AISLAMIENTO TÉRMICO EN VIVIENDAS Un buen aislamiento reduce al mínimo las necesidades de climatización de la casa. Además, contribuye a reducir el impacto del ruido callejero en el interior de la vivienda. Si queremos mejorar las condiciones térmicas de una vivienda ya construida También disponemos de opciones, si nuestra disposición es gastar algo más del dinero que requiere la compra de algunos burletes: 1) Instalar ventanas con doble acristalamiento. Según las empresas del sector, el doble cristal reduce hasta en un 70% la fuga de calor que se produce por una ventana, además de servir como aislamiento acústico. La empresa estima el ahorro de los gastos de calefacción del 50% hasta un 70%. Mientras que el cristal clásico tiene 6 mm de espesor, un doble acristalamiento típico consta de dos hojas de vidrio de 4 mm y una cámara de 6 mm, y tiene un precio de unos 60 euros el metro cuadrado. 2) Instalar aislamientos en los cerramientos (muros y paredes). Puede ir desde colocar unas láminas de corcho o fibra de vidrio a un sistema completo de cámara aislante que incluye la construcción de tabiques extra. En este caso, es conveniente solicitar presupuestos a empresas instaladoras y hacer números, evaluando los ahorros previstos en la factura energética. 3) El caso ideal, suponiendo que tengamos el tiempo, dinero y espacio suficiente, es que nos planteamos construir nuestra propia casa. En este caso podemos crear un edificio bioclimático, orientado de la manera más conveniente y empleando los materiales adecuados. Existen muchas empresas que nos pueden asesorar a este respecto. Mejorar el aislamiento de las viviendas puede ser una de las mejores soluciones para reducir la emisión de contaminantes a la atmósfera, entre ellos los gases de efecto invernadero. Hay que tener en cuenta que el requerimiento de energía -para mantener una agradable temperatura interior- de una vivienda bien aislada, es la mitad del necesario en una vivienda con poco o nulo aislamiento térmico, y que esto se aplica tanto a las necesidades de calefacción en invierno como a las de refrigeración en verano. El consumo de energía para climatización (calefacción + aire acondicionado) viene a suponer aproximadamente entre un tercio y la mitad del total de consumo de energía en los hogares. Las previsiones apuntan a un crecimiento continuo del consumo global de energía para este uso: la mejora de los aislamientos podría invertir esta tendencia. Una vivienda promedio pasaría de un consumo de 16.000 kWh a 9.500 kWh, con un correcto aislamiento térmico (una reducción del 40%). Teniendo en cuenta casos particulares, la posibilidad de reducción del consumo energético se evalúa, gracias al aislamiento, entre un 60% y un mínimo del 15%, según los casos. ¡Un 15% de reducción en el consumo de energía es realmente importante! Otras experiencias realizadas en varios municipios con mejoras radicales del aislamiento, apuntan a un ahorro energético que oscila entre el 65 y el 75%. En algunos casos llegan a ser autosuficientes energéticamente.
