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Modulo 1
aislacion
termica
por IngenIero Alberto
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Se basan en reducir la transferencia de calor y los intercambios térmicos. En invierno, disminuir la pérdida de
calor, es decir, minimizar el
flujo de calor desde el interior
hacia el exterior y en verano
evitar la entrada del calor reduciendo el consumo de aire
acondicionado.
¿Qué es el calor? Energía en
transferencia asociada a un
gradiente (diferencia) de temperatura. Es decir, es una forma de energía que tiene la
particularidad de que se transmite cuando existe una diferencia de temperatura. No se
debe confundir este concepto
con el significado que encierra
la expresión “tengo calor” o su
opuesto “tengo frío”, que en
realidad está ligado al concepto de temperatura.
Como es energía, el calor se
mide en las unidades de energía: K caloría, Kwh, BTU, Joule, etcétera, dependiendo del
sistema de unidades que se
utilice, cuando se tratan los
procesos térmicos que tienen
lugar en las construcciones en
general se usa el Kwh.
Por otra parte, la temperatura es una magnitud física que
mide el grado de actividad
(energía cinética de traslación
y rotación) de las moléculas y
átomos. Sus unidades son el
°C, (grado centígrado), el °F
(grado Fahrenheit) o el °K
(grado Kelvin).
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Fundamentos del
miento térmico
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Conceptos para realizar aislamiento
térmico en los edificios, uno de los pilares
de las construcciones sustentables.
l aislamiento térmico
en la construcción es
un pilar importantísimo a tener en cuenta ante los
problemas energéticos actuales tanto en nuestro país como
en todo el planeta.
La utilización de aislantes
térmicos en la construcción
persigue los siguientes objetivos:
1) Evitar la contaminación ambiental generada por la combustión de combustibles orgánicos. Cuidado del medio
ambiente.
2) Reducir el consumo de
energía. Ahorro en equipamientos para calefaccionar y
refrigerar, en tarifas y consumos tanto individuales como
regionales.
3) Mejorar el confort. Mantener una temperatura uniforme.
4) Evitar la condensación.
Controlar patologías constructivas que, además de deteriorar aspectos constructivos, son
perjudiciales para la salud de
los seres humanos.
Como puede apreciarse, cada uno de estos ítems son de
una gran importancia en la
actualidad, tanto a nivel internacional como nacional.
Se verá cómo todos ellos
pueden lograrse aislando térmicamente en forma adecuada los edificios. Antes de comenzar con el desarrollo de
estos temas, vale la pena recordar los fundamentos del
aislamiento térmico.
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Los principios generales de la
transmisión del calor son universales y todas las formas de
transmisión de calor se encuentran con diferentes grados de importancia en todos
los intercambios térmicos que
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AISLAR
PARA
AhORRAR
ENERgIA
1
Toda la información
para aislar mejor
todo tipo de
construcciones.
Claves para el
ahorro de energía.
ocurren en la envolvente de
los edificios. Modos de transmisión del calor:
-Conducción: Es la transmisión de calor que se produce
en los sólidos. Es causada por
el choque elástico entre las
moléculas de mayor tempera-
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poco tiempo vamos a sentir
cómo aumenta la temperatura
del otro extremo aunque sobre
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02
viene de pag. 2
el mismo no incida la llama.
Esto es porque el calor se
transmitió por conducción de
un extremo al otro de la barra.
-Convección: Es la transmisión de calor que tiene lugar
en los fluidos (gases y líquidos). Se produce con un movimiento de masas de los fluidos involucrados. En el caso
del aire en un ambiente, el
mismo circula entre dos puntos de diferente temperatura
por la diferencia de densidad.
Ejemplo: El aire caliente que
produce una estufa, se eleva y
el calor se disipa al entrar en
contacto con las paredes.
-Radiación: Toda la materia
absorbe y emite radiación infrarroja en función de su temperatura y de su emisividad.
La actividad de moléculas y
átomos (energía cinética) se
traduce en emisión de ondas
electromagnéticas de energía.
La transmisión de calor por
radiación se produce sin intervención del medio ambiente.
Ejemplo: La energía que se
recibe del sol se transmite por
radiación. Las estufas eléctricas o a gas que tienen pantallas transmiten la mayor parte
de la energía por radiación.
Cuando hay dos cuerpos de
diferente temperatura, el de
mayor temperatura emite mayor cantidad de energía por
radiación que la que absorbe
del de menor temperatura, y
el más frío absorbe más ener-
gía que la que emite. Esto depende además de las respectivas emisividades.
En todos los casos la transmisión de calor se produce
desde las zonas de mayor temperatura hacia las de menor
temperatura. En los edificios
o construcciones se presentan
los tres modos de transmisión
de calor simultáneamente,
con distintos grados de importancia. La conducción es el
modo preponderante, cuando
se aisla térmicamente en forma correcta se limitan los tres
modos de transmisión de calor. En un elemento constructivo que forma parte de la envolvente de un edificio, y por
lo tanto separa el ambiente
interior del exterior, va a existir transmisión de calor si las
temperaturas exteriores e interiores son distintas.
Cuando se supone una situación de invierno donde la
temperatura interior es mayor
que la exterior, en ese caso se
va a producir una fuga o pérdida de calor desde el interior
hacia el exterior.
En el esquema “Flujo de calor” (pág. 1) se muestra que la
pérdida de calor cuando el gradiente de temperatura es 30°C
es el doble de la pérdida que
se produce cuando el gradiente es de 15°C.
