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Aislamiento térmico y acústico en la construcción

Presentación sobre materiales y sistemas constructivos para el aislamiento térmico y acústico en edificaciones
by

Roberto Cerna

on 21 September 2016

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Transcript of Aislamiento térmico y acústico en la construcción

¿Qué es calor?
El calor se define como la transferencia de energía térmica que se da entre diferentes cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a distintas temperaturas.
Este flujo de energía siempre ocurre desde el cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor temperatura, ocurriendo la transferencia hasta que ambos cuerpos se encuentren en equilibrio térmico.
Equilibrio térmico
El equilibrio térmico es aquel estado en el cual se igualan las temperaturas de dos cuerpos, las cuales, en sus condiciones iniciales presentaban diferentes temperaturas. Una vez que las temperaturas se equiparan se suspende el flujo de calor, llegando ambos cuerpos al mencionado equilibrio término.
Transferencia de calor
La transferencia de calor es el paso de energía térmica desde un cuerpo de mayor temperatura a otro de menor temperatura.
Conducción

Convección

Radiación
Temperatura
organismo humano
37º C
Su metabolismo genera energía en cantidad tal que hace frente a las pérdidas térmicas del cuerpo más la energía gastada en actividad física.
Si esas pérdidas se salen de cierto rango hacen que el organismo se sienta cada vez más
INCÓMODO
tanto más cuanto más distante esté del equilibrio térmico.
Si la temperatura ambiente sube demasiado el organismo
TRANSPIRA
La evaporación del sudor “roba calor” a la piel, equilibrando la situación.
Si la sensación de temperatura es baja el organismo tiene que gastar más energía interna. Este mecanismo es relativamente más lento que la transpiración y más costoso para la biología del organismo.
Sensación térmica ó Temperatura de confort
Temperatura del aire circundante
Temperatura de radiación de los elementos circundantes

Humedad del aire
Velocidad del aire alrededor del cuerpo
Confort térmico
Se entiende por confort térmico la condición en la que las personas se sienten cómodas, es decir, en equilibrio con el ambiente térmico que les rodea.
Confort térmico
Aislamiento térmico
Es la reducción de transferencia de calor en objetos en contacto térmico o en el rango de una influencia radiactiva.
Aislamiento térmico en la construcción
Se refiere al uso de materiales "aislantes térmicos" para construir un edificio o inmueble.
Aislantes térmicos
Un aislante térmico es un material usado en la construcción y en la industria, caracterizado por su baja
conductividad térmica
o bien, su alta
resistencia térmica
. Establece una barrera al paso del calor entre dos medios que naturalmente tenderían a igualarse en temperatura, impidiendo que el calor traspase los separadores del sistema que interesa con el ambiente que lo rodea.
Objetivos
Minimizar las pérdidas de energía por transferencia de calor hacia o desde el ambiente.

Proteger al usuario o a sus bienes

Proteger el ambiente
Razones para su utilización
Seguridad y confort de personas

Reducción de pérdidas energéticas

Reducción de contaminación ambiental

El Co2 y el efecto invernadero
Origen plástico
Origen mineral
Origen vegetal
Otros
Tipos de aislantes térmicos
Poliestireno expandido (EPS)

Puede tener gran variedad de espesores, con densidades que oscilan los 10 y 25 kg/m³ ; aunque esto solo sirven de referencia, pues dependiendo del fabricante estos parámetros pueden ser mayores o menores.
Material plástico espumado, derivado del poliestireno.

Por su versatilidad y facilidad de conformado, además de sus excelentes cualidades y propiedades, el poliestireno expandido presenta un amplio abanico de aplicaciones.
Poliestireno extruido (XPS)
El poliestireno extruido es una espuma rígida, aislante, de carácter termoplástico y de estructura celular cerrada. Por su naturaleza y características técnicas, aporta a los elementos constructivos donde se incorpora notables beneficios.
La estructura celular totalmente cerrada del poliestireno extruido le proporciona sus excelentes prestaciones frente a la absorción de agua y como aislante térmico. La elevada rigidez de la estructura celular dada por la gran homogeneidad de las celdas proporciona, a su vez, una altísima capacidad de resistencia mecánica.

