Archivos para las entradas con etiqueta: poliestireno extruido

Una startup mexicana desarrolla una tecnología mediante termodensificación para transformar los residuos de poliestireno extruido (el XPS de los paneles sándwich) en gránulos de plástico duro, que pueden ser utilizados para crear nuevos productos.

Más en:

http://www.architectmagazine.com/technology/mexican-startup-converts-waste-styrofoam-into-usable-plastic_o.aspx?utm_source=newsletter&utm_content=jump&utm_medium=email&utm_campaign=ANW_120314&day=2014-12-03&he=7dce8881e750195e6a0ea19099f5b73792e9a5d4

Con este post sigue una serie en los que se actualizarán o modificarán los anteriores sándwich de cubierta ideal con el propósito de cumplir con los valores orientativos de los parámetros característicos de la envolvente térmica (en este caso, una cubierta) para el predimensionado 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.

En el Sándwich XPS + aislamiento acústico tenemos el XPS y un aislamiento acústico como la lana mineral con una densidad de unos 15 kg/m³.

Las propiedades físicas del XPS son:

 

Densidad (kg/m³) 34
Calor específico c (J/kg.K) 1450
Conductividad térmica λ (W/m°K) 0.034
Resistencia a la difusión del vapor de agua μ 120
Comportamiento al fuego según Euroclase E
Desfase en horas, con un espesor de 8 cm 2,182

 

Las propiedades físicas de la lana mineral son:

 

Densidad (kg/m³) 15
Calor específico c (J/kg.K a 20°C) 800
Conductividad térmica λ (W/m°K) 0.036
Permeabilidad al paso del vapor de agua μ <1
Comportamiento al fuego según Euroclase A1
Desfase en horas, con un espesor de 20 cm 6

 

La lana mineral se presenta en forma de panel semirrígido.

 

El esquema de este sándwich es el siguiente:

1º.- Pares (o cabrios) como estructura portante.

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

3º.- Una membrana de freno de vapor con sd = 2,3, en aquellos casos en que sea necesario.

4º.- Aislamiento de XPS con un espesor de 80 mm.

5º.- Rastreles horizontales de 50 x 80 mm, paralelos al alero.

6º.- Aislamiento de lana mineral de 80 mm de espesor, cuyos paneles se colocan paralelos al alero.

7º.- Rastreles verticales de 30 x 40 mm.

8º.-  Membrana impermeable y transpirable tipo Tyvek, con un sd=0,02.

 

El freno de vapor tiene la función de que el vapor de agua que provenga del interior de la edificación no haga disminuir las propiedades aislantes de la lana mineral.

 

El aislamiento de lana mineral se coloca entre rastreles de 50 x 80 mm. Y éstos se atornillan hasta los pares o correas de la estructura.

El aislamiento XPS se coloca como una piel continua, sin puentes térmicos. Para ello es conveniente que se coloquen dos capas que sumen el espesor requerido y, además, deben disponerse contrapeadas, para no hacer coincidir las juntas de una capa con las de la otra. Se mejora todavía más la continuidad del aislamiento si los cantos de los paneles tienen un perfilado en L o un machihembrado.

 

Sobre el aislamiento de lana mineral, se atornillan los rastreles de 30 x 40 mm a los rastreles de 50 x 80 mm[1].

 

Estos rastreles crean la cámara de ventilación. No obstante, el rastrel puede tener más altura si se desea una cámara más grande.

 

Luego se coloca la membrana sobre el aislamiento, disponiéndola encima de los rastreles verticales y dejándola holgada como formando valles entre aquéllos.

 

La transmitancia térmica U total de este sándwich es de 0,209 W/m²k, próximo al límite de la zona E (0,19). No obstante, debe hacerse un estudio global del edificio para comprobar si cumple con las nuevas exigencias del CTE.

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 -10° C, con una humedad relativa del 80 % del aire.

Con este sándwich se consigue un desfase térmico de 5,5 horas en cuanto a la protección contra el calor estival.

