El aislamiento sirve para reducir el paso de la energía. El aislamiento térmico sirve para reducir las pérdida caloríficas hacia ambientes fríos. El aislamiento de edificios está determinado por su método constructivo y puede reforzarse utilizando determinados aislantes. Las casas pasivas tienen un grado de aislamiento óptimo, por lo que no requieren calefacción. El secreto está en utilizar el propio calor que generan sus habitantes, que bajo condiciones óptimas de aislamiento, es suficiente para mantener una temperatura agradable en el interior de la vivienda.
Funcionamiento del aislamiento:
En todos los casos se intenta incluir en el material en cuestión pequeñas particulas o cavidades de aire, gas o vacío, que inhiben el paso de la ernergía térmica a través del material.
El tipo de estructuras físicas mas utilizadas son:
- A granel
- Material fibroso
- Espuma rígida
Las formas mas utilizadas son:
- A granel
- Fibras unidas a otros materiales
- Placas textiles
- Tableros
Los materiales mas utilizados son:
- Fibras minerales como lana de roca, lana de vidrio
- Fibras de materiales orgánicos como fibra de madera, placas aislantes de fibra de madera, placas mixtas de celulosa, lana de madera, celulosa (isofloc), cáñamo, fieltro, coco, lana de oveja, planchas de caña
- Espumas sintéticas de polietileno, poliestireno, neopor (H2 Wall isofloc), poliuretano, espuma de resol.
- Espumas minerales como Hormigón Ligero, Piedra Pómez, Perlita, Vermiculita, Arlita, placas de calcio y silicato (aislamiento intererior de muros de fachadas), vidrio expandido.
- Copos de celululosa (para insuflar en cavidades), arcilla ligera con cáñamo, Cerlith, vidrio expandido, arcilla expandida, Thermosit, corcho
- Aislamiento térmico al vacío
- Aerogel (placas sandwich con láminas de spaceloft)
Medidas Físicas y unidad de medida
Para caracterizar las propiedades de los aislantes sirven los siguientes parámetros:
- La conductividad (medido como valor λ ) es una propiedad específica del material y tiene la unidad W/(mK). Es un indicador para el rendimiento del flujo del caudal de calor a través de un cubo teórico, en el que hay una diferencia de temperatura entre ambos lados enfrentados del cubo, resulta Lambda λ como producto del area y la diferencia de temperatura entre el espesor del cubo.
- El coeficiente de paso de calor (llamado valor U- antiguamente llamado valor k ) mide el rendimiento aislante de todo un conjunto de distintos materiales que podemos encontrarnos en una sección de una fachada, por ejemplo una placa de aislamiento con distintas cápas que se adosa a una fachada. El valor U tiene la unidad W/(m²K). El rendimiento del flujo de calor es el producto del valor U multiplicado con la diferencia de temperatura y de la superficie de la sección.
- La resistencia de paso de calor (valor R) es la resistencia que tiene el material de obra o material aislante frente a la capacidad conductora de calor. Se calcula dividiendo el espesor de la capa del material (espesor e) entre la conductividad λ : R = d/λ. La unidad de medición normal es m²K/W. La resistencia de paso de calor es la inversa del coeficiente de paso de calor.
Finalmente existe una resistencia transitoria entre el aire exterior e interior y el elemento constructivo o material. Sirve para tener en cuenta los distintos comportamientos de conducción de calor y radiación de calor. En el interior esta resistencia transitoria tiene un valor de Ri = 0,13 m²K/W. En el exterior el valor es de Re = 0,04 m²K/W.
En el aislamiento perimetral, en zonas que tocan con la tierra, al dominar la conducción sobre la radiación el valor R = 0 m²K/W an.
Para un elemento constructivo de obra el valor U es igual al valor λ dividido por el espesor. Un valor bajo U se puede dar con un valor λ elevado, si el espesor es grande y viceversa. Por otro lado de nada nos sirven buenos valores U y bajos valores λ y grandes espesores, si debido a defectos de proyecto tenemos puentes térmicos, o juntas por las que pasa el calor o zonas húmedas que al ser conductoras de calor eliminan el efecto aislante.
La rapidez en el que incide un cambio de temperatura en un material, no solo depende de la capacidad de aislamiento térmico, sino también de su capacidad de almacenamiento de calor. Los aislamientos organicos tienen la mayor capacidad de almacenamiento de calor. Se mide como capacidad conductora de tempeartura, su medida es m²/s.
