Upload
ffigueroa
View
326
Download
3
Embed Size (px)
Citation preview
AISLACIN TRMICA EXTERIORmanual de diseo parasoluciones en edificaciones
CORPORACION DE DESARROLLO TECNOLOGICOCAMARA CHILENA DE LA CONSTRUCCION
manual tcnico AISLACIN TRMICA EXTERIOR
Proyecto desarrollado por : CORPORACIN DE DESARROLLO TECNOLGICO de la CMARA CHILENA DE LA CONSTRUCCIN.
Secretario tcnico : Profesor Universidad de Chile Ing. Gabriel Rodrguez J.Redaccin : Candidata a ingeniero Daniela Burgos M.
Fecha : Santiago de Chile, Septiembre 2008
Nmero de Propiedad intelectual: 174475I.S.B.N: 978-956-7911-10-31 Edicin, Octubre 2008, 500 ejemplares.
Direccin: Marchant Pereira #221, Of.11 - Providencia - Santiago de ChileFono: (56-2) 718 7500Fax: (56-2) 718 7503Email: [email protected]
CO
MIT
D
E R
ED
AC
CI
N
CO
MIT
E
DIT
OR
IAL
Gabriel Rodrguez J.Profesor de Ingeniera Civil de Universidad de Chile
Daniela Burgos M.Licenciada en Ingenieria Universidad de Chile
Rolf Sielfeld C. y Cristin Yez O.Ingeniero Jefe rea Construccin Sustentable
Muriel Hernndez O.Ingeniero Proyectos Construccin Sustentable
Achipex AGAlberto Dunker
Cintac S.A.I.C. Marlena Murillo
AislaforteClaudia Silva y Pablo Ratto
Knauf de Chile Ltda. Alejandra Tapia
Veka Chile S.AConstanza Piwonka
Masisa ChileAkira Bornand y Paola Paganini
Andes Construction Chile S.A.Francisco Martnez
Sociedad Industrial Romeral S.A.Gonzalo Cuello
Sociedad Industrial PizarreoCecilia Larran
Prosol SystemRafael De Carolis y lvaro De Carolis
Aislantes NacionalesMario Corrales
InstapanelMauricio Teneo
TransacoPatricio Gonzlez
EurotecDaniel Lindlay
Basf Construction Chemicals Ltda. Roberto Daz
ExactaAlejandro Lpez
XellaAna Valdebenito
Nova ChemicalsJuan Pablo Donoso
VolcnLorena Rubio y Ricardo Fernndez
DIS
E
O Paola Femenas R.Publicista
AISL
ACI
N T
RM
ICA
EXTE
RIO
Rm
anua
l tc
nico
Aunando esfuerzos e inquietudes, la Corporacin de Desarrollo Tecnolgico (CDT) de la Cmara Chilena de la Construccin (CChC) asume su papel de Referente Tecnolgico en la Construccin y se ubica a la vanguardia del sector al liderar la publicacin Aislacin Trmica Exterior: Manual de diseo para soluciones en edi caciones. Un documento tcnico imprescindible para profesionales encargados de las especi caciones tcnicas en edi caciones, porque se trata de una herramienta que entrega claras luces sobre cmo disear soluciones de aislacin trmica exterior. Adems, el Manual cuen-ta con informacin tcnica relevante sobre los productos y sistemasconstructivos disponibles en el mercado local.
Esta nueva iniciativa de la Corporacin apunta principalmente a fortalecer las buenas prcticas en proyectos inmobiliarios y en edi cios, en trminos de mejorar su e ciencia energtica y habitabilidad. En relacin a losproveedores, se busca abrir nuevas oportunidades de negocio para los industriales porque el Manual representa una plataforma tcnica depromocin de especi cacin de soluciones de aislacin exterior, fortaleciendo la competitividad del sector. Por otra parte, la publicacin otorga conocimientos y guas para mejorar el comportamiento trmico de las edi caciones que se construyeron antes de entrar en vigencia la nueva reglamentacin trmica, y que por lo tantoactualmente presentaran un desempeo energtico menor.
Antes de la despedida, deseo destacar que este documento fue elaborado por el Grupo Tcnico de Aislacin Trmica Exterior, encabezado por el rea de Construccin Sustentable de la Corporacin. Este Grupo Tcnicorespalda el rigor del contenido tcnico de la publicacin, ya que est compuesto por destacados especialistas que representan a las principales empresas de esta especialidad como Achipex, Cintac, Aislaforte, Knauf, Veka, Masisa,Andes Construction, Romeral, Pizarreo, Prosol System, Aislantes Nacionales, Instapanel, Transaco, Eurotec, Basf, Exacta, Xella, Nova Chemicals y Volcn. Adems, agradezco al prestigioso profesional Gabriel Rodrguez,Acadmico de la Universidad de Chile, quien fue responsable de la Secretara Tcnica y al apoyo brindado por Daniela Burgos, Licenciada de Ingeniera de laUniversidad de Chile.
La Corporacin de Desarrollo Tecnolgico presenta con orgullo este documento tcnico, que seguramente se convertir en material de consulta ineludible para el diseo de futuros proyectos y para la reformulacin de las antiguas edi caciones. En resumen, con esta iniciativa aspiramos a ms y mejorconfort trmico para las viviendas del pas.
Juan Carlos Len F.Gerente GeneralCorporacin de Desarrollo Tecnolgico
La construccin ante los desafos enaislacin trmica
En los ltimos aos se observa un creciente inte-
rs en la industria de la construccin por la aisla-cin trmica exterior en edi cacin y vivienda. No se trata slo de las mayores exigencias impulsadas por las recientes normativas, es el propio consumi-dor quien, ante las mltiples ofertas del mercado inmobiliario, pre ere las viviendas que incluyan el concepto de confort trmico, traducido en mejor ca-lidad de vida y ahorro energtico.
NDICE 06
NDICE DE FIGURAS 09
NDICE DE TABLAS 11
TRMINOS Y ABREVIATURAS 12
SIMBOLOGA 13
SUBNDICES 15
1 INTRODUCCIN 17 1.1 Antecedentes 17 1.2 Alcances 17 1.3 Conceptos trmicos 18 1.3.1 Confort trmico 18 1.3.2 Conductividad trmica de los materiales 18 1.3.3 Materiales aislantes 20 1.3.4 Ventajas del ahorro energtico 22 1.4 Humedad Ambiental 22 1.4.1 Permeabilidad de los materiales 23 1.4.2 Condensacin super cial 24 1.4.3 Condensacin en elementos de la envolvente 26
2 SOLUCIONES CONSTRUCTIVAS 29 2.1 Consideraciones sobre edi cios energticamente e cientes 29 2.1.1 Inercia trmica 29 2.1.2 Ventanas y otras super cies vidriadas 30 2.1.3 Aislamiento trmico 33 2.1.3.1 Resistencia v/s viento 33 2.1.4 Ventilacin 34 2.1.4.1 Sistemas de ventilacin 34 2.1.4.2 Renovaciones de aire 34 2.1.4.3 Prdidas de calor por ventilacin 35 2.2 Soluciones de aislacin por el exterior del cerramiento 35 2.2.1 El aislamiento por el exterior del cerramiento 35 2.2.2 Ventajas de la aislacin exterior 35 2.2.3 Sistema de Aislacin Trmica Exterior y Acabado 36 2.2.3.1 EIFS de barrera 36 2.2.3.2 EIFS con drenaje 36 2.2.4 Sistema de Fachadas Ventiladas 37 2.2.5 Otros sistemas de aislacin trmica exterior 41 2.2.5.1 FNV con estructura soportante y placa de revestimiento (FNV-EP) 41 2.2.5.2 FNV con estructura soportante y revestimiento hmedo (FNV-ER) 42 2.2.5.3 FNV de panel compuesto aislante autosoportante (FNV-PC) 42
3 CONSIDERACIONES TCNICAS 45 3.1 consideraciones acerca del sistema EIFS 45 3.1.1 Sistemas de jacin e instalacin de las placas aislantes 45 3.1.1.1 Sistemas de jacin 45 3.1.1.2 Instalacin de placas aislantes 46 3.1.2 Techos y pendientes 46 3.1.4 Subterrneos 46 3.1.5 Juntas 47 3.1.6 Guarniciones y cubrejuntas 49 3.1.7 Cabeceros, peanas y botaguas 49 3.1.7.1 Cabeceros 49 3.1.7.2 Peanas 49 3.1.7.3 Aberturas en general 49 3.1.7.4 Refuerzos de esquinas 50 3.1.8 Formas y espesores 51 3.1.8.1 Espesor del aislamiento 51 3.1.8.2 Per les de espuma preformada 51 3.1.8.3 Muros curvos 51 3.1.9 Penetraciones 52
ndi
ce
3.1.10 Objetos sobrepuestos en el muro 52 3.1.11 Barreras contra el fuego 53 3.1.12 Barreras de vapor 53 3.1.13 Reacondicionamiento de edi cios 53 3.1.13.1 Sustratos 53 3.1.13.2 Integridad estructural 54 3.1.13.3 Elementos proyectados 54 3.1.13.4 Transicin muro-techo 54 3.1.13.5 Juntas existentes 54 3.1.13.6 Protecciones adicionales 54 3.2 Consideraciones en FV 54 3.2.1 Caractersticas de la capa interior del cerramiento 54 3.2.1.1 Planeidad exterior; estanqueidad y estabilidad de la capa inserta 55
3.2.1.2 Estabilidad y planeidad externas; estanqueidad en la capa inserta 55 3.2.1.3 Estanqueidad, resistencia y planeidad exteriores: Capa in termedia 55
3.2.2 Sistema soportante y jaciones estructurales 56 3.2.3 Juntas 57 3.2.4 Paramento o revestimiento exterior 57 3.2.5 Accesorios 57 3.3 Consideraciones en FNV 58 3.3.1 Tipos de revestimientos para FNV 58 3.3.1.1 Estucos de mortero de cemento 59 3.3.1.2 Estucos no cementicios 59 3.3.1.3 Madera 59 3.3.1.4 Planchas lisas 60 3.3.1.5 Revestimientos metlicos 61 3.3.1.6 PVC 61 3.3.1.7 Cermicos 61 3.3.1.8 Enchapes 62 3.3.2 Sistemas de jacin 62
4 CONSIDERACIONES DE DISEO 64 4.1 Factores climticos 64 4.1.1 Humedad 64 4.1.1.1 Barrera de vapor (agua vapor) 65 4.1.1.2 Barrera de humedad (agua lquida) 65 4.1.2 Lluvia 65 4.1.3 Soleamiento 66 4.2 Durabilidad 67 4.2.1 Mantenimiento del EIFS 67 4.2.2 Mantenimiento de FV 67 4.3 Proteccin contra el fuego 67 4.4 Impacto ambiental 68 4.5 Diseo arquitectnico 69 4.5.1 Arquitectura en EIFS 70 4.5.2 Arquitectura en FV 70 4.5.3 Arquitectura en FNV 71
5 APLICABILIDAD 73 5.1 Factores de inters 73 5.1.1 Ubicacin geogr ca 73 5.1.2 Entorno fsico 73 5.1.3 Uso del edi cio 73 5.1.4 Condiciones climticas 73 5.1.5 Materiales constructivos 73 5.1.6 Caractersticas arquitectnicas 74 5.2 Ubicacin del sistema de aislacin en la envolvente 74 5.2.1 Tipos de aislaciones 74 5.2.2 Variables 74 5.2.2.1 Zonas climticas 74 5.2.2.2 Variables de uso 74 5.2.3 Gua para la ubicacin del aislante en la envolvente 76 n
