INFORME HC67 LA REINA

Análisis y Diagnóstico Termográfico de la Envolvente Térmica para el Ahorro y Conservación de Energía en cinco tiendas Homecenter Sodimac de la Región Metropolitana

HC67 | LA REINA

Av. Jorge Alessandri 1347 Santiago, CHILE

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Análisis y Diagnóstico Termográfico de la Envolvente Térmica para el Ahorro y Conservación de Energía en cinco tiendas Homecenter Sodimac de la Región Metropolitana

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HC67 | LA REINA Descripción de la Visita Preliminar La tienda HC67 presenta un diseño diferente al de otros puntos de venta de Homecenter SODIMAC, ya que se trata de una conversión de la antigua cadena de equipamiento y mejoramiento para el hogar perteneciente a Falabella, llamada “Home Store”, a la marca Homecenter de SODIMAC, como parte de su fusión en 2003.

Según el encargado de mantenimiento, Enrique González, la tienda presenta infiltraciones de aguas lluvias en múltiples puntos que se distribuyen homogéneamente en la cubierta del edificio. Sin embargo, describe, se observa una mayor concentración en el sector de Centro de Cajas, pasillos Centrales, y, especialmente, en el pasillo de Comunicaciones, donde existe en punto de alto flujo de humedad por infiltración que forma “una verdadera cascada”. El funcionario menciona que se han solicitado cotizaciones para la reposición completa de la membrana de impermeabilización de caucho EPDM de la cubierta, que se estima en un costo de CLP 180 millones.

En la actualidad el sistema de climatización presenta algunos desperfectos en su funcionamiento, donde 3 de los 12 equipos de menor capacidad instalada no están operativos, y los 4 equipos de mayor capacidad funcionan perfectamente. Los equipos 02

de climatización no dependen del control centralizado, y cuentan con termostatos en tienda, por lo tanto, el encargado de mantenimiento asume que el gasto energético asociado a climatización tiene un cierto control dinámico, sin embargo no existe la evidencia en ese sentido.

La cubierta de HC67 no presenta lucarnas de ningún tipo, y no se observan en ella perforaciones derivadas de la instalación de soportes metálicos para letreros en la cubierta, como otras tiendas analizadas en este estudio, por lo que se trata de una envolvente homogénea de paneles de Sandwich Dek, con impermeabilización de membrana de caucho EPDM color negro como terminación en su cara exterior.

Los tres accesos públicos principales en HC67, todos ubicados en la fachada poniente de la tienda (incluido el acceso desde Sala de Venta a Jardín Exterior) presentan puertas vidriadas de cierre automático, actualmente en perfectas condiciones de operación, sin embargo no cuentan con cortinas de aire instaladas para controlar el flujo de aire con temperaturas diferentes entre el interior y exterior de la envolvente térmica del edificio. Sin embargo, el Portal de acceso al Patio Constructor desde la Sala de Venta se mantiene permanentemente abierto durante las horas de operación de la tienda, lo

ANÁLISIS Y DIAGNÓSTICO TERMOGRÁFICO PARA EL AHORRO Y CONSERVACIÓN DE ENERGÍA

Portal de acceso al Patio Constructor.

que constituye un constante punto de pérdida de temperatura por efectos convectivos durante los meses más fríos del año, y de ganancias térmicas durante los más cálidos. Por esta razón, el diseño original considera una gran cortina radiante a gas que se mantiene instalada, sin embargo el equipo se encuentra detenido por desperfectos, razón por la cual la administración del local ha considerado su retiro, en detrimento de su reparación, por razones presupuestarias, según indicó el encarga-

Patio de maniobras en área de Recepción.

do de mantenimiento durante la visita preliminar.

Todos los accesos de servicio y logística se ubican en la esquina nororiente de la tienda, concentrando una batería de tres andenes de descarga contiguos entre sí, correspondientes al área de Recepción, junto a un cuarto andén, también adyacente, dedicado al área de Despacho. Estas cuatro aberturas en la envolvente térmica vertical del edificio constituyen puntos de flujo involuntario y descontrolado de temperatura entre el interior y el exterior, por efectos

Patio de maniobras en área de Recepción.

convectivos, durante sus horas de operación diaria, es decir entre las 08:00 y las 17:30 horas (aunque recibe solo hasta las 16:30 horas), quedando solo uno de los andenes abierto hasta las 21:00 horas.