Aislamiento térmico de edificios
El aislamiento térmico de edificios para el ahorro de energía de calefacción ha comenzado a tener importancia debido a la conciencia de un desarrollo sostenible y un encarecimiento de los recursos energéticos den los años 90 del siglo XX. Esta tendencia ha sido reforzada por la implementación de normativas para el aislamiento térmico de edificios. Con la implementación de la nueva normativa CTE en España se ha dado un salto sustancial en esta dirección. También ha habido una mayor conciencia de la necesidad de evitar una sobresaturación de calor en el interior de los edificios, por lo que se ha desarrollado el aislamiento estival, gracias a aislantes celulósicos que tienen la capacidad de almacenar calor (isofloc). Materiales de obra como acero, hormigón o vidrio y piedra son buenos conductores de calor, de forma que las fachadas hechas con estos materiales pueden transmitir el calor de la vivienda al exterior rápidamente en invierno. Si su vivienda tiene estos materiales en la fachada es bueno aislarlos durante la construcción o como medida de rehabilitación posterior de las fachadas con aislantes (por ejemplo con celulosa) para reducir la demanda energética y el gasto en calefacción. A la vez se mejora la protección estival, ya que el calor solo penetra lentemente en el edificio, reduciendo su confort solo un poco durante el día. Si utiliza equipos de aire acondiconado, puede reducir así el gasto en electricidad .
Tipos de aislamiento
En general se diferencia entre aislamientos exteriores, aislamiento interiores y aislamientos de cavidades.
Existen distintas tipologías de secciones constructivas de fachada. Aparte de la fachada tradicional en España, que lleva una capa exterior de ladrillo con revoco o fachada de ladrillo visto, una capa de aislamiento y un cámara de aire, un revestimiento interior cerámico o de pladur, también se puede construir con una sola capa de ladrillo ancho perforado que contiene con muchos huecos finos (Poroton), hormigón ligero o hormigón con áridos volcánicos (piedra pómez), todo revestido con enlucido o revoco exterior e interior. También se pueden combinar fachadas que actuan como conductores térmicos de ladrillos macizos, hormigón o ladrillos sílice calcáreos con aislamientos exteriores, combinando capacidad de soporte estructural, aislamiento acústico, capacidad de almacenamiento térmico y aislamiento térmico en un "pack". Fachadas modernas en edificios de oficina llevan incorporadas una fachada de vidrio, aire y vidrio.
Casos singulares
En algunos casos no es posible o no se quiere colocar un aislamiento exterior. En caso de tener muros de fachada exteriores de adobe o fachadas vistas, se puede optar por un aislamiento interior colocado a posteriri. Los aislamientos interiores pueden resultar problemáticos porque el punto de rocio entra hacia el interior y por tanto se expone la vivienda al peligro de la creación de humedades intersticiales y por ende daños en el edificio. Si la solución se hace con aislantes abiertos a la difusión y activos en la capilaridad (por ejemplo con planchas de celulosa), estos problemas se pueden mantener bien controlados.
También se pueden ejecutar aislamientos con barreras de vapor, éstas deben ejecutarse con sumo cuidado, ya que en caso de rotura de ésta, la humedad que pueda crearse apenas tiene posibilidad de salir del plano de la barrera de vapor, creando humedades intersticiales.
Una solución práctica consiste también en pegar placas de espuma mineral que deben tener la misma resistencia a la difusión que el ladrillo. En todo caso conviene que un aislamiento interior sea estanco al aire con respecto al aire del recinto interior, para evitar condensaciones por convección.
Problemas al realizar aislamientos térmicos en la rehabilitación energética de edificios:
Un aislamiento tiene que tener en cuenta las circunstancias físicas. Construcciones que no se hayan ejectudado debidamente pueden llevar a problemas, en el mayor de los casos problemas de humedades generadas por condensación (punto de rocio)
Ejemplos:
- Una medida sencilla y efectiva puede ser la de cambiar las ventanas. En edificios mal aislados con un coeficiente U malo, resultará una vez cambiadas las ventanas, que los puntos mas fríos (bajo 12ºC con una humedad relativa de 60%) no serán las ventanas sino otros puntos (esquinas) que además están mal aireadas. Como las ventanas modernas tienen un buen valor U, el punto de Rocio se traslada al extremo de las ventanas (normalmente hay un aislamiento deficiente en la unión con las ventanas), con lo que puede darse el fenómeno de apirición de hongos entre pared y carpintería metálica. Por ello puede ser conveniente ejecutar un aislamiento térmico de las paredes a la vez que se cambian las ventanas. Una forma de aislar de forma rápida y económica consiste en insuflar los muros con celulosa isofloc. Con un aislamiento seguirá habiendo la misma humedad, pero con el aislamiento ya no habrá zonas frías donde puede condensar ésta. Con ventilación controlada o manual puede reducirse la cantidad de humedad por debajo del 65%. Con ello tampco existiría un punto de rocio sobre o en las paredes, ya que la presión de vapor se reduce a través de la sección constructiva con mayor rapidez que el nivel de vapor de saturación.
- Si se coloca un aislamiento interior con fibra mineral, baja la temperatura superficial de la pared existente. Si no se coloca una barrera de vapor, o si el aislante es permeable al vapor, la presión de vapor sigue siendo la misma. Por ello subirá la humedad relativa entre el aislante y la pared interior. Con ello puede entrar agua en la sección y deteriorar la vivienda. Con este tipo de aislamientos interiores debe utilizarse un barrera de vapor estanca . Es importante que la sección garantice que la humedad que pueda entar en ella, pueda ser capaz de salir de esta. Si el montaje se hace mal o si se rompe la barrera de vapor, pueden darse daños posteriores por humedad. Para evitar defectos, es importante utilizar materiales abiertos a la difusión, que sean capaces de absorber la humedad, emitiendola al exterior o hacia el interior.