 

Desde el punto de vista de estos dos aislamientos, se muestran los pros y contras:

Pros:

  • La lana mineral es un muy buen aislamiento térmico y de medio a buen aislamiento acústico, no es hidrófilo y es imputrescible, inerte e incombustible.
  • La lana mineral es muy permeable al vapor de agua.
  • La lana mineral procede de recursos no renovables pero abundantes.
  • El XPS tiene una alta resistencia mecánica.
  • El XPS tiene una muy buena durabilidad y estabilidad dimensional.
  • La lana mineral es uno de los materiales más baratos del mercado.

Contras:

  • El XPS no es ecológico.
  • El XPS es tóxico en caso de incendio.
  • El XPS y la lana de roca no tienen ninguna capacidad higroscópica.
  • EL XPS electroestático.
  • El XPS no es transpirable y no capilar.
  • EL XPS tiene una muy débil capacidad de protección contra el calor.
  • El XPS es atacable por los roedores.
  • La lana mineral de débil densidad es fácilmente degradable por los roedores.
  • La lana mineral tiene una mala estabilidad en el tiempo.
  • La lana mineral tiene una contribución mediocre.
  • La eficiencia de la lana mineral se degrada en presencia de la humedad a causa de una puesta en obra negligente.
  • La lana mineral tiene un mal balance del carbono y energía gris elevada.
  • La lana mineral contiene fibras respirables irritantes a la hora de manipular los paneles.

 

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

Ventajas:

  • La baja absorción de agua y la resistencia al hielo-deshielo (para evitar pérdidas de resistencia mecánica) del XPS lo hacen ideal ya que el aislante se encuentra debajo de la teja. Entonces, es un punto a favor para hacer una cubierta invertida, ya que hay versiones especiales de paneles para recibir directamente, con adhesivos especiales, las tejas cerámicas.
  • Los tirafondos que atornillan los rastreles de 50 x 80 mm pueden ser más cortos y más baratos, de 6/8 x 260 mm (22 + 80 + 80 mm), al contrario que sucede con un aislante como piel continua de espesor elevado.
  • Se respeta la regla 5/1 del orden de los aislamientos según la permeabilidad al vapor de agua: cada vez más abiertos según se va hacia el exterior de la envolvente.
  • Muy buena relación entre aislamiento térmico-acústico y precio.

Inconvenientes:

  • Los dos aislamientos no son eficaces en la protección contra el calor.
  • Cuando se trabaja en la cubierta hay que tener cuidado de pisar sobre los rastreles.
  • Hay un puente acústico.

 

El principal inconveniente es la protección contra el calor de ambos aislantes debido a una característica poco conocida: la capacidad de acumulación, que mide la aptitud del material en atenuar las diferencias extremas en función del ritmo día/noche. Es decir, estos aislantes presentan un mal desfase térmico, lo cual restituyen el calor más pronto hacia el interior de la vivienda favoreciendo los picos de calor en verano (interior más caluroso).

 

El otro inconveniente es el puente acústico que crea el rastrel de 50 x 80 mm porque pone en contacto el XPS con el entarimado. La solución es colocar otro aislante como la lana de roca como una piel continua de menos espesor, pero con el espesor suficiente para el aislamiento acústico de la cubierta. Entonces, el espesor del aislante XPS será mayor. No obstante, hay que hacer un cuidadoso estudio de la eficiencia térmica y acústica de este sándwich. Otra solución, es adherir a la cara inferior de los rastreles bandas de un aislante como el corcho, fieltro de cáñamo, etc.

 

Puede ver la simulación 3d clicando en este enlace:

https://skfb.ly/AYDA

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 menosSe visualiza en navegadores que soporten WebGL, conmo Firefox y Chrome.

 

Se visualiza en navegadores que soporten WebGL, conmo Firefox y Chrome.

 

[1] El hecho de colocar horizontalmente los rastreles de 50 x 80 del aislante permite dos cosas: primero, no influye la distancia entre ejes de pares y, segundo, colocar los rastreles verticales de 30 x 40 con la distancia entre ejes que deseemos.

Si la estructura portante fueran correas, los rastreles del aislamiento se colocarían verticalmente, pero con más sección, es decir, hay que sumar al espesor del aislante de lana mineral la altura de la cámara de ventilación. Entonces, estos rastreles serían de 50 x 110/120 mm. Así, se ahorra la colocación de los rastreles de 30 x 40 mm.