La ley de Fourier (pág. 1) gobierna la transmisión de calor
a través de un elemento homogéneo. Esta ley muestra
que la pérdida de calor a través
de un elemento constructivo
depende de:
-El valor de la conductividad
térmica (lambda) del material
que constituye el elemento. A
menor valor de lambda, menores son las pérdidas a través
del elemento.
-El espesor del elemento.
-La diferencia de temperatura
entre el interior y el exterior.
Transmisión del calor en los
materiales
El coeficiente de conductividad térmica se mide en W/mK
y representa la cantidad de
energía que atraviesa un metro cuadrado de material, de
un metro de espesor cuando
la diferencia de temperatura
entre ambas caras es 1°K, en
la unidad de tiempo. Se lo representa con la letra lambda y
se mide a una temperatura
normalizada.
En nuestro país se ha establecido una temperatura media de 20°C para su medición
de acuerdo con la norma Iram
11.601. La conductividad térmica lambda es una característica constante, intrínseca y
propia de cada material, y permite evaluar la aptitud de ese
material para dejar pasar una
mayor o menor cantidad de
calor a través de él (ver cuadro
Coeficientes de conductividad
térmica, pág. 1).
A espesores iguales, una lana de vidrio (lambda= 0,032
W/mK) es 50 veces más aislante que el hormigón (lamb-
da= 1,63 W/mK). Por su característica de estar construida
por celdillas de aire quieto logra un óptimo comportamiento térmico. Efectivamente, la
lana de vidrio está formada
por una gran cantidad de pequeñas fibras de vidrio aglomeradas con un ligante que
forman una cantidad casi infinita de pequeñas celdas de
aire quieto que son las que
oponen la resistencia al paso
del calor.
Resistencia térmica
La resistencia térmica de un
elemento depende del valor de
lambda y del espesor del material. En aislamiento térmico
el objetivo buscado es disminuir el flujo de calor que atraviesa un elemento, cuanto
mayor es la resistencia que
opone un material al paso del
calor para un espesor determinado más aislante será ese
material. Por lo tanto la resistencia térmica se define como
espesor sobre lambda (ver Resistencia térmica, pág. 1).
Comparando el poder aislante de distintos materiales
se puede advertir que para
conseguir una resistencia térmica de 1,25 m2 K/W se necesitan espesores muy disímiles,
medidos en cm, para cada material (ver Resistencia térmica,
comparación..., pág 2).
Tomando algunos de los
materiales mencionados en el
recuadro se necesitan por
ejemplo un metro de espesor
de mampostería de ladrillos,
2 metros de espesor de hormigón o 7 metros de espesor de
acero para lograr igual resistencia térmica que la que se
obtiene con 5 centímetros de
lana de vidrio de baja densidad. La densidad de los materiales influye en su valor de
lambda y, por lo tanto, en su
resistencia térmica. Al aumentar la densidad baja el coeficiente de conductividad y consecuentemente mejora la resistencia térmica. Sin embargo, está variación es acotada.
No se puede disminuir el
lambda indefinidamente aumentando la densidad, existen
límites. En una lana de vidrio,
la mejora máxima que se puede obtener es de un 20 %.
Por el contrario, si se aumenta el espesor, la resistencia térmica aumentará proporcionalmente y en ese caso no
existen límites, exceptuando el
espacio físico, para obtener la
resistencia que se desee. Por
lo tanto, siempre será más eficiente desde el punto de vista
económico, trabajar con lanas
de vidrio de baja densidad en
espesores altos que trabajar
con espesores menores y aumentar la densidad.
Esto es así porque el costo
de una lana de vidrio se incrementa de igual forma aumentando en iguales proporciones
el espesor o la densidad. En
otras palabras, al duplicar el
espesor, se logrará el doble de
resistencia térmica, mientras
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Es la relación inversa de la resistencia térmica y se la simboliza con la letra K (ver Transmitancia...pag 1). Sus unidades son: W/m2 °K.
Generalmente, en las normas técnicas, reglamentaciones, etcétera, se indican valores máximos admisibles de K
para los componentes de una
construcción. En nuestro país,
la Norma Iram 11.605 indica
valores máximos admisibles
de K para diferentes climas y
para los distintos elementos
constructivos.
Materiales aislantes
térmicos
Se caracterizan por tener un
muy bajo coeficiente lambda
de conductividad térmica.
Cuanto más bajo sea este coeficiente mejor aislante será el
material. Las normas internacionales establecen límites en
los valores de lambda y de resistencia térmica para que un
material pueda considerarse
un aislante térmico.
En el caso de las normas
Iram, los límites son los siguientes:
-Coeficiente de conductividad
térmica lambda < 0,065 W/
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que si se duplica la densidad
(que significa el mismo incremento de costo), sólo se logrará, a lo sumo, un 20 % más de
resistencia térmica.
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Estos valores deben medirse
en ensayos perfectamente normalizados en laboratorios homologados. El método de ensayo que se debe utilizar es:
“método de placa caliente con
guarda”. Normalizados en
nuestro país por la norma
Iram N°11.559. En la actualidad, internacionalmente y en
nuestro país, sólo se homologan valores que hayan sido
medidos con estos métodos,
reglamentariamente no se
aceptan valores que hayan sido obtenidos por métodos
distintos.
Se ha mencionado al coeficiente de conductividad térmica de un material aislante como su principal característica.
