El aislamiento térmico es un material que bloquea o retarda el flujo de calor a través de la envolvente del edificio. El aislamiento es vital para el diseño de edificios eficientes debido a que evita tanto como el calor/frío se transfiera a los espacios del interior.

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Es importante entender los flujos de energía térmica en el edificio. El aislamiento térmico esta principalmente diseñado para evitar la transferencia de calor por conducción y radiación.

Resistencia térmica se mide con el valor -R (alta resistencia térmica = alto valor R), resistencia a la transferencia de calor por radiación se mide por emisividad (alta resistencia = baja emisividad y alta reflectancia). La conducción es el factor dominante cuando los materiales están en contacto entre sí..

Los materiales utilizados para aislamiento caen en dos grandes categorías:

  1. Productos fibrosos o celulares: Estos materiales son resisten a la conducción y pueden ser tanto inorgánico (tal como vidrio, lana de roca, lana de escoria, perlita, vermiculita, etc.) u orgánicos (tales como algodón, fibras, corcho, caucho, etc.)
  2. Membranas reflectantes: Estos materiales bloquean la radiación de transferencia de calor y deben existir una cámara de aire para ser eficaces.

Debido a que el valor de R es 1 / conductancia (U), es por eso que al momento de duplicar el espesor del aislamiento térmico no aumenta proporcionalmente la resistencia térmica del mismo, más bien, hay una disminución exponencial del flujo de calor, donde la diferencia entre tener cero aislamiento a tener una pulgada de un aislamiento puede ahorrar hasta un 80 % de la pérdida de calor , mientras que ir de una pulgada a dos pulgadas de aislamiento puede generar un ahorro adicional del 9%, y pasar de 9 pulgadas a diez pulgadas sólo ahorrarías un 1% adicional .

Aislamiento de baja emisividad (radiación)

Hay muchas situaciones en las que es importante evitar la transferencia de calor radiante, tales como; áticos o almacenes donde el sol calienta excesivamente la piel del edificio. En estas condiciones, sólo una fina capa de material reflectante puede hacer la misma diferencia como si agregaras muchas pulgadas de aislamiento convencional. Éstos generalmente se llaman “barreras radiantes”.

Las barreras radiantes deben tener una baja emisividad (0.1 o menos) y de alta reflectancia (0.9 o más). Por lo que se caracterizan de ser materiales reflectantes o de color blanco brillante.

Las barreras radiantes sólo reducen la transferencia de calor por radiación. Debido a esto, el aislamiento reflectante solo es eficiente si la superficie de aislamiento da una cavidad o al aire exterior

Convección y aislamiento

La convección a través de fluidos (como el aire) también puede transferir calor.  Convección no deseada a través de la envolvente del edificio puede producir ganancias de calor o pérdidas a través de la infiltración.

La convección dentro de la envolvente del edificio también afecta al aislamiento. El aire es un excelente aislante, es la razón principal de porque el aislamiento de espuma es un mejor aislante que el aislamiento de placa, es que hay menor convección de aire dentro de la espuma. El aerogel es un aislante de tan alto rendimiento, debido a que la mayoría de los elementos que lo componen es aire, pero la estructura de micro-escala de la aerogel impide la convección del aire interior atrapado en su estructura.

Los productos fibrosos o celulares previenen la conducción por que mantienen el aire atrapado (previniendo la convección). He aquí cómo:

  • Placa de aislamiento: Atrapan el aire en una estera hecha de un sólido de baja conductividad, tal como vidrio o de fibra orgánica (lana o poliéster).
  • Espumas de células abiertas: Que atrapan pequeñas burbujas de aire u otro gas en un mal conductor, tales como poliestireno o poliuretano. Sin embargo, el gas todavía puede migrar a través de las espumas de células abiertas.
  • Espumas de celda cerrada: Donde el gas no puede viajar de una célula a otra, son la mejor manera de evitar la convección.

Materiales aislantes

Aunque el aislamiento se puede hacer de una gran variedad de materiales, por lo general se presenta en cinco formas físicas: mantas, relleno suelto, espuma en sitio, tablero rígido y películas reflectantes. Cada tipo está hecho para adaptarse a una parte particular del edificio.