dice
5.3 Recomendaciones de uso segn los materiales estructurales de la envolvente 76
6 APLICACIONES PRCTICAS 79 6.1 Gasto Energtico 79 6.2 Clculo de la aislacin necesaria 82 6.3 Clculo de resistencias en caso de muro hmedo 83 6.4 Relacin entre resistencia y ujo de calor 83
REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS 85
GLOSARIO 87
ANEXOS 90
A. NORMATIVA TRMICA 90
B. NORMATIVA CONTRA INCENDIOS 92
C. CLCULO DE GASTOS ENERGTICOS 95
FICHAS TCNICAS 97
Fig. 1-a. Aislacin en envolventes, (vista en corte). 17Fig. 1-b. Flujo de calor en un elemento complejo formado por capas. (vista en corte). 19Fig. 1-c. Diagramas de conductividad en materiales de diferentes caractersticas. 22Fig. 1-d. Temperaturas en un cerramiento envolvente exterior, (vista en corte). 26Fig. 1-e. Gr cos de temperaturas en elementos de baja y alta resistencia trmica. 26Fig. 2-a. Termogramas tomados en el exterior y en el interior de un edi cio, para un retardo ideal y un amortiguamiento severo de la onda, debido a la inercia trmica. 30Fig. 2-b. Efecto de la inercia trmica en el tiempo. 30Fig. 2-c. Radiacin solar y el efecto de almacenamiento producto de la inercia trmica. 30Fig. 2-d. Dimensiones de ventana utilizada como ejemplo. 32Fig. 2-e. Esquemas de perfiles utilizados en los clculos 3 2Fig. 2-f. Transmitancia en vidrio monoltico, en DVH y en sistema de doble ventana, (vista corte vertical). 32Fig. 2-g. La resistencia total no depende de la posicn del material aislante, (vista en corte). 33Fig. 2-h. Combinaciones en la posicin de la aislacin, (vista en corte). 3 4Fig. 2-i. Componentes del sistema de barrera, en estructura pesada (albailera u hormign), vista isomtrica. 36Fig. 2-j. Componentes del sistema de barrera, en estructura liviana (per les metlicos o de madera), vista isomtrica. 36Fig. 2-k. Componentes del sistema con drenaje, vista isomtrica. 36Fig. 2-l. Ejmeplo de Instalacin de FV. 37Fig. 2-m. Ventilacin de FV. 37Fig. 2-n. Componentes de una FV, (vista isomtrica). 38Fig. 2-. Eliminacin de puentes trmicos. 38Fig. 2-o. Disipacin de calor. 38Fig. 2-p. Cortina corta lluvia. 39Fig. 2-q. Proteccin ante cambios de temperatura. 39Fig. 2-r. Eliminacin de condensacin interna. 39Fig. 2-s. Ejemplo de los componentes de un F V (vistas en cortes vertical y horizontal). 40 - 41Fig. 2-t. Esquema FNV-EP con montantes de acero, (vista isomtrica). 41Fig. 2-u. Esquema FNV-EP con montantes de acero, (vista isomtrica). 42Fig. 2-v. Esquema de solucin FNV-P C con estructura metlica y plancha de EPS (vistas corte horizontal). 42Fig. 2-w. Esquema de solucin FNV-P C con plancha de EPS y placa de brocemento (vista corte horizontal). 42Fig. 2-x. Esquema de solucin FNV-P C con plancha de EPS y placa de brocemento (vista isomtrica). 43
Fig. 3-a. Ubicacin de las placas aislantes en EIFS de barrera ( jacin por medio de adhesivo), vista isomtrica. 45Fig. 3-b. Ubicacin de las placas aislantes en EIFS con renaje ( jacin mecnica), vista isomtrica. 45Fig. 3-c. Esquema de sofito. 46
ndi
ce d
e
gura
s
Fig. 3-d. Solucin a, encapsulamiento de la placa aislante, vista isomtrica. 47Fig. 3-e. Solucin b, traslape de la lmina de EIFS en la fundacin, vista isomtrica. 47Fig. 3-f. Tratamientos de juntas estticas enEIFS (vista corte vertical). 48Fig. 3-g. Diseos alternativos de canteras o juntas estticas (vista corte vertical). 48Fig. 3-h. Temperaturas en un muro aislado exteriormente (vista corte vertical) 48Fig. 3-i. Detalle constructivo de encuentro con vanos, sistema EIFS de barrera, (vista corte vertical). 50Fig. 3-j. Detalle constructivo de encuentro con anos, sistema EIFS con drenaje, (vista corte vertical). 50Fig. 3-k. Detalle constructivo de refuerzo de esquina en EIFS, (vista corte horizontal). 50Fig. 3-l. Disposicin de refuerzos en esquinas en istema EIFS de barrera, (elevacin). 51Fig. 3-m. Disposicin de refuerzos en esquinas en istema EIFS con drenaje, (elevacin). 51Fig. 3-n. Ejemplo de penetracin y tratamiento. 52Fig. 3-. Ejemplo de objeto sobrepuesto en EIFS, (vista isomtrica). 53Fig. 3-o. FV en instalacin. 56Fig. 3-p. Ejemplos de estructuras metlicas utilizadas en FV, (vistas isomtricas y cortes). 56Fig. 3-q. Esquema de FV con sistema soportante en base a per les metlicos y en madera, (vistas isomtricas). 57Fig. 3-r. Detalle constructivo de esquina en F V vistas isomtricas y corte horizontal). 57Fig. 3-s. Pasos para la ejecucin de una FV. 5 8Fig. 3-t. Componentes bsicos de siding de P VC. 6 1
Fig. 5-a. Configuraciones en la ubicacin de la aislacin en la envolvente. 76
Fig. 6-a. Planta de la vivienda tomada como ejemplo, casa bsica de un piso. 81Fig. 6-b. Prdidas por envolvente. 8 1Fig. 6-c. Gr co de resistencia trmica en funcin del espesor del cerramiento, sin aislacin adicional. 83Fig. 6-d. Gr co de comportamiento del ujo trmico en relacin a la resistencia total y al espesor el aislante. 86
Tabla 1-a. Materiales aislantes, densidad aparente y conductividad trmica*, segn NCh853. 21Tabla 1-b. Materiales aislantes, densidad aparente y conductividad trmica, no contemplados en la NCh853. 21Tabla 1-c. Humedad del aire. Temperatura de roco. 2 3Tabla 1-d. Resistividad al vapor (rV) de diversos materiales de construccin. 25
Tabla 2-a. Calor especfico de algunos materiales de construccin. 29Tabla 2-b. Conductividad trmica de materiales de perfilera de ventanas. 3 1Tabla 2-c. Transmitancia trmica calculada de ventanas. 3 2Tabla 2-d. Renovaciones de aire por hora para diferentes lugares. 3 5
Tabla 4-a. Resistencia al fuego requerida para elementos verticales perimetrales de construccin. 69
Tabla 5-a. Localizacin y descripcin del clima por zonas. 77Tabla 5-b. Ubicaciones recomendables de la aislacin segn el uso del edi cio y la zona climtica. 79
Tabla 6-a. Materiales constructivos. 82Tabla 6-b. Clculo de resistencias y transmitancias de estructuras livianas. 82Tabla 6-c. Transmitancias trmicas. 82Tabla 6-d. Prdidas trmicas y gastos energticos. 83Tabla 6-e. Grados das utilizados para cada zona trmica. 84Tabla 6-f. Gasto energtico por unidad de superficie, segn zona trmica. 8 4Tabla 6-g. Caractersticas de las envolventes estudiadas. 84Tabla 6-h. Cumplimiento de la resistencia mnima establecida en la OGUC para cada zona trmica. 85Tabla 6-i. Resistencia adicional necesaria para cumplir con la OGUC, segn zona trmica, en m2K/W. 85Tabla 6-j. Caractersticas de la envolvente. 85Tabla 6-k. Espesor aislante, resistencia trmica total, ujo de calor y ahorro energtico. 87
ndi
ce d
e ta
blas
Trminos y abreviaturas
12
Trminos y abreviaturas
12
Trm
inos
y a
brev
iatu
ras
MORTERO MODIFICADOMaterial inicial en estado hmedo del EIFS, tambin conocido como mezcla base, mezclado de fbrica o en el lugar de construccin, que es utilizado para encapsular e incrustar la malla de refuerzo. Algunas mezclas base pueden ser usadas como adhesivos para pegar el panel aislante al sustrato.
CDTCorporacin de Desarrollo Tecnolgico de la Cmara Chilena de la Cons-truccin
EIFSSigla en ingls con que se denomina al Sistema de aislacin trmica exterior (Exterior Insulation Finish System). Este sistema tambin es conocido como SATE (abreviacin del nombre del sistema en espaol)
EPSPanel aislante de poliestireno expandido. La abreviatura EPS deriva del ingls Expanded PolyStyrene.
INNInstituto Nacional de Normalizacin.
FNVAbreviatura que designa el conjunto de soluciones de aislacin trmica exterior denominadas Fachadas No Ventiladas. Las FNV corresponden a aquellas soluciones de aislacin trmica exterior que no se pueden clasi car ni como EIFS ni como FV.
FNV-EPAbreviatura utilizada para designar el tipo de sistema de aislacin trmi-ca exterior de fachada no ventilada con estructura soportante y placa de revestimiento.
FNV-ERSistema de aislacin trmica exterior del tipo de fachada no ventilada compuesto por una estructura soportante y revestido por una capa de aplicacin hmeda.
FNV-PCSistema de aislacin trmica exterior del tipo de fachada no ventilada. Consiste principalmente en paneles compuestos aislantes autosoportan-tes.
FVAbreviatura utilizada para denominar el sistema de Fachada Ventilada, sistema de aislacin trmica exterior.
CAPA DE TERMINACINCapa nal o de acabado del sistema de aislacin trmica exterior, EIFS, la cual aporta color y textura a la super cie exterior.
LMINACombinacin de mezcla base (base coat), malla de refuerzo y una mano de acabado ( nish coat) del EIFS.
OGUCOrdenanza General de Urbanismo y Construcciones.
PURSigla con que se denomina la espuma rgida depoliuretano expandido.
Simbologa
13
Permeabilidad o difusividad al vapor de agua
Energa [J]
Flujo trmico [W]
Conductividad trmica [W/(mK)]
Factor de resistencia a la difusin de vapor (adi-mensional)
Temperatura absoluta [K]
Permeanza
(P) Diferencia de presin entre las caras de un material[MPa]
(T)
Diferencia de temperatura Oscilacin diurna. Diferencia de temperatura entre ambiente interior y exterior. Diferencia de temperatura entre dos super cies.