Ahora bien, hay otros aspectos
que deben también considerarse al decidir qué material
utilizar. Los más importantes
son:
-Seguridad: Se refiere en primera instancia a cómo se
comportan los aislantes en
caso de estar expuestos al fuego o a calores extremos. Con
respecto a esto, se debe aclarar
que hay materiales incombustibles, materiales combustibles de baja propagación de la
llama (estas dos clases son aptos para la construcción) y
otros que presentan grados de
combustibilidad que los hacen
peligrosos. Otro aspecto no
menos importante que hace a
la seguridad en un edificio es
el comportamiento del mate-
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rial aislante en cuanto a los
gases o humos que genera
cuando está expuesto al fuego.
Efectivamente hay materiales
completamente seguros que
no emiten gases o humos y
otros muy peligrosos que generan desde humos oscuros
hasta gases tóxicos.
-Costo: En este caso el parámetro que se debe tener en
cuenta es el índice costo en
pesos por unidad de resistencia térmica.
Cálculos: Ejemplos de la resistencia térmica que presentan distintos materiales para
un espesor de 10 cm.
-Lana de vidrio (aislante térmico): R= 0,10 m / 0,035 W/m°K
R= 2,86 m2°K / W
-Mampostería: R= 0,10 m /
0,8 W/m°K R= 0,125 m2°K /
W
-Hormigón: R= 0,10 m / 1,63
W/m°K R = 0,061 m2°K / W
La comparación de los valores anteriores correspondientes a un aislante térmico y a
otros materiales utilizados
normalmente en la construcción explica por sí misma la
importancia que tienen los
materiales aislantes térmicos
en cuanto a limitar las pérdidas de energía en las construcciones.
Transferencia de calor a
través de los elementos
constructivos
Las transferencias de calor en
una construcción son de diferente naturaleza y dependen
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de los materiales que conforman la envolvente, es decir, de
los materiales de las cubiertas,
muros y pisos. El objetivo del
aislamiento térmico es evaluar
y controlar esas transferencias
de forma tal de obtener un hábitat confortable tanto en invierno como en verano y un
ahorro de la energía para su
acondicionamiento térmico.
Como se puede observar en
el gráfico Distribución de las
pérdidas de calor... (pág 2), los
techos son los elementos a
través de los cuales se producen la mayor cantidad de pérdidas de calor en invierno y
ganancias de calor no deseadas en verano. Por consiguiente, es el elemento en el cual la
resistencia térmica del aislamiento debe ser mayor y cuyo
aislamiento térmico debe ser
diseñado con mayor cuidado
y exigencia.
-Vivienda no aislada. En invierno se producen gran cantidad de pérdidas a través de
los componentes opacos y vidriados de la envolvente y a
través de los puentes térmicos.
Al mismo tiempo, al no estar
controlada la ventilación natural, se producen pérdidas excesivas a través de la misma.
En verano, el sol recalienta el
ambiente interior.
-Vivienda aislada térmicamente en forma correcta. Tanto en
invierno como en verano, las
transferencias de calor a través
de la envolvente se reducen a
un mínimo, además una ven-
tilación controlada permite
una renovación de aire adecuada con un mínimo de pérdidas. Según la orientación de
la vivienda, un diseño adecuado de las superficies vidriadas
permite reducir la demanda
de energía en invierno sin
afectar el confort de verano.
Mecanismos de transmisión
de calor en los elementos
de la envolvente de una
construcción
Considerando una pequeña
superficie simple de la envolvente se pueden encontrar
todos los modos de transmisión del calor:
-La conducción es la transmisión del calor que se produce
a través de los materiales de la
pared, a través de su parte sólida. Un material conducirá en
mayor o en menor medida el
calor dependiendo de su resistencia térmica.
-La convección es el intercambio entre un cuerpo gaseoso y
cualquier otro cuerpo que puede ser gaseoso, líquido o sólido. En el caso de una pared, la
convección se produce por el
movimiento del aire debido a
la diferencia de temperatura
con la pared. Un ambiente calefaccionado cede calor a la
pared por convección.
-La radiación se manifiesta
cuando los cuerpos calientes
emiten radiaciones portadoras
de energía que son absorbidos
por otros cuerpos y transforsigue en la pag. 4
04
viene de pag. 3
mados en calor. En el caso de
una pared, la radiación se manifiesta cuando la misma absorbe calor por radiación de
un cuerpo emisor dentro del
ambiente.
Efectos de la transferencia
del calor
a) Una envolvente sin aislar,
de resistencia térmica débil,
genera una zona perturbada
por las corrientes convectivas.
El ambiente calefaccionado
cede su calor a los cerramientos por convección (aire en
movimiento) y por radiación
de los calefactores. Como resultado se generan zonas de
falta de confort térmico.
b) Los cerramientos correctamente aislados térmicamente
generan un ambiente con
temperatura
homogénea,
fuente de confort térmico.
c) En el verano, con cerramientos sin aislar, se genera
en el interior una sensación
de opresión debida a la radiación calórica de los cerramientos sobrecalentados durante el
día.
-Transferencias de calor a través de un cerramiento. Es imposible eliminar las transferencias de calor a través de un
cerramiento. Sin embargo, se
pueden reducir fuertemente.
En la práctica, aislar térmicamente es agregar a un cerramiento ciertos materiales que
le aumentan su resistencia
térmica, reduciendo por lo
tanto las transferencias de calor a través del mismo.
