Acondicionamiento Térmico Introducción: La eficiencia de la Aislación Térmica determinada por los diferentes componentes que integran un edificio, sean muros, techos, pisos u otro cerramiento, está íntimamente ligada a la capacidad de los mismos para ofrecer resistencia al flujo de calor. La inversa del valor de Resistencia (R), de cada material, nos va a establecer lo que comúnmente se conoce como el coeficiente de transmitancia térmica “K”, vale decir, que cuanto mas alto sea “R”, consecuentemente mas bajo será el valor de “K”. Conociendo éste coeficiente particular de cada tipo de cerramiento, poseemos una manera de cuantificar el verdadero comportamiento térmico de los distintos materiales o soluciones constructivas y lograr así la habitabilidad deseada. Coeficiente “k” El valor del coeficiente de transmitancia térmica “K”, va a depender directamente de los materiales que forman el cerramiento y de la función del mismo, como muro o techo principalmente. Los materiales a utilizar van a presentar diferentes resistencias al paso de calor, debido a los espesores adoptados (e: en metros) y a la conductividad térmica (£:en W/m°K)de cada uno. Los valores de conductividad térmica se obtienen de la Norma IRAM 11601:1996, de acuerdo a su densidad.

K = 1 / Rt,

Rt = e =

m

£ W/m°K) Resistencia Térmica

5

(Figura 26 Pág. 63 Manual de const. Industrializada.)

10

15

20

25 Cubierta de tejas

Cubierta de chapas metálicas Mampostería de ladrillos cerámicos comunes Placas de fibrocemento Placas de yeso Revoque de cal y cemento Hormigón gaseoso Hormigón de arcilla expandida Hormigón estructural Terciado Madera de pino Plancha de Poliestireno Expandido

0

5

10

Resitencia al paso de calor por cm de espesor

15

20

25

Luego de observar el diagrama, se puede apreciar el diferente comportamiento que ofrecen los materiales de acuerdo a su naturaleza, para un igual espesor, que en este caso se trata de un centímetro. En tiempos pasados el acondicionamiento térmico estaba dado por espesores generosos en los muros de las construcciones (iglesias antiguas), hoy en día, se pueden utilizar diferentes tipos de materiales para lograr iguales o mejores condiciones con espesores menores Tenemos así, para varios tipos de cerramientos, distintos valores de Transmitancia Térmica Este cuadro nos demuestra, que no son los muros, los principales responsables del acondicionamiento térmico de una construcción habitable, hay que considerar de manera integral, los componentes de los cerramientos.

V AL O R E S D E T R AN S M IT AN C IA T E R M IC A

1 ,8 1 1 ,9 1 2 ,7 3

MATERIALES

1 ,9 1 ,2 4 1

1 ,0 0 2 5 ,4 2 ,7 8 3 ,6 1

0

1

2

m u ro d e la d co m u n , co n re v 0 ,0 3 m

3

4

5

6

c o e ficie n te K (W h /m 2C )

m u ro d e la d ce ra m ico 0 ,1 8 , co n re v m u ro d e B .H º m o d u la r, e stru ctu ra l,1 9 *1 9 *3 9 , d e n sid a d 2 0 0 0 k/m 3 m u ro d e B .H º m o d u la r, e stru ctu ra l,ca m a ra d e a ire d e 0 ,0 2 5 m , p la ca d e ye so d e 1 cm m u ro d e B .H º m o d u la r, e stru ctu ra l, co n in se rto d e p la ca d e p o lie stire n o e xp a n d id o d e e sp e so r 3 cm . m u ro d e B .H º m o d u la r, e stru ctu ra l, co n p la ca d e p o lie stire n o e xp a n d id o d e e sp e so r 2 cm .y p la ca d e ye so e sp 1 cm . vid rio co m u n e sp e so r 3 m m . H º so b re tie rra e sp e so r 1 0 cm + re ve st ce ra m ico s lo sa co n la d rillo s ce ra m ico s e sp e so r 1 2 cm .

Bloques de Hormigón de Alta Calidad Los Bloques de Hormigón, fabricados “artesanalmente”, en equipos móviles del tipo ponedora, donde los áridos no son estudiados apropiadamente, el curado se realiza en forma manual y muchas veces a la intemperie, presenta grandes diferencias con el llamado Bloque de Hormigón de Alta Calidad (BHº), que por el contrario se fabrican en equipos de última generación, semi-automatizados, con estricto control de calidad, para cumplir con requisitos que exige la Norma IRAM 11561 “Bloques de Hº”, y poder así contar con un producto de provechosas condiciones como: •

capacidad estructural

•

apariencia superficial

•

uniformidad dimensional

•

permeabilidad controlada

•

variedad arquitectónica

•

sistema modular

Desde el punto de vista térmico también existen importantes discrepancias, el bloque artesanal se fabrica en la mayoría de los casos con tapa y tres cámaras, lo que genera grandes puentes térmicos, el BHº de alta calidad, comúnmente está formado por dos cámaras o noyos y sin tapa, quedando así una unidad de mampostería con 55,5 % de vacíos y un peso considerablemente menor, esto posibilita armar un muro parcialmente hueco, que de ser rellenado con un material aislante, nos permite manejar diferentes valores de transmitancia térmica, de acuerdo a cada necesidad, manteniendo un espesor de 19 cm y sin adicionar tareas luego de ejecutado el muro.

