Thermo-ventilated ceramic roof tile
DOI:
https://doi.org/10.61799/2216-0388.2133Keywords:
Tile, Ceramic, Horizontal envelope, Thermal resistance, Ventilation.Abstract
The fired red clay flat tile is a roofing product traditionally developed by the ceramic construction industry of Norte de Santander, Colombia. However, the metropolitan area of Cúcuta, immersed in an arid climatic context, typified as warm sub-humid, requires ceramic pieces for roofs that present strategies of thermal resistance to radiant incidence; therefore, a flat model, without any thermal insulation technique can generate large thermal loads on the heat profiles of the horizontal envelope of the building. The present research seeks to generate a solution from the product design for flat roof tiles by introducing a thermo-ventilation parameter, increasing the thermal resistance of the piece by increasing the thickness of the tile and incorporating an air dissipation chamber function in its external surface, with the objective of reducing the impact of radiation on the building envelope. The thermal behavior of the proposed model is evaluated with respect to a traditional flat ceramic tile type product from digital thermal models implementing the finite element method. The results show an improvement of 22% with the thermo-ventilated ceramic tile product.
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References
[1] Zhanga L., Z. R. (2017). The impact of evaporation from porous tile on roof thermal performance: A case study of Guangzhou’s climatic conditions. Energy and Buildings, 136, 161-172.
[2] Novais R., S. M. (2014). Baldosas cerámicas de porosidad controlada y baja conductividad térmica mediante el uso de formadores de poros. Cerámica internacional, 40, 11637-11648.
[3] Alchapar N., S.-A. M. (2020). Energy-efficient urban buildings. Thermo-physical characteristics of traditional and recycled roofing technologies. Revista de ingeniería de construcción, 35, 73-83.
[4] Instituto de Hidrología, Meteorología y EstudiosAmbientales. (2018). Informe estacion Universidad Francisco de Paula Santander: Promedio horario de radiación. Bogotá: IDEAM.
[5] Sánchez J., R. D. (2013). El clúster de la cerámica del área metropolitana de Cúcuta (Cúcuta: Universidad Francisco de Paula Santander). Cúcuta: Universidad Francisco de Paula Santander.
[6] Vecchia F., C. G. (2006). Reacción ante el calor de cuatro sistemas de cubiertas. Ingeniería revista académica, 10, 17-23.
[7] Daza-Medina N. E., M.-I. A.-M. (2019). Diseño de teja modular ventilada en resina y arcilla sin cocer. Revista Sostenibilidad, Tecnología y Humanismo, 10, 27-33.
[8] Narváez M., S. J. (2021). Análisis térmico por método de elementos finitos en nuevos modelos de piezas cerámicas constructivas. Mundo Fesc, 11, 1-8.
[9] Narváez, M. S. (2020). Cámaras de aire ventiladas en un producto cerámico tradicional para envolventes de mampostería con enfriamiento pasivo. Mundo Fesc, 10, 128-135.
[10] F. Stazi, G. Ulpiani, M. Pergolini, C. Di Perna, y M. D'Orazio, “The role of wall layers properties on the thermal performance of ventilated façades: experimental investigation on narrow-cavity design”, Energy and Building, vol. 209, no. 109622, pp. 1-24.
[11] Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales. (2020). Características Climatológicas de Ciudades Principales y Municipios Turisticos. Bogotá: IDEAM.
[12] Alvarez-Rozo, D., Sánchez-Molina, J., Corpas-Iglesias, F., & Gelves, J. (2018). Caracteristicas de las materias primas usadas por las empresas del sector cerámico del área metropolitana de Cúcuta Colombia. Boletín de la Sociedad Española, 52 (1), 247-256.
[13] A. P. . Colmenares-Uribe, J. . Sánchez-Molina, y C. X. . Díaz-Fuentes, “Caracterización térmica y técnica del ladrillo multiperforado a nivel de laboratorio”, Respuestas, vol. 25, n.º S1, pp. 43–49, ene. 2020.
[14] M. S. . Narváez Ortega, J. . Sánchez-Molina, y C. X. . Díaz-Fuentes, “Heat transfer comparative experimentation by thermal bridge from the geometry modification of ceramic partition walls H10”., Respuestas, vol. 25, n.º S2, pp. 29–35, ene. 2020.