Las normas utilizadas para calcular el aislamiento térmico están incluidas, aparte de la CTE, en la norma DIN 4108–3 e EN ISO 13788. Aquí se utiliza el método de Glaser , con el que se determinan los vapores, la presión de vapor, la presión de saturación de vapor, la cantidad de agua que puede generarse por condensación en invierno, etc.. Según la norma esta cantidad no debe exceder los 0,5 bis 1 kg/m². Este método sin embargo no contempla la capacidad absorbente o capilar de los materiales, por lo que se considera demasiado conservador. Existen otros procedimientos que dan mejores resultados y que se contemplaran en la futura normativa.
La capacidad higroscópica de un material aislante es la capaciad de poder absorber a corto plazo agua y evitar situaciones críticas como condensaciones intersticiales. Materiales que pueden transportar el agua por capilaridad como por ejemplo el ladrillo, yeso, madera, arcilla o placas de silicato de calcio en combinación con materiales higroscópico permiten que la fachada y por enede el edificio "respire".
Cuadro comparativo aislantes
| Aislante | Densidad in kg/m³ | Conductividad λR in W/(mK) | Emisión durante uso | Emisión durante producción | Energia necesaria producción | Clasificación incendios |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Malla Aerogel10 | 150 | 0,013 | no | no | baja | A1/A2 B o E |
| Vidrio expandido granel | 270-1100 | 0,040-0,060 | no | no | alta | A1 |
| Vermiculita expandida granel | 70–150 | 0,07 | no | no | media | A |
| Perlita expandida granel | 90 | 0,05 | no | no | media | A |
| Arlita granel | 300 | 0,16 | no | no | media | A |
| Placa de Silicato de Calcio | 300 | 0,065 | no | no | ? | A1 |
| Celulosa insuflada (Reciclado) | 35–70 | 0,037 | no | no1 | muy baja | B |
| Vidrio expandido a granel | 130-170 | 0,07-0,09 | no | ? | ? | A1 |
| Placa de fibra de madera aislante | 30–270 | 0,037–0,05 | no | no1 | baja ? | B |
| Placa de lana de madera ligera | 60 | 0,09 | no | no | baja | B |
| Malla de fibra de coco | 75–125 | 0,045 | no | no | baja | B |
| Placa de corcho | 120–200 | 0,045 | no3 | no3 | baja | B |
| Placa de espuma mineral aislante | 350 | 0,045 | no | no | media | A1 |
| Placa de fibra mineral (Vidrio, Roca) | 80 | 0,04 bis 0,032 | posible2 | si12 | media | A |
| Placa Poliestireno | 15-30 | 0,03 | posible4 | si4 | alta | B |
| Placa Poliuretano | 30 | 0,025 | posible5 | si5 | alta | B |
| Hormigón ligero | 200-700 | 0,08-0,21 | no | no | ? | A1 |
| Placa de resina Resol9 | 35 | 0,025-0,022 | ? | ? | ? | C |
| Fieltro lana de oveja | 20–120 | 0,04 | no7 | no7 | baja | B |
| Placa de vidrio expandido | 130 | 0,05 | no6 | no | media | A |
| Placa de caña | k.A. | 0,06 | no | no | media | B |
| Placa de paja | 500 | 0,11 | no | no | baja | B |
| Fardo Paja8 | 100 | 0,045 | no | no | baja | B2 |
| Placa de vacio | 180–210 | 0,008–0,003 | no | no | ? | B2 |
| Placa Aislante Celulosa | 35–60 | 0,037 | no | no | muy baja | B2 |
1 puede ser necesario utilizar mascarillas de protección de polvo en la elaboración/producción.
2 Hay fibras con geometrie crítica y baja biodegradabildad que pueden ser cancerigenas en experimentos con animales. Es posible que las fibras se suelte y sean aspiradas. Desde Juni 2000 en Alemania solo está permitida la venta de fibra mineral, que no está bajo sospecha de ser cancerígena.
3 Con calidades malas y utilización de agentes quimicos es posible que se den casos de emisión.
4 En la utilización puede emitir estirol. Durante el proceso de elaboración y en caso de incendio emite gases tóxicos.
5 Durante el uso no se puede excluir la emisión de productos de reacción de isocianatos. Durante el proeceso y en caso de incendio emite gases tóxicos.
6 En caso de reventar poros, emite hidrógeno sulfurico.
7 Pueden haber restos pesticidas. Es posible la utilización de productos insecticidas contra las polillas.
8 Comprobación valor de conductividad: Certificado del instituto MA39/Viena de Abril 2000
9 Hoja Técnica Kooltherm K3
10Hoja Técnica Spaceloft
* Índice R = valor calculado según norma
** Clasificación: A = no inflamable; B = inflamable
Fuente: Wikipedia 02.12.2011 (versión alemana). Traducción y adaptación al mercado español: Aisla y Ahorra, S.L. 2011
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