Soluciones constructivas para acondicionamiento térmico

La solución constructiva que se muestra abajo está registrada en las soluciones inscritas en el listado oficial de soluciones constructivas para acondicionamiento térmico del Ministerio de Vivienda y Urbanismo (NCh 853).

Código 1.2.M.C12.2

Tabique montantes de madera con yeso cartón, aislante, OSB y Siding Metálico

Transmitancia térmica (U): 0.46 (W/m²K) / Resistencia térmica (Rt): 2.15 (m²K/ W)

Descripción de la Solución Constructiva

Muro perimetral, conformado por estructura de listones de pino radiata de 50 x 100 mm, distanciados entre ejes a máx. 60 cm y de dos soleras (superior e inferior). Esta estructuración esta forrada por una de sus caras con plancha de yeso cartón estándar de 15 mm. La otra cara esta revestida con placa de madera de OSB de 9.5 mm sobre la cual y a modo de terminación un (tinglado metálico) «Siding Metálico», de dimensiones: 210 mm de ancho por largo variable a pedido. e= 0.4 mm. Todo el conjunto esta unido por medio de tornillos a la estructura de acero. Tal configuración deja espacios libres al interior del panel rellenado con una colchoneta de lana mineral de 80 mm de espesor y densidad de 40 Kg/m³ quedando 20 mm de cámara de aire que en conjunto responden a la solicitación térmica.

Comentarios

Este muro perimetral tiene errores constructivos que producen:

– pérdidas de calor debido a la cámara de aire en el enterior del muro

– flujos de vapor de agua al interior del muro debido a que no se utiliza una barrera

de vapor, esto disminuirá la capacidad del aislamiento térmico

– humedad debido a que el vapor de agua se condensará dentro del muro, esto

ocasionará pudrición de la madera, de la placa de OSB y de yeso cartón

– infiltración debido a que no se utiliza una barrera de viento y de vapor

Debido a estos errores constructivos y al alto porcentaje de madera (22 – 27%) en el muro perimetral, la transmitancia térmica será mucho más alta que 0.46 (W/m²K). La lana mineral de 80 mm de espesor en este muro tiene una conductividad térmica de 40 W/mK, lo que implica una transmitancia térmica de 0,57 – 0,60 W/m²K.

Esta solución y otras similares son incorrectas y deben ser caducadas!

6.1 Principios de protección del muro perimetral

 Toda solución constructiva de un muro perimetral que utiliza aislamiento térmico, debe incorporar una barrera de vapor en el interior del muro y una barrera de viento (barrera de humedad) en el exterior del muro. La barrera de vapor evita la difusión de vapor de agua desde el interior hacia el exterior del muro, y se utiliza para proteger el aislamiento térmico y los materiales de la humedad producida dentro de la vivienda. La barrera de viento permite un buen sellado de la vivienda y la ventilación de la humedad producida en el interior del muro, ventilandola hacia el exterior del muro.

La difusión de vapor de agua se considera como un fenómeno muy negativo para el muro perimetral de la vivienda, por esta razón, es esencial ejecutar los detalles constructivos correctamente y con los materiales adecuados. Si no se toman en cuenta correctamente los problemas ligados a la difusión de vapor de agua, estos puede causar grandes daños y llevar a un deterioro prematuro de los materiales del muro perimetral. Este vapor de agua producirá condensación y humedad en el muro perimetral, lo que afectará en gran forma el comportamiento térmico de la vivienda.

a. Cara interior del muro perimetral

En el interior de la vivienda siempre se genera una gran cantidad de vapor de agua,

debido a las actividades cotidianas realizadas por los habitantes, ya sea al cocinar, duchar, lavar, planchar, secar la ropa, calefaccionar, etc.

Por esta razón toda cara interior de un muro perimetral con aislamiento térmico, debe utilizar una lámina de polietileno y así limitar el humedecimiento por difusión de vapor de agua dentro del muro perimetral y evitar la producción de moho, hongos, pudrición de la madera y la aparición de termitas.

Este transporte de humedad siempre se realiza desde un ambiente más caliente a uno más frío, como resultado de las diferencias de presión y temperatura entre el exterior y el interior de la vivienda. El descenso de la temperatura es tal, que el punto de rocío se sitúa dentro del material aislante. El vapor de agua al pasar a este punto, se condensa y humedece el aislamiento térmico. Esta humedad puede en muchos casos conducir a una gran pérdida de calor por puentes térmicos a través del muro perimetral.