Tapa 2 cámaras 3 cámaras

VALORES MÁXIMOS DE TRANSMITANCIA TERMICA “k”. La Norma IRAM 11605:1996, establece los valores máximos de transmitancia térmica que se deben emplear para obtener las condiciones mínimas de habitabilidad. Esta Norma determina tres niveles diferentes en grado decreciente de confort higrotérmico, siendo entonces:

™ Nivel A: Recomendado ™ Nivel B: Medio ™ Nivel C: Mínimo. La Norma IRAM 11603:1996*, delimita la República Argentina en diferentes zonas bioambientales de acuerdo a las características climáticas de cada una. Para las zonas V y VI clasificadas como Frío y Muy Frío respectivamente, solo se exige la verificación del “K” máximo admisible para condición de Invierno. De ésta Norma podemos adquirir la temperatura exterior de diseño, para la localidad en estudio, como por ejemplo:

™ ™ ™ ™

Zona Río Gallegos: VI Esquel: VI Comodoro Rivadavia V Trelew IVc

Temperatura Mínima de diseño (°C) -6.1 -7.0 -1.1 -2.7

Luego de obtener la temperatura de diseño, entramos en tabla 1 de la Norma 11605:1996, para obtener así, los valores de “K” máximo admisible para condición de Invierno. Localidad Río Gallegos Esquel Com. Rivadavia Trelew

Temp. Ext de diseño -6,1 -7 -1,1 -2,7

Nivel A Muros Techos 0,3 0,26 0,29 0,25 0,36 0,31 0,34 0,29

Nivel B Muros techos 0,8 0,67 0,77 0,65 0,99 0,8 0,93 0,75

Nivel C Muros techos 1,39 1,00 1,33 1,00 1,75 1,00 1,63 1,00

Nota: En esta tabla podemos considerar que la aislación de los techos debe ser mayor a la de los muros

Conclusión: Con los valores mínimos de Transmitancia Térmica, para éstas zonas específicas, se establece que son varios los materiales componentes de un cerramiento que superan lo “máximo admisible”, incluyendo el valor obtenido anteriormente para Bloques de Hormigón, se encuentran ladrillos cerámicos, macizos, vidrios, Hormigón, etc.

Bloques de Hormigón de Alta Calidad, Variantes Térmicas Existen diferentes maneras o soluciones, para mejorar el coeficiente de Transmitancia Térmica “K”, a medida que las nombremos, dejaremos presente sus ganancias e inferioridades.

1 – Trabajar en Noyos del mampuesto: Tal como lo mencionamos anteriormente, disponer de unidades de Hº , con 55.5 % de vacíos, que dejan formadas interiormente, cavidades verticales y horizontales en los muros, nos posibilita incorporar materiales aislantes o de alta resistencia térmica, resolviendo de manera sencilla y económica, una de las diferentes formas de acondicionar un edificio térmicamente con Bloques de Hormigón. Tomaremos como ejemplo, el uso de insertos de Poliestireno expandido.

K= 1.37 W/m2ºC Conclusión: Notamos que incide significativamente el valor de “K” (1.37 W/m2°C ) con el uso de insertos en la mampostería, al intervenir dos cámaras de aire en vez de una, sumado a la presencia del poliestireno expandido como aislante térmico. Con lo resuelto en este ejemplo, se determina un valor de Transmitancia Térmica que cumple con casi todos los valores máximos admisibles que exige la norma para las zonas planteadas, quedando la solución casi al descubierto con la posibilidad de trabajar: mayor espesor en el aislante, mayor densidad, o dos insertos por noyos si se quiere. Es necesario remarcar la ventaja de trabajar con mampostería hueca, ya sea para trabajar con éstos ejemplos, como para trabajar con otros materiales aislantes, (arena volcánica, perlita, lana de vidrio, etc), sin modificar el espesor de los muros, que para éste caso se mantiene en 19 cm.

Ventajas: •

• • • •

Solución práctica y económica Flexibilidad en los sectores a aislar Valor de “K” Variable Solución rápida Se puede armar en planta de Fabricación de premoldeados

Desventajas: •

Inspección estricta y sistemática, en el momento de armado del muro

2- Muros con Mampuestos de Hº Multicámaras. Otra manera de mejorar el valor de transmitancia térmica de un muro con Bloques de Alta Calidad, es el uso de Bloques multicamaras (generalmente 5 c.), que si bien mejora su aislación térmica con respecto al Mampuesto de 2 cámaras, presenta varias desventajas que lo han desplazado del mercado mampostero.

Ventaja: • Mejora el valor de Transmitancia Térmica “K”, con respecto al Bloque de Alta Calidad de Hº, de dos cámaras

Desventajas: • • • •

Peso excesivo, lo que se transmite en un bajo rendimiento o productividad, ya sea en colocación o acarreo. Mayor cantidad de Hormigón, por lo tanto mayor costo del mampuesto Para formar un sistema constructivo modular, se necesitan mayor cantidad de piezas, dado que no se puede materializar la estructura en su interior. Valor de “K” constante.

