Resistencia térmica. Material vs Calor

Cuando iniciamos una construcción o una reforma se presentan ante nosotros multitud de materiales con capacidades aislantes. Su misión será la de proteger nuestra vivienda contra las inclemencias del tiempo, impidiendo la entrada de humedades y corrientes frías del exterior y manteniendo la temperatura de forma estable.

Estos materiales muestran unas características y comportamientos diferentes. Generalmente, la elección entre uno y otro dependerá de diferentes variables entre las que se incluyen la localización y orientación el edificio, sus condiciones climáticas, el precio, etc.

Pero ¿Cómo han llegado esos materiales a ser considerados aislantes? Para ello conviene que conozcamos la resistencia térmica, sus parámetros y los métodos que se emplean para definir cuándo un material es un buen aislante. Lo has adivinado, hoy hablamos de resistencia térmica.

La resistencia térmica determina el aislante

En pocas palabras, podemos decir que la resistencia térmica es la capacidad de un material de oponerse al flujo de calor.

  • Si los materiales son homogéneos, la resistencia térmica representará la relación entre el espesor y la conductividad térmica del material.
  • Entre materiales no homogéneos, supondrá el inverso de la conductancia térmica, esto es, la transferencia de calor que se dará entre ambos.

La resistencia térmica de la capa de un material se mide en W/(K.m), lo que tiene en cuenta el espesor y la conductividad térmica. Se diferencia de la superficie térmica total, en la que se tienen en cuenta las dos caras del material a evaluar.

La resistencia térmica (r) se calcula a través de los siguientes parámetros:

  • Conductividad térmica -λ
  • Espesor del material – e
  • La relación entre conductividad – λ y espesor se utiliza para determinar -R, la resistencia térmica. De este modo: R = e/λ

Así, tenemos que cuanto mayor sea el valor R, mayor será la capacidad aislante del material por su resistencia al flujo de temperatura a través de él.

Resistencia Térmica de los elementos de una pared

El coeficiente de transmisión térmica (Up)

Este coeficiente es el que se utiliza para determinar el nivel de aislamiento de una pared. Entra en relación directa con el valor -R que acabamos de ver y nos indica la cantidad de calor que pasa, por unidad de tiempo, a través de la unidad de superficie del material a analizar.

Para analizarlo, al igual que ocurre con el cálculo de la conductividad térmica, se requiere de un análisis en estado estacionario, ya que los valores pueden sufrir variaciones, por ejemplo, en presencia de humedad.

Algunos de los materiales con mejor Up utilizados en la construcción son:

Material Conductividad Térmica (W/(m·K))
Poliuretano 0,018-0,025
Poliestireno expandido 0,025-0,045
Fibra de vidrio 0,03-0,071​
Corcho 0,04-0,301​
Madera 0,131​
Ladrillo refractario 0,47-1,051​
Vidrio 0,6 – 11​
Ladrillo 0,801​
Acero inoxidable 16,32​
Aluminio 209,31​
Alpaca 29,11​
Acero 47 – 581​

Norma UNE-EN 12667:2002

Los métodos de ensayo para para determinar tanto la resistencia como la conductividad térmica de los materiales vienen recogidos en la Norma UNE-EN 12667:2002. En esta norma se establecen los resultados mínimos para considerar a un material como aislante.

Para poder determinar la conductividad térmica y la resistencia de un material deben cumplirse una serie de requisitos relativos a la temperatura, al flujo de calor y a la estabilidad de la señal de la medida.

Estos valores deberán permanecer estables para que el estudio pueda llevarse a cabo correctamente. Veamos ahora los métodos aprobados por la norma:

Método de la placa caliente

El método de la placa caliente consta de una placa que suministra calor a las muestras a examinar, que se colocan a ambos lados de la placa. El calor fluye entonces a través de las muestras, iniciándose la medición de los valores antes vistos. Se trata de un método absoluto.

Flujo de calor

El flujo de calor es un método relativo basado en una calibración previa hecha con un material cuya conductividad haya sido certificada. Actualmente, es el método más empleado por su rapidez.

Para la medición existen diferentes variantes, como la simétrica de una muestra, de dos muestras o asimétrica con una muestra.

El ensayo consta de dos placas, una fija y otra móvil en contacto con el material a analizar. Mediante un gradiente de temperatura se producirá un flujo de calor que medirá la conductividad del material.

Los grandes aislantes en la construcción

Como vimos en nuestra entrada sobre aislantes térmicos, existe un gran número de materiales en el mercado del aislamiento, desde productos naturales y biodegradables como el corcho o la lana, hasta compuestos como el poliuretano expandido.

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