La Aislación Térmica y el Medio Ambiente

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La Aislación Térmica y el Medio Ambiente

La Aislación Térmica y el Medio Ambiente:
El impacto de los aislantes térmicos en el Medio Ambiente

Todos los productos fabricados por el hombre, entre ellos los materiales de construcción y, más específicamente, los aislantes térmicos, están sujetos a la medición de su impacto en el medio ambiente, desde el momento en que surgen hasta su desaparecimiento. Esta evaluación se realiza mediante una compleja herramienta técnica de medición y análisis: La Evaluación del Ciclo de Vida (en inglés LCA, Life Cycle Assesment).

Cuando se opta por el uso de aislante térmico, notamos que, a lo largo de su vida útil, existe un consumo menor de energía en la climatización de un edificio. Asociado a este menor consumo energético obtenemos una reducción en las emisiones de CO2.

Tenemos así un impacto ambiental negativo, o sea, no existe un impacto nocivo y sí un impacto benéfico ya que no presenta riesgos, más bien los elimina. A modo de ejemplo, el parque de edificios de Europa representa el 40% del total de emisiones de CO2 y se estima que, con un nivel adecuado y razonable de aislante, la cantidad de emisiones de la que es responsable (casi 840 millones de toneladas de CO2) podría reducirse hasta cerca del 50%.

Simplemente mejorando el aislante térmico de los edificios se podría lograr alcanzar los objetivos que pretende el Protocolo de Kioto: llegar al año 2010 con una reducción de emisiones de CO2 del 8% relativa al año base 1990.

El hecho es que actualmente las emisiones europeas de CO2 se encuentran en un nivel muy por encima de los valores de 1990.


REDUCCIÓN DEL CONSUMO ENERGÉTICO Y DE LAS EMISIONES DE CO2 DEBIDO AL AISLANTE TÉRMICO

Existe una herramienta de cálculo desarrollada por el Comité Técnico 89, TC 89, “Eficiencia Térmica de Edificios y Componentes de Edificios”, del Comité Europeo de Normalización, CEN y la norma UNE EN 832, sobre las necesidades de calefacción de edificios y estudios relativos a la eficiencia energética de los edificios.
El concepto de conductividad térmica y su unidad (W/m2.K), refleja, en términos energéticos, la pérdida (o ganancia) de energía no deseada, por área, a partir del momento en que se determina un periodo de tiempo y una diferencia térmica media entre el ambiente interior y el exterior.
Veamos algunos ejemplos, aplicados a países de Europa, de la correlación entre el tipo de energía empleada y la cantidad de CO2 emitido hacia la atmósfera por cada KWh de energía consumida:

RELACIÓN ENTRE LA ENERGÍA USADA PARA FABRICAR UN AISLANTE Y EL AHORRO DE ENERGÍA QUE LOGRAMOS AL USARLO


El hecho fundamental, teniendo en cuenta el beneficio obtenido en términos de reducción de consumo energético y emisiones de CO2, es que la diferencia entre la energía usada en los diversos procesos de producción de los aislantes térmicos y la que requiere la gestión de sus residuos al final de la vida útil del producto, no son relevantes.

Más importante que esto es examinar la probabilidad mayor o menor de que el aislante térmico presente sus propiedades térmicas degradadas con el tiempo. La durabilidad de las propiedades se convierte por sí misma en una propiedad clave al hablar de la sustentabilidad de los sistemas constructivos.
Para fabricar un aislante térmico se consume, dependiendo del tipo de aislante y la densidad con que se fabrique, entre 1 y 13 KWh por cada m2 de superficie y centímetro de grosor. Se hizo el cálculo para una espuma de plástico aislante y el máximo mencionado, de 13 KWh se había recuperado con el ahorro de energía derivado de la reducción en la necesidad de calefacción, en 2 ó 3 meses en casos críticos.

Es evidente que las diferencias entre los diversos productos, al evaluar la energía consumida en su producción, son de poca o nula relevancia en relación al beneficio proporcionado al largo del tiempo (50 años como periodo típico de vida útil de un edificio) debido a la economía en energía de calefacción.

De hecho el aspecto relevante es que durante ese largo periodo de tiempo, los aislantes sean capaces de conservar sus propiedades térmicas. De no ser así, la hipótesis inicial no se verificaría y empezaríamos a obtener diferencias substanciales entre los diversos aislantes térmicos.



•El IMPACTO DE LOS AISLANTES TÉRMICOS EN EL MEDIO AMBIENTE

Medimos la unidad funcional del producto. Esto significa que no sería correcto comparar 1 kg de un material “A” con 1 Kg de otro material “B”, si en la situación real constructiva tenemos por ejemplo que:

•La densidad de A es de 100 kg/m3, mientras que la de B es de 30 Kg/m3
•La conductividad térmica de proyecto de A es de 0,048 W(mk), mientras que la de B es de 0,036.
•Para instalar A correctamente se necesitan elementos complementarios y accesorios, mientras que B no los necesita.