Esta condición de infiltración de aire frío exterior (en invierno) durante casi 10 horas del día produce un enfriamiento de la temperatura dentro de la Sala de Venta, debido a que el área de Recepción no cuenta con una separación estanca hacia la Sala de Venta.

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Acceso desde el área de Recepción.

En cambio, presenta un portón de seguridad con malla acma que facilita un flujo de aire permanente desde la tienda hacia el exterior. Mismo fenómeno se observa durante los meses más cálidos del año, cuando, por el contrario, grandes volúmenes de aire caliente fluyen hacia el interior de la Sala de Venta a través del área del Recepción, situación que, según relata el funcionario de manetenimiento de HC67, en ocasiones hace insostenible la temperatura al interior de dicho recinto.

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Acceso desde el área de Recepción.

Si bien HC67 tiene un número reducido de accesos en su muro poniente, lo cual es favorable para disminuir pérdidas/ganancias térmicas por efectos conductivos durante los meses más cálidos del año (cuando la apertura de la envolvente térmica se gestiona automáticamente o de manera eficiente), su orientación (exposición solar) sumado a la materialidad de la envolvente perimetral del edificio (hormigón armado) cuya masa térmica absorbe radiación solar durante todo el transcurso del día, permiten

Acceso desde el área de Recepción.

retardar la velocidad de conducción de ganancias térmicas hacia el interior de la Sala de Venta, de modo que solo comiencen a percibirse a partir de las últimas horas de operación de la tienda (en horario extendido hasta las 22:00 horas durante fin de año) y durante la noche. Por el contrario, en invierno, existen puntos extremadamente vulnerables debido a su ubicación en el layout de tienda, como es el caso del área de Círculo de Especialistas, que se ubica entre dos puntos de flujo constante de aire frío

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Área de Círculo de Especialistas.

(cruzado) hacia el interior de la Sala de Venta, como son el Portal de acceso al Patio Constructor y el portón de acceso al área de Recepción/Despacho.

Según menciona el encargado de mantenimiento de HC67 “el calor en verano en este punto es soportable, no así en invierno (en base a consulta a encargados del área de Círculo de Especialistas). Por esta razón, en días de temperatura muy baja, los encargados optan por instalar calefactores eléctricos portátiles para resolver sus propias necesidades de

Pasillo de Comunicaciones.

confort térmico, con el consiguiente riesgo que eso reviste como potencial foco de incendio.

Finalmente, en las fotos superiores se puede observar el impacto que producen las infiltraciones de aguas lluvias por medio de la cubierta en el funcionamiento normal de la tienda. En ese caso, se puede ver las medidas precarias con que se mitiga (proactivamente) el potencial daño sobre los productos a través de la instalación de grandes paños de polie-

Pasillo de Comunicaciones.

tileno en la parte superior de los racks, y sacos de arena en la parte inferior, para evitar la propagación del agua. Si bien la cubierta no presenta infiltraciones visibles, las imágenes infrarrojas del estudio termográfico permitirán una revisión de esta zona, si bien, según menciona el encargado, en ocasiones las infiltraciones de aguas lluvias se ubican en los puntos de apoyo de los soportes metálicos de los equipos de climatización y en la perforación para los avances verticales de los ductos e inyectores.

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PLANTA PISO 1 Análisis Planimétrico Tal como ha sido descrito y en base a lo observado preliminarmente, la tienda HC67 cuenta con una planta principal bastante simple, con un número óptimo de accesos públicos (fachada poniente) y de servicios (esquina nororiente), concentrados solo en dos caras del perímetro del edificio. Sin embargo, ninguno de los tres puntos de acceso de público o de servicio cuenta con desempeños óptimos para reducir pérdidas de energía entre el interior y el exterior de la tienda durante las horas 08

de operación de la tienda. Para lograr ese objetivo, el ideal es evaluar la implementación de soluciones complementarias entre sí, que funcionen de forma conjunta, como son: (1) Cortinas de Aire; (2) Sistemas de Cierre Automático de Puertas; (3) Vestíbulos de Doble Puerta; (4) Paneles de Doble Vidriado hermético; (5) Reemplazo de portón (acma) en Recepción;

(6) Control de temperatura de confort en tienda; Si bien las solución (2) se observa actualmente en terreno en HC67, es necesario estandarizar el uso eficiente de (1), que actualmente presenta un funcionamiento optimo, extendiéndolo al resto del perímetro del edificio, incluidos los accesos de servicio, para conseguir una gestión más eficiente de la envolvente térmica, realizando además un mantenimiento preventivo y continuo de los equipos.