-Resistencia térmica de un cerramiento. Para obtener la
resistencia térmica de un cerramiento se deben sumar las
resistencias térmicas de los
elementos que lo componen
más las resistencias térmicas
superficiales interior y exterior. Por ejemplo, se supone
un muro de un material homogéneo al que se le ha agregado un aislante térmico y una
placa de yeso para aumentar
su resistencia térmica (ver fórmula Resistencia térmica de
un cerramiento, pág 2). La resistencia térmica de un cerramiento compuesto por varias
capas de materiales es igual a
la suma de las resistencias térmicas de cada capa más la resistencia superficial interior
más la resistencia superficial
exterior.
-Resistencias térmicas superficiales de un cerramiento.
Cada cerramiento genera resistencias superficiales en
función de su naturaleza y del
sentido del flujo del calor. Las
resistencias superficiales se
determinan
convencionalmente para tener en cuenta
los intercambios térmicos por
convección y radiación hacia
el interior y exterior de un cerramiento. Sus valores están
fijados por las normas técnicas correspondientes (en
nuestro país, la norma Iram
11.601. Ver Resistencias térmicas superficiales..., pág 3.
-Resistencias térmicas de las
cámaras de aire. Las cámaras
de aire en un cerramiento o
sistema constructivo contribuyen al comportamiento térmico global. Las cámaras pueden
ser poco ventiladas o no ventiladas, medianamente ventiladas y muy ventiladas. Los
criterios para su clasificación
se resumen en el cuadro Resistencias térmicas de las cámaras de aire (pág 4). Los valores de resistencia térmica de
las cámaras de aire no ventiladas o poco ventiladas se resumen en el cuadro Espesor de
la capa de aire (pág 3). Esos
valores son válidos para una
temperatura media de la cámara comprendida entre 0 y
20 ° C y para una diferencia de
temperatura de las superficies
límites inferior a 15 °C.
-Gradiente de temperatura en
un cerramiento. Cuando la
temperatura superficial interior de un cerramiento es similar a la del ambiente, los
ocupantes del mismo sienten
una sensación de confort térmico. Además, el cerramiento
no tiene problemas de condensación y, por lo tanto, se
mantiene en buenas condiciones, sin deterioros, presentando una larga vida útil. Por el
contrario, cuando el cerramiento presenta una temperatura superficial baja y consecuentemente existe una diferencia de temperatura importante con respecto a la del
ambiente, los ocupantes están
asEsorEs
alberto englebert: ing.
especialista en aislamiento
térmico y sustentabilidad.
Silvina lopez plante:
arq. especialista en el tema y
jefa de asistencia térnica de
isover argentina.
lo quE viEnE
Segunda entrega: la
aislación térmica como
medio para alcanzar la
sustentabilidad de las obras.
sometidos al efecto de pared
fría y aparece la condensación
sobre el cerramiento que produce deterioros sobre el mismo disminuyendo su vida útil.
Al aislar térmicamente el cerramiento, además de aumentar la resistencia térmica del
mismo, se logra un reducido
diferencial de temperatura entre el ambiente y la superficie
interior del mismo. Cuanto
menor es ese diferencial,
(máximo 2,5 °C) mayor es la
sensación de confort. Como se
observa en el gráfico Resistencia térmica de un cerramiento
aislado (pág 3), la temperatura
superficial resulta de 19°C y
por lo tanto el diferencial con
el ambiente es de 1°C, lo que
produce una situación de confort excelente y la inexistencia
de condensación. El gráfico
muestra la contribución de
cada capa a la resistencia térmica total. Se observa cómo
aumenta la influencia del aislamiento térmico en la temperatura superficial cuando existe un aislante que se opone a
las pérdidas de calor.
-Pérdidas de calor a través de
un cerramiento. La transmitancia térmica de un cerramiento, inversa de su resistencia térmica, representa el flujo
de calor que pasa a través de
un m2 del cerramiento para
una diferencia de temperatura
de 1°C entre los ambientes que
separa el mismo. La transmitancia térmica se representa
con la letra K, cuanto mayor
es su valor, mayores son las
pérdidas de calor.
Suponiendo un muro de
hormigón de 100 m2, sin aislación, y una diferencia de
temperatura de 15°C (20°C
interior y 5°C exterior) las pérdidas de calor para un muro
de 14 cm de espesor resultan
de 6.000 W, equivalentes a
100 lámparas eléctricas de 60
W encendidas permanentemente. En cambio, un muro
de hormigón aislado con lana
de vidrio de las mismas características resultan de 463 W,
es decir, 14 veces menos que
las correspondientes al muro
sin aislar. O lo mismo, un 92
% menos.
«
aislacion
termica
PERDIDAS
DE CALOR:
PUENTES
TERmICOS
tratamiento de los puentes
térmicos para cada sistema
constructivo. reducción de
pérdidas a través de la envolvente.
Toda la información
para aislar mejor
todo tipo de
construcciones.
Claves para el
ahorro de energía.
por IngenIero Alberto
englebert (AFlArA)
E
n los estudios térmicos
de las construcciones
no podemos limitarnos
a considerar las pérdidas de
calor en las zonas centrales de
los cerramientos, también debemos tener en cuenta por un
lado, los puentes térmicos integrados al cerramiento y por
el otro, los puentes térmicos
estructurales o geométricos.
Los puentes térmicos son puntos singulares de la construcción por donde se generan
fugas y pérdidas de calor. Ver
gráfico Puentes térmicos.