Mantas

  • Presentación e Instalación: En forma de bloques o rollos continuos que son cortados a mano o recortado a la medida. Se instala rellenando los espacios entre columnas o vigas.
  • Material: Fibra de vidrio se fabrica a partir de arena, vidrio reciclado y fibra mineral (“lana de roca”) está hecha de roca basáltica y/o material reciclado de residuos de fábricas de acero. Se utilizan fibras de algodón Incluso reciclados de pantalones vaqueros. Disponible con o sin revestimiento retardante al fuego.
  • Beneficios: Común y fácil de instalar. Disponible en tamaños que se acomodan a espacios estándar de montantes de la pared, el techo o vigas del piso.

Relleno suelto

  • ·         Presentación e Instalación: Las fibras sueltas o bolitas de fibra son arrastrados en las cavidades de construcción con equipo neumático especial. La mejor presentación incluye adhesivos que son co-rociados con las fibras para evitar la sedimentación.
  • ·         Material: Fibra de vidrio, lana de roca o de celulosa. La celulosa está hecho de material vegetal reciclado (tales como el periódico) tratada con productos químicos retardantes del fuego.
  • ·         Beneficios: Puede proporcionar resistencia adicional a la infiltración del aire si el aislamiento es suficientemente denso.

Espuma en sitio

  • ·         Presentación e Instalación: Aspreado directamente en cavidades dentro del edificio, donde se expande,  hasta sellar completamente la cavidad, llenando todos los rincones y grietas.
  • ·         Material: Poliuretano o poliisocianurato. Algunas marcas están parcialmente hechos de bio-plástico en lugar de derivados combustibles fósiles poliuretano. Sin embargo, el porcentaje de bio-material generalmente no llega a ser superior de entre 10 a un 15%, actualmente las alternativas que existen aún no son viables para que contenga un mayor porcentaje de base biológica al polímero de poliuretano.
  • ·         Ventajas: Se puede sellar completamente la cavidad, ayudando a reducir las fugas de aire. Espuma en aerosol, una vez ya aspreada, es rígida. Por lo general, tiene alto valores R, y también proporciona un aislamiento acústico.

Tabla rígida

  • ·         Presentación e Instalación: Espumas de plástico extruidas en tablas o materiales fibrosos a presionados a unas tablas. También puede ser moldeado en la tuberia de revestimientos u otras formas tridimensionales. La placa rígida proporciona un aislamiento tanto térmico como acústico, resistente, ligero y con pocas vías de pérdida de calor, si se instala correctamente.
  • ·         Material: Poliisocianurato, poliuretano, poliestireno extruido (XPS), poliestireno expandido (EPS), u otros materiales. También puede contar con una lámina reflectante de baja emisividad en una de sus caras.
  • ·         Ventajas: Es ligero, proporciona un soporte estructural, y por lo general tienen un alto valor R. Puede ser utilizado en espacios confinados tales como paredes exteriores, sótanos, cimientos, zapatas corridas, losas de concreto y techos altos.

Reflectivo

  • Presentación e Instalación: Rollo de papel de aluminio, integrado en housewrap o integrados en paneles de aislamiento rígido. Estas “barreras radiantes” normalmente se encuentran entre las vigas del techo o montantes de la pared.
  • Material: Fabricado de papel de aluminio con una variedad de soportes, tales como papel craft, película de plástico, burbujas de polietileno o de cartón.
  • ·         Ventajas: Resistente a la transferencia de calor por radiación. La resistencia al flujo de calor depende de la dirección del flujo de calor – es más eficaz en la reducción del flujo de calor. Las barreras radiantes se instalan en los edificios para reducir tanto la ganancia de calor del verano y la pérdida de calor en invierno. Son más eficaces en lugares que cuentan con climas cálidos que en lugares que cuentan con  climas fríos.

Trabajando en conjunto

Diferentes tipos de aislamiento se pueden utilizarse en conjunto. Por ejemplo, puede agregar mantas o aislante en rollo sobre el aislamiento de relleno suelto, o viceversa. Un aislamiento de alta densidad no se debe de colocado en la parte superior de un material de baja densidad que se tienda a comprime fácilmente. Si lo hace, reducirá el espesor del aislamiento inferior y por lo tanto reducir su valor-R.

Como el aire caliente se eleva debido a la convección, el aire caliente se tiende almacenar en la parte inferiores de la superficie y conduce el calor hacia arriba. Las barreras radiantes sólo resisten la transferencia de calor por radiación, por lo que no resisten el flujo de calor por conducción y convección. Por lo tanto son más eficaces previniendo el calor que fluye de arriba hacia abajo a través de espacios que los que fluyen de abajo hacia arriba.