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Módulo 8 – Eficiencia energé4ca en edificios Tema 8.3 Aislamiento térmico
www.energymanager.eu Eficiencia energé4ca en edificios – Aislamiento térmico Envolvente de un edificio:
Se refiere al techo,
paredes, vanos, puertas,
piso y superficies
inferiores, que
conforman el espacio
interior de un edificio.
www.energymanager.eu Eficiencia energé4ca en edificios – Aislamiento térmico Envolvente de un edificio:
La ganancia de calor por raciación
solar es la fuente más importante a
controlar, lo cual se logra con un
dieseño adecuado de la envolvente.
La normalización para la eficiencia energética
en las edificaciones representa un esfuerzo en
mejorar el dieseño térmico de los edificios y
lograr el confort de sus habitantes con un
consumo menor de energía.
www.energymanager.eu Eficiencia energé4ca Comportamiento
en edificios – Aislamiento térmico Térmico
de una
Vivienda
Edificio sin medidas
de control:
Sin medidas de control pasivo
20
Carga interna
18
Techo
Muros
Infiltración
Ventanas
Puertas
16
Puerta
14
Ventanas
Infiltración
12
Muros
10
8
6
Techo
4
2
Cargas internas
0
0
1
2
3
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7
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Comportamiento Térmico de una
Eficiencia energé4ca en edificios – Vivienda
Aislamiento térmico Con el techo aislado
Edificio con techo aislado:
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Carga interna
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Techo
Muros
Infiltración
Ventanas
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Puerta
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Ventanas
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Muro
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Comportamiento Térmico de una
Eficiencia energé4ca en edificios –Vivienda
Aislamiento térmico Edificio con techo
y muros
Con
el techoaislados:
y los muros aislados
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Eficiencia energé4ca en edificios – Aislamiento térmico Coeficiente Global de Transferencia de Calor
K
(W/m2K)
Es la cantidad de
calor que permite
pasar el sistema
constructivo por
metro cuadrado.
www.energymanager.eu Eficiencia energé4ca en edificios – Aislamiento térmico Aislamiento térmico
M (m K/W)
2
M = 1/K www.energymanager.eu Eficiencia energé4ca en edificios – Aislamiento térmico BEZIRKSBIBLIOTHEK
FRIEDRICHSHAIN- KREUZBERG
BERLIN 2010
Aislamiento térmico
ANTES Y DESPUES
PWS ARQUITECTOS
www.energymanager.eu Eficiencia energé4ca en edificios – Aislamiento térmico Envolvente térmica
www.energymanager.eu Eficiencia energé4ca en edificios – Aislamiento térmico Ventanas aislantes
www.energymanager.eu Eficiencia energé4ca en edificios – Aislamiento térmico Normatividad aplicable
NOM-008-ENER-2001 Eficiencia energética en edificaciones,
envolventes de edificios no residenciales.
Esta norma limita la ganancia de calor de las edificaciones a
través de su envolvente, con objeto de racionalizar el uso de la
energía en los sistemas de enfriamiento y aplica para todos los
edificios nuevos y las ampliaciones de edificios existentes.
Fuente: http://www.sener.gob.mx/portal/Default.aspx?id=981
www.energymanager.eu Eficiencia energé4ca en edificios – Aislamiento térmico www.energymanager.eu Eficiencia energé4ca en edificios – Aislamiento térmico Normatividad aplicable
NOM-020-ENER-2011 Eficiencia energética en edificaciones.Envolvente de edificios para uso habitacional.
esta norma limita la ganancia de calor de los edificios para uso
habitacional a través de su envolvente, con objeto de racionalizar el
uso de la energía en los sistemas de enfriamiento y aplica para todos
los edificios nuevos para uso habitacional y las ampliaciones de los
edificios para uso habitacional existentes.