Puentes térmicos
integrados
Un cerramiento está casi
siempre formado por varios
materiales unidos entre sí por
pegado, atornillado u otras
formas de unión mecánica. Es
necesario tener en cuenta estos puentes térmicos integrados que pueden ser puntuales
o lineales. Los primeros son
elementos puntuales integra-
dos al cerramiento y susceptibles de mantener un flujo de
calor o una pérdida. Puede
ser, por ejemplo, la fijación
que une un perfil vertical con
otro horizontal y tiene contacto con un muro. Un puente
térmico puntual se mide en
W/K y representa el flujo de
calor que pasa a través de un
punto singular para una diferencia de temperatura de 1 °C
entre los dos ambientes.
Los puentes térmicos lineales son elementos o uniones
continuas en una estructura
de un cerramiento, susceptibles de mantener un flujo de
calor o una pérdida. Se mide
en W/mK y representa el flujo
de calor que pasa a través de
un metro lineal para una diferencia de temperatura de 1 °C
entre dos ambientes.
Puentes térmicos estructurales o geométricos
Las pérdidas debidas a las
uniones estructurales deben
2
ser tenidas en cuenta para el
cálculo de las pérdidas totales
en una construcción, los puentes térmicos estructurales son
lineales y corresponden por
ejemplo a las uniones losa viga, muro ventana, esquinas,
etcétera.
Las pérdidas a través de los
puentes térmicos estructurales se suman a las pérdidas a
través de la superficie de los
cerramientos para determinar
las pérdidas totales.
Tratamiento de los puentes
térmicos
Es posible eliminar o disminuir los puentes térmicos realizando una aislación térmica
continua, para ello se pueden
adoptar dos procedimientos,
aislamiento por el exterior o
por el interior.
-Aislamiento por el exterior:
consiste en envolver a la construcción con un manto de material aislante, en el caso de
sIgue en lA pAg. 6
06
viene de pag. 5
edificios ya construidos, ello
se puede realizar cuando se
hace una renovación total de
la fachada. Cuando no es posible realizar un aislamiento
de todo el edificio, es conveniente aislar por el exterior a
los cerramientos más expuestos al viento y a la intemperie.
Un aislamiento correcto requiere de gran cuidado en los
punto singulares, es necesario
mantener escrupulosamente
la continuidad del aislante
principalmente en ventanas,
puertas, balcones, etcétera.
-Aislamiento por el interior:
En este caso se adopta el procedimiento de “ caja dentro de
caja” utilizando principalmente revestimientos de placas de
yeso y pisos flotantes. En el
gráfico Aislamiento por el interior (pág. 5) se muestran
imágenes de la instalación de
fieltro de lana de vidrio revestido con aluminio (tipo Rolac
Plata Muro) para distintos sistemas constructivos.
— Pisos sobre terreno: La situación con puente térmico se
grafica en Aislamiento de pisos sobre terreno.
-Pisos sobre cámara, sótanos
o locales no calefaccionados:
Al agregar un piso flotante
apoyado sobre una capa de
material aislante térmico se
logra eliminar el puente térmico. Ver gráficos Aislación
pisos e Instalación del panel...,
pág. 6 y 7).
-Entrepisos de madera: En este caso, el aislamiento es continuo y por lo tanto no existen
pérdidas.
-Entrepisos de hormigón: Para
evitar las pérdidas en la unión
del entrepiso y el muro se utiliza un piso flotante apoyado
sobre un material aislante térmico adecuado. El piso flotante permite eliminar el puente
térmico del ambiente superior
del entrepiso, el correspondiente al espacio inferior subsiste. Esta solución permite
además, en el caso de calefacción en el piso, evitar las pérdidas de los elementos calefactores hacia el ambiente inferior ya que los mismos quedan
aislados.
-Tabiques: Los puentes térmicos dependen del tipo de
unión entre los muros como
se observa en los esquemas
Aislación de tabiques (pág. 7).
En el caso de una construcción
tradicional, se elimina el puente térmico evitando la conexión entre el tabique y el
muro. También se puede utilizar tabiques livianos montados independientemente de la
mampostería.
-Cubiertas: En los techos con
cielorraso con estructura de
madera, la continuidad del
aislamiento de muro a cielorraso evita los puentes térmicos. Los cielorrasos realizados
con losa de hormigón favorecen los puentes térmicos, que
no se pueden eliminar. Ver
gráfico Aislación de cubiertas
(pág. 6).
Conclusiones
Las siguientes son algunas
recomendaciones a tener en
cuenta para garantizar la efectividad de la aislación:
- Concebir sistemas constructivos donde el tipo de uniones
de los cerramientos minimicen los puentes térmicos.
- Seleccionar un material aislante térmico que produzca un
K del cerramiento lo más bajo
posible.
- Elegir soluciones que permitan una instalación en obra lo
más simple posible.
- Asegurar la continuidad térmica del aislante.
- Aislar en forma eficiente la
envolvente, cubiertas, muros,
pisos.
- Instalar materiales aislantes
en las cámaras de aire, recordar que así se aumenta la resistencia térmica hasta en un
200 % para una cámara de 5
centímetros. Esta diferencia es
mayor para cámaras más grandes. No es suficiente construir
con doble pared con cámara
de aire para tener un buen aislamiento térmico.
- El espesor del aislante da
mucha más resistencia térmica que aumentando el espesor.