Son estas tres características las que hacen idóneo al poliestireno extruido cuando se requiera un producto que reúna las siguientes prestaciones: aislamiento térmico, baja absorción de agua, elevada resistencia mecánica
Poliuretano
Como características de este producto está la rigidez estructural, la gran adherencias sobre cualquier superficie, amortigua vibraciones, no absorbe humedad ambiental y la relación precio/capacidad aislante es muy buena.

Ha sido el producto más empleado como aislamiento en los últimos años, si bien está sufriendo un descenso en su utilización debido principalmente al alto grado de combustión del mismo que hace que se esté sustituyendo por otros productos como las lanas minerales que, teniendo una capacidad de aislamiento similar, son ignífugos.
Es un producto, cuya composición básica es el petróleo y el azúcar. Permite la formación de una espuma rígida ligera con más del 90 % de las celdas cerradas y con buen coeficiente de conductividad térmica (muy aislante).

Es un material flexible de fibras inorgánicas constituido por un entrelazado de filamentos de materiales pétreos que forman un fieltro que contiene y mantiene el aire en estado inmóvil.

Esta estructura permite conseguir productos muy ligeros con alto nivel de protección y aislamiento térmico, acústica y contra el fuego.
Lana de roca
Los paneles de lana de roca están compuestos en un 98 % de roca de origen volcánico (basalto) y un 2% de ligante orgánico.Se obtiene fundiendo la roca a altas temperaturas, sometiéndole a movimiento para fibrarla y aplicando aglomerantes y aceites impermeables del que se obtiene un colchón que es comprimido y dimensionado, transformándolos en paneles, fieltros, mantas, etc.

Los productos de lana de roca no retienen el agua, poseen una estructura no capilar, además de ofrecer una fuerte permeabilidad al vapor de agua y además, gracias a su disposición multidireccional, aporta a los elementos constructivos una notable capacidad de aumentar el nivel de aislamiento acústico.
Ventajas:

Facilidad y rapidez de instalación
Seguridad en caso de incendio (es ignífugo)
Químicamente inerte
No hidrófilo ni higroscópico
Respetuoso con el medio ambiente
Impermeable al agua de lluvia y permeable al vapor de agua permitiendo que el sistema respire.
Sistema incombustible.
Lana de vidrio
Los productos de lana de vidrio no retienen el agua, poseen una estructura de fibras cruzadas desordenadamente y gracias a la porosidad abierta, la lana mineral de vidrio permite que el aire quede ocluido en el interior de sus poros, ofreciendo una escasa conductividad, con la consiguiente capacidad como aislamiento térmico y acústico. Aportando además una total garantía de seguridad frente al fuego.

Se suministra en forma de mantas y paneles, con diferentes recubrimientos o sin ellos, lo que permite todo tipo de usos específicos en edificación residencial e industrial.
Es un producto de origen natural, mineral, inorgánico, compuesto por un entrelazado de filamentos de vidrio aglutinados mediante una resina ignífuga. Los paneles de lana de vidrio están compuestos principalmente por arena de sílice y carbonato de calcio y de magnesio que le confiere resistencia a la humedad.

Se obtiene por un proceso similar a la lana de roca (altas temperaturas, movimiento para fibrarla y aceites y resinas para estabilizarla).
Aerogel
El aerogel o el humo helado es una sustancia coloidal similar al gel, en el cual el componente líquido es cambiado por un gas, obteniendo como resultado un sólido de muy baja densidad (3 mg/cm3 ó 3 kg/m3) y altamente poroso, con ciertas propiedades muy sorprendentes, como su enorme capacidad de aislante térmico.