¿Cómo calcularon los científicos la velocidad de la luz y del sonido? Las condiciones atmosféricas eran perfectas aquella mañana de 1640: no corría ni una ráfaga de viento y el cielo estaba despejado y radiante en aquella zona del sur de Francia. Pierre Gassendi llamó a sus criados para que le ayudaran a realizar un experimento largamente planeado, con el que pretendía medir la velocidad a la que el sonido se propaga en el aire. El criado de confianza de Gassendi se alejó a caballo hacia un punto predeterminado cargado con un trabuco y un telescopio. Gassendi, equipado con un reloj, un cuaderno y otro telescopio, se dirigió hacia otro punto situado lejos de donde estaba su criado, pero no tan lejos como para que no se vieran. Mirando a su criado y ayudante por el telescopio, Gassendi agitó un pañuelo en el aire. Al ver la señal, el ayudante disparó el trabuco y Gassendi cronometró el tiempo que transcurría entre el momento en que veía el fogonazo del disparo y el momento en que le llegaba el sonido del mismo. Dividiendo ese lapso de tiempo por la distancia que le separaba de su ayudante, llegó a la conclusión de que el sonido se propagaba a una velocidad aproximada de 438 metros por segundo. Aunque el principio en el que se basaba el experimento era adecuado, el resultado fue muy inexacto, ya que la velocidad del sonido resultante de las mediciones actuales es de 331 metros por segundo. En 1676, treinta años después del experimento de Gassendi, el astrónomo danés Ole Romer observó un fenómeno curioso. Cuando la órbita de la Tierra se aproximaba a Júpiter, los eclipses de las cuatro lunas del gran planeta parecían durar menos de lo previsto; mientras que cuando la Tierra se alejaba de Júpiter, los eclipses eran más largos. Sabiendo que las lunas de los planetas siempre tardan lo mismo en recorrer sus órbitas, Romer dedujo una explicación del fenómeno que había observado: cuando la Tierra estaba más cerca de Júpiter, la luz que reflejaban sus lunas tardaba menos tiempo en llegar a nuestro planeta, y viceversa. Al llegar a esa conclusión, Romer había dado con la clave para medir la velocidad de la luz. Comparando la duración de los eclipses con la distancia recorrida por la Tierra –unos 43,450 km– en ese mismo período, Romer calculó la velocidad de la luz. Sus ecuaciones eran complicadas, ya que debía compensar la rotación de la Tierra y las órbitas elípticas de las lunas de Júpiter y de la Tierra. Además, la diferencia entre un eclipse “largo” y uno “corto” era muy pequeña. Aun así, Romer estimó que la luz viajaba a una velocidad de 225,000 km por segundo. En 1849, el científico francés Armand Fizeau ideó un experimento que le permitiría medir con mayor precisión la velocidad de la luz. Su objetivo era cronometrar el tiempo que tardaba un rayo de luz en recorrer los 8.5 km que separaban la casa de su padre en la localidad de Suresnes y la colina de Montmartre en París. Para ello, instaló en Suresnes un aparato de su invención, el interferómetro: una gran rueda con 720 dientes que giraba a distintas velocidades; y, alineado con el interferómetro, colocó un gran espejo en Montmartre. Fizeau hizo girar la rueda mientras proyectaba un rayo de luz que se reflejaría en el espejo a través de sus dientes. Aumentó la velocidad de giro hasta que el espejo dejó de reflejar la luz; en ese momento, el tiempo que el rayo de luz tardaba en regresar a Suresnes era igual al tiempo que la rueda tardaba en girar de un espacio interdental a un diente. Sabiendo que la rueda daba 12.68 vueltas por segundo, Fizeau estimó que la velocidad de la luz era de 300,030 km por segundo. Un cálculo asombrosamente próximo al valor que se acepta en la actualidad: 299,793 km por segundo.
Construcción de un termómetro Materiales Pajita. Botella de plástico de las que se utilizan para bebidas con gas. Termómetro para medir la temperatura exterior. Colorante alimentario.
Fundamento científico En esta experiencia vamos a aprender a fabricar un termómetro muy simple. El termómetro tiene un fundamento muy sencillo. En la botella dejamos una cámara de aire que se dilata al elevar la temperatura, aumentando la presión. Para poder equilibrarse con la presión atmosférica exterior, el líquido sube por la pajita. Cuando se enfría, ocurre lo contrario. Desarrollo En primer lugar, necesitas atravesar el tapón de la botella con una pajita larga (o varias pajitas unidas), de forma que, al cerrar la botella con el tapón, el extremo de la pajita quede cerca del fondo. A continuación, debes rellenar la botella con agua teñida con el colorante alimentario (aproximadamente 1/4 de su capacidad) y simplemente cerrarla apretando el tapón. Introduce la botella en agua con hielo y observa cómo, al disminuir la presión en el interior de la botella, comienza a entrar aire a través de la pajita (burbujea) para que se iguale con la presión atmosférica. Deja que entre aire durante un rato y saca la botella del agua dejándola a temperatura ambiente. Observa cómo comienza a subir el líquido coloreado por la pajita. Déjalo hasta que se mantenga estable. Para graduar el termómetro, cuando la altura del líquido en la pajita se haya estabilizado, haz una marca con un rotulador. Corresponderá a la temperatura ambiente que marque el termómetro exterior. Con distintas temperaturas ambiente podrás hacer nuevas marcas y graduar el termómetro. También puedes introducir la botella, junto con otro termómetro, en agua fría. Entonces el nivel del líquido en la pajita descenderá. Esperamos a que se estabilice y hacemos una marca con el rotulador anotando la temperatura que indica el termómetro externo. Repetimos la operación con agua templada. Volvemos a hacer una marca y anotamos la temperatura que indica el termómetro externo. Ya tenemos tres temperaturas marcadas. Basta con que hagas marcas a intervalos regulares para terminar de graduarlo. Este termómetro es muy sensible y basta con que acerques las manos a la botella para que suba el nivel del líquido.