[K] ; [C]
e Espesor [m]
h Coe ciente super cial de transferencia trmica
i Flujo de vapor
n Nmero de renovaciones de aire por hora de un local (adimensional)
pe Peso espec co del aire a la temperatura Te
q Densidad de ujo trmico
rV Resistividad al vapor
t Tiempo [K]
tR Temperatura de punto de roco [C]
Ce Calor espec co
Sim
bolo
ga
[ g
]MNs
[ gm
]MNs
[ W
]m2
[ W
]m2K
[ gs
]m2
[MNs
]gm
[ kcal
]kgC [ J
]gK [kJ
]kgK
[ kg
]m3
Simbologa
14
GD Grados das [C] o [K]
GenergticoGasto energtico por metro cuadrado desuper cie
GV1Coe ciente volumtrico global de prdidastrmicas por transmisin de la envolvente
GV2Coe ciente volumtrico global de prdidas trmi-cas totales
H Altura de piso a cielo [m]
HA Humedad absoluta
HAsat Humedad absoluta de saturacin
%HR Humedad relativa [%]
M Masa [kg]
Q Cantidad de calor o energa [kcal] o [J]
Qinf Prdida de calor por in ltracin [W]
R Resistencia trmica
RSResistencia trmica de la capa de aire super cial
RV Resistencia a la difusin de vapor de agua
S Super cie [m2]
T Temperatura del aire [C] o [K]
Ts Temperatura de la super cie de la envolvente [K] , [C]
U Transmitancia trmica
Ui Transmitancia trmica lineal
Sim
bolo
ga
[ kWhao
]m2
[ W
]m3K
[ W
]m3K
[ g(H2O) ]m3
[ g(H2O) ]m3
[ m2K
]W
[ m2K
]W
[ MNs
]g
[ W
]m2K
[ W
]m2K
Simbologa
15
Sub
ndi
ces
a Aire, aislacin.
c.a Con aislacin
e Exterior
Fluido
i Interior, material i
j Capa j
s.a Sin aislacin
t Total
w Muro
V Volumen del recinto cerrado por la envolvente considerada [m3]
VinfVolumen del aire que ingresa al local porin ltracin [
m3
]s
MA
NU
AL
AIS
LAC
IN
T
RM
ICA
EX
TER
IOR INTRODUCCIN
Introduccin
17
1 INTRODUCCIN
1.1 Antecedentes
Hoy ms que nunca el mundo toma conciencia de la importancia del ahorro de energa, dada la cre-ciente escasez de combustibles.
Dentro del mbito de la construccin, este fenme-no tiene mucha importancia dado el gran consumo de energa que se genera en la construccin de un edi cio as como a lo largo de su vida til. Por ello hoy se estudian diversos mtodos que ayuden a ahorrar energa en las distintas etapas de la vida de un edi cio. En Chile, en el ao 1996, el Minis-terio de Vivienda y Urbanismo (MINVU) estableci un Programa de Reglamentacin sobre Acondicio-namiento Trmico de Viviendas que contempl tres etapas:
1 Etapa: aislacin de techos.2 Etapa: aislacin de muros, ventanas y pi-
sos.3 Etapa: certificacin trmica.
En el ao 2000 entr en vigencia la primera etapa y en enero del ao 2007 comenz a regir la segunda, ambas a travs de modi caciones a la Ordenanza General de Urbanismo y Construcciones (OGUC). La nueva reglamentacin trmica contenida en el artculo 4.1.10 de la OGUCi estipula que todas las viviendas debern cumplir con ciertas exigencias de acondicionamiento trmico consistentes princi-palmente en aislar la envolvente de las viviendas segn la zona en que se construya. Para este efec-to el pas se divide en siete zonas trmicas.
El aislamiento trmico de edi cios tiene por nali-dad principal ahorrar energa de calefaccin o de refrigeracin para conseguir niveles adecuados de confort trmico, a la vez que evita el deterioro de materiales al disminuir, por ejemplo, las conden-saciones. Adems, el aislamiento trmico permite mejorar la calidad de vida de las personas ya que disminuye la proliferacin de microorganismos, ta-les como hongos, causantes de mal olor y de diver-sas enfermedades.
Existen diferentes soluciones para aislar la envol-vente de un edi cio, entre las cuales destacan:
Aislamiento por la cara interior de la envol-vente.
Aislamiento al interior de la envolvente (en-tre las capas del muro o cerramiento), tal como muros compuestos (ver apartado 6. Aplicaciones prcticas).
Aislamiento por la cara exterior de la envol-vente.
Envolvente de material estructural de buen comportamiento trmico (no es necesario disponer de aislacin adicional, dependien-do de las exigencias de aislacin y espesor usado).
Cada con guracin, en cuanto a la ubicacin de la aislacin, tiene ventajas y desventajas, las cuales variarn de acuerdo a las caractersticas propias del edi cio, al uso que se le d, a la ubicacin fsica del edi cio, al clima del lugar, etc.
1.2 Alcances
El presente estudio pretende dar a conocer los dife-rentes tipos de aislaciones exteriores junto con sus ventajas y desventajas, de modo de constituirse en una herramienta de consulta para arquitectos, in-genieros y constructores, con el n de que puedan elegir, de acuerdo a criterios tcnicos, qu solucin ocupar segn las necesidades de cada proyecto.
En el presente estudio se abordar el tema del aislamiento trmico exterior enfocndose en las caractersticas y las aplicabilidades de aquellos sistemas capaces de dar una solucin e ciente en cuanto a aislamiento, tanto para construcciones nuevas como para reacondicionamiento de edi -cios, sean de uso privado (residenciales, o cinas, etc.) o de uso pblico (escuelas, hospitales, edi -cios gubernamentales, entre otros), contemplando edi cios de baja, media y gran altura.
Figura 1.a: Aislacin en envolventes (vistas en corte).iVer Anexos, Normativa Trmica.
MATERIAL ESTRUCTURAL DE BUEN COMPORTAMIENTO TRMICO
INTERIOR
EXTERIOR
CERRAMIENTO
AISLACIN POR CARA EXTERIOR
INTERIOR
EXTERIOR
AISLACIN
CERRAMIENTO
AISLACIN
CERRAMIENTO
AISLACIN AL INTERIOR DEL CERRAMIENTO
INTERIOR
EXTERIOR
AISLACIN
CERRAMIENTO
INTERIOR
EXTERIOR
AISLACIN POR CARA INTERIOR
Introduccin
18
Al abordar el tema de la aislacin se tratarn las posibilidades de utilizacin de la aislacin ex-terior, la interior, la incluida al interior la envol-vente y las envolventes de materiales estructu-rales de buen comportamiento trmico, ya que el inters fundamental al investigar este tema es dar a conocer alternativas e cientes en cuanto a aislacin trmica de edi cios, dejando en cla-ro dnde y cundo se pueden utilizar y cundo no son recomendables. De esta manera, al nal de este trabajo se incluye un captulo denomina-do Aplicabilidad en el cual se indica qu tipo de aislacin se debe utilizar dependiendo de la ubicacin del edi cio, del uso que se le d y de otros factores tales como su materialidad, clima y arquitectura.
1.3 Conceptos trmicos
La aislacin trmica de una vivienda in uye direc-tamente en el confort trmico de sus ocupantes, ya que protege a la vivienda de las condiciones exteriores adversas permitiendo que al interior de sta se produzcan condiciones ambientales ms agradables. Pero qu es el confort trmico y de qu factores depende?
1.3.1 Confort trmico
Se entiende por confort trmico la condicin en la que las personas se sienten cmodas, es de-cir, en equilibrio con el ambiente trmico que les rodea. Esta condicin depende de la temperatu-ra del aire, de la temperatura de los muros del recinto habitado, de la velocidad del aire y de su humedad. Asimismo in uye la vestimenta, la acti-vidad fsica que se desarrolle, la alimentacin, la edad, y hasta factores subjetivos como el color y tipo de decoracin, entre otros. El organismo humano tiene un sistema termorre-gulador que mantiene su temperatura en 37C. Para ello su metabolismo (producto de los ali-mentos que se ingieren) genera energa en can-tidad tal que hace frente a las prdidas trmicas del cuerpo ms la energa gastada en actividad fsica. Si esas prdidas se salen de cierto rango hacen que el organismo se sienta cada vez ms incmodo, tanto ms cuanto ms distante est del equilibrio trmico. Si la temperatura ambien-te sube demasiado (climas tropicales) el orga-nismo transpira. La evaporacin del sudor roba calor a la piel, equilibrando la situacin. Por el contrario, si la sensacin de temperatura es baja (climas fros), el organismo tiene que gastar ms energa interna. Pero este mecanismo es relati-vamente ms lento que la transpiracin y ms costoso para la biologa del organismo.
El calor que recibe el cuerpo desde el exterior tie-ne dos orgenes: temperatura del aire circundan-te y temperatura radiante de los muros y objetos que nos rodean. Finalmente la sensacin trmica se ve afectada por la humedad del aire (mejor
dicho por su sequedad) y por el movimiento del aire alrededor del cuerpo. Este ltimo factor es in uenciado por la vestimenta que di culta las prdidas por conveccin y radiacin. Por eso en verano se pre eren ropas livianas y en invierno gruesas. En resumen, la sensacin trmica, lla-mada comnmente temperatura de confort, de-pende de 4 factores bien de nidos: temperatura del aire, temperatura de radiacin de los elemen-tos circundantes, humedad del aire y velocidad del mismo. De estos factores el nico que no de-pende del aire es la temperatura de radiacin. Se ha comprobado en la prctica que esta empieza a in uir desfavorablemente cuando se aparta ms de 3C, en ms o en menos, de la temperatura del aire circundante. Por ejemplo, si la tempera-tura del aire es 20C, la temperatura super cial interior de los muros, cielo raso y suelo no debe ser inferior a 17C ni superior a 23C, de lo con-trario se siente fro o calor, respectivamente.
Se han encontrado pequeas diferencias en la temperatura de confort entre mujeres y hombres, entre nios y adultos, entre gente que se alimenta principalmente de carbohidratos o de protenas, etc. Sin embargo estas diferencias no superan los 2C siempre que la humedad no cambie ni tampoco la velocidad del aire. Variaciones de la velocidad del aire y de la humedad relativa hacen variar la temperatura de confort, de modo que se produce una sensacin trmica distinta.
El movimiento del aire in uye porque activa la evaporacin del sudor de la piel con lo cual esta se enfra, dando la impresin que la temperatu-ra ambiente es menor. En cambio, la humedad del aire in uye inversamente, porque a mayor humedad hay ms di cultad para evaporar ese sudor, con lo cual la sensacin trmica sube. En el interior de los edi cios se debe considerar un movimiento del aire inferior a 1 m/s y una hu-medad relativa comprendida entre el 35 y 75%. Bajo estas condiciones el organismo humano se siente en equilibrio trmico cuando el aire a su alrededor es de aproximadamente 20 3C.
Las condiciones climticas exteriores in uyen di-rectamente en la energa necesaria para conse-guir condiciones de confort (por ejemplo calefac-cin o refrigeracin). Las ms importantes son:
Temperaturas medias, mximas y mnimas del aire.
Humedad relativa mximas y mnimas del aire.
Radiacin solar. Direccin y velocidad del viento. Niveles de nubosidad. Pluviometra.
Estas variables ambientales se deben tener en cuenta al momento de proyectar un edi cio ya que in uyen directamente en el tipo de aislacin a utili-zar (para detalles climticos ver norma NCh 1079).
Introduccin
19
1.3.2 Conductividad trmica de los materiales
La envolvente de un edi cio pierde calor por transmisin cuando el ambiente exterior es ms fro (condicin de invierno) y viceversa (condicin de verano). El calor se puede transmitir de tres maneras:
Por conduccin. Por conveccin. Por radiacin.
Al aislar un edi cio, lo que se hace es impedir que el calor se transmita por conduccin desde el exterior al interior en verano y desde el interior hacia el exterior en invierno, manteniendo as un ambiente con tempera-tura confortable; si no se consigue hay que gastar energa de calefaccin o refrigeracin. Para lograrlo, se deben utilizar materiales aislantes en la envolvente, que son los que tienen una baja conductividad trmica y un signi cativo espesor.
