Al diseñar la envolvente de nuestros proyectos, debemos poner especial cuidado en cada uno de los elementos que la componen, ya que cada una de estas capas presenta cualidades específicas que van a ser determinantes en el comportamiento térmico de nuestro edificio en su conjunto. ¿Cómo determinar este comportamiento?
La envolvente térmica está definida como la "piel" del edificio, que permite resguardar el confort térmico y acústico de sus interiores. Ésta se compone por sus cerramientos opacos (muros, suelos, techos), sus elementos operables (puertas y ventanas) y por sus puentes térmicos, que son todos aquellos puntos que permiten más fácilmente el paso del calor (puntos con variaciones geométricas o cambios de materiales).
¿Qué es la Conductividad Térmica?
La Conductividad Térmica (λ) es la propiedad de los materiales que mide la capacidad de conducción del calor y en estricto rigor mide la cantidad de calor que pasa a través del aislante o material de una superficie y espesor dado cuando la diferencia de temperatura entre sus caras es de 1 °K (o 1°C que es lo mismo en magnitud).
Materiales con una menor conductividad térmica son materiales más aislantes (o menos conductores del calor).
Unidades de Medida
La conductividad térmica se mide en W/mK, donde:
- W es Watts (unidad de energía calórica)
- m es metros
- K es grados Kelvin
Este valor se determina experimentalmente según la norma chilena NCh850 o NCh851 y se certifica en laboratorios autorizados (IDIEM, DICTUC o U. del Bio-Bio).
Resistencia Térmica (RT)
La Resistencia Térmica (RT), tal como lo indica su nombre, es la capacidad de un material aislante o de la envolvente de una vivienda de resistirse u oponerse al paso del calor, y se mide en [m2K/W]. Para obtener una alta resistencia térmica, que es objetivo para una vivienda confortable y de bajo consumo energético, debemos instalar un aislante con baja Conductividad Térmica (λ) y un gran espesor (e).
Es de suma importancia, si usted está cotizando aislantes térmicos, uno de los principales datos que debe comparar junto con el precio final es la Resistencia Térmica (RT), ya que en términos prácticos esto es la aislación térmica que usted está comprando para su vivienda.
Este parámetro es obligatorio y aplica a todos los materiales de aislación térmica que cuenten con certificados de conductividad térmica (NCh 2251). El R100 es básicamente la Resistencia Térmica (RT) de un material aislante que para facilitar la comparación y entendimiento de los consumidores se multiplicó por 100.
Transmitancia Térmica (Valor U)
Si dividimos 1 m2 de nuestra envolvente por la diferencia de temperatura entre sus caras, obtendremos un valor que corresponde a la transmitancia térmica, también llamado Valor U. Expresado en W/m2·K, el Valor U depende de la resistencia térmica de cada uno de los elementos que componen la superficie (porcentaje en que un elemento constructivo se opone al paso del calor), y ésta en particular obedece al espesor de cada capa y a su conductividad térmica (capacidad de conducir el calor de cada material).
Este valor nos permite conocer su nivel de aislación térmica en relación al porcentaje de energía que lo atraviesa; si el número resultante es bajo tendremos una superficie bien aislada y, por el contrario, un número alto nos alerta de una superficie deficiente termicamente.
Podemos notar entonces que la Transmitancia Térmica es inversamente proporcional a la Resistencia Térmica: a mayor resistencia de los materiales que componen una envolvente, menor es la cantidad de calor que se pierde a través de ella.
Finalmente, nos queda la Transmitancia Térmica (U), que consiste en la cantidad de calor que pasa por un material o elemento de la envolvente por una superficie y espesor dado cuando la diferencia de temperaturas es de 1°K entre cada lado.
Cálculo de la Transmitancia Térmica
La fórmula general para calcular el Valor U, es:
U = 1/Rt
Donde:
- U = Transmitancia Térmica (W/m2·K)
- Rt = Resistencia Térmica Total del elemento compuesto por capas (m2·K/W), que se obtiene según:
Rt = Rsi + R1 + R2 + R3 + ... + Rn + Rse
Donde:
- Rsi = Resistencia Térmica Superficial Interior (según norma por zona climática)
- Rse = Resistencia Térmica Superficial Exterior (según norma por zona climática)
- R1, R2, R3, Rn = Resistencia Térmica de cada capa, que se obtienen según:
R = e / λ
Donde:
- e = Espesor del Material (m)
- λ = Conductividad Térmica del Material (W/K·m) (según cada material)
Por lo tanto:
- U = 1/R
- R = 1/U
Zonas Climáticas
Al obtener nuestro valor U, debemos compararlo con el valor de la transmitancia térmica máxima (o límite) especificado para la zona climática en la que se encuentra nuestro proyecto, en invierno y verano.
Transferencia de calor
Hay que entender que el calor se transporta o se mueve siempre desde el cuerpo o zona más caliente hacia el cuerpo o zona más fría, entregando energía calórica hasta lograr el equilibrio térmico (ambos lados a igual temperatura).
- Conducción:en este caso cuando se trata de una vivienda el calor se transporta por medios generalmente sólidos en contacto, pero puede ser también a través de líquidos o gases.
- Convección: en este caso el calor se transporta a través de fluidos como aire o el agua y al mezclarse con un fluido de menor temperatura se genera la transferencia de calor.
- Radiación: cualquier objeto caliente irradia calor sin necesariamente tener un medio o cuerpo sólido para conducirlo, y por lo tanto, nosotros; sólo acercándonos, pero sin tocar el cuerpo caliente, poder sentir que dicho cuerpo está emitiendo calor (una taza caliente, un radiador, etc.). El ejemplo más claro en la vida cotidiana y en las viviendas es la radiación solar, basta con colocar las manos al sol por una ventana y podemos sentir como el calor nos llega a través de la luz del sol, estos se llama radiación infrarroja (IR).
Después de esta introducción, podemos concluir que los aislantes térmicos que compramos para nuestra vivienda son una barrera o dificultad para la transferencia de calor por conducción.
Los buenos aislantes térmicos no son necesariamente buenas barreras de radiación, y viceversa.
Hay otras características en los aislantes que se deben tener en consideración junto con el precio y la Resistencia Térmica, y estos tienen que ver con la factibilidad de poder instalar los aislantes de manera efectiva evitando puentes térmicos, la capacidad de ser un buen aislante acústico, entre otros detalles que analizaremos en otro post.
Y como última información importante que les dejamos, tiene relación con las Resistencias Térmicas (RT) Mínimas que nos exige la normativa en Chile en la Ordenanza General de Urbanismo y Construcciones (OGUC versión 2018) o en otras palabras la cantidad de calor máximo que permitiremos dejar pasar (Transmitancia Térmica (U)), ya sea hacia el exterior en invierno o hacia el interior en verano.
A continuación, los valores de la normativa por zona de Chile siendo la zona 1 el norte y la zona 7 la región Austral de Chile.
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