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Aislamiento térmico for dummies

[U] Transmitancia térmica en el aislamiento

Cuando hablamos del valor U de un componente concreto de un edificio, como una pared, un techo o una ventana, estamos describiendo lo bien o lo mal que se comporta al aislamiento térmico. Así, ese componente transmite el calor desde el interior, normalmente, al exterior.

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Probablemente, en un día frío, cuando estamos calentitos en el interior del edificio, nos sentiremos más confortables cuanto más bajo sea el valor U. Sin duda, significa que nuestra pared, techo o ventana aguanta bien el calor que intenta escapar al exterior.

Sin embargo, un componente puede ser un material homogéneo, como un muro de contención de hormigón. De otra manera, también puede ser un conjunto o paquete de capas de materiales en contacto. Como en una pared con cavidad o con dos hojas, una interior y otra exterior, con una cámara de aire al medio.

El nombre técnico para el que utilizamos la abreviatura de valor U, que es la transmitancia térmica.

El valor U es un parámetro que identifica térmicamente un componente del edificio. Tal como una pared, un techo o una ventana. Ciertamente, mide la capacidad de aislamiento térmico. O sea la cantidad de energía (calor) que se pierde a través de un metro cuadrado (m2) de ese material por cada grado (°K) de diferencia de temperatura entre el interior y el exterior.

Las unidades de medida

Antes de empezar a ver lo que esto significa, vamos a ordenar las unidades que utilizamos para definir el valor U.

  • La energía fluye en watts o vatios, que es una medida de energía en joules ó julios que fluyen por segundo.
  • La temperatura se mide en grados Kelvin. Que tiene una equivalencia en grados Celsius.

La ecuación real implica unos cuantos «valores» más que, cuando se juntan, nos dan el valor U de transmitancia para el aislamiento térmico de nuestra pared o ventana. Los veremos dentro de un momento, pero la ecuación esencial es esta:

U = 1/R

expresada en W / m2 °K o vatios por metro cuadrado por grado Kelvin

Ejemplo de cómo funcionan los valores U:

  • El valor U de una sola hoja de vidrio, tal y como se encuentra en una ventana tradicional, es de 6,0 W / m2 °K. Lo que significa que por cada grado de diferencia entre el exterior y el interior, un metro cuadrado del acristalamiento perdería 6 vatios.

    Así, por ejemplo, si la diferencia de temperatura entre interior y exterior, en un día frío fuera de 15 grados, la pérdida de calor sería de 15 x 6 = 90 vatios por cada metro cuadrado. Y eso es mucho calor.
  • En comparación, el valor U de un acristalamiento triple moderno o triple vidriado hermético o TVH, es ser tan bajo como 0.7 W / m2 °K. De esta manera, NO supone mucho calor.

[R] resistividad en el aislamiento térmico

R = 1/U

El valor R es la resistividad térmica y es el recíproco del valor U, es la inversa de U. A la vez, es el grado de resistencia del material, al calor que lo atraviesa, para un determinado grosor y una superficie. Entonces el valor R se expresa en m2 °K/W.

El flujo de calor que atraviesa una construcción depende de la diferencia de temperatura entre las dos caras, de la conductividad de los materiales utilizados y del grosor del elemento. Por supuesto, la diferencia de temperatura es un factor externo y el grosor y la conductividad son propiedades del material. A su vez, un mayor grosor implica un menor flujo de calor. Al igual que una menor conductividad. Juntos, estos parámetros forman la resistencia térmica del material en la construcción. Ciertamente, un parámetro clave a la hora de definir el aislamiento térmico.

Si el elemento es un compuesto, o sea un paquete de varios materiales, la resistencia global es la suma de las resistencias de cada elemento.

Un elemento de construcción con una alta resistencia térmica, como la lana de roca, es un buen aislamiento. A la vez, uno con una baja resistencia térmica, como el hormigón, es un pésimo aislamiento térmico.