La conductividad trmica de un material es la propiedad que hace que este transmita calor desde el lado de mayor temperatura hacia el de me-nor temperatura. Se de ne como la cantidad de calor que un material transmite en condiciones unitarias de espesor, super cie, tiempo y dife-rencia de temperatura entre las caras que intercambian calor.
La conductividad trmica, bajo ujo trmico constante, se puede expresar como:
Si se multiplica el inverso de la conductividad trmica , conocido como resistividad, por el espesor del material se obtiene la resistencia trmica [R] de ste:
La resistencia trmica, entonces, se de ne como la propiedad de un ele-mento material de oponerse al paso del calor, vale decir, representa su poder aislante.
En la super cie de cualquier elemento se forma una capa de uido (aire) que se mueve como ujo laminar o se encuentra en reposo, a travs de la cual se trans ere calor. La capacidad de transferencia de calor de forma convectiva entre el uido y el muro est dada por el coe ciente super cial de transferencia trmica, h, de la siguiente manera:
Figura 1.b: Flujo de calor en un elemento com-plejo, formado por capas (vista en corte).
=e
tST
R=e
h=q
fl -
w
Rse R
1 R
ai R
2 R
a2 R
a R
si
Capa 1
Espacio de aire 1
Capa 2
Espacio de aire 2
Capa de aire superficial exterior
Capa de aire superficial interior
Capa 3
1[ ]
Introduccin
20
La resistencia trmica super cial est dada por:
Dicha resistencia depender de diversos factores entre los cuales se tienen la viscosidad del uido, la velocidad de ste, etc.
La resistencia trmica total de un elemento com-plejoii formado por capas, se calcula sumando la resistencia trmica de cada capa que forma parte del elemento, incluyendo las resistencias trmicas de las capas de aire adheridas a las su-per cies interior y exterior del elemento, adems de la resistencia de las cmaras de aire que hu-biesen en el interior del mismo.
En la gura 1-b se muestra el esquema de un ele-mento complejo, en l R1, R2 y R3 representan las resistencias trmicas de las capas materiales 1, 2 y 3 respectivamente, Ra1 y Ra2 son las resis-tencias de los huecos de aire 1 y 2 presentes en el interior del elemento y Rse, Rsi son las resisten-cias de las capas de aire adherido por las caras exterior e interior respectivamente, mientras que es el ujo de calor, en este caso, de interior a exterior. La resistencia trmica total de un ele-mento se calcula, entonces, como la suma de las resistencias de los materiales involucrados, ms las resistencias de las capas de aire adheridas a las super cies del elemento, ms las resistencias de los huecos de aire con nados, de la siguiente manera:
Donde es la suma de las resistencias de
las capas materiales componentes y es la
suma de las resistencias de los huecos de aire con nados al interior del elemento, en el caso de la gura sera:
Para el clculo de la resistencia trmica de un elemento se deben tomar en cuenta las resisten-cias de todos los materiales que componen el elementoiii.
La transmitancia trmica U de un elemento es el inverso de la resistencia trmica total y repre-senta el ujo de calor que pasa por el elemento por m2 y diferencia de temperatura unitaria entre ambientes.
El ujo de calor que pasa a travs de un elemen-to, en una direccin dada por unidad de super -cie, se puede determinar por medio de la siguien-te ecuacin:
La suma de todos los ujos de los diversos ele-mentos que conforman una envolvente multipli-cados por sus respectivas super cies, permite determinar el gasto energtico total para mante-ner una cierta temperatura al interior de un recin-to si se tiene una temperatura exterior dada.
Dado que las diferencias de temperatura exterior e interior varan lentamente durante el da es que las ecuaciones sealadas se consideran a ujo constante.
1.3.3 Materiales aislantes
Todo material aislante presenta cierta resistencia al paso de calor. Para ser ms espec co, se pue-de considerar como aislante trmico cualquier material con un bajo coe ciente de conductividad trmica, es decir, aquellos materiales que presen-ten una resistencia importante al ujo de calor.
El aire en reposo o quieto, a 0C, presenta una conductividad trmica muy baja de 0,024 [W/(mK)]iv, siendo el material ms aislan-te que se puede considerar. Por esta razn, los buenos materiales aislantes son aquellos ca-paces de retener aire quieto en su interior, es decir, materiales porosos que encapsulan el aire, impidiendo que este circule libremente.
Rs=1
h
ii Se denomina elemento complejo, a aquel elemento conforma-do por la unin de diversos elementos componentes y materiales.iiiLa norma NCh853 propone no tomar en cuenta los materiales cuyo espesor sea menor a 3 mm porque al ser tan delgados 0,003 / resulta insignificante 0.ivReferencia: NCh853.Of91.
n m
Rt= Rsi+ Ri+ Raj+ Rse1 1
n
Ri1
m
Raj1
Ri= R1+ R2+ R3+ R4i
Raj= Ra1+ Ra2j
= UT=1
TRt
Introduccin
21
Tab
la 1
.a
MaterialDensidadaparente[kg/m]
[W/(mK)]
MaterialDensidad aparente [kg/m]
[W/(mK)]
Lana mineral, colchoneta libre
40 0,042
Plancha de corcho
200 0,047
50 0,041 300 0,058
70 0,038 400 0,066
90 0,037 500 0,074
110 0,04
Poliestireno expandido
10 0,043
120 0,042 15 0,0413
Lana mineral granulada
20 0,069 20 0,0384
30 0,06 30 0,0361
40 0,055
Poliuretano expandido
25 0,0272
60 0,048 30 0,0262
80 0,044 40 0,025
100 0,041 45 0,0245
120 0,042 60 0,0254
140 0,042 70 0,0274
Perlitaexpandida
90 0,05Vermiculita en
partculas99 0,047
Plancha de corcho
100 0,04Vermiculitaexpandida
100 0,07
Materiales aislantes, densidad aparente y conductividad trmica*, segn NCh853
Algunos ejemplos de materiales aislan-tes se presentan en las siguientes tablas:
Tab
la 1
.b
Material Densidad
[W/(mK)]
Lana de vidrio*
10 0,044
11 0,0424
12 0,041
13,1 0,04
*Los valores de conductividad trmica estn dados para una temperatura media de 20C, con los materiales en estado seco. (La conductividad trmica vara con respecto a la temperatura, la humedad y la densidad).
Materiales aislantes, densidad aparente y conductividad trmica, no contemplados en la NCh853
*Informe de Ensaye IDIEM N409.927
Fuen
te: N
Ch85
3.O
f91.
Fu
ente
: Man
ual d
e Ap
licac
in
de la
Re
glam
enta
cin
Tr
mic
a.
Al disponer de un sistema aislante para la envol-vente de un edi cio se deben considerar como materiales aislantes del muro estructural los pro-ductos de baja conductividad trmica que forman el sistema aislante. Todos los componentes de la envolvente aportan una cierta resistencia tr-mica, por ello se consideran como aislantes por de nicin, siempre y cuando tengan un espesor igual o superior a 3 mm, (ver nota pg. 20).
En general los materiales de alta densidad son
ms conductores que los de ms baja densidad, excepto algunos compuestos por alveolos, tales como poliestireno expandido y poliuretano expan-dido, o materiales brosos como la lana mineral (ver tablas 1-a y 1-b).
Introduccin
22
1.3.4 Ventajas del ahorro energtico Los gastos de calefaccin y/o refrigeracin pueden disminuirse aprecia-blemente si se di cultan las fugas de calor a travs de muros y techos, siempre que se asle adecuadamente su envolvente, lo que se consigue por medio de materiales aislantes trmicos que actan pasivamente, como ocurre con los sistemas de aislacin exterior. Estas aislaciones, si son adecuadamente diseadas, cumplen varias funciones, como son:
Frenan las fugas de calor ayudando a ahorrar energa y mantener la temperatura de confort.
Permiten conseguir temperaturas superficiales radiantes de los muros envolventes necesarias para el mejor confort (como se dijo entre 17 y 23C).
Evitan, por la misma razn anterior, que se produzca condensacin en los muros perimetrales previniendo sus efectos nocivos para el edificio y para la higiene ambiental.
Disminuyen las manchas que se producen en las terminaciones in-teriores a causa de puentes trmicos.
Eliminan los puentes trmicos formados por estructuras ms o me-nos conductoras (caso de perfiles metlicos, vigas, pilares u otros) en muros envolventes y en techos.
Ayudan a mantener un mejor equilibrio higrotrmico con el ambien-te, mejorando los niveles de salud, al disminuir la ocurrencia de enfermedades.
A nivel pas disminuyen los gastos en salud. A nivel pas disminuyen el gasto de energticos en viviendas, espe-
cialmente petrleo y gas que son importados.
1.4 Humedad ambiental
La presencia excesiva de humedad del aire interior de los edi cios afecta directamente el bienestar y el confort trmico, adems de producir daos tales como:
Deterioro de terminaciones: pinturas, papeles, estucos, enchapes, molduras, pisos, etc.
Deterioro estructural: corrosiones, erosiones, hinchamiento y pu-trefaccin de maderas, etc.
Disminucin de la aislacin trmica de los elementos perimetrales. Aumento de gastos de calefaccin. Ambientes insanos que atentan contra la salud de sus moradores. Inconfort trmico. Aumento de los gastos de mantencin. Desvalorizacin de la propiedad. Menor vida til del inmueble.
Se distinguen cinco tipos principales de humedades que afectan el edi -cio:
Humedad de construccin: residual luego de la construccin. Humedad proveniente del suelo: absorcin de agua presente en el
suelo que asciende por capilaridad de los elementos constructi-vos.
Humedad climtica o atmosfrica: presencia de vapor de agua en la atmsfera a causa del clima del lugar.
Humedad de condensacin: producto de la presencia de aire car-gado de vapor de agua en el interior de los recintos.
Humedad accidental: humedad proveniente de filtraciones, acci-dentes, entre otras. Figura 1.c: .Diagramas de conductividad en materiales de diferentes caractersticas.
GRAN FLUJO DE
CALOR
BAJO FLUJO DE
CALOR
BAJO FLUJO DE
CALOR
MATERIAL CON AIRE INCLUIDO
MATERIAL DE BAJA DENSIDAD
MATERIAL DE ALTA DENSIDAD
Introduccin
23
De estos tipos de humedades, la ms frecuente y, a la vez difcil de evitar es la que se produce por condensacin.
Para entender el fenmeno de condensacin, se deben tener claros los conceptos de humedad de saturacin y de punto de roco, y para ello se deben estudiar algunos conceptos y cualidades del aire hmedo.
El aire es una mezcla de gases compuesta princi-palmente de nitrgeno (79%), oxgeno (casi 21%) y pequeas cantidades variables de agua en for-ma de vapor. La cantidad de vapor de agua que puede contener el aire depende de la temperatura (y de la presin). Cuando el aire no puede admitir ms vapor se dice que est saturado. El grado de saturacin se expresa en porcentaje de humedad relativa. El contenido de vapor de agua que contie-ne el aire se llama humedad absoluta y se puede expresar en gramos de agua por metro cbico de aire, [gH2O/m
3].
La humedad relativa se puede expresar como:
Para que la cantidad de vapor de agua presente en el aire a una temperatura dada sea igual a la hume-dad de saturacin, la temperatura del aire debera bajar a la llamada temperatura de punto de roco (tR). As, el punto de roco es la temperatura, a la cual, en un aire que se enfra, comienza la formacin de niebla, o tambin de roco sobre los objetos; si la temperatura del aire se mantiene por sobre el pun-to de roco no se producir condensacin. La tem-peratura de punto de roco depende, entonces, de la temperatura del aire y de su humedad absoluta.