- Reforzar el aislamiento en la
cubierta por ser el cerramiento por donde se producen la
mayor cantidad de pérdidas.
- Utilizar carpinterías eficientes, vidriados múltiples, vidrios de alta performance, etcétera.
- Adoptar criterios bioclimáticos.
- Utilizar aislantes seguros
frente al fuego, la lana de vidrio además de ser incombustible mejora el aislamiento
acústico en cualquiera de las
soluciones propuestas.
Up
SUSTENTABILIDAD Y
AHORRO DE ENERGIA
La sustentabilidad consiste en
satisfacer las necesidades de
la población actual sin sacrificar a las futuras generaciones
de sus propios requerimientos. A la luz del concepto anterior, está claro que para lograr un desarrollo sustentable
se debe manejar la energía
teniendo en cuenta que:
- Una gran proporción de la
energía que se utiliza en la
actualidad proviene de recursos no renovables.
- Esas formas de energía producen contaminación ambiental que entre otras cosas generan el efecto invernadero causante del cambio climático.
Ambos motivos determinan
la necesidad de concentrar los
esfuerzos y capacidades en el
ahorro de energía.
Escenario actual
Transcurridos más de 30 años
desde la primera crisis del petróleo nuevamente aparecen
en el horizonte señales de crisis energética: los yacimientos
de combustibles fósiles se agotan; los costos energéticos aumentan y los ahorros de ener-
gía están en el centro de nuestras preocupaciones.
A esta nueva encrucijada
energética se agrega ahora el
medioambiente, el clima en la
Tierra se conmociona bajo el
efecto de la acumulación excesiva de gases de efecto invernadero en la atmósfera.
El sector de las construcciones representa entre el 25 y el
50 %, dependiendo de los países, del consumo de energía
total (del cual un 60 % se utiliza para calefacción y aire
acondicionado) y de las emisiones de CO2. Pero también
es el sector donde actualmente se pueden aplicar soluciones para lograr una drástica
reducción del consumo de
energía y de la emisión de
CO2, de tal forma que hoy una
reducción de un 75 % es técnicamente posible y económicamente viable. Ver gráfico La
construcción..., pág. 8)
Para alcanzar este desafío
no es suficiente cambiar los
métodos de calefacción ni depender de energías renovables. El éxito reside en el modo
de concebir las construcciones
y, sobre todo, en la calidad térmica de sus envolventes para
reducir la necesidad de calefacción y refrigeración.
En una situación como la
descripta está claro la irracionalidad, desde el punto de
vista energético y medioambiental, de algunas de las formas actuales de construcción,
donde, por ejemplo, se colocan gran cantidad de equipos
de aire acondicionado, prácticamente uno por ambiente,
demostrando importantes deficiencias en el diseño de las
envolventes. Todo esto se puede solucionar totalmente o en
gran parte con un correcto diseño, utilizando niveles adecuados de aislamiento térmico, instalados correctamente.
Es por ello que uno de los
principales objetivos del aislamiento térmico en la construc-
ción es el ahorro de energía.
Se ha visto cómo se producen las pérdidas de energía a
través de cerramientos y puentes térmicos en una construcción, o inversamente, cómo en
verano se producen ganancias
de calor indeseadas. En ambos
casos, se consumen grandes
cantidades de energía para
compensar estos flujos, en invierno utilizando calefacción,
ida y en verano utilizando refrigeración o ventilación mecánica para eliminar las ganancias de calor.
Reducción de pérdidas a
través de la envolvente
Como se mencionó en la primera parte del curso, suponiendo un muro de hormigón
de 100 m2, de 14 cm de espesor, sin aislamiento y una diferencia de temperatura de 15
°C (20° C interior y 5° C exterior), las pérdidas de calor resultan de 6.000 W, equivalente a 100 lámparas eléctricas de
07
60 W encendidas permanentemente. Al agregar una aislación de lana de vidrio de 100
mm, las pérdidas se reducen
en un 92 %. El ejemplo permite apreciar el potencial que
tiene el aislamiento térmico
para el ahorro de energía en
las construcciones. Se debe
tener en cuenta lo siguiente:
- El uso de energía para el
acondicionamiento térmico de
una construcción representa
en promedio entre el 50 % y
el 70 % de toda la energía utilizada en la misma.
- Se puede ahorrar hasta un
85% de la energía para calefacción o refrigeración incorporando un aislamiento térmico eficiente.
- Una construcción bien aislada térmicamente requiere
equipos de calefacción y refrigeración de menor capacidad
con lo cual el aislamiento también permite reducir el costo
inicial del equipamiento.
Consecuentemente un co-
rrecto aislamiento térmico
permite una reducción muy
importante del gasto permanente de energía en una construcción, es decir, que se reducirán drásticamente las facturas de combustible para calefacción y refrigeración (sean
leña, gas, derivados del petróleo, electricidad, etcétera).
Algunas estimaciones dan
cuenta que en nuestro país en
zonas de clima moderado como es Buenos Aires (zona
bioambiental III), si se acumulara todo lo ahorrado en
energía por tener un correcto
aislamiento térmico, al cabo
de unos 25 años se tendría
una suma suficiente para
comprar una vivienda nueva
similar a la considerada. Este
es un cálculo muy conservador ya que no considera rendimiento financiero de lo ahorrado, toma tarifas de energía
locales que están entre las más
bajas del mundo, no considera
aumentos reales a lo largo de
los años de la energía (algo
muy improbable dado el carácter no renovable de algunas
fuentes de energía y las crecientes tendencias de consumo) y considera una temperatura ambiente interior que en
muchos casos es superada en
la realidad por un aumento de
los niveles de confort requeridos por los usuarios.