Este material está generalmente compuesto por un 90,5% a un 99,8% de aire, es mil veces menos denso que el vidrio y unas tres veces más denso que el aire. Familiarmente es denominado humo helado, humo sólido o humo azul debido a su naturaleza semitransparente, sin embargo, tiene al tacto una consistencia similar a la espuma de poliestireno.
El aerogel se puede fabricar a partir de muy diferentes materiales; las investigaciones de Kirstler consistían en aerogeles basados en sílice, circonio, alúmina, óxido de cromo, estaño y carbono.
Vidrio celular
El vidrio celular, llamado también en ocasiones vidrio expandido, es un material de construcción de aparición relativamente reciente, creado a partir de polvo de vidrio cocido. Se utiliza fundamentalmente como aislante térmico o como protección contra el fuego, y también en falsos techos de lugares muy húmedos o con necesidad de mantener buenas condiciones de asepsia
El material se obtiene tras fusionar polvo vítreo, normalmente proveniente del reciclaje de vidrio blanco. Mediante procesos termoquímicos, el polvo de vidrio se esponja, creando burbujas en vacío parcial, por lo que se obtiene un material de muy baja conductividad térmica (en torno a 0,048 W/m°C)
El material es similar en aspecto y peso a la piedra pómez volcánica, pero con una textura más porosa.

Las placas de vidrio celular son rígidas y muy ligeras: la densidad usual para placas de aislamiento térmico es de 157-170 kg/m3, mientras que el utilizado como falso techo, más resistente, presenta una densidad de 450 kg/m3. Debido a que las burbujas o células que encierra el material no están comunicadas entre sí, el material es impermeable al agua y al vapor de agua, y es un muy buen aislante térmico. También es incombustible y ofrece gran resistencia al fuego.
Film alveolar
De la misma manera, que la espuma de polietileno, como aislante térmico se utiliza simplemente el plástico de burbujas recubierto con el papel de aluminio. Las ventajas que tiene frente los otros aislantes son: espesor muy reducido (3-5 mm), instalación sencilla, su coste muy reducido; además es no inflamable y reciclable. Éste film se utiliza en construcción, y más habitualmente en equípos de aire acondicionado.
Conductividad Térmica
La conductividad térmica de un material es la propiedad que hace que este transmita calor desde el lado de mayor temperatura hacia el de menor temperatura. Se define como la cantidad de calor que un material transmite en condiciones unitarias de volumen, tiempo y diferencia de temperatura.
La conductividad térmica, bajo flujo térmico constante, se puede expresar como:
Resistividad térmica
La resistividad térmica es una propiedad física de los materiales que mide la capacidad de oponerse al paso del calor. En otras palabras la resistividad térmica es también la capacidad de una sustancia oponerse a la transferencia de energía cinética de sus moléculas a otras moléculas adyacentes o a sustancias con las que no está en contacto. En el Sistema Internacional de Unidades la resistividad térmica se mide en (K·m)/W.
Resistividad térmica
La resistencia térmica total de un elemento complejo formado por capas, se calcula sumando la resistencia térmica de cada capa que forma parte del elemento, las resistencias térmicas de las capas de aire adheridas a las superficies interior y exterior del elemento, además de la resistencia de las cámaras de aire que hubiesen en el interior del elemento.
Corcho
Es un material de origen vegetal, de estructura celular, suele presentarse aglomerado y expandido con resinas, en formato placa de diferentes dimensiones, también en sacas triturado para rellenos en cámaras.

Tiene un excelente poder aislante, se trata de un material 100% natural, reciclable y reutilizable, por lo que promueve la construcción sostenible y ecológica.
Fibra de madera
Las fibras de madera procedentes de restos de madera están aglomeradas con cemento ó magnesita, posteriormente se aglutinan entre sí a presión formando una estructura estable, resistente, compacta y duradera. Los tableros de fibras de madera son combustibles y generalmente resisten mal la presencia de humedad (hinchamientos). Ciertas atmósferas ácidas pueden favorecer el desarrollo de hongos.
Vegetación
Algodón
Cáscaras de trigo
Lino
Cañamo
Cañas
Algas
Pajas
Hierba
Adobe
El adobe es una pieza para construcción hecha de una masa de barro (arcilla y arena) mezclada con paja, moldeada en forma de ladrillo y secada al sol; con ellos se construyen paredes y muros de variadas edificaciones. La técnica de elaborarlos y su uso están extendidos por todo el mundo, encontrándose en muchas culturas que nunca tuvieron relación.
Los muros de adobes presentan muy buenas condiciones de aislamiento acústico y térmico debido a las características del material y los espesores utilizados.
Concreto celular
El concreto celular es un material de construcción, destinado a la obra gruesa. Producido exclusivamente a partir de materias primas naturales, se compone de agua, arena, cemento y aire.
El hormigón celular no necesita ningún aislamiento interior complementario. Su estructura alveolar, compuesta por millones de micro células de aire, le confiere sus propiedades de aislamiento térmico.