1.4.1 Permeabilidad de los materiales
La permeabilidad o difusividad al vapor de agua, , se re ere a la propiedad de permitir la difu-sin del vapor de agua a travs de un material y es la cantidad de vapor de agua que se trans-mite a travs de un material de espesor dado por unidad de rea, unidad de tiempo y de di-ferencia de presin parcial de vapor de agua.
La permeabilidad de un material se calcula como:
%HR=HA
100HAsat
Tab
la 1
.c
tR[ C]
Humedad del aire
[g H2O/m3]
tR[C]
Humedad del aire
[g H2O/m3]
-5 3,37 14 12,03
-4 3,64 15 12,82
-3 3,92 16 13,59
-2 4,22 17 14,43
-1 4,55 18 15,31
0 4,89 19 16,25
1 5,23 20 17,22
2 5,60 21 18,25
3 5,98 22 19,33
4 6,39 23 20,48
5 6,82 24 21,68
6 7,28 25 22,93
7 7,76 26 24,24
8 8,28 27 25,64
9 8,82 28 27,09
10 9,39 29 28,62
11 10,01 30 30,31
12 10,64 31 31,89
13 11,32 32 33,64
Humedad del aire. Temperatura de roco
Fuen
te:
Las
hum
edad
es e
n la
con
stru
cci
n, F
. Uls
amer
=1
0,185
Introduccin
24
Donde es un factor adimensional de la resis-tencia a la humedad del material en estudio. De esta forma, se conoce como factor de resis-tencia a la difusin de vapor y se de ne como la relacin entre la permeabilidad del aire y la del material en estudio; por de nicin el factor de re-sistencia a la difusin de vapor del aire es aire=1
El inverso de la permeabilidad se conoce como
resistividad.
Conociendo la permeabilidad de un material se pue-de calcular su resistencia a la difusin del vapor de
agua, ,o su inverso la permeanza,
La resistencia al vapor de agua de un elemento compuesto se calcula como la sumatoria de las re-sistencias de los materiales que componen el ele-mento, es decir:
El ujo de vapor, i ,se calcula como:
La permeabilidad de los materiales se debe deter-minar siguiendo los procedimientos indicados en la norma NCh852: Acondicionamiento ambiental Materiales de construccin Determinacin de la permeabilidad al vapor de agua. Esta norma espe-ci ca un mtodo para determinar el traspaso de va-por de agua a travs de materiales de construccin. Establece adems, los trminos que sirven para precisar los fenmenos y propiedades en relacin con el traspaso de vapor de agua a travs de losmateriales.
A continuacin se muestra, a modo de ejemplo, una tabla con valores de - y rV para diferentes materiales de construccin. Cabe mencionar que los materiales brosos o granulares presentan alta permeabilidad al vapor.
1.4.2 Condensacin super cial
El fenmeno de condensacin se produce gene-ralmente en invierno, esto porque la temperatura exterior es menor a la temperatura interior. En un ciclo de invierno, con una temperatura exterior, Te, e interior, Ti, de nidas, se veri ca siempre que el ujo de calor es constante, es decir:
1
rv =
e
Rv =
1
=
Rv
Rv=n ei 1
= (1e1+2e2+...+nen)i-1 i 0,185
i=P
=P
Rv e
=UT=Cte.=>(Ti-Tsi)1
=>(Tsi-Tse)1
=(Te-Tse)1
Rsi R Rse
Introduccin
25
Fuen
te:
Nor
ma
bsi
ca d
e la
edi
ficac
in
NBE
-CT-
79, s
obre
con
dici
ones
trm
icas
en
los
edifi
cios
.
Tab
la 1
.d Resistividad al vapor [rV] de diversos materiales de construccin
MaterialResistividad al vapor rv (1)
[MN s/(gm)]
Aire en reposo (cmaras) 5,5
Aire en movimiento (cmaras ventiladas) 0
Fbrica de ladrillo macizo 55
Fbrica de ladrillo perforado 36
Fbrica de ladrillo hueco 30
Fbrica de piedra natural 150-450
Enfoscados y revocos 100
Enlucidos de yeso 60
Placas de fibrocemento 1,6-3,5
Hormign con ridos normales o ligeros 30-100
Hormign aireado con espumantes 20
Hormign celular curado al vapor 77
Madera 45-75
Tablero aglomerado de partculas 15-60
Contrachapado de madera 1.500-6.000
Hormign con fibra de madera 15-40
Cartn-yeso, en placas 45-60
Aislantes trmicos
Aglomerado de corcho UNE 56.904 92
Espuma elastomrica 48.000
Lana de vidrio (2) 9
Lana mineral
Tipos I y II 9,6
Tipos III, IV y V 10,5
Perlita expandida 0
Poliestireno expandido UNE 53.310:
Tipo I 138
Tipo II 161
Tipo III 173
Tipo IV 207
Tipo V 253
Poliestireno extrusionado 523-1.047
Polietileno reticulado 9.600
Poliisocianurato, espuma de 77
Poliuretano aplicado in situ, espuma de:
Tipo I 96
Tipo II 127
Tipo III 161
Tipo IV 184
Poliuretano aplicado in situ, espuma de:
Tipo I 76
Tipo II 82
Urea formaldehdo, espuma de 20-30
(1) Es el inverso de la permeabilidad al vapor, .(2) Cualquier tipo sin incluir protecciones adicionales que pudieran constituir barrera de vapor.
Introduccin
26
En la gura 1-d se aprecia un esquema de las diferentes temperaturas pre-sentes en torno a un elemento de cerramiento compuesto de varias capas.
Dado que se pueden considerar Rsi y Rse constantes y el espesor del ce-rramiento es tambin constante, las diferencias (Ti - Tsi) slo dependen del valor de la suma de las resistencias de las capas que componen el cerramiento R=Ri. Si el cerramiento no dispone de aislamiento, la resis-tencia trmica R suele ser pequea y siendo el valor (Ti - Tsi) relativamente importante, se tiene por tanto un fenmeno de pared fra, es decir, la super cie de la cara interior del cerramiento se encuentra a una tempe-ratura menor que la temperatura del aire interior y por ende susceptible a que se produzca condensacin.
En el ambiente interior existir una humedad relativa dada por la tem-peratura Ti, con su temperatura de roco tR correspondiente. Si Tsi < tR, se producirn condensaciones en la super cie del local. Para evitar esta situacin, la nica solucin posible es aumentar el valor de Tsi para que Tsi > tR, lo que supone que (Ti - Tsi)sea ms bajo; para ello, habr que au-mentar el valor de R del cerramiento, mediante la adicin del aislamiento trmico adecuado. sta es la razn por la que los vidrios de las ventanas se empaan con tanta facilidad.
Tngase presente que (Tse - Te) no es constante porque depende del viento que si es mayor de 10 [km/h] arrasa con la capa de aire exterior hacien-do su resistencia nula.
1.4.3 Condensacin en elementos de la envolvente
Por regla general, la cantidad de vapor contenida en el ambiente de mayor temperatura, es ms elevada que la contenida en el ambiente ms fro; luego, existe una diferencia de presiones de vapor que tratan de equilibrar-se mediante el ujo de vapor a travs de las porosidades de la envolvente, en el sentido de la zona de mayor presin hacia la de menor presin, es decir, del lado caliente hacia el lado fro.
Todos los elementos ofrecen una cierta resistencia al paso del vapor del agua, por lo que la cantidad de vapor que pasa a travs de cada uno de ellos en el cerramiento es menor que la incidente. La caracterstica que mide la resistencia al paso del vapor de agua es la resistividad al va-por.
Figura 1.d: Temperaturas en un cerramiento envolvente exterior (vista en corte).
CERRAMIENTO EXTERIOR
Rse
R1
R2
...
Rn
Rsi
Te
TSe
Ti
TSi
T1
Capa 1 Capa 2 Capa n
Capa de aireexterior
TEMPERATU
RA
Capa de aire interior
Materiales en forma de lmina (3)Resistencia al vapor (4)
[MN s/(gm)]
Hoja de aluminio de 8 micras 4.000
Lmina de polietileno de 0,05 mm 103
Lmina de polietileno de 0,10 mm 230
Lmina de polister de 25 micras 24
Papel Kraft con oxiasfalto 9,7
Papel Kraft 0,43
Pintura al esmalte 7,5-40
Papel vinlico de revestimiento 5-10
(3) Pueden considerarse como barreras de vapor aquellos materiales laminares cuya resistencia al vapor est comprendida entre 10 y 230 MN s/g.(4) Es el inverso de la permeancia al vapor, .
Tab
la 1
.d Resistividad al vapor [rV] de diversos materiales de cons-truccin
Figura 1.e: Grficos de temperaturas en ele-mentos de baja y alta resistencia trmica
Ti
TSi
Te
e\ altoe\ pequeo
Ti
TSi
TSe
Te
GRAN RIESGO DE
CONDENSACIN
BAJO RIESGO DE
CONDENSACIN
RESISTENCIA
T2
...T
n
TSe
Introduccin
27
Capa de aire interior
Muchos materiales de obra son porosos y su re-sistividad es baja mientras que los materiales im-permeabilizantes tienen una resistividad elevada, y constituyen las llamadas barreras de vapor.
Si el vapor de agua en su difusin pasa por zonas de la envolvente donde la temperatura es inferior a la temperatura de punto de roco correspondien-te, se producirn condensaciones en esa zona, au-mentando el valor del coe ciente de transmisin trmica de los materiales y reducindose la capaci-dad aislante de los mismos.
La solucin general ms e ciente es recurrir a ba-rreras de vapor ya que, situadas en la cara ms caliente de la envolvente, reducen notablemente el contenido de vapor que pasa a travs de ella, evi-tando las condensaciones. Para que esta barrera sea realmente efectiva, se debe considerar que sea continua, es decir, de existir traslapes estos deben ser sellados y se debe veri car que la permeabili-dad al vapor de agua de la barrera est comprendi-da entre 10 y 230 [MNs/g], segn NCh852. Algunas de las barreras de vapor ms utilizadas son:
Fieltros asflticos. Membranas de fibras de polietileno. Papel impregnado. Papel metalizado. Pinturas al esmalte.
MA
NU
AL
AIS
LAC
IN
T
RM
ICA
EX
TER
IOR SOLUCIONES
CONSTRUCTIVAS
Soluciones Constructivas
29
2 SOLUCIONES CONSTRUCTIVAS
2.1 Consideraciones sobre edificios energticamente efi-cientes
Para el diseo de un edicio confortable y energticamente eciente se deben considerar los siguientes factores:
Inercia trmica o capacidad del edificio para acumular calor. Capacidad del edificio para captar energa radiante solar a travs
de superficies vidriadas. Capacidad y calidad del aislamiento trmico para mantener calor
sin prdidas intiles. Ventilacin mnima para obtener ambientes higinicamente confor-
tables.
Existen diversas formas para disponer ventanas, masa y aislamiento que ayudan a conseguir una mejor eciencia energtica y temperatura confor-table. Hay que considerar distintas soluciones segn se trate de disear un nuevo edicio o reacondicionar uno existente.