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La solución (3) debiera evaluarse en los accesos públicos de la fachada poniente, ya que representan el principal flujo constante de personas, por lo que una solución de diseño como son los vestíbulos de doble puerta podría ser más eficiente en el tiempo, especialmente en eventos de falla de las cortinas de aire, sin embargo es una solución significativamente más intensiva en cuanto a demanda de espacio. Como complemento, los paños vidriados en las puertas de acceso podrían mejorar su desempeño implementando la solución (4), especialmente debido a que se trata de dimensiones bastante acotadas respecto de otras tiendas analizadas en este estudio. En el caso del portal que conecta la Sala de Venta con el Patio Constructor, así como en el eje de traspaso a las áreas de Recepción y Despacho, el ideal es contar con cortinas de aire de activación automática, evitando así instalarlas sobre los andenes de descarga. En cuanto al acceso desde la Sala de Venta a las áreas de Recepción y Despacho, donde actualmente se observa un portón metálico deslizante de malla acma que no cumple con ofrecer una separación estanca entre ambos recintos, se propone la solución (5), en desempeño conjunto y complementario con (1).

En cuanto a la planta de cubierta, HC67 no presenta mayores desafíos térmicos en cuanto a in-

tercambios de temperatura a través de la envolvente térmica horizontal por efectos convectivos, ya que la solución de cubierta es bastante estanca. Tampoco por efectos conductivos desde el interior debido a que los materiales en contacto con el espacio habitable del edificio cuentan con un bajo coeficiente de conductividad. Sin embargo, si bien la membrana de caucho EPDM es óptima como solución de impermeabilización, su tono negro podría estar produciendo un efecto adverso para la conservación energética al interior de la Sala de Venta, donde la gran cantidad de energía radiante que absorbe (por su color y extensión horizontal) podría estar aumentando la temperatura al interior del espacio durante los meses más cálidos del año. Esto podría explicar las altas temperaturas que experimentan las tiendas de HC67 La Reina y HC66 Ñuble que, si bien presentan un bajo número de aberturas en su envolvente térmica vertical, su temperatura ambiental interior es bastante superior a la temperatura exterior durante los días más calurosos del año, según indican sus respectivos encargados de mantenimiento.

Cubierta con sistema de caucho EPDM color blanco. (foto: Firestone)

Aplicar soluciones de impermeabilización por medio de membranas de EPDM de color blanco o tonos más claros, en vez de negro, podría ayudar a resolver ese problema debido a su mejor desemGlobal·Nomad | IMPROVING BUILDING PERFORMANCE

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Cubierta en HC67, con sistema de caucho EPDM.

peño asociado a un mayor indice de reflectividad solar respecto del caucho tradicional, incrementando la capacidad de conservación energética al interior de la envolvente, reduciendo a su vez el requerimiento de consumo de los sistemas de enfriamiento del edificio. Es importante considerar que subir la temperatura ambiental interior en 1o C cuesta tres veces menos que bajarla en 1o C, por lo tanto disminuir la absorción de energía radiante de la cubierta puede significar un im10

portante ahorro en el consumo energético del edificio durante los meses más cálidos del año.

La solución (6) propone recuperar o bien lograr una “sintonía más fina” respecto del control de los equipos de climatización de HC67 y su temperatura de inyección, dando uso dinámico a los termostatos existentes o bien instalando nuevos equipos de control de temperatura que permitan alcanzar confort y ahorros en el consumo de energía en la partida de climatización,

debido a (a) una gestión óptima de la envolvente térmica del edificio, (b) un funcionamiento adaptativo del sistema de climatización, basado en los requerimientos térmicos de la Sala de Venta en tiempo real, en el transcurso de todo el año y (c) la aplicación de estrategias pasivas en la gestión de las variables ambientales al interior del edificio, en horarios no operativos de la tienda, considerando las complejidades espaciales propias de HC67 Nueva La Florida.

