Con este post se sigue con el análisis de sándwiches con el propósito de cumplir con los valores orientativos de los parámetros característicos de la envolvente térmica (en este caso, una cubierta) para el pre dimensionado de soluciones constructivas en uso residencial. Dichos valores están en la tabla E.1 del apéndice E del Documento Básico HE Ahorro de energía del Código Técnico de la Edificación, publicado en el BOE el 12 de septiembre de 2013. Se analizarán, fundamentalmente, sándwiches de cubierta con el aislamiento por encima de la estructura portante.

Este post es un ejercicio teórico, ya que el aerogel tiene precios prohibitivos, pero ilustra las posibilidades del material.

En el Sándwich de aislamiento de aerogel + PIR, tenemos un doble aislamiento térmico y acústico: uno, térmico y acústico, de aerogel de sílice, que se basa en el Multitherm Aero de BASF; y otro, de PIR (poliisocianurato) rígido con un film de aluminio en la cara exterior, como aislamiento térmico y capa impermeabilizante. Ambos materiales se colocarán por el exterior de la estructura.

El coeficiente de conductividad térmica de la capa de aislamiento del aerogel es de 0,018 W/m°K. Entonces la resistencia térmica K es de 5,56 W/m²k para un espesor de 100 mm.

Las propiedades físicas del aislamiento del aerogel son:

 

Densidad (kg/m³) 230
Calor específico c (J/kg.K a 20°C) 950
Conductividad térmica λ (W/m°K) 0.018
Valor sd 5 m
Comportamiento al fuego según Euroclase A2 -s1, d0

 

El coeficiente de conductividad térmica de la capa de PIR es de 0,022 W/m°K. Entonces la resistencia térmica K es de 1,82 W/m²k para un espesor de 40 mm.

Las propiedades físicas de las fibras de madera son:

 

Densidad (kg/m³) 30
Calor específico c (J/kg.K a 20°C) 1.400
Conductividad térmica λ (W/m°K) 0,024
Valor sd 50-100 m
Comportamiento al fuego según Euroclase B s2, d0

 

El esquema de este sándwich es el siguiente:

1º.- Pares o correas como estructura portante.

2º.- Entarimado de pino Norte de 22 mm de espesor.

3º.- Una membrana de freno de vapor con un sd de 1.500.

4º.- Paneles de aislamiento térmico-acústico de aerogel de 100 mm de espesor. Con solapes de media madera. Colocados como piel continua.

5º.- Paneles de PIR de 30 mm de espesor. Con machihembrado. Con las juntas selladas con cintas adhesivas.

6º.- Rastreles verticales de 30 x 40 mm o más de pino tratado en profundidad en autoclave.

6ª.- Cobertura de teja o pizarra, sobre rastreles horizontales de pino tratado en profundidad en autoclave.

 

La segunda capa de aislamiento se coloca como una piel continua, sin puentes térmicos.

Sobre el segundo aislamiento, se atornillan los rastreles de 30 x 40 mm llegando hasta la estructura portante. Estos rastreles crean la cámara de ventilación. No obstante, el rastrel puede tener más altura si se desea una cámara más grande según los requisitos.

La transmitancia térmica U total de este sándwich es de 0,137 W/m²k, un valor inferior al límite de la zona E (0,19). También, es inferior al límite de 0,15, para cubiertas, según el estándar Passivhaus.

Haciendo la comprobación de condensaciones intersticiales con el programa WUFI (Wärme und Feuchte Instationär), no las hay. Se ha considerado una temperatura interior de 20° C, con una humedad relativa del 50 % del aire, y una exterior de -5° C, con una humedad relativa del 80 % del aire.

Con este sándwich se consigue un desfase térmico de 12 horas en cuanto a la protección contra el calor estival.

Desde el punto de vista del aislamiento, se muestran los pros y contras de cada uno de los aislamientos:

Del aerogel:

Pros:

  • Es el único material que ofrece tanto un funcionamiento hidrófugo como una buena transpiración.
  • Es fácil de colocar en obra (cortar, plegar, etc.).
  • Es ligero y flexible (se adapta a todas las superficies con fijaciones mecánicas o encoladas),
  • No es tóxico ni nocivo para la salud.
  • El mayor potencial es en las “modernizaciones prefabricadas” (prefab retrofits), es decir, elementos prefabricados para la rehabilitación de edificios. Lo cual simplifica la logística y los procesos de elaboración e instalación, con el consiguiente ahorro de tiempo.

Contras:

  • Es muy caro. En formato de panel de 30 mm de espesor, el precio es de unos 123 €/m² (según precios en Francia). En general, el coste es 10 veces superior al de un aislamiento convencional.
  • No es ecológico.

Del PIR.

Pros:

  • Este material tiene una buena resistencia mecánica.
  • Como es de células cerradas, la absorción de agua es despreciable y tiene una buena resistencia a la difusión del vapor de agua.
  • Muy buena estabilidad dimensional.
  • No contienen CFC’s ni HCFC’s.
  • Resistente al envejecimiento.
  • Excelente comportamiento ante el fuego: no funde ni gotea ante la llama directa. Es una de las principales ventajas frente a la espuma rígida de poliuretano (PU).

Contras:

  • No es ecológico, ya que demanda mucha energía en su fabricación.
  • Mal aislamiento acústico.
  • Es caro.

Finalmente, se exponen las ventajas e inconvenientes de este sándwich:

Ventajas:

  • Aislamiento térmico y acústico.
  • Ideal cuando se requiere un sándwich de cubierta de muy poco grosor o una ruptura de puente térmico de débil espesor.
  • Ejecución más sencilla respecto a otros aislantes de alto rendimiento, como los aislamientos por vacío.

Inconvenientes:

  • Muy caro.
  • El edificio requiere un sistema de ventilación mecánica, puesto que este sándwich no es permeable al vapor de agua.

 

 

Puede ver la simulación 3d clicando en este enlace:

https://skfb.ly/UqXt

Para manejar el dibujo 3D, he aquí unas sencillas instrucciones para manejarlo con el ratón:

  1. Pulsando continuamente el botón izquierdo y arrastrando, gira el dibujo en todas las direcciones,
  2. Pulsando continuamente el botón derecho y arrastrando, desplaza el dibujo en todas las direcciones,
  3. Moviendo la rueda del ratón hacia arriba o abajo, se hace zoom más o menos.

 

Un proyecto de ejemplo del uso del aislamiento de aerogel es la rehabilitación de las cubiertas de una iglesia en Belfast, Irlanda del Norte, con 20 mm de espesor.

Iglesia en Belfast

Iglesia en Belfast

Iglesia en Belfast

Iglesia en Belfast