.
Para conocer el rendimiento térmico del edificio y realizar un análisis detallado, la Abadía de Westminster escogió a Keegans, empresa consultora de propiedades y construcción con un perfil multidisciplinar, que recurrió a la tecnología Heat3D de BTS para medir el valor U de los muros de ladrillos del edificio principal, así como de su extensión con muros de piedra.
Los resultados fueron sorprendentes. Los valores U de los muros fueron mucho más bajos, y por tanto mejores, de lo esperado. Por ejemplo, el valor U previsto para el muro principal, construido con ladrillos, era 1,7 W/m2K. El valor real medido fue de apenas 0,8 W/m2K, un 53% mejor de lo esperado. Por lo que se refiere al valor previsto para el muro de piedra de la extensión, edificado en el siglo XIII, era 2 W/m2K, mientras que el valor real fue 0,9 W/m2K, que equivale a una diferencia del 55%.
Más allá de las medidas
Al capturar medidas más exactas de los valores U (y de permeabilidad del aire), los expertos pueden proporcionar a sus clientes unas estimaciones más precisas de los costes energéticos anuales. En el caso del Decanato de la Abadía de Westminster, el modelo calibrado basado en las medidas reales aumentó en un 16% la precisión del valor para los costes energéticos anuales, lo cual equivale a una diferencia en el ahorro previsto de más 1.000 libras esterlinas, todo ello para un solo edificio. La Abadía de Westminster tiene previsto realizar pruebas similares en todas sus propiedades.
Un aspecto fundamental es que la información obtenida ha permitido a la Abadía de Westminster confiar en que la inversión en mejoras como el acristalamiento secundario, los controles de la calefacción y protección frente a corrientes de aire constituyen una solución económica pero suficiente si se compara con la instalación de aislamiento térmico, pues las medidas han confirmado que es innecesaria.
“Fundamentalmente ha permitido que el equipo directivo mejore la eficiencia sin comprometer la integridad histórica del decanato”, explica Luke Smith. “Sin estos datos habría sido fácil recomendar cambios que habrían sido costosos, molestos e innecesarios. Teniendo en cuenta los lujosos paneles interiores, las cornisas y los rodapiés, junto con la parte exterior decorada, habría costado miles de libras simplemente renovar la estructura del edificio tras la instalación y el aislamiento”.
¿Cómo funciona?
Heat3D
calcula los valores U mediante un hardware personalizado y una aplicación para iOS. Se monta un dispositivo móvil como un iPhone o un iPad sobre un trípode con la cámara portátil FLIR ONE Pro conectada y apuntando hacia el muro a una distancia de unos 2 m.
Para maximizar la precisión de las lecturas de la temperatura absoluta del sistema se cuelgan dos objetivos de calibración de un soporte apoyado sobre el muro dentro del campo de la cámara. Uno de los objetivos es un cuerpo negro (mate) que incorpora un sensor Bluetooth con una exactitud de 0,1°C. Su tamaño es suficiente como para representar una gran cantidad de píxeles que la cámara puede detectar. El segundo objetivo es de temperatura radiativa (un reflector isotrópico) que representa la temperatura radiativa que podría recibir la superficie del muro desde cualquier otro punto de la sala.
La FLIR ONE Pro toma una imagen de infrarrojos por minuto durante una hora. A partir de estas medidas, la aplicación calcula la transferencia de calor en toda la superficie interior de los muros exteriores. Genera un mapa de la transferencia térmica en 3D que no solo permite cuantificar la pérdida de calor sino también identificar puentes o defectos térmicos con el fin de poner en marcha las acciones correspondientes.
Las ventajas de esta tecnología comercial totalmente exclusiva son numerosas si se comparan con el método actual de la placa de flujo térmico: configuración rápida en menos de 15 minutos; imposibilidad de que se desprenda el sensor; medida de la pérdida de calor en una sección mucho más grande el muro; resultados disponibles en una hora; y carga de todos los datos en la nube de BTS y almacenamiento seguro para realizar diagnósticos y análisis de datos.
“Gracias a este método de bajo coste, rápido y no invasivo para medir el flujo de calor y los valores U de los elementos del edificio, los expertos pueden reducir a menos de la mitad el coste de sus análisis”, revela Luke Smith. “Es fácil realizar un estudio completa en una sola visita, mientras que el método de la placa de flujo térmico exige al menos dos visitas a lo largo de dos semanas. También merece ser destacado que el precio de Heat3D es alrededor de un 20% más bajo que el del sistema de placa de flujo térmico que ofrecemos”.
Tecnología probada
Heat3D es el resultado de años de investigación y ensayos en el mundo real de técnicas termográficas de infrarrojos cuantitativas. Los numerosos trabajos de comprobación basados en más de 500 comparaciones de medidas entre Heat3D y el método de la placa de flujo térmico demuestra que esta tecnología es robusta y repetible. Gran parte de la investigación se realizó con firmas prestigiosas en el Reino Unido como la Energy House de la Universidad de Salford y el National Physical Laboratory. El desarrolló se basó desde el principio en la FLIR ONE Pro.
“Escogimos iOS porque era adecuado para nuestro proyecto por el uso de ARKit, un entorno de Apple que es utilizado por los desarrolladores para crear experiencias de realidad aumentada (AR) en dispositivos de Apple”, explica Luke Smith. “FLIR Mobile SDK, por su parte, permite que los desarrolladores de iOS creen aplicaciones que utilicen la termografía de FLIR y su capacidad de detección. Esto ha impulsado el uso de la tecnología de FLIR y es una colaboración de la que estamos muy satisfechos”.
El potencial de esta nueva tecnología es enorme. Además de proteger edificios históricos, Heat3D también es ideal en nuevas construcciones para comprobar si la vivienda cumple el rendimiento térmico especificado por el constructor. El kit termográfico de infrarrojos de Heat3D y su formación asociada se pueden adquirir a BTS, que también ofrece servicio posventa y calibración.