En este caso, puede suceder que, si hiciéramos una comparación directa de 1Kg de A versus 1Kg de B, salga favorecido A, siendo que si tomáramos en cuenta la realidad del sistema constructivo o unidad funcional, podría ser que fueran equivalentes o incluso que sea preferible el “ecobalance energético” de la instalación de B.



•UTILIZACIÓN DE MATERIAS PRIMAS CON POTENCIAL DE CALENTAMIENTO GLOBAL (GWP)

Hay ciertas materias primas cuya utilización puede producir un impacto ambiental relativamente alto, aunque mucho menor que los antiguos CFCs y HCFCs.

La clave aquí es el ecobalance puesto que la utilización de los llamados HFCs puede permitir, en algunos casos, alcanzar mejores propiedades térmicas a largo plazo. Aquí ocurre algo similar a lo explicado anteriormente respecto de la unidad funcional.

Un producto A puede tener una espuma con GWP (Global Warming Potencial) = 1 y otro producto B puede tener, por ejemplo, GWP = 800. La comparación entre los ecobalances tendrá en cuenta que, por ejemplo, el producto A tiene una conductividad térmica de 0,036 W/mk, mientras que el producto B tiene 0.029 W/(mk).
Dependiendo de los espesores utilizados, la aplicación, el modo de instalación y el tipo específico de gas utilizado en la expansión de la espuma, beneficiará en mayor o menor medida la difusión hacia la atmósfera de ese gas expansor con GWP. Todo esto se toma en cuenta en el ecobalance energético del producto. Es en este punto donde se puede comparar correctamente el uso de expansores con diversos GWP, evitando así decisiones apresuradas que no tomen en cuenta las cifras reales que deben de fundamentar la elección de un producto u otro.



ISOBUTANO

En el caso de algunas espumas plásticas, diversos gases licuados de petróleo han podido reemplazar los CFC’s como expansores, desde que se toman las debidas precauciones en relación a la combustibilidad del material. Sin embargo, dependiendo de la presencia o no del gas metano en su composición, el GWP de esos aislantes puede variar mucho ya que el metano es el segundo principal gas invernadero después del CO2. El Isobutano, por ejemplo, no contiene metano, por eso se le considera como el gas definitivo en estas condiciones, pese a que su costo es mucho mayor que el gas de cocina que, por desgracia actualmente, es de uso muy común como expansor de espumas similares.



PROPIEDADES DE LOS AISLANTES TÉRMICOS

Para evaluar correctamente las propiedades térmicas de un aislante, es muy importante tener en cuenta lo siguiente:
•Los valores proporcionados por los fabricantes hasta ahora, en relación a los aislantes, son tal como se venden en el mercado, sin tener en cuenta un valor estimativo, como definido en UNE EN ISO 10456 que introduce por ejemplo, posibles aumentos de conductividad térmica dependiendo del contenido de humedad que pueda tener el aislante dependiendo de su aplicación. Los Códigos técnicos exigen que el proyectista utilice estos valores en los proyectos.
•Los valores deben corresponder a condiciones análogas de test. Un valor de conductividad térmica a 10º C no es igual al que se obtiene bajo 20º C o a 0º C.
•Los fabricantes deberían declarar una conductividad donde se incluya el efecto de “envejecimiento natural” que puedan tener algunos productos como el poliuretano y el poliestireno.

Cualquier esquema de certificación (como la Marca AENOR) o que esté en conformidad con la norma europea (CE), garantiza que los datos proporcionados por el fabricante incluyen dicho envejecimiento.

• Actualmente, siguiendo el esquema de conformidad con las normas europeas de producto, se introdujo el concepto de conductividad térmica declarada, también definida en el UNE EN ISO 10456, donde se introduce una pérdida estadística a fin de dar un valor representativo de la producción (90%) y con un determinado nivel de confiabilidad (90%).



PÉRDIDAS DE CONDUCTIVIDAD TÉRMICA A LO LARGO DEL TIEMPO

La principal causa de pérdida de propiedades térmicas es la humedad en sus diversas fases, gaseosa (vapor), líquida (agua) o sólida (hielo). Es fácil de entender si pensamos en el ejemplo cotidiano de nuestro vestuario: su estructura en fibras aisla el cuerpo en la medida en que retiene capas de aire en torno al mismo. Cuando la ropa se moja, los espacios que contenían aire atrapado están ahora rellenos de agua la que conduce el calor 23 veces más que el aire. Si esta agua se congela, conducirá el calor 96 veces más que el aire.

