MATERIALES AISLANTES EN LA EDIFICACIÓN ARQUITECTÓNICA Y SUS BENEFICIOS AL MEDIO AMBIENTE

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1 MATERIALES AISLANTES EN LA EDIFICACIÓN ARQUITECTÓNICA Y SUS BENEFICIOS AL MEDIO AMBIENTE INSULATING MATERIALS IN ARCHITECTURAL CONSTRUCTION AND ITS BENEFITS TO THE ENVIRONMENT ARQ. DANIEL EDGARDO VEDOYA* ARQ. MS. GUILLERMO JOSÉ JACOBO ** *Arquitecto; Profesor Titular de la Facultad de Arquitectura y Urbanismo de la UNNE; ; Director del ITDAHu. **Arquitecto; Magíster en Ciencias de la Construcción; Profesor Titular de la Facultad de Arquitectura y Urbanismo de la UNNE. gjjacobo@arq.unne.edu.ar RESUMEN Palabras clave: Materiales Aislantes Tecnología de la Construcción Bajo Consumo Energético Medio Ambiente. Cerca de un tercio de los consumos energéticos primarios anuales a nivel internacional se utilizan en la edificación arquitectónica, emitiendo miles de toneladas de CO2 al medio ambiente, y constituyendo una de las causas principales del efecto invernadero planetario y de los consecuentes cambios climáticos globales actuales. En este contexto, es cada vez más necesario optimizar el consumo energético de la edificación arquitectónica por medio de un mejoramiento de las condiciones aislantes de las envolventes constructivas. Abordando la cuestión energética y ambiental, este artículo analiza los materiales aislantes en la edificación para su aplicación prospectiva en las construcciones en el NEA. ABSTRACT Almost one third of primary energy consumption world wide is used by the building industry, throwing thousands of tons of CO2 into the environment, it is one of the main causes of the global warming, and subsequent changes in earth climate. In this context it urges to optimize energy consumption in architectural construction by improving insulation in buildings. Tackling environmental and energy saving concerns, this article analyzes insulating materials suitable for use in buildings in North East Argentina. PARTE 1 file:///d /fau/publicaciones/areadigital/area6/documentos/vedoyamateriales/documeto_vedoya.htm (1 de 13)09/11/ :55:38

2 Cerca de un tercio de los consumos energéticos primarios anuales a nivel internacional se utilizan en la edificación arquitectónica, por esto se emiten miles de toneladas de CO2 al medio ambiente, siendo esto una de las causas principales del efecto invernadero planetario y de los consecuentes cambios climáticos globales actuales. Por tal motivo, se hace cada vez más necesario optimizar el consumo energético en la edificación arquitectónica por medio de un mejoramiento de las condiciones aislantes de las envolventes constructivas. Debido a ello, es importante que tanto los profesionales de la construcción como así también los usurarios de los espacios arquitectónicos deban conocer e implementar dispositivos técnicos constructivos que impidan las ganancias y/o perdidas de energía desde el hecho arquitectónico. En otras palabras, concretar aislaciones higrotérmicas eficaces y eficientes en las edificaciones. Como se sabe popularmente, todos los materiales de la construcción tienen propiedades físicas que permiten o retardan el flujo de energía que se manifiesta como energía que calienta o enfría el ambiente interior según como se mueva dicho flujo energético. Como ejemplo de estas propiedades se puede citar que un material típicamente aislante de 17 cm de espesor tiene una capacidad de aislación térmica tal, que es comparable a un tabique de hormigón armado 892 cm. Debido a esto que se confunde normalmente al peso, la densidad, la rigidez, la resistencia estructural con la capacidad de aislar térmicamente de un material de la construcción. Como ejemplo de lo citado se observa en el siguiente cuadro la necesidad de espesor (en cm ) de diferentes materiales de uso corriente en la construcción, con respecto a un material propiamente aislante de 17 cm de espesor con un coeficiente de conductividad (? ) de 0,04 W/mK: Los materiales aislantes no son todos iguales, pues según su forma de comercialización, capacidad de carga, comportamiento ante el fuego, la humedad, el agua, coeficiente de conductividad, etc., son aplicables en diferentes situaciones constructivas. Además se diferencias entre si según su forma de producirlos, de los materiales y materias primas utilizadas en la producción y en sus efectos sobre la salud humana y el medio ambiente. Por tal motivo se observa en la siguiente figura una clasificación general de los materiales aislantes: file:///d /fau/publicaciones/areadigital/area6/documentos/vedoyamateriales/documeto_vedoya.htm (2 de 13)09/11/ :55:38