2.1.1 Inercia trmica
La aislacin trmica o la dicultad mayor o menor con que el calor atravie-sa un muro, no es el nico ni siempre principal recurso del cual se puede echar mano para conseguir un adecuado ambiente interior. Si las uctua-ciones diarias de temperatura son fuertes, no obstante que la media es normal, junto con emplear aislaciones se puede aprovechar la capacidad trmica acumuladora del muro, de modo que frente a una onda trmica absorba tal cantidad de calor que demore mucho en transferirlo al inte-rior.
La uctuacin trmica diaria u onda trmica se acerca a una sinusoide con periodo de 24 horas, de este modo se tiene que, si el muro envolvente absorbe calor, retrasar la onda en un cierto tiempo, proporcional a la capacidad trmica del muro. Adems de ello la onda es amortiguada en amplitud, suavizando las fuertes variaciones de la temperatura exterior.
Puesto que la capacidad trmica de un muro es la cantidad de calor por unidad de masa (Q) que puede absorber, y sta viene dada por:
Considerando que para un cierto lugar e intervalo de tiempo, T medio puede ser constante (Santiago en verano T 18C) y para materiales de construccin, como ladrillo y concreto, Ce es aproximadamente 0,2 [kcal/(kgC)] 0,84 [J/(gK)], entonces:
Q= MCeT
MaterialCe
[kcal/(kgC)] [J/(gK)]
Asfalto 0,22 0,92
Ladrillo 0,20 0,84
Concreto 0,21 0,88
Fibrocemento 0,20 0,84
Fibrosilicato 0,20 0,84
Hormign
celular0,38 1,60
Vidrio, slice 0,20 0,84
Granito 0,19 0,79
Mrmol, mica 0,21 0,88
Arena 0,20 0,84
Suelo 0,19 0,80
Madera 0,30 0,70 1,25 - 2,93
Tabl
a 2
.a Calor especfico de algunosmateriales de construccin
Q= 3.6M [kcal]=15,12M[kJ]
Soluciones Constructivas
30
Es decir, la capacidad trmica slo depende de la masa. Cuanto ms ma-sivo sea un edi cio, mayor inercia trmica y mejor comportamiento en re-giones de gran oscilacin diaria de temperatura. Eligiendo adecuadamente el espesor y tipo de materiales de una envolven-te (muros perimetrales, pisos y techo) se puede desplazar la onda trmica de tal manera que cuando el exterior pase por el mximo en el interior se tenga el mnimo y viceversa ( gura 2-a). Tal condicin es la ideal.
Como se puede ver, uno de los bene cios ms importantes de la inercia trmica es la posibilidad de moderar temperaturas extremas interiores. Edi cios diseados para aprovechar las ventajas de la inercia trmica no tienen las mismas temperaturas extremas que pueden presentarse en los edi cios de estructuras livianas. Una envolvente con gran inercia trmica ayuda a conservar la temperatura del interior de los locales habitables con mayor estabilidad a lo largo del da, entregando el calor acumulado en horas de la noche. La inercia trmica mantiene un hogar tibio en invierno y fresco en verano, siempre que se considere cierta ventilacin nocturna, lo que ayuda a crear un ambiente ms cmodo para vivir.
A la inversa, la principal ventaja de edi cios ligeros es que se calientan ms rpido cuando se enciende la calefaccin o se enfran con rapidez al encender el aire acondicionado, ahorrando energa, siempre y cuando ten-gan un sistema de aislacin adecuado. Esto se puede aplicar en o cinas y recintos que slo son utilizados durante parte del da, como escuelas, co-mercio y similares, pero no en edi cios permanentemente ocupados como son viviendas, hospitales, hoteles, etc. en los cuales la inercia de gran masa es ventajosa. Al aplicar inercia trmica en un edi cio se debe tener en cuenta que las masas trmicas pueden estar ubicadas en pisos, losas, muros perimetra-les, muros interiores y techos, siempre y cuando no estn cubiertas con materiales aislantes.
Ntese que es posible proyectar muros perimetrales de materiales y en espesores adecuados para un determinado retardo. Sin embargo, esto es casi imposible en la techumbre, a menos que se usen losas de hormign, y an as no se consiguen retardos muy considerables dado que no pueden ser muy gruesas.
El retardo trmico depende de la masa interpuesta y de la con guracin del sistema en s, donde in uye en forma importante la ubicacin del ais-lante trmico. A mayor masa interpuesta mayor es el retardo trmico.
2.1.2 Ventanas y otras super cies vidriadas
Las ventanas son generalmente muy buenos colectores solares, pero a su vez son las super cies ms perdedoras de calor cuando hace fro.
La orientacin de las ventanas es muy importante en cuanto a la capaci-dad de captar calor y luz natural. Las de orientaciones sur son las nicas ventanas que casi no reciben calor. Las ventanas con orientacin norte reciben calor casi todo el da y todo el ao en latitudes altas, en tanto las de orientacin poniente y oriente reciben sol durante medio da.
Figura 2.b: Efecto de la inercia trmica en el tiempo.Figura 2.b: Efecto de la inercia trmica en el
32
30
28
26
24
22
20
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
DAS DE VERANO
TEMPERATU
RA [C]
Temperatura del aire interior deUn edificicio sin inercia termica
Temperatura del aire interior de un edificicio con inercia termica
vGrfico tomado de la Revista del IDIEM, El clima chileno y su relacin con la construccin habitacional, Gabriel Rodrguez J. Diciembre 1972.
Figura 2.a: Termogramas tomado en el exte-rior y en el interior de un edificio, para un retardo ideal y un amortiguamiento severo de la onda, debido a la inercia trmicav.
TEMPERATU
RA [C]
HORAS
35 -
30 -
25 -
20 -
15 -
10 -
5 -
0 - NOCHE
AMORTIGUAMIENTO
AMORTIGUAMIENTO
RETARDO
TEMP. EXT
TEMP. MEDIA
TEMP. INT
RETARDO
0 242118152412963 242118152412963
NOCHE NOCHE
Figura 2.c: Radiacin solar y el efecto de al-macenamiento producto de la inercia trmica.Figura 2.c: Radiacin solar y el efecto de al-
--
5.0 -----
2.5 -----
0 -----
-2.5 -
24. Jan. 25. Jan. 26. Jan. 27.Jan
CALO
R [kW]
Radiacin solar a
travs de ventanas
Calor entregado
por la masa
Calor bsorvido por
la masa trmica
-
-
-
-
-
-
-
-
- - - - - - - - - -
- - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Soluciones Constructivas
31
La cantidad mxima de rea de ventanas, segn la reglamentacin chilena, est determinada en la seccin 2 del artculo 4.1.10 de la Ordenanza General de Urbanismo y Construccin y depende de la zona trmica donde se encuentre ubicado el edi cio (ver Anexos, Reglamentacin trmica). No obstante, entindase que es la cantidad mxi-ma slo para viviendas, la que, bajo un estudio acucioso, muchas veces resulta excesiva, pues tambin se debe tener en cuenta la masa estruc-tural del edi cio, el tipo y la cantidad de aislacin a utilizar, la orientacin de las ventanas, etc.
La reglamentacin vigente no considera en el cl-culo de la transmitancia trmica de una ventana, la resistencia de la per lera de sta, sino que slo toma en cuenta la resistencia trmica de los vidrios utilizados, sean vidrios monolticos, doble vidriado hermtico, doble ventana o algn otro tipo de vidriado.
Es importante establecer las prdidas de ca-lor por el contorno de la ventana, ya sea por la per lera misma o por las junturas que pudiesen quedar luego de instalada la ventana, por esto se deben tener en cuenta los siguientes puntos:
Al momento de seleccionar el tipo de ven-tana a utilizar en un proyecto, se debe te-ner en cuenta la perfilera de sta, selec-cionando aquel tipo de ventana que tenga una perfilera capaz de cubrir los requeri-mientos arquitectnicos del proyecto, as como de tener un comportamiento trmi-co y acstico adecuado y una resistencia mecnica apropiada; adems debe ser ca-paz de proporcionar una estanqueidad to-tal al aire y al agua de lluvia.
Las ventanas deben ser instaladas por tcnicos capacitados.
La ventana se debe ajustar al vano de tal forma de evitar la presencia de orificios que permitan fugas de aire.
Una vez instalada la ventana se debe se-llar su contorno en forma exhaustiva.
Existen diferentes materiales utilizados en la per lera de ventanas, entre los cuales se tienen PVC, aluminio, madera y erro, principalmente.
Los per les de PVC y de madera de calidad son los que ofrecen un mejor comportamiento trmi-co, mientras que la per lera de erro es la que tiene el peor comportamiento, tanto por su baja resistencia trmica como por la poca estanquei-dad al aire que presenta su cierre poco herm-tico.
En la siguiente tabla se dan ejemplos de algu-nos de los principales materiales de per lera de ventanas y su respectiva conductividad trmica, estableciendo el buen comportamiento trmico del PVC y la madera.
Adems de la per lera se debe seleccionar el tipo de vidriado a utilizar, dentro de los cuales existe una amplia gama, desde vidrios mono-lticos simples hasta doble vidriado hermtico (DVH) e incluso triple vidriado hermtico. Otras variantes la dan los colores de los vidrios y la emisividad y re ectancia de los mismos. El doble vidriado hermtico y las dobles ventanas presen-tan aproximadamente doble aislacin trmica que las ventanas con vidrio monoltico.
En la tabla 2-d se muestran resultados de un estudio de transmitancia trmica en tres tipos de ventanas. En dicha tabla se puede ver que la ventana con per l de PVC y DVH tiene una baja transmitancia trmica, menor que los otros dos tipos del estudio.
La transmitancia trmica total de una ventana se puede calcular como la suma de los valores U del vidrio y de la per lera, ponderados por sus res-pectivas super cies, es decir:
Si la transmitancia, U, de la per lera es alto (per- les de metal) conviene considerar la transmitan-cia trmica de la ventana igual a la del vidrio; si el per l utilizado tiene una transmitancia baja, el trmino toma importancia, disminuyendo el valor U de la ventana. A modo de ejemplo se cal-cular la transmitancia trmica total de una ven-tana, considerando tres tipos de per les:
Perfil de aluminio con cmara de aire her-mtica.
Perfil slido de madera. Perfil de PVC con cmara de aire hermti-
ca.
Per lesConductividad
trmica, [W/(mK)]
Aluminio 210
PVC 0,17
Maderas 0,09 0,16
Tab
la 2
.b Conductividad trmica demateriales de perfilera deventanas
Utotal=UvidrioSvidrio+UperfilSperfil
Stotal
Soluciones Constructivas
32
Las dimensiones de la ventana y las caractersticas de los per les se muestran en los siguientes esquemas:
Adems se consideran dos tipos de vidriado:
Vidrio monoltico (U = 5,9 [W/(m2K)]). Doble vidriado hermtico (U = 3,0 [W/(m2K)]).
Los resultados de los clculos realizados se muestran en la siguiente ta-bla:
Figura 2.f: Transmitancia en vidrio monol-tico, en DVH y en sistema de doble ventana (vistas corte vertical).
Tipo de ventanaTransmitancia trmica
[W/(m2K)]
Per l de aluminio con vidriomonoltico
5,06
Per l de aluminio conDVH
2,74
Per l de madera con vidriomonoltico
5,15
Per l de madera conDVH
2,83
Per l de PVC con vidriomonoltico
5,03
Per l de PVC conDVH
2,71
Tab
la 2
.c Transmitancia trmica calculada de ventanas.