Curiosidades sobre el calor y el frío ¿Por qué se añade sal a la nieve? El punto de congelación del agua pura es de 0º C. Sin embargo cuando se disuelve alguna sustancia en ella, el punto de congelación de la disolución resultante desciende. El descenso que se produce depende de la cantidad de sustancia disuelta. Con 22 g de sal por cada 100 g de agua se consigue que el punto de congelación disminuya hasta 21ºC. ¿Por qué nos encogemos cuando tenemos frío? Al encogernos se reduce el área de nuestro cuerpo en contacto con el exterior, lo que hace que disminuya la pérdida de calor. ¿Por qué abriga la ropa? Entre los tejidos que forman nuestra ropa quedan pequeñas cámaras ocupadas por aire en reposo. Se evitan de esta manera las corrientes de aire que robarían el calor de nuestra piel. Si no nos pusiésemos ropa perderíamos calor por un mecanismo denominado convección. Sobre nuestra piel se producirían pequeñas corrientes de aire que nos enfriarían. El aire caliente en contacto con la superficie de la piel, ascendería debido a su menor densidad, dejando sitio a aire a más baja temperatura, que al calentarse repetiría el proceso. Si estas corrientes naturales se refuerzan, por ejemplo con un ventilador, la perdida de calor es mucho más acusada. El mecanismo se denomina convección forzada y es el responsable, por ejemplo, de que tengamos la misma sensación de frío a -20ºC sin viento que a 0ºC si sopla una fuerte ventisca. ¿Cómo es posible que soplando sobre las manos podamos en unos casos calentarlas y en otros enfriarlas? Si soplamos suavemente y con las manos cerca de la boca, el aire caliente que sale de nuestros pulmones se pone en contacto con las manos, que están a menor temperatura, calentándolas. Si soplamos con mas fuerza, y normalmente a mayor distancia, el aire de la habitación, a temperatura mas baja, se mezcla con el que sale de los pulmones y al llegar a las manos las enfría. En este último caso hay que tener en cuenta, que cuanto mayor sea la velocidad del aire, mayor será la evaporación que se produce en la capa de vapor de agua cubre la piel. Esto ayudará a provocar un mayor enfriamiento.
DILATACIÓN ANÓMALA DEL AGUA La experiencia nos dice que, cuando calentamos un cuerpo, se dilata y, cuando lo enfriamos se contrae, Pero con el agua esto no sucede así. Cuando el agua se congela, se dilata. Es decir, aumenta de volumen: una masa de hielo tiene mayor volumen que la misma masa de agua. Este hecho se denomina dilatación anómala del agua. La densidad del agua varía con la temperatura, de forma que la densidad máxima (1 g/cm3) corresponde al agua líquida a una temperatura de 3,98 ºC. El hielo es menos denso. También es menos densa el agua más caliente.