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4 Fig. 3 Fig. 4 La aplicación correcta de los diferentes materiales antes citados permite alcanzar condiciones higiénicas adecuadas en los espacios interiores, lo que permite que el usuario se encuentre en condiciones de confort psicofísicas. Con tal objetivo, se hace necesario aclarar algunos conceptos de física de la construcción que son las que regulan el comportamiento térmico en la edificación, como las siguientes: _ COEFICIENTE DE CONDUCTIVIDAD (?): es una valor especifico de cada material que significa la capacidad del material de conducir el flujo calórico, independientemente del espesor y de la situación constructiva del mismo. Su unidad es: W/mK, y cuanto menor es el valor numérico, mucho mejor es el efecto aislante. Se considera a un material como aislante cuando su valor de? es menor a 0,1 W/ mk; _ COEFICIENTE DE TRANSMITANCIA TÉRMICA (K): es el valor físico del flujo calórico transmitido por una elemento constructivo, considerando su espesor total y de sus componentes, los componentes constituyentes (por ende los valores? de cada uno de ellos), su situación constructiva y su ubicación en la edificación. Su unidad es: W/m2K. Su denominación internacional es el U. El valor de K deja reconocer inmediatamente si un elemento constructivo deja fluir el calor o no desde el interior al exterior en invierno y viceversa en verano, por lo que permite estimar en primera instancia si una tecnología constructiva determinada es o no amiga del medio ambiente, pues por ejemplo, ante un valor alto de K en situación de invierno, se deberá incorporar energía calórica a la edificación para mantenerla calefaccionada, por lo que implica un alto dispendio de energía, pues la envolvente constructiva no cumple correctamente su función aislante al no mantener la temperatura interior en valores constantes sin necesidad de gastos energéticos extras. Lo mismo sucederá en situación de verano, o sea que la edificación no tendrá la capacidad aislante ante la carga térmica file:///d /fau/publicaciones/areadigital/area6/documentos/vedoyamateriales/documeto_vedoya.htm (4 de 13)09/11/ :55:38

5 externa, por lo que se deberá realizar un dispendio energético extra con equipos de refrigeración. Estos dos conceptos básicos de física de la construcción regulan en primera instancia el comportamiento térmico de la edificación según que tipo de materiales aislantes sean implementados en la etapa de proyecto y construcción de un objeto arquitectónico. Otro conceptos que también influyen notablemente en el comportamiento térmico son el buen diseño y ejecución de las soluciones tecnológicas para evitar los puentes térmicos, la homogeneidad constructiva para evitar la infiltraciones de aire, la selección adecuada de los materiales aislantes térmicos según los movimientos del vapor de agua, o sea la existencia o no de barreras de vapor, que pueden modificar el comportamiento de la aislación térmica si se presentan condensaciones (intersticiales o superficiales) en el elemento constructivo, el color y la rugosidad de las terminaciones, las necesidades de incorporar materiales aislantes ante necesidades acústicas o de protección del fuego. Como se observa son un sinfín de factores técnicos que influyen directamente en el comportamiento térmico de la edificación. En otras palabras, todo esto implica un adecuado e idóneo diseño tecnológico-constructivo con una ajustada ejecución de obra. En los siguientes gráficos se observa el fenómeno físico del flujo calórico siendo transmitido por diferentes rubros constructivos del objeto arquitectónico (en estos casos desde el interior al exterior, del color rojo al azul), y también, el porque de la necesidad de un buen diseño tecnológico para mantener buenas condiciones de aislación térmica, (ejemplificado con tres soluciones tecnológicas de aventanamiento acristalad con similares materiales de construcción, pero diseños tecnológicos diferentes), lo que implica que el beneficio al medio ambiente no pasa solamente por el uso de un determinado material, sino también, por su implementación tecnológica, concretado con el diseño ajustado y la ejecución correcta de la obra. Además, se encuentra el factor normativa técnica vigente, jugando un papel fundamental por medio del cumplimiento de los mismos, considerándolos en la etapa de diseño, los controles de ejecución en obra como fueron diseñados y aprobados por los entes oficiales, y la verificaciones de su eficacia y eficiencia durante el tiempo de servicio del objeto arquitectónico. Por tal motivo se identifican, en la siguiente figura, a los materiales aislantes idóneos (con valores de? menores a 0,10 W/mK; Los espesores están en función de obtener un valor de K = 0,20 W/m2K), y sus efectos sobre el medio ambiente en cuanto a la colaboración en la reducción del consumo de energía primaria o de combustibles que emiten tóxicos al medio ambiente (fósiles no renovables) cuando se los utilizan en todas sus etapas de vida (extracción de materia prima, elaboración como combustible: producción de energía, distribución y uso final) file:///d /fau/publicaciones/areadigital/area6/documentos/vedoyamateriales/documeto_vedoya.htm (5 de 13)09/11/ :55:38

10 Fig. 10 file:///d /fau/publicaciones/areadigital/area6/documentos/vedoyamateriales/documeto_vedoya.htm (10 de 13)09/11/ :55:38

11 La producción de energía primaria según la demanda energética creciente y continua que se pronostica que tendrá lugar hasta el año file:///d /fau/publicaciones/areadigital/area6/documentos/vedoyamateriales/documeto_vedoya.htm (11 de 13)09/11/ :55:38