ANÁLISIS Y DIAGNÓSTICO TERMOGRÁFICO PARA EL AHORRO Y CONSERVACIÓN DE ENERGÍA

Análisis y Diagnóstico Termográfico A continuación, se presenta un análisis y diagnóstico cualitativo de la envolvente térmica de HC67 Nueva La Florida, realizado entre el 19 de Octubre y el 05 de Noviembre de 2015, con objeto de ubicar y documentar patrones anormales de radiación infrarroja (llamadas excepciones) que pueden derivar en problemas para el operador del edificio y sus ocupantes en el corto o largo plazo debido a su impacto directo o indirecto en el confort térmico interior de la Sala de Venta, especialmente.

Por medio de imágenes digitales termográficas y convencionales, se busca principalmente detectar los excesos de pérdida de energía a través de la envolvente térmica del edificio, para mejorar su desempeño al impedir flujos involuntarios de energía a través de ella durante el año, e idealmente en el ciclo de vida completo del edificio.

Los resultados podrán requerir la reparación de patologías constructivas identificadas en la envolvente térmica de HC67 Nueva La Florida. Asimismo, las soluciones a las excepciones identificadas podrán demandar otras actividades de mejora, como por ejemplo la incorporación de medidas de optimización en la gestión de los elementos móviles de la envolvente y de las condiciones ambientales de confort térmico, y la incorporación de nuevos elementos que permitan un mejor desempeño energético del edificio HC67 Nueva La Florida.

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FIG. 01 En esta imagen se puede observar uno de los pasillos principales de la Sala de Venta.

Debido a la simpleza de su solución de cubierta “ciega”, no se observan puntos de infiltración aparentes en la cara interior de la envolvente horizontal del edificio.

Lo mismo se puede observar en el muro lateral y en sus encuentros con la cubierta, presentando temperaturas homogéneas sin infiltraciones de aire aparentes.

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FIG. 02 Tal como en la imagen anterior, esta imagen presenta una envolvente térmica sin infiltraciones de aire aparentes hacia y desde la Sala de Venta, y no se observan puntos de infiltración aparentes en la cara interior de la envolvente horizontal del edificio.

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INTERIOR

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FIG. 03 Al igual que en la imagen anterior, esta imagen presenta una envolvente térmica sin infiltraciones de aire aparentes hacia y desde la Sala de Venta. Sin embargo, en el punto 1 se observa el ducto de aire acondicionado inyectando aire con temperatura inferior a la presente en la Sala de Venta.

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FIG. 04

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Otro sector de la Sala de Venta donde se observa un punto de inyección del sistema de climatizacón impulsando aire frío hacia el interior del edificio, cuando la intención es calefaccionar el espacio de tienda (temperatura exterior referencial cercana a los 11o Celsius al momento de captar la termografía).

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En esta imagen se observa un desempeño óptimo de los elementos verticales (muro) y horizontales (cubierta) de la envolvente termica del edificio, desde el interior de la Sala de Venta. Sin embargo, el encuentro entre ambos elementos presenta una aparente infiltración de temperatura fría desde el exterior, ya sea por efectos conductivos o convectivos. Se recomienda revisar este punto para verificar la calidad del detalle constructivo en terreno.

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INTERIOR

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FIG. 06 En la imagen se observa uno de los dos accesos principales a la Sala de Venta, que funciona normalmente en cuanto a su operación automática y estanqueidad aparente. Sin embargo, carece también de cortinas de aire, al igual que todos los demás puntos de acceso al edificio.

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FIG. 07 La imagen presenta uno de los dos accesos principales de la tienda, desde el interior de la misma. Gracias a la termografía, se puede observar evidencia de que, debido a la carencia de cortinas de aire para gestionar de manera eficiente la envolvente térmica del edificio, en cada apertura de puertas ingresa aire más frío (color negro) a la Sala de Venta y evacúa aire con mayor temperatura hacia el exterior, en ambos casos de forma involuntaria y descontrolada.

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FIG. 08 El portal de accesso desde Jardín Exterior a la Sala de Venta funciona normalmente en cuanto a su operación automática y estanqueidad aparente. Sin embargo, carece también de cortinas de aire, al igual que todos los demás puntos de acceso al edificio.