Los valores de transmisividad U

Ejemplos de resistividad térmica R

  • Una placa aislante de 100 mm de fibra de madera tendrían un valor R de 2.6 m2 °K / W.
  • A la vez, 100 mm de placa aislante de fibra de vidrio tienen un valor R de 2.2 m2 K / W.
  • Entonces, la conclusión resulta en que la fibra de madera tiene más aislamiento térmico. Sin duda es más resistente a la pérdida de calor, que la fibra de vidrio.

El valor R también tiene su propia ecuación:

R = t/ λ

Donde t es el espesor del material en metros y λ (lambda) es la conductividad térmica

El valor lambda λ

El valor lambda λ, o la conductividad térmica de un material, es un valor que indica lo bien que conduce el calor un material. Representa la cantidad de calor (Watts), que se conduce a través de 1 m² de pared, en un espesor de 1 m. Por cierto, cuando la diferencia de temperatura entre ambas superficies de esta pared es igual a 1 °K. En la práctica, λ es un valor numérico expresado en términos de W / m °K. Cuanto menor sea el valor de λ, mejor será la propiedad de aislamiento térmico del material.

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Andreu J. (Barcelona)

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Ejemplos de conductividad térmica en el aislamiento

  • El aislamiento de fibra de madera tiene una conductividad térmica de 0.038 W / m °K.
  • Por su lado, un aislamiento térmico de fibra de vidrio tiene una conductividad térmica de 0.044 W / m °K.
  • Y la conductividad térmica del hormigón es de aproximadamente 1.5 W / m °K.
  • En comparación, la conductividad térmica del cobre es de nada menos que 401 W / m °K. Razón por la que algunas de las cacerolas de su cocina tienen el fondo de cobre.

Calcular el valor U de un elemento de construcción

  • A continuación se muestra un ejemplo de cómo calcular un valor U de transmitancia, aproximado de una pared hueca típica. Aunque con una cavidad de 100 mm.
  • Los cálculos más precisos implican datos adicionales que incluyen la pérdida a través de puentes térmicos, la derivación térmica y los materiales adicionales, como las juntas de mortero.
  • Hay varias calculadoras de valores de transmitancia térmica U disponibles en línea, aunque suelen ser proporcionadas por los fabricantes de productos.
  • Las dos principales calculadoras comerciales de valores U son suministradas por Build Desk (sólo para Windows) y BRE (sólo para Windows). La calculadora de Build Desk es la más completa y fácil de usar que existe, pero tiene un elevado coste de licencia anual. Ambas aplicaciones son sólo para Windows, lo que supone una molestia para los usuarios de Mac.
  • Dos aplicaciones gratuitas muy útiles para IOS son: U-Value Calculator de Mark Stephens de TeachPassiv, que necesita entradas manuales. Además de U-Value Insulation Calculator de Dorada App Software.
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Ejemplo de cálculo:

Se intenta estimar el aislamiento térmico de una pared con cámara. Así, compuesta de una hoja exterior de ladrillos, una cámara con aislamiento térmico de lana de roca, una hoja interior de bloques y un estucado interior de yeso

Material y espesor
[m]
Conductividad
[λ]
Resistividad
[R]

Resistencia superficial externa = resistencia al pasaje del calor del aire exterior hacia la pared. Depende de

  • La dirección, velocidad y densidad del aire.
  • Además de la rugosidad y emisividad de la superficie de la pared.
  • La temperatura.
  • Entre otros parámetros.
0.40 °K m² / W
Ladrillos de arcilla de 105 mm 0.710 W / m °K 0.15 °K m² / W
Aislamiento térmico de lana de roca de 100 mm 0.035 W / m °K 2.85 °K m² / W
Pared de bloques de hormigón de 100 mm 0.180 W / m °K 0.55 °K m² / W
Yeso de 13 mm 0.160 W / m °K 0.08 °K m² / W
Resistencia superficial interior (concepto similar a la resistencia superficial exterior). 0.13 °K m² / W
  TOTAL 4.16 °K m² / W
Por lo tanto, el valor U de transmitancia global de la pared = 1 / R = 1 / 4,16 = 0,24 W / m² °K
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