12 BIBLIOGRAFIA 2030, también indica que la demanda de confort ambiental en la edificación aumentará, por el simple hecho de que la población mundial aumenta continuamente y no hay perspectiva a corto plazo de interrumpirse, particularmente en los países del tercer mundo. Por tal motivo, la mentada calidad de vida del hábitat humano en dichos países no mejorará para todos los habitantes de los mismos, si no por el contrario aumentara la degradación del hábitat humano. Por tal motivo, existen herramientas y materiales que podrían permitir mitigar y mejorar tal situación de decadencia continua. En el caso de la edificación arquitectónica, es posible la reducción del consumo energético global con el uso adecuado de algunos materiales, de origen natural, cuyos costos de producción, uso y mantenimiento son adecuados, no son tóxicos al medio ambiente, brindan beneficios ecológicos su fomento de uso y explotación (implantación de bosques) y son reutilizables, tal como se observa en las tablas anteriores, en los materiales de origen natural, como ser la madera como materia prima. La figura siguiente muestra una síntesis conceptual de todo lo expuesto y que condiciona la calidad de vida en el hábitat humano construido. file:///d /fau/publicaciones/areadigital/area6/documentos/vedoyamateriales/documeto_vedoya.htm (12 de 13)09/11/ :55:38 ALIAS, Herminia M. & JACOBO, Guillermo J., Comportamiento de materiales de construcción en muros de cerramiento. Condiciones ambientales y su adecuación al NEA, ITDAHu-FAU-UNNE, Resistencia, Argentina, ALIAS, Herminia M. & JACOBO, Guillermo J., Adecuación de Muros de Cerramiento a Nueva Normativa de Transmitancia. Tipologías de Mejor Performance según Categorías de Construcción en el NEA, ITDAHu-FAU-UNNE, Resistencia, Argentina, ALIAS, Herminia M. & JACOBO, Guillermo J., Nueva normativa de acondicionamiento térmico de edificios: desarrollo del método de cálculo de la transmitancia térmica y condensaciones según normas IRAM actualizadas. Comparación con normativas anteriores, ITDAHu-FAU-UNNE, Resistencia, Argentina, DANIELS, Klaus, Technologie des ökologischen Bauens, Birkhäuser Verlag, Zürich, Suiza, ENERGIEAGENTUR NRW, Dämmstoffe Einsatzbereiche und Eigenschaften, Energieagentur NRW, Wuppertal, Alemania, 2001.FORSCHUNGZENTRUM JÜLICH, Neue Materialen, BMB + F, Bonn, Alemania, HERAS CELEMIN, María del Rosario, Comportamiento energético de edificios, Instituto de Energías Renovables, Ediciones CIEMAT, Madrid, España, GRIMME, Friedrich W., Wärmeschutz Wärmedämmung, Institut für Tropentechnologie, Fachhochschule Köln, Colonia, Alemania, JACOBO, Guillermo J. & VEDOYA, Daniel E., Optimización energética de la edificación arquitectónica: situación tecnológica, ITDAHu-FAU-UNNE, Resistencia, Argentina, JACOBO, Guillermo J. & VEDOYA, Daniel E., Optimización energética de la edificación arquitectónica: situación energética, ITDAHu-FAU-UNNE, Resistencia, Argentina, CELANO, Jorge D. & JACOBO, Guillermo J., El Hábitat Humano en el NEA Una perspectiva de solución desde la óptica tecnológica: Uso de la madera en sistemas constructivos, ITDAHu-FAU-UNNE, Resistencia, Argentina, JACOBO, Guillermo J. & VEDOYA, Daniel E., El confort en los espacios arquitectónicos de la región Nordeste de Argentina, ITDAHu-FAU-UNNE, Resistencia, Argentina, JACOBO, Guillermo J. & VEDOYA, Daniel E., HÁBITAT HUMANO, MEDIO AMBIENTE Y ENERGÍA. Análisis de consumo energético con valoración ecológico toxicológica de rubros constructivos para obras de arquitectura en el Nordeste de Argentina, ITDAHu-FAU-UNNE, Resistencia, Argentina, 2003 VEDOYA, Daniel E., Transmitancia Térmica y Gradiente de Temperatura, FAU - UNNE, Resistencia, Argentina, WAGNER, Siegfried & HARR, Beate & MEYER, Udo, Ökologisches Bauen mit Ziegeln, Arbeitsgemeinschaft Mauerziegel e. V. im Bundesverband der Deutschen Ziegelnindustrie e. V., Bonn, Alemania, CELANO & JACOBO (2002); DANIELS (2002); ENERGIEAGENTUR NRW (2001);FORSCHUNGZENTRUM JÜLICH (2001); GRIMME ( ); JACOBO & VEDOYA (2003); PETER & MUNTWYLER & LADNER (1995); PETERS & METZEMACHER

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