Hablar de patologías de la humedad en la construcción es algo muy frecuente sino la más habitual, como por ejemplo: filtraciones de agua de lluvia, nieve, heladas, condensaciones, capilaridad ascendente del terreno, la propia agua usada en la construcción del edificio. Por lo tanto, usar los aislantes más resistentes a estas posibles patologías o protegerlos en el caso de que no resistan adecuadamente, será la forma de garantizar una buena construcción y un buen funcionamiento del edificio.

Pocos son los estudios llevados a cabo y menos aún los publicados, sobre experiencias reales de obras en las que se haya analizado el comportamiento en el largo plazo de un aislante térmico específico y la durabilidad de sus propiedades.

Actualmente se destacan en elmercado, aislantes térmicos de estructura celular cerrada y que se componen de materiales que poseen alta resistencia a la difusión del vapor de agua (mu), como el polietileno expandido de baja densidad y el caucho elastomérico, precisamente porque mantienen su conductividad térmica a lo largo de los años.

En instalaciones frías, productos como ésos se consideran en sí mismos como un “sistema” de aislamiento térmico ya que no necesitan elementos complementares ni accesorios para incrementar la “barrera de vapor”. Estos aspectos son cada vez más importantes y pueden ser definitivos al elegir un aislante térmico en función de su impacto ambiental.

Casos en que la clave para resistir a los ataques de la humedad es una estructura parcial o casi totalmente cerrada:

• En las fibras o lanas minerales, la estructura es 100% porosa, por lo que torna muy fácil para el agua y más aún para el vapor, introducirse a través de los intersticios y poros de estos productos. En relación a la acústica, esta es una condición favorable para lograr absorción acústica, pero en lo que se refiere a la termodinámica, puede ser un inconveniente en los lugares donde sean probables los ataques de humedad, lo que implica una protección cuidadosa de estos aislantes térmicos.

• En las espumas plásticas celulares se produce una estructura que, dependiendo del tipo de producto, se clasifica en mayor o menor medida, como cerrada. Se llega al máximo de estructura cerrada (totalmente lo opuesto en relación con las fibras o lanas) con 98 a 100% de estructura de célula cerrada. Como hemos visto, cuanto mayor sea el contenido de humedad del aislante, menos aislará. Puede incluso acelerar la degradación del producto hasta llegar a su destrucción si dicha humedad se combina por ejemplo, con requerimientos mecánicos excesivos para la resistencia a la compresión de determinado producto.

Las patologías en aislantes térmicos debidas a la humedad líquida, pueden evitarse de dos maneras:
• Usar aislantes con adecuada resistencia a medios húmedos.
• En el caso de que el aislante no pueda soportar la humedad sin ver disminuidas sus propiedades térmicas, debemos disponer de protecciones impermeables y/o cámaras ventiladas que favorezcan la evaporación y secado de cualquier humedad retenida en el aislante.

El caso más complejo y difícil de controlar es cuando surgen humedades por condensación en superficies frías. La causa de este problema está asociada principalmente a los aislantes térmicos que presentan un comportamiento diferente o poco armonioso en relación a los dos flujos paralelos de calor y de vapor (difusión). Cuanto mayor es la diferencia existente entre las resistencias a dichos flujos, mayor será el riesgo de que surjan condensaciones bajo idénticas condiciones climáticas.

La razón se debe al hecho de que el aislante térmico reduce el flujo de calor intensamente. A consecuencia de esto, la gradiente de temperaturas presenta un salto muy fuerte y continuo en el espesor del aislante. Significa que en la cara fría del aislante la temperatura es muy baja pero ofrece poca o ninguna resistencia al flujo de vapor o difusión y el resultado es una cantidad de vapor relativamente elevada que alcanza temperaturas frías y una mayor probabilidad de que alcance la saturación o sea, condensación.

La solución que adoptan todos estos productos de aislamiento térmico, como las fibras y las lanas minerales, es interponer la llamada “barrera” de vapor en la cara caliente del aislante. De este modo el vapor se mantiene lejos de la saturación. Sin embargo hay que tener en cuenta que no hay ninguna “barrera” real (resistencia infinita a la difusión del vapor), y que de hecho, en muchos países se habla del “retardador de vapor” ya que la instalación puede dar lugar, localmente, a una resistencia mucho menor de la esperada en condiciones perfectas de test.
En soluciones de revestimiento convencional, la “barrera” de vapor, en la cara caliente del aislante, suele tener una resistencia menor que la de la llamada “impermeabilización” en la cara fría del mismo. Las expresiones “barrera de vapor” e “impermeabilización” han generado mucha confusión porque no existe una “barrera” y si existiera, la “impermeabilización” estaría más cerca de serlo, más que ningún elemento constructivo.

En términos prácticos, podemos ver más abajo un estudio donde se comparan los costos de inversión y de “payback” para 3 espesores de aislante térmico en polietileno expandido de la marca Polipex, cuya ficha técnica es:

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