Fuente: http://www.sener.gob.mx/portal/Default.aspx?id=981
www.energymanager.eu Eficiencia energé4ca en edificios – Aislamiento térmico www.energymanager.eu Eficiencia energé4ca en edificios – Aislamiento térmico Aislantes térmicos
El efecto del aislante térmico depende de:
-  la conductividad térmica del material
-  tipo, tamaño y distribución de los poros
-  la estructura de los componentes sólidos
(fibroso, espumoso)
-  la densidad bruta
www.energymanager.eu Eficiencia energé4ca en edificios – Aislamiento térmico Aislantes térmicos
El efecto del material aislante se logra:
-  con la producción de huecos en la estructura con aire o
gas propelente
-  cuanto más pequeños y homogéneos son, tanto más se
reduce la conducción térmica y se aumentan las
propiedades aislantes.
¡Cuanto mayor el efecto aislante,
menos firme es el material!
www.energymanager.eu Eficiencia energé4ca en edificios – Aislamiento térmico Aislantes térmicos
Planchas de poliestireno
extruido (XPS)
Lana mineral y lana de vidrio
Planchas de
poliestireno
expandido (EPS)
Aislante de celulosa
www.energymanager.eu Poliuretano (PUR)
Eficiencia energé4ca en edificios – Aislamiento térmico Aislantes térmicos, Economía y Ecología
Algodón
Vidrio expandido
Arcilla
Lino
Cereal granulado
Cáñamo
Plancha fibra madera
Viruta madera(HWL)
Silicato de calcio
Coco
Algodón
Vidrio expandido
Arcilla
Lino
Cereal granulado
Cáñamo
Fibras de madera
Viruta madera- LBP
Fibras coco
Planchas corcho
Corcho granel
Fibras minerales
Perlite
Poliester
Poliestireno (EPS)
Poliestireno (XPS)
Poliuretano (PUR)
Lana ovina
Vidrio espumado
Junco
Vermiculita
Planchas celulosa
Celulosa granel
Corcho
Fibras minerales
Perlita
Poliester
Poliestireno (EPS)
Poliestireno(XPS)
Poliuretano (PUR)
Lana ovina
Vidrio espumado
Junco
Vermiculita
Celulosa
Cont. energía primaria (kWh/m3)
www.energymanager.eu Precio indicativo por m3 aislante (€)
Eficiencia energé4ca en edificios – Aislamiento térmico Aislantes térmicos, poliestireno expandido (EPS)
Generalidades El polies4reno (EPS) expandido se conoce ante todo por la marca Telgopor (BASF). La cuota de mercado del EPS en Alemania es de aprox. 26 %. Las materias primas necesarias para la producción son benceno y e4leno. De allí se ob4ene es4reno monómero que se mezcla con adi4vos y polimeriza para dar un granulado perlado, duro y similar al vidrio. El granulado se espuma por efecto del calor (aprox. 90 ºC) y por evaporación del propelente pentano y luego se expande mediante vapor de agua. Observacionesde La aplicación del polies4reno (EPS) es rela4vamente sencilla. Las planchas se aplicación pueden cortar con precisión mediante alambres calientes. Se debe cuidar que no entre en contacto con productos protectores de la madera, combus4bles, adhesivos en caliente y pegamentos que contengan solventes. Para pegarlo se deben u4lizar adhesivos especiales. El polies4reno se torna friable por exposición prolongada a radiaciones UV www.energymanager.eu Eficiencia energé4ca en edificios – Aislamiento térmico Aislantes térmicos, poliestireno expandido (EPS)
Campos de aplicación (ejemplos) Techo: aislación sobre cabríos, aislación entre cabríos, aislación bajo cabríos, aislación de techos planos, aislación de pendientes, aislación de techos reversibles; Pared: sistemas compuestos de aislación térmica, aislación de fachadas ven4ladas por detrás, aislación de núcleos, aislación de paredes separadoras de casas y livianas; Cielorraso: aislación de techos con vigas de madera, aislación de techos de garages subterráneos y sótanos, aislación bajo solados flotantes, aislación del ruido de pasos; Otros: soporte de revoque, aislación de ambientes húmedos, aislación de cañerías Aspectos ecológicos Los gases que se generan al cortar con alambre caliente son perjudiciales para la salud y por ello no se deberían inspirar. Estos gases también se liberan en caso de incendio. En condiciones normales el EPS no es dañino para las personas. Comportamiento térmico El polies4reno comienza a descomponerse a par4r de aprox. 110 ºC. La temperatura de aplicación no debería exceder 85 °C. www.energymanager.eu Eficiencia energé4ca en edificios – Aislamiento térmico Aislantes térmicos, poliestireno extruido (XPS)