La conductividad térmica del agua es aproximadamente 0,58 W/mK, es decir, 23 veces mayor que la del aire (0,025 W/mK). La lana mineral y de vidrio presenta una estructura típica de poro abierto que absorbe muy facilmente la humedad. Si el aislamiento térmico se llena con agua, el aire se remplaza por agua y se obtendrá una mayor conductividad térmica, lo que implica una mayor transmitancia térmica y una mayor pérdida de calor. La conductividad térmica del hielo (2,2 W/mK) es aproximadamente cuatro veces mayor que la del agua, por lo que si el material aislante húmedo se congela, la conductividad térmica aumentará 88 veces más que el aire.

La barrera de vapor (polietileno) tiene también la función del sellado interior de la vivienda y así evitar fugas de aire y pérdidas de calor a través del muro perimetral.

En la práctica, los traslapos entre las capas del polietileno son decisivos para un buen sellado de la vivienda. Por esta razón, el polietileno debiera montarse a lo largo de todo el muro interior con los mínimos traslapos posibles (rollo de 2,6 m x 15 m) y sellando los traslapos con una cinta adhesiva especial para solapamientos.

Durante el período de calefacción, en un muro perimetral sin una barrera de vapor, muchos litros de agua pueden llegar a acumularse en el aislamiento térmico, lo que generará puentes térmicos y una gran pérdida de calor.

Para verificar esto vamos a calcular la cantidad de vapor de agua que pasa a través del muro perimetral de la solución constructiva 1.2.M.C12.2, sin y con una barrera de vapor (polietileno). La figura 25 muestra los valores de la resistencia a la difusión de vapor de agua de todos los materiales del muro perimetral.

Figura 25. Resistencia a la difusión de vapor de agua a través del muro perimetral 1.2.M.C12.2

(Fuente: Elaboración propia, Julio Toledo Pereira, 2019)

Para este ejemplo se utilizan algunos valores del tiempo de Punta Arenas con los parametros del ambiente exterior de temperatura de 5°C y una humedad relativa del 90%. Como parametro del ambiente interior de la vivienda se utiliza una temperatura de 17°C y una humedad relativa del 70%. Estos valores corresponden a una presión de vapor de agua interior de 1400 Pa y una presión de vapor de agua exterior de 800 Pa (diagrama de Mollier). La diferencia de presión de vapor de agua es de 600 Pa.

Esto da como resultado:

  • Sin la barrera de vapor de polietileno se obtiene un valor de 0,55 g/hm².
  • Con la barrera de vapor de polietileno se obtiene un valor de 0,0059 g/hm².

El muro perimetral 1.2.M.C12.2 con la solución constructiva actual y sin una barrera de vapor, tiene una difusión de 0,55 gramos de vapor de agua por hora y por metro cuadrado hacia el exterior del muro, o sea, la difusión de vapor de agua es 93 veces más alta que en el muro con una barrera de vapor de polietileno.

b. Interior del muro perimetral

Toda cámara de aire en el interior de un muro perimetral debe aislarse completamente con aislamiento térmico, para evitar la convección de calor y así obtener la mayor resistencia térmica posible. Hace 65 años se utilizaban cámaras de aire no ventiladas (aire estanco) en el muro perimetral de la vivienda, como sustituto del aislamiento térmico. Con la introducción del aislamiento térmico estas cámaras de aire se eliminaron completamente. En algunos países todavía se siguen utilizando estas cámaras de aire con la idea erronea de que esta cámara de aire tiene una mayor resistencia térmica que el aislamiento térmico.

En la realidad es imposible tener una cámara de aire no ventilada con aire estanco, debido a la transferencia de calor por convección dentro de la cámara de aire que provoca una circulación de aire y por tanto una mayor pérdida de calor que si se utiliza aislamiento térmico. La transferencia de calor por radiación dentro de la cámara es también mucho mayor, más que la convección, que si se utiliza aislamiento térmico.

Si comparamos el valor de la cámara de aire con el aislamiento térmico del muro perimetral 1.2.M.C12.2, obtenemos los siguientes valores de resistencia térmica:

Cámara de aire no ventilada de 20 mm de espesor: 0,17 m²K/W

Aislamiento térmico de 20 mm de espesor: 0,47 m²K/W

Como se aprecia, el aislamiento térmico posee una resistencia térmica 2,8 veces más grande que la cámara de aire y este valor puede ser mucho más alto si la cámara no está bién sellada o estanca.

Por esta razón, todos los tabiques del muro perimetral deben aislarse completamente con aislamiento térmico para así evitar cámaras de aire que solo producen pérdidas de calor, condensación y aumentan la transmitancia térmica del muro perimetral.

Al momento de elegir el aislamiento térmico, hay que optar por un aislamiento térmico permeable al vapor de agua, tal como la lana mineral y la lana de vidrio, ya que permiten un mayor secado hacia el exterior del muro perimetral en comparación con un aislamiento impermeable al vapor de agua, como las espumas plásticas, el EPS, el XPS y el spray de poliuretano. La mayor capacidad de secado da una mejor capacidad térmica y una mayor durabilidad de los materiales del muro perimetral.

c. Cara exterior del muro perimetral

En el muro perimetral se debe utilizar materiales permeables al vapor de agua hacia el exterior para promover el secado de la condensación y la humedad producida en el interior del muro perimetral.