La explicación: El hielo posee una estructura muy abierta. Es decir, las partículas ocupan posiciones fijas en la red y entre ellas hay grandes espacios libres. Al fundirse el hielo, se rompe esta estructura y las partículas del agua ocupan esos espacios libres, compactándose en racimos. Esto hace que el volumen sea menor y, por tanto, que la densidad aumente. El comportamiento anormal del agua explica que el hielo flote en el agua, por ser menos denso, y que el agua hasta 4ºC se vaya al fondo, por ser más densa. Los valores de la densidad del agua a diferentes temperaturas: Temperatura (⁰C) 0 (hielo) 0 (agua líquida) 2 4 8 15 50
Densidad (kg/m3) 917,0 999,8 999,9 1000,0 999,8 999,1 988
La dilatación anómala del agua es muy importante en los ecosistemas acuáticos. En un lago de montaña, por ejemplo, al llegar el invierno, el agua se congela. Pero como el hielo flota, solamente se congela una delgada capa de agua, que queda en la superficie. El agua por debajo está muy fría, pero el hielo la aísla de las bajas temperaturas del exterior y, así, no llega a congelarse. Gracias a esto, las plantas y los animales acuáticos pueden sobrevivir en invierno. En la hidrosfera, normalmente, siempre hay agua líquida bajo el hielo.
El ruido: Principal agresor y contaminante de nuestra salud La nuestra es, sin duda, una cultura ruidosa. España ocupa el segundo lugar, tras Japón, en el ranking de países más ruidosos del planeta. Se calcula que un 70% de los españoles sufren niveles de ruido superiores a los 65 decibelios, el umbral a partir del cual los científicos y expertos sanitarios consideran inaceptable el ruido. El ruido no solo produce daño en el oído y pérdida de la audición: sus efectos a corto, medio y largo plazo van más allá y afectan prácticamente a todo el organismo. No hay una definición exacta para el ruido, pero se admite que se trata de un sonido que provoca una sensación desagradable en quien lo escucha. Evidentemente, esta definición se encuentra muy ligada a la subjetividad, ya que un nivel de 100-110 decibelios en una discoteca resulta aceptable y hasta agradable para quien se encuentra allí divirtiéndose y, en cambio, 40 decibelios pueden parecer para esa misma persona insoportables si intenta dormir. Niveles aproximados de presión acústica para diversos ambientes, actividades, máquinas, situaciones... Nivel de Presión Ambientes-Actividades/ acústica Lpa Situaciones (dBA)
Aparatos-
130
Motor a reacción (a 10 mts).Sirena de Trasatlántico. Tracas de artificio
120
Martillo pilón (a 1 m)/ Remachado de cisternas
110 100
Taller mecánico. Imprenta. Sonajero (a 30 cm). Túnel de limpieza de coches
80
Interior del metro. Calle ruidosa. Bar animado. Niños jugando. Cadena de montaje
70
Conversación en voz alta. Oficinas. Almacenes. Extractor de humos (a 1 m). Tráfico rodado.
50 40
Produce sensación dolorosa
Motocicleta a escape libre (a 1 m).Calderería. Sensación insoportable y Manejo de martillo neumático necesidad de salir de este Discoteca. Tejeduría Mecánica. Sierra circular. ambiente Rebabado. Sirena de coche (a 10 metros)
90
60
Sensación
Sensación molesta
Ruido de fondo incómodo Conversación sosegada. Restaurante. para conversar Comercio. Ventilador (a 1 m).Lluvia. Interior de coche insonorizado. Aula (ruido de fondo). Calle tranquila. Ronquidos. Oficina (ruido de fondo) Nivel de fondo agradable Sala de estar (ruido de fondo). Roce de la para la vida social ropa. Biblioteca. Mascar chicle.
30
Dormitorio. Frigorífico (a 1 m).
20
Estudio de radio. Iglesia antigua vacía. Vuelo Nivel de fondo necesario para de un mosquito (a 2 mts) descansar
10
Cabina audiométrica. Laboratorio de acústica.
