EL AISLAMIENTO TÉRMICO EN LAS CÁMARAS DE AIRE

EL AISLAMIENTO TÉRMICO

en las cámaras de aire

La s cámaras de aire son susceptibles de procurar cierto aislamiento térmico, la cámara de aire no ventilada, vertical (doble tabique), u horizontal, (desván), ha sido sin duda alguna la primera aplicación del aislamiento térmico en la construcción.

La sencillez de este procedimiento justifica en cierto modo, el hecho de que su adopción esté muy generalizada. La teoría y así mismo la experiencia de este sistema de aislamiento prueban que la cámara de aire utilizada como único medio aislante es un sistema poco eficaz y a menudo mucho más caro (desvanes inutilizados) que un buen material aislante. En el mejor de los casos puede asegurarse que una cámara de aire sólo llega a proporcionar un aislamiento comparable a 8 o 10 mm. de espesor de un buen material aislante.

FUNDAMENTOS TEÓRICOS

Entre las dos caras, caliente o fría, que delimitan una cámara de aire, y que para su mayor simplificación consideraremos paralelas e infinitas, los intercambiados térmicos se realizan por conducción, convección y radiación (figura 1).

La transmisión calorifica total Q a través de una cámara de aire se obtiene, pues sumando los valores parciales de cada uno de los tres modos de transmisión:

Q + q o + q c = q r siendo: q o = la transmisión por conducción q c = la transmisión por convección q r = la transmisión por radiación CONDUCCIÓN

La parte de transmisión del calor que en una cámara de aire corresponde al fenómeno de conducción es pequeña. El coeficiente de conductividad del aire, como el de todos los gases, es muy bajo ( = 0,020 Cal/h/m 2 /co a 0º) en inferior al de todos los materiales aislantes, valor muy cercano al de = 0,028 que corresponde a la fibra de vidrio.

Si sólo interviniera la conducción, la cámara de aire sería el mejor de los dispositivos aislantes. Pero la realidad es muy distinta al intervenir la transmisión calorífica producida por convección y radiación.

El poder aislante de un buen material calorífugo se funda en que los movimientos de convección de aire, así como también la radiación, quedan suprimidos al quedar éste inmovilizado en numerosas celdillas o microcélulas.

Como ejemplo y tomando siempre la fibra de vidrio para comparación, en un metro cúbico de fibra de vidrio, que pesa 50 kilogramos hay tan solo 50/2,5 = 20 dm 3 de vidrio (densidad de vidrio, 2,50) y 980 dm 3 de aire inmovilizado. Por lo tanto, la transmisión que en una cámara de aire corresponde al factor conducción es insignificante comparada con la que se produce por radiación y convección. Su valor es proporcional a la diferencia de temperatura ∆t entre ambas paredes e inversamente proporcional al espesor de la cámara, es decir:

qo = / e x ∆t

-5 ºC Radiación

+18 ºC

Cara Exterior

Convección

Cara Interior

Conducción

TABLA 1 Coeficiente de convección y para cámara de aire vertical y para temperatura de 15ºC

Coeficiente de Transmisión por convección expresado Cal/ m 3 /h/ºC Espesor de la cámara de aire en mm.

10 20 30 40 50 75 100 150

0.30 0.40 0.53 0.65 0.74 0.98 1.18 1.50

CONVECCIÓN

Las corrientes de convección se producen prácticamente en cuanto al espesor de la cámara de aire rebasa algunos milímetros. Desplazándose continuamente de la cara caliente a la cara fría, el aire arrastra una cantidad de calor muy superior a la transmitida por conducción.

El coeficiente de transmisión A por convección crece rápidamente con el espesor de la cámara (figura 2). A continuación se exponen los valores de A en función del espesor de la cámara. La transmisión por convección es proporcional a la diferencia de temperatura de ambas paredes: q c =A* ∆t

RADIACIÓN

En la transmisión calorica total a través de una cámara de aire, la parte que corresponde a la radiación se calcula por la ecuación:

qr= C -

donde C es el coeficiente de intercambio de calor por radiación entre las dos paredes y , el factor de temperatura. En la cual C 1 y C 2 son los coeficientes de radiación de ambas paredes (para los materiales de construcción más corrientes, yeso, ladrillo, etc., este coeficiente oscila alrededor de 4.5). La tabla 2 permite determinar inmediatamente C en función de C 1 y C 2 . El factor de temperatura (lambda) viene dado por la expresión:

siendo t 1 la temperatura de la pared más caliente y t 2 la temperatura de la pared más fría. T 1 y T 2 son las temperaturas absolutas de las mismas paredes.

La cantidad total de calor Q transmitida a través de una cámara de aire es igual a la suma del calor transmitido por cada uno de los tres modos de transmisión que se acaban de exponer. La curva d de la figura 2 demuestra que la cámara de aire óptima, desde el punto de vista térmico, es la de unos 50 mm. de espesor, aproximadamente, por cuanto ha dicho espesor corresponde una transmisión calórica mínima.

C1

C2

0.25 1 2 3 4 4.5

0.25 0.13 0.21 0.23 0.24 0.25 0.25

1 0.21 0.56 0.77 0.88 0.95 0.98 2 0.23 0.77 1.25 1.58 1.82 1.92 3 0.24 0.88 1.58 2.15 2.62 2.82 4 0.25 0.95 1.82 2.62 3.34 3.68 4.5 0.25 0.98 1.92 2.82 3.68 4.10

TABLA 2 Constante C de radiación entre dos coeficientes paralelas