Infiltraciones de aire: Validación empírica y aplicación en la calibración de modelos energéticos de edificios
- Autores: Gabriela Bastos Porsani
- Directores de la Tesis: Carlos Fernández Bandera (dir. tes.), Juan Bautista Echeverría Trueba (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Navarra ( España ) en 2025
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Ana Sánchez Ostiz (presid.), Purificación González Martínez (secret.), Roberto Alonso González Lezcano (voc.), Irantzu Álvarez González (voc.), Jessica Fernández-Agüera Escudero (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Arquitectura por la Universidad de Navarra
- Materias:
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- Tesis en acceso abierto en: Dadun
- Resumen
Un modelo energético calibrado es una representación computacional del comportamiento térmico de un edificio, ajustada para reproducir con fidelidad los datos observados en condiciones reales. Siguiendo metodologías previas, el punto de partida de esta tesis es un enfoque de calibración basado en tres parámetros clave: la capacitancia térmica, la masa interna y las infiltraciones de aire. Estos factores influyen de forma decisiva en la dinámica del edificio, y su ajuste permite mejorar la precisión del modelo. Los modelos que emplean esta aproximación se denominan aquí modelo clásico. A partir de esta base, la tesis propone un marco metodológico para representar las infiltraciones de aire de forma dinámica y empírica, excluyéndolas del proceso de calibración. En lugar de tratarlas como un parámetro ajustable, se plantea caracterizarlas previamente mediante datos reales, con el fin de reforzar la coherencia física del modelo, reducir la incertidumbre y evitar compensaciones que distorsionen otros parámetros. La caracterización se realizó mediante pruebas Blower Door y ensayos de decaimiento de CO₂ con gas trazador, que permiten estimar caudales variables en el tiempo y reflejar mejor la dinámica del fenómeno. Posteriormente, estos datos se integraron en el modelo mediante las ecuaciones DesignFlowRate, EffectiveLeakageArea e InfiltrationFlowCoefficient de EnergyPlus, combinadas con coeficientes ajustados in situ a partir de mediciones, condiciones meteorológicas representativas y regresiones multivariables. La capacidad predictiva de los modelos se evaluó con el estándar ASTM D5157-19, desarrollado para validar modelos de calidad del aire interior. Aunque poco utilizado en EnergyPlus, su aplicación en esta tesis constituye una aportación metodológica novedosa. Uno de los resultados más relevantes es la importancia de usar datos de viento representativos del entorno. Los modelos que incorporan viento medido localmente o registros de estaciones cercanas, desagregados por orientación, ofrecen una estimación más precisa de las infiltraciones y mayor coherencia entre el viento exterior y la concentración de CO2;, incluso sin instrumentación específica. Aunque las ecuaciones de EnergyPlus no contemplan directamente vientos por orientación, un filtrado de datos según fachada y dirección del viento mejora de forma notable los resultados. También se demuestra la relevancia de los coeficientes empleados en las ecuaciones de infiltración. El uso de valores genéricos, predeterminados por el programa o extraídos de normativas, provoca desviaciones significativas. En cambio, los coeficientes empíricos mejoran de manera consistente la coherencia y el ajuste del modelo. Los modelos con infiltraciones dinámicas superaron siempre al modelo clásico. Mostraron un mejor desempeño en la predicción de la temperatura interior, una reducción apreciable del consumo energético y una estimación más realista de la concentración de CO2;. Además, cumplieron los criterios del estándar ASTM D5157, algo que el modelo clásico no alcanzó. Otro hallazgo clave es que una adecuada representación de la infiltración permite estimar con mayor precisión parámetros como la capacitancia térmica y la masa interna, evitando su uso como variables de compensación. En algunos casos, la capacitancia se redujo hasta un 72% frente al modelo clásico, lo que evidencia el impacto estructural de la infiltración sobre el resto del modelo. En conjunto, la tesis plantea una alternativa intermedia entre la simplicidad de los modelos que asumen tasas constantes y la complejidad de herramientas avanzadas como AirFlowNetwork o la dinámica de fluidos computacional. Su implementación permite representar infiltraciones dinámicas de forma realista y eficiente, sin aumentar de manera significativa la carga computacional, lo que resulta especialmente útil en proyectos de rehabilitación energética donde la estanqueidad es prioritaria.