El sellado y la ventilación del muro perimetral es uno de los problemas más grandes en las viviendas y normalmente se utilizan muchas soluciones erroneas. Estos problemas en el exterior del muro perimetral se deben principalmente a una combinación de lluvia y viento sobre el revestimiento exterior (tinglado). Para evitar daños en los materiales y en el comportamiento térmico de la vivienda, es de suma importancia diseñar el exterior del muro perimetral con dos capas.

La primera capa exterior es el revestimiento exterior o tinglado que funciona como una protección contra la lluvia (pantalla de lluvia). La segunda capa es la barrera de viento que evita que el viento sople sobre el aislamiento térmico y reduzca la capacidad del aislamiento térmico, al mismo tiempo, evita que entre la humedad y proporciona un buen sellado de la vivienda. Entre estas dos capas se debe utilizar una cámara de aire ventilada con distanciadores, la que permite drenar/secar el agua/humedad que pasa a través del revestimiento exterior (tinglado) y que puede afectar la función de la barrera de viento y la capacidad del aislamiento térmico.

Esta cámara de aire ventilada ayuda al revestimiento exterior (tinglado) a que se seque más rápidamente después de una lluvia, debido a la corriente de aire que se produce detrás del revestimiento exterior (tinglado). Esta cámara de aire ventilada permite también la disipación y el secado más rápido de la humedad y la condensación a través de la barrera de viento desde el interior del muro y evita la pudrición de la madera (tinglado) y el deterioro de los materiales del muro perimetral.

Con bajas temperaturas al exterior de la envolvente, cuanto más permeable al vapor de agua sean las capas del revestimiento (OSB y barrera de vapor), con mayor rapidez se secará la humedad y la condensación, menor será el riesgo de daños de los materiales y mayor será la capacidad térmica del muro perimetral.

 6.2 Mejoras de la solución constructiva con el código 1.2.M.C12.2

Tabique de madera con yeso cartón, polietileno, aislación térmica, placa OSB, lámina transpirable, distanciador y siding metálico.Figura 26. Solución mejorada del muro perimetral con el código 1.2.M.C12.2.

(Fuente: Elaboración propia, Julio Toledo Pereira, 2019)

Transmitancia térmica (U): 0.46 (W/m²K) / Resistencia térmica (Rt): 2.2 (m²K/W)

El muro perimetral de la figura 26 es apto para las ciudades como Puerto Montt y Temuco, con una temperatura media anual aproximada de 10 y 11°C respectivamente. Este muro está conformado por una estructura de listones de pino radiata de 50 x 100 mm, distanciados entre ejes a 60 cm y de dos soleras (superior e inferior).

Esta estructuración esta revestida en su cara interior con una plancha de yeso cartón estándar de 15 mm y una lámina de polietileno de 0,15 mm. La cara exterior está revestida con una placa de OSB de 9.5 mm, una lámina transpirable de 0,17 mm y distanciadores verticales de 19 x 41 mm, sobre los cuales y a modo de terminación, se instala un «Siding Metálico» (tinglado metálico).

El interior del panel está relleno con una colchoneta de lana mineral o lana de vidrio de 100 mm de espesor, con una conductividad térmica de 0,042 W/mK. Tal configuración evita una cámara de aire de 20 mm al interior del panel, la cual tiene una resistencia térmica 2,7 veces más baja que el aislamiento térmico.

Con una transmitancia térmica de 0.46 W/m²K en el muro perimetral, mejor que la actual para Puerto Montt (1,1 W/m²K) y Temuco (1,6 W/m²K), se mejora notablemente la capacidad térmica de la vivienda y los problemas de condensación, humedad, confort térmico, gastos en calefacción y contaminación ambiental. El valor de 0,46 W/m²K es válido con un 17% total de madera en el muro perimetral, 0,43 W/m²K con un 12% de madera y 0,49 W/m²K con un 22% de madera.

En la figura 27 se muestra la transmitancia térmica para diferentes espesores de aislamiento térmico en viviendas de madera y la comparación de los muros perimetrales entre la reglamentación térmica actual, la propuesta en la figura 6 y la reglamentación térmica actual en Noruega para ciudades como Punta Arenas. Se aprecia claramente que los pisos con radier tienen una menor pérdida de calor que los pisos ventilados, cuando se utiliza el mismo espesor de aislamiento térmico.

Figura 27. Transmitancia térmica según el espesor de aislamiento térmico (Fuente: Elaboración propia, Julio Toledo Pereira, 2019)