Sistema de revestimiento cerámico con enfriamiento por evapotranspiración.

El objeto de la invención es un sistema de revestimiento exterior para edificios y construcciones mediante piezas de material cerámico poroso o similar denominado "fachada-botijo". El sistema se puede aplicar como aplacado directo o como hoja exterior en soluciones de "fachada ventilada". Frente a soluciones tradicionales de revestimientos "pasivos" en los edificios

, el sistema incorpora la posibilidad de provocar un enfriamiento en su superficie gracias a la evapotranspiración inducida por la aportación de agua a través de una red de alveolos en el interior de las piezas. Su aplicación principal es el control térmico de la envolvente en climas cálidos y la capacidad de enfriamiento del aire de los espacios interiores de los edificios.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201200909.

Solicitante: UNIVERSIDAD DE SEVILLA.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: GARCIA LOPEZ,JAVIER.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION E — CONSTRUCCIONES FIJAS > EDIFICIOS > ESTRUCTURA GENERAL DE LOS EDIFICIOS; MUROS, p. ej.... > Construcciones en general; Estructuras que no se... > E04B1/76 (especialmente relativos al calor solamente (aislamiento térmico en general F16L 59/00))
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Sistema de revestimiento cerámico con enfriamiento por evapotranspiración.

Fragmento de la descripción:

Sistema de revestimiento cerámico con enfriamiento por evapotranspiración Objeto de la invención

El objeto de la invención se enmarca en el área de la arquitectura, construcción, el sector cerámico, la arquitectura bioclimática, la eco-construcción, la biomfmesis y de la eficiencia energética de edificios. Se trata de un sistema de revestimiento exterior para cerramientos de edificios y construcciones mediante aplacado de piezas de material cerámico poroso o de caracteristicas similares, con capacidad de enfriamiento superficial por evapotranspiración, también conocida como "efecto botijo". Está especialmente indicado para localizaciones con climas cálidos y secos donde existan una elevada demanda energética para la refrigeración de edificios o se pretenda mitigar el efecto "isla de calor" en un entorno urbano.

Estado de la técnica

Las soluciones de revestimiento de los edificios mediante placas de piedra natural y artificial, cerámica y gres son técnicas habituales en la construcción

contemporánea y ampliamente extendidas por todo el mundo. Conforme al estado de la técnica actual; H. Schmitl, A. Heene. "Tratado de construcción". 7a edicición ampliada. Ed. Gustavo Gilí. Barcelona 2002.Pág 231 -236, según su forma de colocación, encontramos dos formas de colocación alternativa de las placas en las fachadas: mediante fijación directa (empleando una capa continua de mortero o similar) , o con fijación indirecta, ejecutando una cámara de aire entra las placas y el edificio, mediante una técnica denominada como "fachada ventilada".

Las soluciones constructivas de revestimientos discontinuos mediante placas para fachadas previstas por la normativa española de edificación comprende un numeroso abanico de soluciones constructivas posibles, las cuales se definen en los siguientes apartados del Catálogo de Elementos Constructivos; Ministerio de Fomento."Catálogo de Elementos Constructivos" CEC. Documento reconocido para el Código Técnico de la Edificación. Versión marzo.2010. www.codigotecnico.org., CEC.:

• 4.2.6 Fábrica con revestimiento discontinuo, sin cámara o con cámara de aire no ventilada, aislamiento por el interior.

• 4.2.7 Fábrica con revestimiento discontinuo, con cámara de aire ventilada, aislamiento por el interior

• 4.2.8. Fábrica con revestimiento discontinuo, con cámara de aire ventilada, aislamiento por el exterior.

• 4.2.10 Fachada ligera ventilada.

Las fachadas y envolventes convencionales de los edificios, como las previstas en el CEC, mantienen, tradicionalmente, un carácter o comportamiento pasivo frente a la regulación de la temperatura interior de los edificios. Su aislamiento permanece constante en el tiempo, y el flujo de calor se produce, fundamentalmente, en función del salto térmico existente entre ambas caras.