Ruido de la respiración 0
Umbral de audición de un joven sano Silencio inquietante promedio
Los jóvenes, grupo de riesgo Los primeros síntomas de fatiga auditiva se detectan precozmente. En la actualidad se observan en jóvenes alteraciones audiométricas típicas del trauma sonoro, debido a que cada vez hay mayor exposición a niveles absolutamente perjudiciales. Se han medido más de 100 decibelios en salas de fiesta, bares o cines, sin olvidar el uso extendido del walkman, cuyos altavoces se introducen en el oído, cerca del tímpano, y se utilizan a menudo con un nivel sonoro muy elevado. Tampoco dentro del hogar hay excesivo silencio: televisor, radio, equipos musicales y otros electrodomésticos provocan niveles que superan los 60-70 decibelios cuando varios de ellos funcionan simultáneamente. Consecuencias del ruido Pero el daño del ruido no se limita al oído. La audición, además de una función de primer orden en la vida de relación social, de comunicación con nuestro entorno y con nuestros semejantes, es también un sistema de alerta relacionado con otros órganos. Por ello, una excesiva exposición al ruido puede desencadenar efectos adversos: Aceleración del pulso (taquicardia) y elevación de la presión sanguínea. Incremento de la frecuencia respiratoria. Aumento de la secreción ácida del estómago y de la secreción de hormonas suprarrenales (típico de las reacciones de alarma y de estrés agudo). Disminución del estado de vigilancia, dificultad para concentrarse, descenso del rendimiento e incomunicación con el entorno. Inquietud, irritabilidad, trastornos del sueño, fatiga. No se ha probado que la reacción de alarma que provoca el ruido, el estrés agudo, afecte a largo plazo a nuestro organismo, aunque numerosos investigadores defienden la teoría de que si se sufre durante un periodo prolongado, el estrés afecta al sistema inmunológico, haciéndolo más susceptible a procesos degenerativos crónicos.
EL RUIDO Y LA SALUD El ruido en un elemento habitual y cotidiano en nuestra vida. Nuestras calles se convierten a menudo en un gran foco sonoro, bien por los motores de algunos coches mal insonorizados, ruido de fiesta y de fin de semana. Tampoco podemos olvidar los ruidos en los edificios, los ruidos molestos a horas inadecuadas por vecinos ajenos a estos problemas o el barullo de algún bar cercano. Después de Japón, España es el país con mayor contaminación acústica. Para evitar todos estos problemas o intentar que no se produzcan, las Comunidades Autónomas crean nuevas normativas de ámbito autonómico y local, para unos problemas cuyos planteamientos y soluciones son comunes en todo el país. En una simple conversación se puede convertir de un gran foco sonoro y pude contaminar acústicamente en entorno. Debemos saber que: El nivel del sonido de una conversación en tono normal es, a un metro del hablante, de entre 50 y 55 dBA. Hablando a gritos se puede llegar a 75 u 80. Por otra parte, para que la palabra sea perfectamente inteligible es necesario que su intensidad supere en alrededor de 15 dBA al ruido de fondo. Por lo tanto, un ruido superior a 35 ó 40 decibelios provocará dificultades en la comunicación oral que sólo podrán resolverse, parcialmente, elevando el tono de voz. A partir de 65 decibelios de ruido, la conversación se torna extremadamente difícil. Existen unos valores críticos de valores de nivel de ruido y los efectos que puede producir en las personas, los podemos apreciar en la siguiente tabla. Nivel de ruido en dB
Se pueden producir los siguientes efectos
30
Dificultad en conciliar el sueño. Pérdida de calidad del sueño
40
Dificultad en la comunicación verbal
45
Probable interrupción del sueño
50
Malestar diurno moderado
55
Malestar diurno fuerte
65
Comunicación verbal extremadamente difícil
75
Pérdida de oído a largo plazo
110-140
Pérdida de oído a corto plazo
ESCALAS TERMOMÉTRICAS FAHRENHEIT
CELSIUS
KELVIN