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FIG. 09 La figura muestra dos de las cuatro cortinas correspondientes a un andén de descarga (izq) de Recepción y una conexión con el área de Despacho (der). Se puede observar una notoria diferencia de temperatura superficial entre las cortinas metálicas (sin aislación térmica) y el muro de hormigón armado que las contiene. Si bien en el horario de la inspección los andenes se encuentran cerrados, durante el día permanecen abiertos durante casi 10 horas, permitiendo el flujo continuo de aire exterior y la evacuación de aire interior directamente hacia y desde la Sala de Venta.

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FIG. 10

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Idem Figura 09, se observan dos cortinas correspondientes a andenes de descarga.

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En la imagen se observa una de las dos puertas de escape desde la Sala de Venta, ubicadas en la fachada oriente de HC67.

El fenómeno que evidencia la imagen infrarroja es una aparente infiltración de aire frio por el perímetro de las hojas de puerta.

Esto sugiere que no existen sellos o burletes para mantener un comportamiento térmico óptimo en estos elementos de la envolvente del edificio.

INTERIOR

FIG. 11

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FIG. 12 Idem Figura 11, en la segunda puerta de escape desde la Sala de Venta ubicada también en la fachada oriente de HC67.

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En la figura se observa el exterior del área de acceso de funcionarios en la fachada sur de HC67, que permanece abierta todas las mañanas por períodos significativos de tiempo, lo que sugiere una importante pérdida enérgetica en invierno, por efectos convectivos, desde la Sala de Venta a través de esta abertura en la envolvente.

Se recomienda la posible instalación de una cortina de aire para mantener fluidez en los horarios de operación de la puerta

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FIG. 13

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EXTERIOR

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FIG. 14 En esta imagen se puede observar el efecto contrario explicado en la Figura 11.

El fenómeno que evidencia la imagen infrarroja es una aparente exfiltración de aire caliente por el perímetro de las hojas de puertas de escape en la fachada oriente de HC67. Esto sugiere que no existen sellos o burletes para mantener un comportamiento térmico óptimo en estos elementos de la envolvente del edificio.

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FIG. 15 En la figura se observan puertas perimetrales que permiten acceder a recintos en el área de Recepción, las cuales no presentan caracteristicas aparentes de resistencia térmica, lo que sugiere pérdidas de calor desde el interior de HC67 por medio de ellas.

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FIG. 16

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En esta imagen se puede observar la honogeneidad y estabilidad térmica que ofrece la solución de cubierta de HC67, donde por una parte no existen discontinuidades y uniones entre diferentes materiales de cierre (como ocurre en casos donde existen lucarnas) y, por otra parte, existe un eficaz sistema de impermeabilización. En consecuencia, en general no se observan fugas de temperatura desde el interior de la Sala de Venta a través de la cubierta.

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Idem Figura 16, en otro punto de la cubierta.

EXTERIOR

FIG. 17

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FIG. 18 En la figura, una de las excepciones a la eficacia de la solución de cubierta, muestra una rotura en la membrana de caucho EPDM, que ha sido reparada profesionalmente por el proveedor. La solución, si bien es un parche, no presenta problemas de pérdida de temperatura desde el interior de la Sala de Venta, según se aprecia en la termografía.

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FIG. 19 Idem Figura 18.

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FIG. 20 Idem Figura 18.

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FIG. 21 En la figura, otra de las excepciones a la eficacia de la solución de cubierta, muestra una rotura en la membrana de caucho EPDM, que ha sido reparada manualmente por el equipo de mantenimiento de HC67.

La solución, si bien es un parche menos sofisticado que el que ofrece el proveedor, no presenta problemas de pérdida de temperatura desde el interior de la Sala de Venta, según se aprecia en la termografía.

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La imagen muestra una rotura en la membrana de caucho EPDM, dejando a la intemperie el panel de cierre de la cubierta.

Si bien no se observan diferencias notorias de temperatura superficial entre materiales, es recomendable reparar este daño en el sistema de impermeabilización de forma urgente, para evitar daños extensivos sobre los paneles de cubierta, así como la lógica infiltración de aguas lluvias en próximos eventos de precipitación.

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FIG. 22

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