Por lo tanto, estos rastreles verticales cumplen dos funciones: colocar la lana mineral y crear la cámara de ventilación, y como soporte de los rastreles horizontales de la cobertura de teja o pizarra.

 

En el anterior sándwich XPS vimos que no cumplía el CTE porque no había un aislamiento acústico.

En el Sándwich XPS + aislamiento acústico tenemos el XPS y un aislamiento acústico como la lana de roca con una densidad de 70 kg/m³.

Las propiedades físicas del XPS son:

Densidad (kg/m³)

35

Calor específico c (J/kg.K)

1300-1500

Conductividad térmica λ (W/m°K)

0.034

Resistencia a la difusión del vapor de agua μ

120

Comportamiento al fuego según Euroclase

E

Desfase en horas, con un espesor de 15 cm

4,1

 

Las propiedades físicas de la lana de roca son:

Densidad (kg/m³)

70

Calor específico c (J/kg.K a 20°C)

840

Conductividad térmica λ (W/m°K)

0.034

Resistencia al  paso del  vapor  de agua μ

±1.3

Comportamiento al fuego según Euroclase

A1

Desfase en horas, con un espesor de 19 cm

4,3

 

 

La lana de roca se presenta en forma de panel rígido.

El esquema de este sándwich es el siguiente:

1º.- Entarimado de pino Norte de 22 mm de espesor.

2º.- Una membrana de freno de vapor con sd = 2,3, en aquellos casos en que sea necesario.

3º.- Aislamiento de XPS con un espesor de 50 mm.

4º.- Rastreles horizontales de 50 x 50 mm, paralelos al alero.

5º.- Aislamiento de lana de roca de 50 mm de espesor, cuyos paneles se colocan paralelos al alero.

6º.- Rastreles verticales de 30 x 40 mm.

7º.-  Membrana impermeable y transpirable tipo Tyvek, con un sd=0,02.

El freno de vapor tiene la función de que el vapor de agua que provenga del interior de la edificación no haga disminuir las propiedades aislantes de la lana de roca.

El aislamiento de lana de roca se coloca entre rastreles de 50 x 50 mm. Y éstos se atornillan hasta los pares o correas de la estructura.

El aislamiento XPS se coloca como una piel continua, sin puentes térmicos. Para ello es conveniente que se coloquen dos capas que sumen el espesor requerido y, además, deben disponerse contrapeadas, para no hacer coincidir las juntas de una capa con las de la otra. Se mejora todavía más la continuidad del aislamiento si los cantos de los paneles tienen un perfilado en L o un machihembrado.

Sobre el aislamiento de lana de roca, atornillándose los rastreles de 30 x 40 mm a los rastreles de 50 x 50 mm.

Estos rastreles crean la cámara de ventilación. No obstante, el rastrel puede tener más altura si se desea una cámara más grande.

Luego se coloca la membrana sobre el aislamiento, disponiéndola encima de los rastreles verticales y dejándola holgada como formando valles entre aquéllos.

La transmitancia térmica U total de este sándwich es de 0,3296 W/m²k, inferior al límite de la zona E.

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 -10° C, con una humedad relativa del 80 % del aire.

Con este sándwich se consigue un desfase térmico de 5,5 horas en cuanto a la protección contra el calor estival.

 

Desde el punto de vista de estos dos aislamientos, se muestran los pros y contras:

Pros:

  • La lana de roca es un muy buen aislamiento térmico y de medio a buen aislamiento acústico, no es hidrófilo y es imputrescible, inerte e incombustible.
  • La lana de roca es muy permeable al vapor de agua pero no es capilar.
  • La lana de roca no es combustible.
  • La lana de roca procede de recursos no renovables pero abundantes.
  • Ambos materiales tienen una alta resistencia mecánica.
  • El XPS tiene una muy buena durabilidad y estabilidad dimensional.

Contras:

  • El XPS no es ecológico.
  • El XPS es tóxico en caso de incendio.
  • El XPS  y la lana de roca  no tienen ninguna capacidad higroscópica.
  • EL XPS electroestático.
  • El XPS no es transpirable y no capilar.
  • EL XPS tiene una muy débil capacidad de protección contra el calor.
  • El XPS es atacable por los roedores.
  • La lana de roca de débil densidad es fácilmente degradable por los roedores.
  • La lana de roca tiene una mala estabilidad en el tiempo.
  • La lana de roca tiene una contribución mediocre para el confort en verano salvo para las de altas densidades.
  • La eficiencia de la lana de roca se degrada en presencia de la humedad a causa de una puesta en obra negligente.
  • La lana de roca tiene un mal balance del carbono y energía gris elevada.

