Conceptos básicos del aislamiento térmico en edificios 2

Hola,

Esta es la segunda parte del artículo sobre los conceptos básicos del aislamiento térmico en edificios.

En esta entrada, revisaremos los tres conceptos fundamentales a la hora de analizar y calcular el aislamiento térmico de un material de construcción o de un elemento constructivo: la resistencia térmica, la conductividad térmica y la transmitancia térmica.

Como habíamos visto en la primera parte del artículo, la capacidad de un material de reducir la transmisión de calor está definida por la resistencia térmica. Siendo, por lo tanto, un concepto clave para medir el nivel de aislamiento térmico de un material de construcción.

 

La Resistencia Térmica (R)

La resistencia térmica es un concepto fundamental puesto que se trata de la capacidad de un material a aislar térmicamente, es decir, su capacidad para impedir que pase el calor por conducción. O lo que es lo mismo, es el inverso de la cantidad de calor por unidad de tiempo y por unidad de área que pasa a través del elemento de construcción por unidad de diferencia de temperatura entre sus caras; el inverso de la transmitancia térmica (U).

Para el cálculo de la resistencia térmica es necesario conocer tanto el espesor del material como su conductividad térmica. Su expresión matemática es:

R = e/λ

Donde:

e: Espesor del material en metros (m).

λ: Conductividad térmica del material en W/m·°k

El valor de la resistencia térmica se mide en m2°k/W. En el caso de contar con un elemento constructivo formado por varias capas térmicamente homogéneas es posible sumar la resistencia térmica de cada material obteniendo un valor conjunto de aislamiento térmico o resistencia térmica total (RT).

Donde:

Rn: Σ(ei/λi) = (e1/ λ1) + (e2/ λ2) + (e3/ λ3) +… Sumatorio de las resistencias térmicas de cada capa o componente del conjunto.

Rsi: Resistencia térmica superficial correspondiente al aire interior de acuerdo con la posición del cerramiento, la dirección del flujo de calor y su situación en el edificio [m2·K/ W].

 Rse: Resistencia térmica superficial correspondiente al aire exterior de acuerdo con la posición del cerramiento, la dirección del flujo de calor y su situación en el edificio [m2·K/ W].

 

La Conductividad Térmica (λ)

Del concepto de resistencia térmica se desprende la importancia de la conductividad térmica, lambda (λ), puesto que esta representa la capacidad de un material a dejar pasar el calor por conducción y por unidad de medida de un metro. De hecho, se trata de una propiedad térmica característica de un material homogéneo, y equivale a la cantidad de calor por unidad de tiempo qué pasa a través de una capa de espesor y área unitaria de superficie de material, por unidad de diferencia de temperatura.

No solo es importante que el material aislante térmico cuente con una buena conductividad térmica (a menor valor de λ menor capacidad de paso de calor y mejor aislante térmico), sino que también será fundamental dimensionar el espesor de aislamiento adecuado para cumplir con el objetivo de aislamiento térmico.

En el Sistema Internacional su unidad de medida es el Vatio (watt) dividido entre metro por grado Kelvin = W/m·°k. En general, solamente se considera un material de construcción como aislamiento térmico a partir de una lambda (λ) < 0,065 W/m·°k.

En la siguiente tabla del catálogo de elementos constructivos del CTE puedes ver los valores de conductividad térmica (λ) de los principales materiales aislantes térmicos.

Tabla catálogo elementos constructivos CTE principales materiales aislantes

Instituto Eduardo Torroja de ciencias de la construcción con la colaboración de CEPCO y AICIA. (2010). Catálogo de elementos constructivos del CTE

 

La Transmitancia Térmica (U)

Por último, pero no precisamente menos importante, hay que conocer el concepto de transmitancia térmica (U). La transmitancia térmica se define como la cantidad de energía calorífica que fluye por unidad de tiempo y de superficie a través de un elemento constructivo, de caras plano-paralelas, cuando hay un gradiente térmico de 1°C o 1°K de temperatura entre los dos ambientes que este separa.

A pesar de que esta definición puede parecer algo compleja, se trata de la capacidad de transmitir calor de un elemento constructivo en su posición real en el edificio. Por ello, al igual que la conductividad térmica (λ), cuanto menor sea el valor de la transmitancia térmica (U) menor será el paso de energía calorífica entre los dos ambientes y, por tanto, mejor será el aislamiento térmico del elemento constructivo.

Su cálculo resulta muy sencillo ya que se trata del inverso a la resistencia térmica: U = 1 / R. En el Sistema Internacional se mide en las unidades: W/m²·K o W/m²·°C y su expresión matemática es:

U = W / S · K

Donde:

W: potencia en vatios (watt)

S: superficie en metros cuadrados

K: diferencia de temperaturas en grados Kelvin.

La transmitancia térmica es un concepto fundamental en la arquitectura y la construcción puesto que se emplea en el cálculo de la limitación de la demanda energética de los edificios y en el dimensionamiento de las necesidades de aislamiento térmico de los diferentes elementos constructivos que forman el edificio.

En el caso de querer profundizar en el cálculo de la transmitancia térmica y de la resistencia térmica de los elementos constructivos, te recomendamos la lectura del Documento de Apoyo al Documento Básico DB-HE Ahorro de energía del Código Técnico de la Edificación (CTE), DA DB-HE / 1 Cálculo de parámetros característicos de la envolvente, disponible en el siguiente enlace: 

https://www.cgate.es/hit/Hit2016-2/DA-DB-HE-1-Calculo_de_parametros_caracteristicos.pdf

 

Esperamos que este artículo te haya resultado interesante, y recuerda, si quieres estar al tanto de todas las novedades del blog te recomendamos que te suscribas a nuestro boletín de noticias. Para ello solamente tienes que dejarnos tu email en el apartado inferior de esta misma página. 

 

¡Hasta pronto!

 

 

Fuentes utilizadas:

Codigotecnico.org (2010). Catálogo informático de elementos constructivos (CEC). [en línea]. [Consulta: 28 de enero 2021]. Recuperado de: https://www.codigotecnico.org/pdf/Programas/CEC/CAT-EC-v06.3_marzo_10.pdf

 Alan H. Cromer, Julián Fernández Ferrer, (1986), Física en la Ciencia y en la Industria - Página 314