La velocidad de la luz en diferentes materiales Índice
Velocidad
de refracción
m/s
Material
Vacío (1)
1,00000
299.792.458
Aire (2)
1,00029
299.705.543
Dióxido de carbono
1,0004
299.672.589
Hielo
1,31
228.849.205
Agua (a 20º C)
1,333
224.748.825
Acetona
1,36
220.435.631
Alcohol etílico
1,36
220.435.631
Solución de azúcar (30%)
1,38
217.240.912
Fluorita
1,434
209.060.291
Glicerina
1,473
203.525.090
Benceno
1,501
199.728.486
Solución de azúcar (80%)
1,52
197.231.880
Cuarzo
1,544
194.166.099
Rubí
1,767
169.661.832
Diamante
2,417
124.034.943
Velocidad del sonido en distintos medios (a 20º C) Sustancia Aire
Velocidad (m/s) 344
Etanol
1.200
Benceno
1.300
Agua
1.498
Aluminio
5.000
Cobre
3.750
Vidrio
5.170
Hierro
5.120
Sustancia Helio Nitrógeno Oxígeno Alcohol etílico Agua Azufre Plomo Aluminio Plata Oro Cobre
Punto de fusión (⁰C)
Punto de ebullición (⁰C)
-269,65 -209,97 -218,79 -114 0 119 327,3 660 960,80 1063 1083
-268,93 -195,81 -182,97 78 100 444,60 1750 2450 2193 2660 1187
Reducir gasto en calefacción Un uso responsable de los sistemas de calefacción puede representar un importante porcentaje en la reducción del gasto en la factura del gas. El consumo en la calefacción significa casi la mitad del gasto global de energía de los hogares españoles. La temperatura que puede considerarse como ideal para el hogar en invierno es entre 19 y 21 grados centígrados, es la temperatura de confort, cuando el propio usuario se encuentra en la vivienda. La temperatura económica es cuando los usuarios salen de sus hogares por un período corto de tiempo y quieren mantener la temperatura, entonces se recomienda 15º C. Esto se puede regular teniendo un termostato como sistema de control. La cantidad de calor que se necesita para poder mantener un hogar a una temperatura confortable depende del nivel de aislamiento de la misma; un hogar bien aislado requiere entre un 20 y un 40% menos de consumo energético para tener una temperatura agradable. El calor de una vivienda se pierde a través de: las paredes (35%), los techos (25%), rendijas (15%), suelo (15%) y ventanas (10%). El 25% y el 30% de las necesidades de calefacción justamente se deben a las pérdidas de calor originadas en las ventanas, por lo que se recomienda revisarlas, detectar y reparar los fallos. Es conveniente instalar cintas adhesivas en puertas y ventanas como forma de conservar el calor, de esta manera se ahorra entre un 5% y un 10% de energía. Otra de las superficies vulnerables, son las superficies de cristal y como medida se pueden instalar sistemas de doble ventana, o doble acristalamiento. Otras medidas muy sencillas son: Controlar el estado de la llama de la caldera ya que puede indicar el buen o mal funcionamiento de la misma. Si la llama está azul y estable indica que la combustión se realiza de buena manera. No debe tapar los radiadores con ropa u demás objetos, ni utilizar estufas para secar la ropa mojada, ya que de esta manera se incrementa el consumo y aumenta el peligro de incendio. En caso que la calefacción del hogar sea colectiva y llegado el momento se siente demasiado calor, no se debe abrir las ventanas, sólo hay que cerrar la llave de los radiadores. Para ventilar una habitación, 10 minutos son suficientes por lo que no hay que mantener las ventanas abiertas más tiempo del que se requiere. Cuando sean las horas de sol abra persianas y cortinas para que el calor del sol pueda entrar. Cuando llegue el atardecer deberá cerrarlas para evitar las pérdidas de calor. En caso que perciba olor a gas, no se debe encender ningún interruptor, aparato eléctrico y mucho menos cerillas. Lo que se debe hacer en este caso es abrir las puertas y ventanas, cerrar las llaves del gas y llamar a una compañía autorizada para que revise y repare la instalación. Si su sistema de calefacción es eléctrico, evite manipularlo con manos o pies húmedos. Nunca lo haga si está descalzo, sobre todo en el baño.