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

Ventajas:

  • La baja absorción de agua y la resistencia al hielo-deshielo (para evitar pérdidas de resistencia mecánica) del XPS lo hacen ideal ya que el aislante se encuentra debajo de la teja. Entonces, es un punto a favor para hacer una cubierta invertida, ya que hay versiones especiales de paneles para recibir directamente, con adhesivos especiales, las tejas cerámicas.
  • Muy buena relación entre aislamiento térmico-acústico y precio.
  • Los tirafondos que atornillan los rastreles de 50 x 50 mm pueden ser más cortos y más baratos, de 6 x 180 mm, al contrario que sucede con un sándwich de piel continua de espesor elevado.

 

Inconvenientes:

  • Por la lana de roca, se necesita la presencia de una barrera de vapor o freno de vapor, si es necesario.
  • Los dos aislamientos no son eficaces en la protección contra el calor.
  • Hay un puente acústico.

 

El principal inconveniente es la protección contra el calor de ambos aislantes debido a una característica poco conocida: la capacidad de acumulación, que mide la aptitud del material en atenuar las diferencias extremas en función del ritmo día/noche. Es decir, estos aislantes presentan un mal desfase térmico, lo cual restituyen el calor más pronto hacia el interior de la vivienda favoreciendo los picos de calor en verano (interior más caluroso).

El otro inconveniente es el puente acústico que crea el rastrel de 50 x 50 mm porque pone en contacto el XPS con el entarimado. La solución es colocar la lana de roca como una piel continua de menos espesor, pero con el espesor suficiente para el aislamiento acústico de la cubierta. Entonces, el espesor del aislante XPS será mayor. No obstante, hay que hacer un cuidadoso estudio de la eficiencia térmica y acústica de este sándwich. Otra solución, es adherir a la cara inferior de los rastreles bandas de un aislante como el corcho, fieltro de cáñamo, etc.

 

Todo esto nos lleva al siguiente sándwich de cubierta in situ: lana de roca de doble densidad en un próximo post.

 

Puede ver la simulación 3d clicando en este enlace:

https://skfb.ly/zvxF

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.

 

Madera Estructural® inicia con este post una sucesión de análisis de sándwich in situ de cubierta ventilada, desde la más sencilla hasta la  más complicada, sean habituales o eficientes. A cada sándwich se le pondrá una denominación para distinguirlo de los otros.

Primeramente, establecemos unas hipótesis o elementos de partida:

·         Partiendo de que la hipotética cubierta estuviese localizada en León, la zona climatológica de invierno, según el Código Técnico (CTE), es la E. Precisamente ésta es la zona con más exigencias de aislamiento térmico, y cuyo valor límite U de transmitancia térmica es 0,35 W/m²k.

·         Partimos, además, de que sobre la estructura de madera se colocará un cerramiento compuesto de un entarimado de tablas machihembradas de 22 mm de espesor de pino nórdico (pinus sylvestris). Entonces, si el coeficiente de conductividad térmica del pino macizo es de 0,15 W/m°K, la resistencia térmica K es de 0,1467 W/m²k.

·         También consideraremos una cámara de aire de 2 cm de espesor, formada por los rastreles verticales sobre la impermeabilización, cuya resistencia térmica K es de 0,085 W/m²k.

·         Entonces, el sándwich tendrá el siguiente esquema, empezando desde el lado interno del tejado:

1.      pares de la estructura,

2.      el cerramiento o entarimado,

3.      una barrera de vapor o membrana impermeable, si es necesario,

4.      el aislamiento,

5.      un soporte para la impermeabilización, si es necesario,

6.      impermeabilización, si es necesario,

7.      una cámara ventilada,

8.      y una cobertura de teja o pizarra.