VENTANA DE VIDRIO MONOLITICO
INTERIOR
FLUJO DECALOR
U5,8
EXTERIOR
40mm
50mm
PERFIL SLIDO DE MADERA PERFIL CON CMARA DE AIRE DE ALUMINIO O DE PVC
40mm
50mm
50mm
Fig. 2
-d: D
imen
sione
s de v
enta
na ut
ilizad
a co
mo ej
emplo
.Fig
. 2-e
: Esq
uema
de pe
rfile
s uti
lizad
os en
los
clcu
los (v
istas
cort
e ver
tical)
.
150cm
120cm
5cm5cm5cm
5cm
5cm
VENTANA CON DVH
INTERIOR
FLUJO DECALOR
U3,0
EXTERIOR
SISTEMA DE DOBLE VENTANA
INTERIOR
FLUJO DECALOR
U3,0
EXTERIOR
Soluciones Constructivas
33
Como se puede apreciar, el tipo de vidriado in uye enormemente en la transmitancia trmica total de la ventana, reducindola casi a la mitad.
Otro punto importante a destacar es el buen comportamiento trmico del per l de PVC, esto debido a que se consider un per l con aire estanco en su interior. Las cmaras de aire no ventiladas poseen una gran resis-tencia trmica, lo que contrarresta el efecto conductor del per l en forma importante. Resumiendo, la seleccin adecuada de ventanas es determinante para el buen funcionamiento energtico de un edi cio. Es recomendable utilizar un sistema de ventanas con per les de PVC o madera dada su baja trans-mitancia trmica o bien utilizar per les que incluyan cmaras hermticas de aire, con DVH o en un sistema de doble ventana si es conveniente. 2.1.3 Aislamiento trmico
La resistencia total de un cerramiento es responsable de las ganancias o prdidas de calor. Como se vio en el captulo anterior, se calcula como la suma de las resistencias individuales de todas las capas que compo-nen el cerramiento ms las capas de aire super ciales a ambos lados del mismovi. El artculo 4.1.10 de la OGUC seala que todo edi cio de vivien-da debe cumplir con una resistencia mnima segn la zona trmica en la cual es emplazado el edi cio. Para cumplir esta disposicin, existen varias alternativas dentro de las cuales se puede considerar utilizar un material estructural de buenas caractersticas trmicas o agregar una capa de ma-terial aislantes a la envolvente. Si la envolvente en estudio no cumple con la reglamentacin trmica y no se puede cambiar el material estructural en el proyecto, se puede calcular la cantidad de aislante mnimo necesario para cumplir con las exigencias de la normativa chilena.
La posicin de la capa aislante en el cerramiento no modi ca la resistencia trmica total del cerramiento. Por ejemplo, las tres posiciones del aislante que se ejempli can en la gura 2-g tienen la misma resistencia trmica.
Analticamente puede representarse por la siguiente relacin:Rt = R1 + R2 + R3 + R4 + Rse + Rsi + Ra
Claramente puede observarse que la ubicacin de la aislacin no altera la resistencia total, sin embargo colocar el aislamiento por el interior, al centro o por el exterior, tiene ventajas y desventajas prcticas que deben ser sopesadas.
Tambin se puede considerar colocar la aislacin por ambas caras del ce-rramiento en forma simtrica o asimtrica o, como se dijo, por una de las caras y en el interior o en el exterior del cerramiento (ver gura 2-h).
Sea cual sea la ubicacin del aislante en el muro, ste debe colocarse en forma continua de tal manera que no se formen puentes trmicos.
Tambin deben evitarse las prdidas de calor por ventilacin no deseada (buen ajuste de puertas y ventanas, por ejemplo) que jugara en contra del aislamiento de la envolvente, es decir, se debe procurar una hermeticidad adecuada.
2.1.3.1 Resistencia v/s viento
Al calcular la resistencia total se debe considerar que la capa de aire ex-terior est presente siempre que no haya viento, ya que con viento esta capa se reduce considerablemente hasta desaparecer. El valor que se considera en la norma NCh853 para la capa de aire sin viento es de 0,12 [m2C/W], pero cuando hay vientos sobre 10 [km/h] este valor dismi-nuye a 0.
Fig. 2-g: La resistencia total no depende de la posicin del material aislante (vistas en corte).
AISLACIN POR CARA EXTERIOR
Rs e
Ra R
1 R
2 R
3 R
4 R
s i
Rse R
1 R
2 R
a R
3 R
4 R
si
AISLACIN AL INTERIOR DEL MURO
Rse
R1 R
2 R
3 R
4 R
a R
s i
AISLACIN POR CARA INTERIOR
vi Frmulas para el clculo de la resistencia trmica total de un elemento complejo en la seccin 1.3.2 del presente manual.
Capa 1
Capa 2
Capa 3
Capa de aire superficial interior
Capa de aire superficial exterior
Capa 4
Capa de aislacin
Soluciones Constructivas
34
2.1.4 Ventilacin
Una fuente importante de prdidas trmicas es producto de la ventilacin (prdidas por intercambio de aire entre interior y exterior). Algunos ejem-plos de este tipo de prdida son:
Infiltracin espontnea de aire por fisuras y junturas de puertas y ventanas.
Fuga de energa por necesidad de renovaciones de aire por razo-nes fisiolgicas.
Sobreventilacin producida por ductos de evacuacin de artefac-tos.
Por estos factores es importante analizar la ventilacin de un inmueble para evitar en lo posible dichas prdidas, sin olvidar que se deben consi-derar renovaciones de aire necesarias para mantener condiciones higi-nicas adecuadas. Se debe proyectar un sistema de ventilacin acorde a las necesidades del inmueble evitando prdidas innecesarias como las sealadas anteriormente, sin caer en la tentacin de disear un edi cio hermtico, el cual resultara insalubre.
2.1.4.1 Sistemas de ventilacin
Un sistema de ventilacin bien diseado puede: Incrementar el confort trmico en verano, puesto que el movimien-
to del aire acelera la disipacin de calor del cuerpo humano. Ayudar en la climatizacin de recintos, ya que el aire en movimien-
to puede llevarse el calor acumulado. Para ello, la temperatura del aire debe ser lo ms baja posible. Esto es til especialmente en las noches de verano, cuando el aire es ms fresco.
Existen diferentes formas de ventilar el interior de un inmueble: Ventilacin natural. Es la que tiene lugar cuando el viento crea co-
rrientes de aire en la casa, al abrir las puertas y ventanas. Para que la ventilacin sea lo ms eficaz posible, las ventanas deben colocarse en fachadas opuestas, sin obstculos entre ellas, y en fachadas que sean transversales a la direccin de los vientos do-minantes. En das calurosos de verano, es eficaz ventilar durante la noche y cerrar durante el da.
Ventilacin convectiva. Es la que tiene lugar cuando el aire caliente asciende, siendo reemplazado por aire ms fro. Durante el da se pueden crear corrientes de aire aunque no haya viento provocando aperturas en las partes altas del inmueble, por donde pueda salir el aire caliente. Es importante prever de dnde provendr el aire de sustitucin y a qu ritmo debe ventilarse.
Ventilacin convectiva en desvn. Un porcentaje importante de pr-didas de calor en invierno y ganancias de calor en verano ocurre a travs del tejado. Disponer de un espacio tapn entre el ltimo piso del edificio y el tejado (un desvn o entretecho) reducir de forma importante esta transferencia de calor. En verano, se puede hacer que el desvn est autoventilado por conveccin.
2.1.4.2 Renovaciones de aire
Es importante reducir al mnimo las prdidas por ventilacin, sin embargo, un mnimo de ventilacin es necesaria para la higiene de la vivienda, espe-cialmente en ciertos espacios. En la cocina, por ejemplo, es necesaria una salida de humos y ventilar para eliminar los olores propios de la actividad culinaria. En el bao tambin es necesario ventilar por la misma razn.
La renovacin de aire, entonces, depende bsicamente del uso que se le de al recinto. En la siguiente tabla se muestran las renovaciones de aire por hora, n, recomendadas segn el lugar, es decir, cuntas veces en una hora se debe renovar completamente el volumen de aire.
AISLACIN SIMTRICA POR AMBAS CARAS
AISLACIN AL INTERIOR DEL MURO Y POR
SU CARA EXTERIOR
AISLACIN ASIMTRICA POR AMBAS CARAS
AISLACIN AL INTERIOR DEL MURO Y POR
SU CARA INTERIOR
Fig. 2-h: Combinaciones en la posicin de la ais-lacin (vistas en corte).
Capa 1
Capa 2
Capa 3
Capa 4
Capa de aire superficial exterior
Capa de aire superficial interior
Capa de aislacin
Soluciones Constructivas
35
2.1.4.3 Prdidas de calor por ventilacin
La prdida de calor por in ltracin de aire se pue-de determinar a partir del volumen V intercambia-do por hora, de la diferencia de temperatura en-tre interior y exterior (Ti . Te) y del calor espec co volumtrico del aire Ce, de la siguiente forma:
El calor espec co del aire es 0,35 [J/(gK)]; [kJ/(kgK)].
Una forma sencilla de determinar las prdidas por ventilacin es multiplicando la cantidad de renovaciones de aire por hora (n) del recinto por 0,35, esto entrega las prdidas trmicas por uni-dad de volumen producto de la ventilacin, en [W/(m3K)].
2.2 Soluciones de aislacin por el exte-rior del cerramiento
Al de nir la envolvente de un edi cio se debe te-ner en cuenta que los muros perimetrales deben cumplir con ciertos requisitos para ser considera-dos como un sistema en s. Estos requisitos son:
Restringir los flujos de calor y de hume-dad.
Ser relativamente impermeable al aire. Restringir las ganancias trmicas por ra-
diacin solar. Proteger de las inclemencias del clima. Colaborar en el aislamiento acstico del
cerramiento. Tener buen comportamiento al fuego en
caso de incendio. Proveer estabilidad y rigidez mecnica. Ser durable, estticamente agradable y
econmico.
Los sistemas de aislacin exterior forman parte del complejo o sistema de muros y por lo tanto deben cumplir con todos estos requerimientos, de esta manera, al elegir algn tipo de aislacin exterior se deben considerar los siguientes fac-tores:
Seguridad y estabilidad. Resistencia mecnica. Seguridad contra incendios. Resistencia al impacto. Durabilidad. Resistencia de materiales. Rendimiento del material aislante. Calidad y rehabilitacin de estructuras. Mantenimiento del sistema durante la
vida til del inmueble. Ambiente interno de calidad y confort. Confort trmico. Humedad y condensacin intersticial. Diseo. Instalacin. Instaladores calificados y responsables. Stock de materiales y productos.
2.2.1 El aislamiento por el exterior del cerra-miento
En Europa, Estados Unidos, Nueva Zelanda y otros pases, las aislaciones trmicas exteriores son ampliamente utilizadas, no slo por su e -ciencia sino tambin por su rapidez constructiva y por la posibilidad de usarlas en edi cios ya exis-tentes sin necesidad de molestar mayormente a sus ocupantes.
Los sistemas de aislacin exterior aparecieron en Europa en la dcada de 1930 pero su desarrollo se llev a cabo despus de la II Guerra Mundial, principalmente en Alemania, dada la necesidad de ahorrar energa, un bien muy escaso en esos momentos. Desde entonces esta tcnica se hizo conocida en el resto de Europa y Estados Uni-dos. 2.2.2 Ventajas de la aislacin exterior
No disminuye la superficie til interior como lo hacen los aislantes que se colo-can por dentro.
Protege los muros perimetrales de la llu-via con viento.