3 – Muros con Mampuestos de Hº“Alivianados” La disminución del peso específico del Mampuesto, se logra con el uso de agregados livianos , generalmente de origen volcánico, estableciendo valores de Densidad aparente del Hormigón muy baja con respecto a la normal, (1900 – 2000 K/m3 a 500 – 600 K/m3), disminuyendo la conductividad térmica del Hº de:

λHº = 1.09 W/mK , Como vimos anteriormente:

λHº con Vermiculita = 0.14 W/mK

a

RT = e

λ

De ésta manera es posible mejorar el comportamiento térmico de la mampostería, presentando dos grandes limitaciones, entonces:

Ventaja: • Mejora el valor de Transmitancia Térmica “K”, con respecto al Bloque de Alta Calidad de Hº, de Densidad Normal

Desventajas: • • •

El mampuesto se manifiesta sumamente poroso, llegando a valores de Absorción muy alto, siendo éste punto requisito importante para cumplir con lo estipulado en la N. IRAM 11561-2/97, Bloques de Hº - Requisitos. Los muros expuestos a la intemperie requieren trabajos más detallados para poder impermeabilizarlos. Poca capacidad estructural, atributo que destaca la mampostería con Bloques de Alta Calidad y densidad Normal, ante otras variantes.

4 – Muros con mampuestos de Hº “emplacados”. La mampostería de Bloques de Hº de Alta Calidad, presenta una terminación sumamente pareja, otorgando la posibilidad de emplacar sin tareas adicionales para fijar la estructura de las placas, ya sean de yeso, madera, cementicias, etc. La separación resultante entre placa y mampuestos, puede ser aprovechada para canalizar servicios, alojar material aislante o simplemente dejar la cámara de aire que nos dará como resultado, un aumento en el valor de resistencia térmica.

Ventajas: • Mejora el valor de Transmitancia Térmica “K”, con respecto al Muro de Hoja simple. • Velocidad constructiva, construcción en seco. • Simplicidad en Instalaciones Desventajas: • •

Aumento de costos, con respecto a la mampostería de hoja simple con Mampuestos de Hº Superficie con menor resistencia Mecánica

5 – Muros Dobles, mampostería Doble Hoja. Esta posibilidad, es la equivalente a lo utilizado con el sistema tradicional en la zona, de ladrillos cerámicos – cámara de aire- ladrillo macizo visto, ante mampuesto de Hormigón cámara de aire – (ladrillo de Hº, Bloque de Hº).

Ventajas: • Mejora el valor de Transmitancia Térmica “K”, con respecto al Muro de Hoja simple. • Mayor posibilidad de Texturas para el diseñador, Bloque de Hº lisos, texturados, coloreados, con Ladrillos de Hº Lisos, texturados, coloreados

Desventajas: • • • •

Mampostería costosa Bajos rendimientos Superficie generosa ocupada en planta, no menos de 25 cm de espesor Peso de la mampostería

EFICIENCIA TERMICA Valores comparativos de diferentes Mamposterías, para cumplir con un valor máximo de Transmitancia Térmica “K”, dado por la N. IRAM 11601, 11603, 11605 /96, para cuatro diferentes zonas.

Dimensiones esp

4 5 6

7

"K" sin rev

peso c/juntas Kg/m2

esp peso "K" Kg/m 2

Esquel

Com. Rivadavia.

Trelew

Bs.As.

1,39

1,33

1,75

1,63

1,85

13

5

24

3,22

200

14

236

3,03 No verif No verif

No verif

No verif

No verif

18

18

33

2,12

144

20

191

2,03 No verif No verif

No verif

No verif

No verif

Ladrillo Cerámico 4 Aguj Ladrillo Cerámico portante Bloque de H° portante modular, densidad 1900 Kg/m3

18

18

33

1,59

136

20

172

1,54 No verif No verif

Verifica Verifica Verifica

18

18

33

1,7

127

20

163

1,64 No verif No verif

Verifica

No verif

Verifica

19

19

39

2,73

185

19,3 192,8 2,7

No verif

No verif

No verif

Bloque de H° portante modular, densidad 1900 Kg/m3, con inserto de Poliestireno Expandido de 3cm de esp, densidad 15 Kg/m3 Bloque de H° portante modular, densidad 1900 Kg/m3, con inserto de Poliestireno Expandido de 4cm de esp, densidad 15 Kg/m3

19

19

39

1.37

186

19,3 193,2 1.37 Verifica No verif

19

19

39

1,298

186

19,3 193,2 1,26 Verifica Verifica Verifica Verifica Verifica

1 Ladrillo común Cerámico 3 2 Ladrillo Aguj. 3

alto largo

Rio Gallegos

1

2

3

4

(Fuentes: Manual de Construcción Industrializada, Normas Iram, Departamento Técnico PCR S.A.)

No verif No verif

5

Verifica Verifica Verifica

6 y 7