La evapotranspiración es un fenómeno que se define como la pérdida de humedad de una superficie o suelo, que se produce por evaporación directa junto con la pérdida de agua por transpiración de la vegetación. Este fenómeno se ha tenido en cuenta como potencial técnica bioclimática de acondicionamiento de los edificios dando lugar a soluciones constructivas como son las cubiertas vegetales y las últimamente desarrolladas fachadas vegetales. La evapotranspiración de la cobertura vegetal del edificio actúa así como un eficaz elemento regulador de la temperatura y humedad en la superficie e incluso del entorno inmediato de los edificios.

Entre las múltiples referencias científicas localizadas sobre estas aplicaciones de fachadas vegetales o "naturación vertical"; Terapia Urbana, Spin-off de la Universidad de Sevilla, se ha especializado en el desarrollo de soluciones de fachadas vegetales. ht!p:/lwww.terapiaurbana.es/. podemos destacar la descrita en el artículo "Comportamiento térmico de una sistema de revestimiento naturado sobre muros de fachada':' C.Y. Cheng, Ken K.S. Cheung, L.M. Chu, "Thermal performance of a vegetated cladding system on facade walls", Building and Envíronment, Volume 45, Issue 8, August 2010, Pages 1779-1787, ISSN 03601323, 10.1 016/j.buildenv.201 0.02.005 (ht!p:/lwww.sciencedirec!.com/science/articlel píi/S0360132310000545) En él se destaca como conclusión práctica que "el revestimiento de vegetación reduce la temperatura interior y el retraso en la transferencia de calor solar, que por lo tanto reduce el consumo de energia en aire acondicionado en comparación con un cerramiento exterior del edificio de hormigón desnudo". Del mismo modo, se deduce que el efecto de enfriamiento se asocia estrechamente con el área cubierta por las plantas vivas y de la humedad del soporte de cultivo.

Sin embargo, las soluciones de cubiertas y fachadas vegetales presentan unos importantes costes de inversión, y especialmente, de mantenimiento ya que su correcto funcionamiento depende, precisamente, de la vida de las especies vegetales incorporadas al cerramiento, según queda descrito en la bibliografía referida.

La cerámica, como material constructivo empleado en revestimientos, presenta una interesante propiedad como es la absorción parcial de humedad a través de su superficie (cuando no presenta acabados de tipo impermeable, vidriados, etc) . Esto se ha aprovechado tradicionalmente como un recurso de acondicionamiento ambiental, cuyo ejemplo más inmediato es la costumbre de regar el suelo (cerámico) de los patios en Andalucía para refrescar el ambiente durante el verano. Otro ejemplo de aprovechamiento de esta propiedad de la cerámica lo encontramos en el principio físico denominado "efecto botijo"; En el artículo de wikipedia sobre el término "botijo" puede encontrarse la expresión matemática que describe el proceso físico del funcionamiento termodinámico del botijo: hUp:lles.wikipedia.org/wiki/Botijo#F.C3.ADsica.2C_qu.C3.ADmica-y_matem.C3.A 1 tica_del_botijo. Existen en el mercado varios productos de base cerámica para su utilización como revestimiento discontinuo exterior en los edificios, bien sea como baldosas para su aplicación directa o mediante placas para su colocación como fachada ventilada. Según el catálogo de materiales cerámicos de HYSPALlT: "Los revestimientos discontinuos de elementos cerámicos son placas de poco espesor fabricadas con arcillas y/u otras materias primas inorgánicas generalmente utilizadas como revestimiento de suelos y fachadas, moldeadas por extrusión, por prensado o por otros procedimientos a temperatura ambiente, seguidamente secadas y posteriormente cocidas a temperaturas suficientes para desarrollar las propiedades necesarias." Según esta publicación, dentro de los materiales cerámicos aplicables en fachadas, en función de su absorción al agua, por encima del 6% se sitúan las denominadas "terracotas". Este tipo de material será el que nos interese desde el punto de vista de la invención, al ser el de mayor capacidad de absorción al agua (L.Vega Catalán et al "Catálogo de Soluciones Cerámicas para el cumplimiento del Código Técnico de la Edificación". HYSPALlT e IETcc. 2008. Págs. 38-40)