Protege los muros perimetrales del inten-so soleamiento de verano, rebajando los gastos de refrigeracin.
Son muy ventajosos en edi cios ya cons-truidos dado que su instalacin no moles-ta a sus ocupantes.
Se pueden sobrepasar fcilmente los m-nimos de aislacin exigidos por la OGUC con la consiguiente economa de energa por concepto de calefaccin o refrigera-cin.
Lugar n
Bao pblico 60
Gimnasio 10
Dormitorio 0,5 1
Living 3 5
Comedor 3 5
Cocina 5 10
Bao casa 5 15
Tab
la 2
.d Renovaciones de aire por horapara diferentes lugares
Soluciones Constructivas
36
Con respecto a este ltimo punto cabe sealar que la OGUC ha basado su zoni cacin trmica en grados-das en base 15C, en circunstancias que la mnima temperatura de confort es de 18C, por esta razn los requerimientos de la OGUC resultan mnimos y los ptimos se obtienen fcilmente con los sistemas de aislacin exterior.
Hoy en da, la forma ms utilizada para aislar la envolvente de los edi cios es por la cara exterior; as se tienen dos sistemas ampliamente utilizados: el Sistema de Aislacin Trmica Exterior y Acabado o Exterior Insulation Finish Systems (EIFS) y el Sistema de Fachadas Ventiladas (FV), adems de otras variantes del sistema de aislacin exterior 2.2.3 Sistema de Aislacin Trmica Exterior y Acabado
El sistema de aislacin trmica exterior y acabado, EIFS, es un sistema de terminacin y aislacin de muros exteriores que puede utilizarse en casi todos los tipos de edi cios, nuevos o antiguos, siendo aplicable sobre casi cualquier super cie (muros de ladrillo, hormign y paneles livianos, entre otros). Consiste bsicamente en un sndwich de mortero modi cado, ais-lante, malla de refuerzo, mortero y recubrimiento, que se adhiere a la cara exterior de los muros perimetrales. Existen tres tipos de sistemas EIFS:
Sistema de barrera o EIFS tradicional. Sistema con drenaje o Drainage Systems. Sistema con panel External Wall.
2.2.3.1 EIFS de barrera
El sistema de barrera (tambin conocido como sistema tradicional o siste-ma no drenable) consta de un sustrato, una capa de aislante, una malla de refuerzo embebida en una capa base y una capa nal:
El sustrato es el material que forma el revestimiento exterior del muro sobre el cual se colocar el sistema. Puede ser albailera, hormign, fibrocemento, fibrosilicato, etc.
Capa de aislante rgida: Esta capa proporciona el aislamiento tr-mico del sistema. Materiales tpicos son el poliestireno expandido (EPS), poliuretano expandido (PUR), poliestireno extruido, placas r-gidas de fibra mineral, etc.
Capa base: Capa que se aplica directamente sobre la placa de ais-lante rgido.
Malla de refuerzo: Una malla de fibra de vidrio es incorporada en la capa base. El propsito de esta malla es proporcionar un refuer-zo al sistema.
Capa de terminacin: La segunda capa se aplica despus que la capa base se ha curado. Esta capa, al tiempo que aade un segun-do refuerzo al sistema, tambin ofrece el acabado o terminacin.
2.2.3.2 EIFS con drenaje
Cuando el sistema EIFS se instala sobre estructuras o sustratos absorben-tes, tal como madera, yeso u otros, es necesario adicionar un mecanismo para el drenaje del agua. Dos mtodos se han ideado para ello.
El primero consiste en incorporar una pelcula retardante de humedad en-tre la capa aislante y el sustrato. Esta pelcula est destinada a drenar el agua fuera del sistema antes que se aloje en la estructura del muro. Este drenaje generalmente se incorpora previamente en una de las caras de la placa aislante.
Fig. 2-i: Componentes del sistema de barre-ra, en estructura pesada (albailera u hormi-gn), vista isomtrica.
Fig. 2-j: Componentes del sistema de barre-ra, en estructura liviana (perfiles metlicos o de madera), vista isomtrica.
Fig. 2-k: Componentes del sistema con dre-naje, vista isomtrica.
ESTRUCTURA
ADHESIVO
POLIESTIRENO EXPANDIDO15KG/M3MIN.
MALLA DE FIBRA DE VI-DRIO EMBEBIDA EN MORTERO MODIFICADO (CAPA BASE)
IMPRIMANTE (OPCIONAL) YCAPA FINA CON GRANO DE COLOR
ESTRUCTURA
OSB TERCIADOESTRUCTURAL
BARRERA DE HUMEDAD APROBADA
FIJACIN ME-CNICA
IMPRIMANTE (OPCIONAL) Y CAPA FINA CON GRANO DE COLOR
MALLA DE FIBRA DE VIDRIO EMBEBIDA EN MORTEROMODIFICADO (CAPA BASE)
POLIESTIRENOEXPANDIDO15KG/M3MIN.
ACCESORIO DE DRENAJE
ESTRUCTURA
BARRERA DE HUMEDAD
ADHESIVO
POLIESTIRENOEXPANDIDO15KG/M3MIN.
MALLA DE FI-BRA DE VIDRIO EMBEBIDA EN MORTEROMODIFICADO (CAPA BASE)
IMPRIMANTE(OPCIONAL)Y CAPA FINA CON GRANO DE COLOR
Soluciones Constructivas
37
El segundo mtodo con drenaje utiliza la tecnologa llamada rainscreens. Consiste en crear un plano de drenaje entre el sustrato y el aislante, cu-briendo ambas caras con barreras de humedad. Este sistema funciona igualando la presin en las caras expuestas del sustrato y el aislante, es decir, al existir una cmara de aire ambas super cies tendrn la misma presin y de esta manera el agua no penetrar en ninguna de las dos su-per cies, permitiendo as su evacuacin. Este sistema es similar a la FV.
2.2.4 Sistema de Fachadas Ventiladas
Una fachada ventilada o FV es un sistema constituido por un elemento de aplacado o revestimiento exterior soportado por elementos soportantes interiores, a travs de una subestructura, mediante jaciones y anclajes, quedando entre el revestimiento y la zona portante un espacio donde el aire puede circular libremente por conveccin, evaporando el agua que pudiese haber penetrado o condensado, protegiendo de esta forma el ais-lamiento trmico.
Fig. 2-m: Ventilacin de F V.
Fig. 2-l: Ejemplo de instalacin de F V
EVACUACIN DE AIRE CALIENTE
ENTRADA DE AIRE FRIO
Soluciones Constructivas
38
Con sus caractersticas de elevada calidad esttica e indiscutibles venta-jas de aislamiento trmico, las fachadas ventiladas nacen como revesti-miento para responder a las necesidades de proteger los edi cios contra la accin combinada de lluvia y viento, neutralizando los efectos del agua que golpea la pared y manteniendo seca su estructura de albailera, hormign o madera.
En las fachadas ventiladas se pueden instalar dos tipos de aplacados: aplacado opaco y aplacado transparente. Este ltimo tiene por nalidad dotar al edi cio de un sistema de captacin pasiva de energa solar a travs del cerramiento principal del edi cio.
La fachada opaca representa una segunda epidermis para el edi cio y por tanto protege contra los efectos de la intemperie, co-ayudando al ahorro energtico en invierno y protegiendo de los rayos solares en ve-rano.
La FV est compuesta principalmente por:
Sustrato base: Cerramiento del edi cio o sistema de muro peri-metral.
Aislante trmico: PUR proyectado, placa de EPS, lana mineral, lana de vidrio u otro material, colocado directamente sobre la pa-red exterior.
Cmara de aire con nado que puede variar de 3 a 10 cm situada entre el aislante y el revestimiento.
Sistema de jacin: Subestructura soportante de madera o per -les de aluminio adosados al muro portante.
Placa de revestimiento: Terminacin con resistencia a la intempe-rie, alta elasticidad y resistencia mecnica, realizada en mltiples materiales, desde el mrmol a la piedra, del brocemento a la ce-rmica, del aluminio a los aglomerados de mrmol o piedra, etc.
La instalacin del sistema de fachada ventilada, tanto para construccio-nes nuevas como para la remodelacin de edi cios ya existentes, aporta notables ventajas en lo que respecta a la duracin de la envolvente y a la e ciencia energtica, sobre todo en caso de edi cios de gran altura muy expuestos o muy aislados.
Desde un punto de vista termoenergtico, los muros ventilados permiten reducir en la estacin clida la carga de calor del edi cio, gracias a la re exin parcial de la radiacin solar por parte del revestimiento, a la ventilacin del espacio intermedio de aire y a la aplicacin del aislante, obteniendo de este modo, una considerable reduccin de los costos de acondicionamiento trmico del edi cio. Y viceversa, en la estacin fra, las fachadas ventiladas retienen el calor dentro del edi cio y favorecen un notable ahorro de calefaccin.
El efecto chimenea activa una ventilacin natural e caz, de la que nace el trmino de fachada ventilada, aportando notables bene cios en la re-mocin del calor y de la humedad, garantizando un mejor confort. Las fachadas ventiladas, gracias a los numerosos bene cios que apor-tan y a sus profundas innovaciones tecnolgicas, estn teniendo cada vez ms aceptacin por parte del mundo de la arquitectura, ya que son compatibles con las demandas de cada proyecto y las prestaciones ms complejas.
Fig. 2-n: Componentes de una F V (vista iso-mtrica).
SUSTRATOESTRUCTURAL
CMARA DE AIRE
MATERIAL AISLANTE
ESTRUCTURA SOPORTANTE
PLACAS DEREVESTIMIENTO
Fig. 2-: Eliminacin de puentes trmicos.
EXTERIOR
INTERIOR
Fig. 2-o: Disipacin de calor.
INTERIOR
EXTERIOR
Soluciones Constructivas
39
Algunas de las ventajas de la FV frente a un muro sin aislacin exterior son:
Evita los puentes trmicos:
Debido a que el material aislante se instala en la parte exterior del muro estructural, al igual que en otros sistemas de aislacin exterior, ste puede ser montado fcilmente sin interrupciones causadas por las losas de entre piso. De esta manera, cualquier puente trmico en las losas de piso puede ser evitado. Estos puentes trmicos podran generar focos de condensacin super -cial.
Disipa el calor exterior:
El sistema de fachada ventilada tiene un efecto refrescante cuan-do la temperatura exterior es alta. El calor que penetra a travs de la placa exterior se disipa por el efecto de la ventilacin del espacio formado entre la placa exterior del revestimiento y el muro estructural, por lo cual el residuo de calor que logra pene-trar al edi cio es muy bajo.
Cortina corta lluvia:
Las placas de revestimiento arquitectnico actan en el exterior del edi cio como una pantalla o cortina corta lluvia y permiten mantener el muro estructural absolutamente seco. El espacio for-mado entre las placas de revestimiento y el muro estructural libe-ra el agua y la humedad que pudiera haber penetrado por la par-te posterior de las placas de revestimiento, a travs de las juntas verticales u horizontales. El agua y la humedad no afectarn nun-ca al muro estructural, ni al material aislante.
Protege la envolvente contra los cambios de temperatura:
En vista del hecho que el material aislante se aplica al exterior del edi cio, los cambios de temperatura son mnimos, en compa-racin con aquellos edi cios convencionales, en que el material aislante se aplica en el interior. Este principio es vlido, tanto en invierno como en verano, en climas calurosos o fros para muros perimetrales con apreciable inercia trmica.
Evita la condensacin interna:
Se puede aplicar mater