Ejemplo de ahorro de energía en una vivienda
Se considera una vivienda de
140 m2 de superficie, de tipología tradicional de la zona de
Buenos Aires, muros de ladrillo macizo de 30 cm y techo de
tejas cerámicas con cielorraso
de machimbre.
Se comparan los consumos
de energía para calefacción
para la vivienda sin aislamiento, y luego aislada térmicamente con 50 mm de lana de
vidrio en los muros y 100 mm
en la cubierta.
El consumo sin aislamiento
a través de cerramientos opacos resulta de 25.600 kwh calefacción. Mientras que el
nuevo consumo con aislamiento, a través de cerramientos opacos es de 9.700 kwh
calefacción. Representa un
ahorro del 62 %.
Si se comparara la inversión
en el material aislante necesario (lana de vidrio denominación comercial FL y/o Rolac
Plata para espesores de 50mm
y 100mm respectivos), su costo total para esta vivienda estaría entre los 4.000 y 5.500
pesos dependiendo de la barrera de vapor). Para los niveles de aislamiento del ejemplo
con el valor del gas ahorrado
para calefacción y la adición
de una estimación del ahorro
de energía eléctrica para refrigeración durante el verano,
resulta que se recupera la inversión inicial del material
aislante en aproximadamente
dos años de uso de la vivienda.
Luego de ese período se seguirá ahorrando todos los años
durante la vida útil de la vivienda.
Es importante destacar que
los materiales aislantes mencionados (correctamente instalados) no requieren ningún
tipo de renovación o reemplazo, tienen una vida útil prácticamente ilimitada o sea que
su duración será al menos
igual que la vida útil de la vivienda.
Otro ejemplo sobre ahorro
de energía en la vivienda es un
trabajo realizado en el INTI
(Instituto Nacional de Tecnología Industrial) cuyo título es
“Ahorro Energético mediante
Aislamiento Térmico en la
Construcción”. El trabajo consistió el análisis de tres sistemas constructivos utilizados
frecuentemente en el país,
evaluando el comportamiento
térmico de acuerdo a los lineamientos estipulados en las
Normas IRAM:
-En primera instancia sin aislamiento (como se construye
actualmente).
-Posteriormente se aislaron la
cubierta y los muros con 75
mm y 50 mm respectivamente de un aislante térmico convencional de conductividad
media.
-Finalmente se cambiaron las
carpinterías de vidriado simple por doble vidriado hermético (DVH).
Este estudio se aplicó tanto
a una vivienda “tipo casa” y a
otra “tipo edificio”. Para obtener la tipología a utilizar en la
evaluación se recurrió al Censo 2001, del que se obtuvo que
el promedio de vivienda es el
de 3 ambientes de unos 60
m2; de la misma referencia
también se utilizaron las cantidades de viviendas tipo ”Hogares Casas” y tipo “Hogares
Departamentos” relevados en
cada provincia.
De la información recabada
del ENARGAS (año 2006), se
extrajo la demanda en millones de metros cúbicos de gas
por día, destinada para uso
residencial, así como la cantidad de usuarios de la red. Como resultado se llegó a un
ahorro del 43 % aproximadamente, aislando muros y techos, valor que puede superar
el 50 % si también se emplea
doble vidriado hermético en
las carpinterías.
El método de cálculo consistió en evaluar el comportamiento térmico de los sistemas constructivos que son
frecuentemente utilizados en
el país, considerando tres tipos de paredes (tabique de
ladrillo hueco de 12 cm y de 18
cm; muro de bloque portante
de hormigón), y dos de techos
(chapa metálica, para las casas
unifamiliares; y losa de hormigón armado para los edificios
de viviendas).
En las figuras del gráfico
Ejemplo de cálculo (pág. 8) se
muestra tanto la planta de la
vivienda utilizada como modelo en los “hogares casas” como
la correspondiente a los “hogares departamento”.
Para cada uno de los sistemas constructivos mencionados precedentemente, se calculó teóricamente la Transmitancia Térmica (K) mediante
la utilización de un programa
de simulación numérica que
analiza el fenómeno de transmisión de calor en geometría
bidimensional. Los resultados
obtenidos fueron los que se
detallan en la tabla Transmitancia térmica de muros y techos (ver datos de la primera
columna, sin aislación).
Con esos resultados, más
los datos de la vivienda utilizada, que contiene las dimensiones de muros, techos y ventanas y la superficie a calefaccionar, se determinó, el Coeficiente de Pérdidas Volumétricas Globales de Calor G para
invierno.
Como segundo paso se aislaron dichos sistemas constructivos, incorporando tres
pulgadas (aproximadamente
7,5 cm) de un material aislante térmico convencional de
conductividad térmica media
para el techo y dos pulgadas
(aproximadamente 5 cm) para
los muros. Para cada caso se
obtuvieron las respectivas
Transmitancias Térmicas, resultando los valores detallados
en la segunda columna (con
aislación).
Análogamente, se calcularon las Pérdidas Volumétricas
Globales de calor G; siguiendo
los lineamientos de las Normas IRAM 11.603, 11.604 y
11.605.
En forma complementaria
se analizó la mejora en el ahorro energético que se alcanza
por utilización de panel DVH
en reemplazo del vidrio simple en las carpinterías existentes, para ambas tipologías.