Generalidades El polies9reno extruido (XPS) se conoce en Alemania ante todo por las marcas Styrodur (BASF) y Styrofoam (Dow Chemical). La par9cipación de XPS en el mercado es de aprox. 3 % en Alemania. Las materias primas necesarias para su producción son benceno y e9leno. Con ellos se ob9ene es9reno monómero, que mezclado con adi9vos se polimeriza y da un granulado perlado, duro y similar al vidrio. El granulado se funde en una extrusora, se mezcla con propelente y se vierte en forma con9nua a través de un tobera de ranura ancha. XPS es un aislante homogéneo de celda cerrada. Observaciones de procesamiento El procesamiento de polies9reno es rela9vamente sencillo. Las planchas se pueden cortar con precisión mediante alambres calientes. Se debe cuidar que no entre en contacto con productos protectores de la madera, alquitrán, combus9bles, adhesivos calientes y adhesivos con solventes. Para pegarlo se deben u9lizar adhesivos especiales. El polies9reno se vuelve friable por la exposición prolongada a la radiación UV. Ámbitos de aplicación (ejemplos) Techo: aislación sobre cabríos, aislación de techos planos, aislación de techos reba9bles; Pared: aislación de núcleos, aislación interior, aislación perimetral; Cielorraso: aislación de planchas de piso, aislación bajo solados flotantes; Otros: aislación de superficies some9das a presión (pisos industriales, estacionamientos), ambientes húmedos, dinteles, frigoríficos, aislación de cañerías www.energymanager.eu Eficiencia energé4ca en edificios – Aislamiento térmico Aislantes térmicos, poliestireno, extruído (XPS)
Aspectos ecológicos Los gases que se desprenden al cortar con alambres calientes son perjudiciales para la salud y no deberían inspirarse. Estos gases también se liberan en caso de incendio. En condiciones normales el XPS no es dañino para las personas. Comportamiento térmico A par9r de aprox. 110 ºC el polies9reno comienza a degradarse. La temperatura de aplicación no debería exceder los 85 ºC VALORES CARACTERÍSTICOS Conduc9vidad térmica [W/(mK)] 0,030 a 0,040 Coeficiente de resistencia a la difusión del vapor de agua 80 a 250 Capacidad térmica específica [J/(kgK)] aprox. 1500 Densidad bruta [kg/m3] 20 a 50 Resistencia [N/mm2]
0,06 a 0,25 Tipo de aplicación [-­‐] W, WD, WS Clase de material para la construcción [-­‐] B1, B2 Costos de material [€/m3] 200 Costos de material [€/m2] para una resistencia a pasaje de calor R = 2,5 m2K/W 18 -­‐27 www.energymanager.eu Eficiencia energé4ca en edificios – Aislamiento térmico Aislantes térmicos, poliuretano (PUR)
Generalidades El poliuretano se produce a par9r de las materias primas poliisocianato y poliol. Estos se pueden obtener de petróleo o también de maiz, papas o remolacha azucarera. En las planchas de espuma rígida de poliuretano las materias primas se espuman mediante dióxido de carbono o pentano para producir planchas o bloques. Para la espuma de poliuretano in situ, las materias primas recién se espuman bajo presión en el lugar de su uso (obra). Observaciones para aplicación La aplicación del poliuretano es rela9vamente sencilla. Pero la espuma expandida in situ sólo debería ser aplicada por empresas especializadas. El material aislante se debe proteger de las radiaciones UV. Campos de aplicación (ejemplos) Techo: aislación sobre cabríos, aislación de techos inclinados, aislación de techos planos; Pared: aislación de núcleo, aislación interior, aislación perimetral; Cielorraso: aislación de planchas de piso, aislación bajo solados flotantes; Otros: aislación de superficies bajo presión (pisos industriales, estacionamientos), aislación por espumado en huecos, dinteles, aislación de cañerías www.energymanager.eu Eficiencia energé4ca en edificios – Aislamiento térmico Aislantes térmicos, poliuretano (PUR)
