Dispositivo para la enseñanza de la transferencia de calor en sistemas constructivos de edificaciones

Abstract

La envolvente de una edificación es uno de los elementos más importantes para su desempeño térmico y energético, ya que es principalmente a través de ésta donde se da el intercambio de energía entre el exterior y el interior. El Grupo de Energía en Edificaciones del Instituto de Energías Renovables (GEE-IER) ha trabajado para concientizar a las autoridades, los profesionistas y sobre todo a los estudiantes en el área sobre la necesidad de hacer la selección de los sistemas constructivos para muros y techos de la envolvente (SCE) en México tomando en cuenta la transferencia de calor a través de ellos con el modelo dependiente del tiempo. El GEE-IER ha desarrollado una herramienta numérica disponible de forma gratuita en internet que está siendo muy utilizada en cursos en carreras de Arquitectura y Licenciatura en Ingeniería en Energías Renovables (LIER) y posgrados. Sin embargo hace falta contar con un dispositivo experimental con el cual, los estudiantes puedan realizar experimentos y comprobar que el calor transferido a través de un SCE cuando existe una oscilación de temperatura no es igual al que calculan usando el modelo de transferencia de calor en estado estacionario. En este proyecto se propone desarrollar dicho dispositivo de enseñanza y la guía de uso del dispositivo. Esta guía tendrá la finalidad de que el dispositivo permita al alumno comprender los conceptos de calor transferido por conducción, resistencia térmica, capacidad de almacenamiento térmico o masa térmica, modelo de transferencia de calor independiente del tiempo o estacionario y modelo de transferencia de calor dependiente del tiempo, así como entender la diferencia de realizar cálculos con el modelo de transferencia de calor estacionario y con el modelo dependiente del tiempo. En el proyecto colaborarán académicos del IER, de la Facultad de Arquitectura y del Centro de Investigaciones de Diseño Industrial (CIDI) de la UNAM, así como estudiantes de licenciatura y un estudiante de posgrado. El dispositivo desarrollado será probado en dos talleres con estudiantes y profesores de la UNAM, de la Facultad de Arquitectura y de la LIER, y se harán las modificaciones necesarias tomando en cuenta la opinión de los estudiantes y profesores asistentes a estos talleres. El CIDI colaborará en la mejora del dispositivo considerando los aspectos de practicidad, fabricación, durabilidad, ergonomía y estética del producto. La responsable del proyecto ha realizado una búsqueda en las bases de datos de patentes y no ha encontrado ningún dispositivo similar, por lo que se buscará patentar el dispositivo. Este dispositivo servirá a muchas generaciones de estudiantes de la UNAM de la Facultad de Arquitectura y de la LIER y de los posgrados en Arquitectura e Ingeniería en Energía, así como a estudiantes de otras instituciones de educación superior del país.