Un ejemplo interesante de aplicación de la cerámica humedecida artificialmente como técnica de control ambiental pasivo fue el empleado en la construcción del Pabellón de España en la exposición internacional de Zaragoza 2008. El arquitecto Patxi Mangado, con el asesoramiento del Centro Nacional de Energías Renovables (CENER) , proyectó un "bosque" de columnas conformadas por piezas cerámicas cilfndricas exlruidas por cuyo interior circulaba el agua y, al evaporarse en su superficie, refrescaba el espacio del porche del edificio.

Patentes publicadas de interés:

ES8606940 A1, PROCESO DE ENFRIAMIENTO ADIABATICO PARA EL ACONDICIONAMIENTO DE EDIFICIOS ESPECIALMENTE DE GRAN TAMAÑO ES1063712...

 


Reivindicaciones:

1.

2.

3.

4.

Sistema de revestimiento cerámico con enfriamiento por

evapotranspiración o "efecto botijo" caracterizado por estar formado por

a) un aplacado de piezas cerámicas saturadas de humedad con alveolos longituánales y fijadas mediante anclajes químicos o mecánicos a un soporte estructural independiente, b) un sistema de abastecimiento de agua que hace circular el agua por gravedad por las paredes interiores de los alveolos y,

c) uniones o juntas horizontales entre piezas mediante casquillos flexibles estancos o piezas similares que interconectan verticalmente los alveolos de distintas piezas entre sí a lo largo de la fachada, una de recogida de agua en la base del tramo de fachada mediante un canalón y opcionalmente, una cámara de aire entre el aplacado y la hoja interior del cerramiento del edificio.

Sistema de fachada cerámica según reivindicación caracterizada porque las piezas cerámicas presentan una superficie exterior de estrías verticales con resaltos, en forma de greca, con un espesor entre 5 y 15 mm, de modo que el perímetro desarrollado duplique aproximadamente la longitud de la pieza, y unos alveolos con una sección interior libre de entre 10 y 20 mm de diámetro interior libre para favorecer la evaporación del agua y el máximo aprovechamiento del material.

Sistema de fachada cerámica según reivindicaciones anteriores caracterizado porque las piezas cerámicas que lo componen están formadas por material de tipo cerámico, con una absorción al agua, superior al 10% y un acabado superficial en la cara exterior sin tratamientos, películas o pinturas que cierren los poros de la cerámica y eviten que se evapore el agua aportada a la pieza a través de los alveolos.

Sistema de fachada cerámica según reivindicaciones anteriores caracterizado porque las piezas cerámicas que lo componen tiene su cara interior impermeabilizada, o bien están fijadas a un soporte auxiliar impermeable continuo preferentemente metálico.

5. Sistema de fachada cerámica según reivindicaciones anteriores

caracterizado por disponer de una instalación de abastecimiento de agua

en la parte superior de la fachada mediante micro-difusores o boquillas de

riego en cada alveolo, y por su recogida inferior y reutilización en el

5 sistema, formado por canalizaciones, válvulas, depósitos, bombas y

elementos de control, que se activa automáticamente en función de las

condiciones atmosféricas, de radiación solar incidente sobre la fachada y

el grado de humedad de la cerámica.

10 6. Sistema de fachada cerámica según reivindicaciones anteriores

caracterizado por disponer, opcionalmente, de una cámara de aire

continua de aproximadamente entre 3 y 10 cm de espesor entre las piezas

cerámicas y la hoja interior del cerramiento, aperturas regulables mediante

rejillas o compuertas en su parte superior e inferior y tomas de aire hacia

15 el espacio interior del edificio.

7. Sistema de fachada cerámica según reivindicación 6, caracterizado porque

el acabado interior de la pieza y y el posible soporte auxilia r continuo de

tipo metálico son estriados para maximizar la superficie de intercambio

20 térmico con el aire de la cámara.