 

Es un aislamiento por el exterior de la estructura (en Francia lo llaman sistema Sarking). Esto tiene sus ventajas:

                       conserva el aspecto estético de la estructura del tejado,

                       tiene menos puentes térmicos,

                       mejor aislamiento térmico y acústico,

                       y se aprovecha más el espacio interior,

Pero el inconveniente es que hay que levantar la cubierta en caso de reforma.

 

 

El sándwich XPS:

 

Empezamos con el Sándwich XPS, así denominado por el acrónimo del aislamiento, que es el poliestireno extruido.

 

Las propiedades físicas de este material son:

 

 

Densidad (kg/m³)

35

Calor específico c (J/kg.K)

1300-1500

Conductividad térmica λ (W/m°K)

0.034

Resistencia a la difusión del vapor μ

120

Comportamiento al fuego EN 13 501-1

E

Desfase en horas, con un espesor de 15 cm

4,1

 

 

El esquema de este sándwich es el siguiente:

1º.- Entarimado de 22 mm de espesor.

2º.- Para-vapor con un sd = 2,3.

3º.- Aislamiento XPS con un espesor de 100 mm.

4º.-  Membrana impermeable y transpirable tipo Tyvek, con un sd = 0,02.

5º.- Cámara de aire ventilada de 3 cm, creada por los rastreles de 30 x 40 mm.

 

El aislamiento se coloca como una piel continua, sin puentes térmicos. Para ello es conveniente que se coloquen dos capas que sumen el espesor requerido y, además, deben disponerse contrapeadas, para no hacer coincidir las juntas de una capa con las de la otra. Se mejora todavía más la continuidad del aislamiento si los cantos de los paneles tienen un perfilado en L o un machihembrado.

Una cuestión importante es la disposición de la membrana impermeable puesto que, si se coloca debajo del aislamiento, resulta una cubierta invertida. Es interesante porque así el impermeabilizante no sufre las tensiones de la cubierta ni los cambios bruscos de temperatura que con el tiempo terminan por deteriorarlo. No obstante, obliga a tener un cuidado especial al diseñar el remate perimetral de aleros para evacuar el agua infiltrada accidentalmente a través de la cobertura. Lo habitual es colocar la membrana sobre el aislamiento, disponiéndola encima de los rastreles verticales y dejándola holgada como formando valles entre aquéllos.

Y, por último, se atornillan los rastreles llegando hasta la estructura de madera (pares, correas, etc.). Así se lastra el aislamiento, ya que éste es bastante ligero.

La transmitancia térmica U total de este sándwich es de 0,3269 W/m²k, inferior al límite de la zona E.

 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  50 % del aire, y una exterior de -10° C, con una humedad relativa del 80 % del aire.

Con este sándwich se consigue un desfase térmico de 5 horas en cuanto a la protección contra el calor estival.

 

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

Pros:

·         El XPS tiene una alta resistencia mecánica, muy buen durabilidad y estabilidad dimensional y es no higroscópico y no capilar.

 

Contras:

·         El XPS no es ecológico y difícilmente reciclable.

·         El XPS es tóxico en caso de incendio y sensible al fuego Euroclase E.

·         El XPS  tiene ninguna capacidad higroscópica.

·         EL XPS electroestático.

·         El XPS no es transpirable y no capilar.

·         EL XPS tiene una muy débil capacidad de protección contra el calor.

·         El XPS es atacable por los roedores.

 

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

Ventajas:

·         La baja absorción de agua y la resistencia al hielo-deshielo (para evitar pérdidas de resistencia mecánica) lo hacen ideal ya que el aislante se encuentra debajo de la teja. Entonces, es un punto a favor para hacer una cubierta invertida, ya que hay versiones especiales de paneles para recibir directamente, con adhesivos especiales, las tejas cerámicas.

·         Buena relación aislamiento-precio.

Inconvenientes:

·         Como el XPS no es un aislamiento acústico, por eso, este sándwich no cumplirá con el CTE al exigir aislamiento térmico y acústico.

·         Como tiene un mal desfase térmico (de 5 horas), no cumple con el ideal de un tejado que presente una fuerte inercia y un desfase comprendido entre 9 y 12 horas a fin de permitir una difusión bastante regular del calor en el día y de reducir los picos de calor en verano.

 

 

 

Puede ver la simulación 3d clicando en este enlace:

https://skfb.ly/ySRU

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.