Aspectos ecológicos Al procesar espuma in situ de PUR se pueden producir emisiones de isocianato, que irritan las mucosas y los ojos. El corte de las planchas de PUR genera polvillo, que no se debería inspirar. Comportamiento térmico La temperatura de aplicación no debería exceder los 90 ºC. El material aislante se descompone a par9r de aprox. 300 ºC. Los gases de combus9ón son altamente tóxicos. VALORES CARACTERÍSTICOS Conduc9vidad térmica [W/(mK)] 0,025 a 0,040 Coeficiente de resistencia a la difusión del vapor de agua 30 a 100 Capacidad térmica específica [J/(kgK)] aprox. 1400 Densidad bruta [kg/m3] 30 a 80 Resistencia [N/mm2]
0,10 a 0,47 Tipo de aplicación [-­‐] W, WD, WS, WDS, T, Tk Clase de material para la construcción [-­‐] B1, B2 www.energymanager.eu Eficiencia energé4ca en edificios – Aislamiento térmico Normatividad aplicable
NOM-018-ENER-2011 Aislantes térmicos para edificaciones. Características,
límites y métodos de prueba.
Propiedad Métodos de prueba Densidad aparente NMX-­‐C-­‐125; NMX-­‐C-­‐126; NMX-­‐C-­‐213; NMX-­‐C-­‐258 Conduc9vidad térmica NMX-­‐C-­‐181; NMX-­‐C-­‐189 Permeabilidad al vapor de agua NMX-­‐C-­‐210 Adsorción de humedad y absorción de agua NMX-­‐C-­‐228 www.energymanager.eu Eficiencia energé4ca en edificios – Aislamiento térmico Termografía:
bien aislado – mal aislado
- Todo cuerpo con una temperatura superior al cero absoluto
(-273,15°C = 0 K) emite radiación infrarroja.
- La radiación no es visible para el ojo humano.
- Una cámara de termografía mide la radiación infrarroja recibida
en su campo visual y calcula la temperatura.
- Sólo se miden temperaturas superficiales y distribuciones de
temperatura (¡no se mira adentro!).
- Cada pixel de un detector representa un punto de temperatura
(el tamaño del detector decide sobre la calidad y precisión de la
medición).
www.energymanager.eu Claraboya Eficiencia energé4ca en edificios – Aislamiento térmico Termografía:
La „radiación del objeto“ de
rayos infrarrojos de
onda larga que se mide
consiste de:
- Emisión (envío)
Radiación incidente M Radiación absorbida A - Transmision T (pasaje)
- Reflexión R (desvío)
Radiación transmi9da T www.energymanager.eu Radiación reflejada R Eficiencia energé4ca en edificios – Aislamiento térmico Termografía:
Mal aislado – bien aislado
www.energymanager.eu Eficiencia energé4ca en edificios – Aislamiento térmico Termografía:
Mal aislado – bien aislado
www.energymanager.eu Eficiencia energé4ca en edificios – Aislamiento térmico Termografía:
Mal aislado – bien aislado
www.energymanager.eu Eficiencia energé4ca en edificios – Aislamiento térmico Termografía:
Al tomar o evaluar las fotografías se debe tener
en cuenta lo siguiente:
En las tomas de exteriores las reflexiones
interfieren e influyen en la fotografía
( luna, estrellas, iluminación, humedad )
Las termografías sólo son útiles cuando se
toman en la oscuridad y con una diferencia
de temperatura mínima de 10 a 15°C.
Sistema de cámara infrarroja FLIR Thermal Infrared camera www.energymanager.eu Eficiencia energé4ca en edificios – Aislamiento térmico Conclusión
Con un diseño eficiente de la envolvente, que utilice materiales
aislantes térmicos, se pueden lograr ahorros considerables de
energía, al requerirse menor capacidad/consumo en los equipos
de calefacción o aire acondicionado.
www.energymanager.eu Título del Módulo GRACIAS
Ing. Pablo Monterrubio
[email protected]
www.proyectotierra.com.mx
www.energymanager.eu