[15] K. B. . Díez Contreras, J. . Sánchez Molina, y D. A. . Torres Sánchez, “Elaboración Y Caracterización De Bloques Cerámicos Extruídos Usando Cenizas De La Combustión De Carbón A Escala De Laboratorio”, Respuestas, vol. 25, n.º S1, pp. 28–35, ene. 2020, doi: 10.22463/0122820X.1897.
[16] E. E. . Espinel Blanco, E. . Flórez Solano, y R. A. . García León, “Caracterización Físico-Química De Un Material Arcilloso Proveniente De La Región Nororiental De Colombia, Para La Fabricación De Bloques H-10: Physical-Chemical Characterization Of A Clay Material Coming From The Northeast Region Of Colombia, For The Manufacture Of H-10 Blocks”, Respuestas, vol. 25, n.º S2, pp. 20–28, ene. 2020, doi: 10.22463/0122820X.2298.
[17] D. S. . Blanco Meneses, J. F. . Gelves Díaz, y J. . Sánchez Molina, “Metodología de Conformación de lotes de arcilla para la industria cerámica del área metropolitana de cúcuta a partir de análisis fisicoquímicos y modelado de mezclas: Methodology for obtaining of batches of clay for the ceramic industry of the metropolitan area of cúcuta from physicochemical analysis and modeling of mixtures”, Respuestas, vol. 25, n.º S2, pp. 53–58, ene. 2020.
[18] G. . García-Sánchez, J. Chacón-Velasco, D. Fuentes-Díaz, J. . Jaramillo-Ibarra, y J. Martínez-Morales, “Modelado CFD de la combustión en calderas de biomasa – Revisión del estado del arte”, Respuestas, vol. 25, n.º 3, pp. 262–273, sep. 2020, doi: 10.22463/0122820X.2462.
[19] M. C. Olarte y J. C. Ruge, “Análisis de la relación entre la curva de retención de agua, distribución de tamaño de partículas y de poros en la caracterización de una arcilla porosa colapsable”, Respuestas, vol. 25, n.º 1, pp. 33–43, ene. 2020, doi: 10.22463/0122820X.2403.
[20] J. S. León-Becerra, O. A. . González-Estrada, y . W. . Pinto-Hernández, “Caracterización mecánica de materiales compuestos de fabricación aditiva”, Respuestas, vol. 25, n.º 2, pp. 109–116, may 2020, doi: 10.22463/0122820X.2189.
[21] C. A. Bonilla Granados, A. Y. Sánchez Delgado, y . D. I. Sanchez Tapiero, “Diseño de techos verdes y jardines verticales como sistemas urbanos de drenaje sostenible en edificaciones”, Respuestas, vol. 27, n.º 2, pp. 27–40, may 2022, doi: 10.22463/0122820X.3206.
[22] A. . Sarabia Guarin, J. . Sánchez Molina, y J. A. . González Mendoza, “Retos y tendencias del sector cerámico artesanal de Cúcuta y su área metropolitana”, Respuestas, vol. 25, n.º S1, pp. 67–79, ene. 2020.
[23] M. S. Narváez-Ortega, J. V. Sánchez-Zúñiga, and J. G. Peñaranda-Méndez, “Cámaras de aire ventiladas en un producto cerámico tradicional para envolventes de mampostería con enfriamiento pasivo”, Mundo Fesc, vol. 10, no. 19, pp. 127–134, Jan. 2020, doi: 10.61799/2216-0388.540.
[24] M. S. . Narváez-Ortega, J. . Sánchez-Molina, and C. X. . Diaz-Fuentes, “Patrones constructivos de enfriamiento pasivo para mampostería cerámica de bajo costo”, Mundo Fesc, vol. 11, no. S6, pp. 79–92, Feb. 2021, doi: 10.61799/2216-0388.1107.
[25] C. X. Díaz-Fuentes, S. A. Ríos-Cruz, and S. A. Cano-Macias, “Análisis comparativo de las propiedades térmicas y mecánicas de bloques de paja y tierra compactada versus sistemas constructivos de mampostería tradicional”, Mundo Fesc, vol. 11, no. s4, pp. 96–109, Nov. 2021, doi: 10.61799/2216-0388.943.
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