Observatorio de I+D+i UPM

Memorias de investigación
Tesis:
COMPORTAMIENTO TERMOMECÁNICO DE LAS ESTRUCTURAS TERMOACTIVAS
Año:2019
Áreas de investigación
  • Ingeniería civil y arquitectura,
  • Estructuras de hormigón
Datos
Descripción
Las estructuras termoactivas son elementos constructivos que almacenan o liberan energía gracias a la incorporación de un tubo en el interior de su masa por el cual circula un fluido caloportador. Sus dos sistemas esenciales son los pilotes que intercambian energía con el terreno y las losas termoactivas que aprovechan su elevada inercia térmica como instalación de climatización del edificio para proporcionar un ambiente interior constante de alta calidad. La combinación de ambos sistemas, sumados a un diseño eficiente y sostenible de la edificación, permiten la reducción del agotamiento de los recursos naturales y de la contaminación asociada, gracias a la disminución del consumo de energía. A pesar del éxito de este tipo de instalaciones en países europeos como Austria, Suiza y Alemania, existen dificultades de implantación en otros países debido al impacto potencial de los ciclos de temperatura en la vida útil del edificio. Por esta razón, el objetivo del trabajo es estudiar el comportamiento global de las estructuras termoactivas desde los puntos de vista estructural, de materiales y térmico. En primer lugar, se ha realizado un estudio del comportamiento termomecánico de los pilotes termoactivos mediante el empleo de un modelo de transferencia de carga que incluye la carga térmica, para evaluar la influencia de las cargas térmica y mecánica, así como el diámetro del pilote, en los valores de deformación y carga total aplicada. Los resultados obtenidos muestran que los ciclos de enfriamiento y calentamiento de los pilotes modifican la interacción entre el pilote y el terreno, llegando a obtener incluso asientos diferenciales, si bien es cierto que los valores máximos de deformación observados se encuentran dentro de los parámetros de seguridad. No obstante, se sugiere la incorporación de la carga térmica en el dimensionado del pilote. También se ha realizado una campaña de probetas de hormigón que reproducen el ciclo térmico anual de una estructura termoactiva para caracterizar el comportamiento mecánico del hormigón a compresión, tracción indirecta y flexión a lo largo del periodo de servicio. Se ha descubierto que el hormigón sometido a ciclos térmicos reduce sus resistencias y deformaciones, de manera que es necesario tener en cuenta estos parámetros para el dimensionado de las estructuras. Posteriormente, se ha realizado una losa termoactiva sometida a incrementos de temperatura para estudiar el gradiente de temperaturas en el interior de su masa, lo que sirve a su vez de modelo de calibración de una simulación realizada en un programa de dinámica de fluidos computerizada. El análisis de la losa termoactiva revela que el coeficiente de conductividad térmica obtenido es inferior a los valores establecidos por otros autores, lo cual influye en los valores del rendimiento de la losa como intercambiador de energía. Además, el comportamiento no se adecúa a los modelos realizados, por lo que será necesario estudiar nuevos modelos que tengan en cuenta la evolución de la conductividad térmica en función de la temperatura. Finalmente se observa un comportamiento dinámico de las estructuras termoactivas en todas sus características, lo que nos indica, por un lado, que deben tenerse en consideración a la hora de dimensionar este tipo de estructuras y, por otro, que es necesaria una regulación que permita la ejecución de este tipo de elementos con todas las garantías.
Internacional
No
ISBN
Tipo de Tesis
Doctoral
Calificación
Sobresaliente cum laude
Fecha
26/02/2019
Esta actividad pertenece a memorias de investigación
Participantes
  • Autor: Kenzo Jorge Hosokawa Menendez (UPM)
  • Director: Alfonso Cobo Escamilla (UPM)
Grupos de investigación, Departamentos, Centros e Institutos de I+D+i relacionados
  • Creador: Grupo de Investigación: Patología de estructuras, protecciones colectivas y medios auxiliares de edificación.
  • Departamento: Tecnología de la Edificación
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