Para cada región del país se
seleccionó un determinado
sistema constructivo, tal que
representa el de mayor porcentaje de utilización.
Con los datos del Censo
sigue en pag. 8
08
viene de pag. 7
2001 del INDEC (Total de viviendas para cada provincia,
Total de casas para cada provincia y Total de edificios para
cada provincia) más la información recabada de ENARGAS (Total de usuarios de red
residenciales para cada provincia, Total de gas natural
entregado para uso residencial
para cada provincia en miles
de m2 de 9.300 kcal); se calcularon las Pérdidas Volumétricas Globales de calor y las
Cargas Térmicas Anuales Unitarias para cada provincia para
los sistemas constructivos con
y sin aislación.
La Carga Térmica Anual Total es el producto de la Carga
Térmica Anual Unitaria por el
Total de Usuarios de Gas de
Casas o Departamentos, de
cada provincia.
Se llega entonces a dos resultados de Totales de Carga
Térmica Anual: correspondiendo la primera al sistema
constructivo sin aislar, y la segunda al sistema constructivo
con aislación en muros y techos; de la diferencia que resulta entre estas dos magnitudes se obtiene un porcentaje
que luego se promedia para
llegar a un porcentaje total de
ahorro tanto para las viviendas
“tipo casa” como para las viviendas “tipo edificio”.
Finalmente se obtiene el
porcentaje total de ahorro, obtenido como promedio ponderado de ambas tipologías edilicias. El resultado obtenido,
indica la posibilidad de alcanzar un ahorro de energía empleado para calefacción en
edificios residenciales de todo
el país, de 43 % respecto a la
actual demanda registrada.
Este ahorro global se obtendría en todos los combustibles
utilizados para calefacción.
Considerando exclusivamente el gas natural consumido en las viviendas conectadas
a la red, este nivel de ahorro
energético representa una disminución en la demanda diaria, durante el período invernal, equivalente a 15,4 millones de m3/día como valor
promedio y 20,7 millones de
m3/día en las olas de frío.
La disponibilidad de este
caudal de gas de red, que hoy
se derrocha por el incumplimiento o el carácter no obligatorio de las normativas que
exigen requerimientos constructivos de aislamiento térmico en viviendas, nos permitiría
diversas posibilidades.
El ahorro diario de gas mencionado más arriba se refiere
solamente a las viviendas y
por lo tanto no contempla los
ahorros que se pueden obtener en hoteles, edificios comerciales, industriales, etcétera. Tampoco considera los
posibles ahorros de gas en la
generación de electricidad utilizada para calefacción.
A este importante ahorro de
los recursos energéticos que
se alcanzarían en el período
invernal, se le agrega un aho-
0.
rro aún mayor de energía destinada a refrigeración durante
el período estival, evitándose
de este modo posibles situaciones críticas también en verano. Todos estos recursos
energéticos así ahorrados estarían disponibles para la industria, transporte, exportación, etcétera.
Respecto al consumo energético total, los ahorros de
energía que se obtienen con
un correcto aislamiento térmico en la construcción son de
gran importancia para los
usuarios finales ya que significan una drástica reducción
en los gastos en energía que
inciden directamente en los
presupuestos familiares.
Esto se hará paulatinamente
más marcado a lo largo del
tiempo, a medida que se produzca el inevitable encarecimiento en los costos de energía a nivel mundial y sobre
todo en el orden nacional donde se espera un incremento
mayor debido al bajo nivel que
presentan actualmente las tarifas energéticas. Pero también a nivel nacional este ahorro tiene una importancia
fundamental, veamos como se
distribuye el consumo total de
energía en nuestro país.
Si se consideran los grandes
sectores de consumo de energía, intuitivamente se tiende a
pensar que los consumos de
energía en los sectores de
transporte o industria son mucho mayores que los correspondientes al sector de la
construcción, sin embargo en
todos los países se verifica que
estas magnitudes son aproximadamente similares.
La cantidad de energía que
consume el sector de la construcción, un 32 % considerando el sector residencial (24 %)
más el comercial y el público
(8 %) es un poco mayor que lo
consumido en transporte (30
%) y en las industrias (27 %).
Por lo tanto, el ahorro que se
coautora
Silvina lopez plante:
arq. especialista en el tema y
jefa de asistencia técnica de
isover argentina.
lo que viene
tercera entrega: niveles
de aislamiento térmico.
normas locales e internacionales.
logre en el sector de la construcción influirá fuertemente
en el consumo total de energía
en el país.
Hemos visto que es posible
lograr mediante aislamiento
térmico economías de hasta
50/60 % del total del uso de
energía en las construcciones,
esto significa que podríamos
reducir el consumo total de
energía nacional hasta en un
16 a 18 %, si todas las construcciones tuvieran niveles de
aislamiento adecuados.
Por lo tanto, el potencial de
ahorro de energía que permite
el aislamiento térmico en la
construcción resulta de gran
magnitud. Y, al mismo tiempo, se accede con técnicas
simples, económicas y perfectamente conocidas de instalación de materiales aislantes
que tienen resultados totalmente asegurados.
Por el contrario, lograr ahorros significativos en el sector
del transporte o en la industria
es mucho más difícil ya que
eventualmente se necesitarían
muchos años de costosas investigaciones para mejorar los
procesos que rigen estos sectores y la magnitud de esas
mejoras, además de ser incierta, parecería ser de escasa importancia.
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