Los profesionales llaman este tipo de aislamiento “aislamiento repartido” o “monomuro”. Atrapadas de manera homogénea en la masa del material, el aire asume su papel de aislamiento perfecto.

Así, el hormigón celular impide cualquier pérdida de calor. Sirve de barrera contra el calor exterior en verano y guarda el calor de la calefacción dentro de la vivienda en invierno. Funciona como un verdadero climatizador natural.
Aire
El aire en reposo o quieto, a 0ºC, presenta una conductividad térmica muy baja de 0,024 [W/(m·K)], siendo el “material” más aislante que se puede considerar. Por esta razón, los buenos materiales aislantes son aquellos capaces de retener aire quieto en su interior, es decir, materiales porosos que encapsulan el aire, impidiendo que este circule libremente.
Vacío
El vacío es la ausencia total de material en los elementos (materia) en un determinado espacio o lugar, o la falta de contenido en el interior de un recipiente.

Uno de los mejores aislantes térmicos es el vacío, en el que el calor sólo se trasmite por radiación, pero debido a la gran dificultad para obtener y mantener condiciones de vacío se emplea en muy pocas ocasiones.
¿Se puede conseguir un sistema constructivo empleando el "vacío" como aislante térmico en edificaciones?
Sistemas constructivos
PANELES Y ROLLOS
Ejemplos:
Poliestireno expandido EPS
Poliestireno extrudio XPS
Poliuretano
Fibra de madera
Aerogel
Corcho
Lana de roca
Lana de vidrio
Videos
Bloques y placas
Ejemplos:
Poliestireno expandido EPS
Poliestireno extrudio XPS
Vidrio celular
Cemento celular
Videos
Espreado
Ejemplos:
Poliuretano
Lana de roca
Videos
Paneles estructurados
Ejemplos:
Poliestireno expandido EPS
Poliuretano
Videos
Muros y techos verdes
Ejemplos:
Videos
Alta resistividad térmica
Ejemplos:
Aerogel
Vacuum Insulated Panel (VIP)
Videos
Trasmitancia térmica
La transmitancia térmica (U, pero denominada también como Valor-U en algunos lugares) es la medida del calor que fluye por unidad de tiempo y superficie, transferido a través de un sistema constructivo, formado por una o más capas de material, de caras plano paralelas
Comparativa de Valor-R

Para 1'' de material aislante térmico
Puente térmico
Rotura de puente térmico
Se utiliza un polímero llamado poliamida con fibra de vidrio dentro de los perfiles de aluminio, y cristales aislantes dobles o triples
Incidencia solar
Incidencia solar
Mapas bioclimáticos mensual México
Experiencia internacional
Atlas de bioclima de México, Morillón Gálvez, David, Instituto de ingeniería UNAM
Experiencia nacional
Experiencia nacional
Datos importantes
La norma mexicana NMX C-460, recomienda un valor de "R":

R= 1.40 m2K/W
Aislamiento térmico y acústico en la construcción
Aislamiento
Acústico


Se refiere al conjunto de materiales, técnicas y tecnologías desarrolladas para aislar o atenuar el nivel sonoro en un determinado espacio.
Aislamiento
Acústico
Factor másico
Factor multicapa
Factor de disipación
Materiales aislantes acústicos
Los materiales aislantes acústicos son aquellos empleados para dar protección y aislación a un local o recinto a fin de atenuar o directamente impedir la penetración de los sonidos exteriores.

Consideramos a un material como aislante acústico cuando tiene la propiedad de ser absorbente sonoro, ya que posee un elevado coeficiente de absorción acústica en todo o en parte del espectro de frecuencias de sonidos audibles por el ser humano

Los más empleados en la construcción son:

Lanas Minerales

Lanas de Vidrio

Lanas de Roca
Medición y magnitudes
Ejemplos Sistemas utilizados
El Ruido
Muchas gracias por su atención
Maestría Ingeniería de la construcción
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