Materiales aislantes

Cuando se habla de aislamiento térmico generalmente se piensa en el uso de materiales con una elevada resistencia térmica (o dicho en otros términos, un bajo nivel de conductancia), con los cuales se busca reducir el flujo de energía a través de los cerramientos. Sin embargo existe otro tipo de aislamiento, el reflectante, que funciona reduciendo el flujo de calor radiante. Algunos autores incluso señalan un tercer tipo de aislamiento, llamado capacitivo, si bien éste se explica mejor en términos de masa térmica. En los siguientes párrafos haremos una breve descripción del aislamiento conductivo y el aislamiento reflectante.

Entre las principales funciones de los materiales aislantes se encuentran las siguientes:

  • Minimizar el paso de calor a través de los cerramientos, reteniendo el calor en el interior de los edificios (aislamiento del frío) o evitando su ingreso (aislamiento del calor).
  • Controlar las temperaturas superficiales de los cerramientos, manteniéndolas suficientemente altas para evitar las condensaciones, o suficientemente bajas para evitar elevadas temperaturas radiantes interiores.
  • Modificar la inercia térmica de los cerramientos. En este caso los materiales aislantes generalmente se usan en combinación con materiales de elevada masa térmica. El comportamiento del cerramiento será muy diferente si la capa aislante se ubica hacia el interior o el exterior.

Aislamiento resistivo

En general, además del vacío, los peores conductores de calor son los gases (como el aire), los cuales transmiten aún menos calor cuando se evitan sus movimientos convectivos. Esto último se puede lograr atrapando el gas en pequeños compartimentos o en cámaras muy delgadas. Debido a ello los materiales constructivos considerados como aislantes son precisamente aquellos que deben su ligereza a la gran cantidad de aire encapsulado en su interior, como las colchonetas hechas a base de fibras. Mientras más pequeños y numerosos sean los compartimientos de aire mayor será la capacidad de aislamiento. Tal es el caso de materiales como el poliuretano y el poliestireno, que son aun más eficientes que las colchonetas. Los materiales menos aislantes, obviamente, son los metales altamente conductivos como el acero y el cobre.

De acuerdo a algunas normas internacionales, se consideran aislantes los productos constructivos que tienen una  conductividad térmica inferior a 0.06 W/m°C y una resistencia térmica superior a 0.5 m2°C/W (en este último parámetro entra en juego el espesor del material). Por lo que respecta a la conductividad, uno de los materiales más aislantes empleados en la construcción es el poliisocianurato, con un valor de 0.026 W/m°C, mientras que en el límite superior se encuentran materiales como la fibra de madera (0.06 W/m°C).

Productos aislantes resistivos

Los productos aislantes resistivos se suelen encontrar en cuatro formas distintas: placas, fieltros, rociados (espreados), y rellenos:

Placas

Las placas rígidas generalmente se hacen con espumas sintéticas como el poliestireno expandido (EPS) o extrudido (XPS), el poliuretano expandido y el poliisocianurato. En ocasiones también se producen mediante materiales fibrosos prensados. Algunas placas incluyen películas reflectantes para reducir también la transmisión de calor por radiación (ver más abajo Aislamiento reflectante).

Estos productos ofrecen un excelente aislamiento térmico (un elevado valor R) y acústico, además de que son relativamente resistentes a pesar de su ligereza. Por otro lado suelen brindar una buena cobertura superficial, reduciendo las pérdidas y ganancias de calor a través de fisuras, si bien es necesario tener cuidado con las juntas. Las placas aislantes generalmente se aplican en la parte externa de los cerramientos exteriores (muros y cubiertas) o en cámaras de aire. También es común su uso en cimentaciones, suelos y cielorrasos.

Fieltros

Los fieltros (o colchonetas) se fabrican con distintos tipos de fibras que pueden ser sintéticas, de vidrio, minerales o naturales. La fibra de vidrio se produce con arena y vidrio reciclado, mientras que la fibra mineral se hace con una mezcla de roca basáltica y residuos metálicos triturados. Por lo que respecta a las fibras naturales, se han desarrollado fieltros a partir de la lana, el algodón e incluso productos como la cáscara de coco. Aunque no son tan eficientes como las placas aislantes, los fieltros representan una opción interesante desde el punto de vista de la sustentabilidad, sobre todo los que se derivan de productos naturales.

Los fieltros se encuentran disponibles en forma extendida o en rollos. Algunos incluyen películas textiles o plásticas, en una o ambas caras, con el objeto de brindarles mayor resistencia y estabilidad, impedir el paso del vapor de agua o incluso proporcionar aislamiento radiante. Una ventaja importante de los fieltros es su flexibilidad, ya que son muy fáciles de cortar y adaptar a distintas situaciones de obra.

Aislantes rociados

Los aislantes rociados se componen de fibras sueltas o pequeños agregados, generalmente adicionados con adhesivos para hacerlos más resistentes. Generalmente se producen con fibras de vidrio, minerales o de celulosa, si bien en algunos lugares se emplean fibras de lana ovina. En el caso de las fibras de celulosa, casi siempre se producen a partir de papel reciclado y se tratan con químicos que retardan el fuego.

Estos aislantes suelen aplicarse sobre los cielorrasos o como relleno de cavidades en el interior de algunos cerramientos. Pueden proporcionar una buena resistencia a la infiltración si son lo suficientemente densos.

Espumas de relleno

Las espumas de relleno, generalmente producidas con base en materiales como el poliuretano, se introducen directamente en las cavidades de algunos cerramientos. Al inyectarla, la espuma se expande hasta llenar por completo dichas cavidades.

Una desventaja de las espumas es que casi siempre deben ser aplicadas por instaladores profesionales y con equipos especiales. Por otro lado, debido a la potencial toxicidad de algunas de ellas, es necesario garantizar que no queden expuestas al ambiente. Sin embargo ofrecen la posibilidad de generar un aislamiento perfectamente ajustado a las cavidades, haciendo más eficiente su función y reduciendo las infiltraciones de aire a través de la envolvente.

Aislamiento reflectante (radiante)

A diferencia de los aislantes resistivos, que reducen la transferencia de calor por conducción, los aislantes reflectantes actúan como barrera a las ondas radiantes, principalmente aquellas ubicadas en el rango de los infrarrojos. Por lo general se producen fijando una capa de aluminio, u otro material de brillo similar, a una lámina más o menos flexible de plástico o de cartón.

En la gran mayoría de los materiales empleados en la construcción existe una relación directa entre su capacidad para absorber y emitir radiación, la cual depende tanto de su color como de sus características superficiales. Los materiales con acabado oscuro y mate suelen presentar valores altos de absortancia y emisividad, mientras que en los materiales con acabado claro y brillante estos valores suelen ser mucho más bajos. Estos últimos son los más adecuados para generar aislamiento reflectante. Obviamente mientras más claros y brillantes sean mayor será su eficiencia.

Debido a que los aislantes reflectantes sólo reducen la transferencia de calor radiante (no son buenos para reducir la transferencia por conducción) deben aplicarse en la superficie interior o exterior de los cerramientos, o bien dentro de una cámara de aire. Por otra parte es importante considerar que su nivel de resistencia a los flujos de calor depende en buena medida de la dirección de dichos flujos. Generalmente resultan más efectivos ante los flujos de calor descendentes.

Los aislantes reflectantes se pueden emplear para reducir tanto las ganancias de calor en los climas cálidos como las pérdidas en los climas fríos, aunque suelen ser bastante más eficientes en la primera situación. En todo caso para ser efectivos deben tener un alto índice de reflectancia (por lo menos 0.9).

 

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