Al diseñar la envolvente de nuestros proyectos, debemos poner especial cuidado en cada uno de los elementos que la componen, ya que cada una de estas capas presenta cualidades específicas que van a ser determinantes en el comportamiento térmico de nuestro edificio en su conjunto. ¿Cómo determinar este comportamiento?
Si dividimos 1 m2 de nuestra envolvente por la diferencia de temperatura entre sus caras, obtendremos un valor que corresponde a la transmitancia térmica, también llamado Valor U. Este valor nos permite conocer su nivel de aislación térmica en relación al porcentaje de energía que lo atraviesa; si el número resultante es bajo tendremos una superficie bien aislada y, por el contrario, un número alto nos alerta de una superficie deficiente termicamente.
Expresado en W/m²·K, el Valor U depende de la resistencia térmica de cada uno de los elementos que componen la superficie (porcentaje en que un elemento constructivo se opone al paso del calor), y ésta en particular obedece al espesor de cada capa y a su conductividad térmica (capacidad de conducir el calor de cada material). Revisemos las fórmulas necesarias para calcular la transmitancia térmica de nuestra envolvente.
Envolvente Térmica
La envolvente térmica está definida como la "piel" del edificio, que permite resguardar el confort térmico y acústico de sus interiores. Ésta se compone por sus cerramientos opacos (muros, suelos, techos), sus elementos operables (puertas y ventanas) y por sus puentes térmicos, que son todos aquellos puntos que permiten más fácilmente el paso del calor (puntos con variaciones geométricas o cambios de materiales).
En el caso de envolventes que no son completamente homogéneas en toda su extensión, por ejemplo en estructuras metálicas o de madera, es posible realizar cálculos diferenciados para sus distintas áreas y así obtener una mayor precisión en los resultados. El total, entonces, se calcula en base a porcentajes aproximados a cada una de ellas, los cuales se pueden encontrar en la norma local correspondiente al lugar de emplazamiento del proyecto.
Cálculo de la Transmitancia Térmica
La fórmula general para calcular el Valor U, es:
U = 1/Rt
Donde:
- U = Transmitancia Térmica (W/m²·K)*
- Rt = Resistencia Térmica Total del elemento compuesto por capas (m²·K/W), que se obtiene según:
Rt = Rsi + R1 + R2 + R3 + ... + Rn + Rse
Donde:
- Rsi = Resistencia Térmica Superficial Interior (según norma por zona climática)
- Rse = Resistencia Térmica Superficial Exterior (según norma por zona climática)
- R1, R2, R3, Rn = Resistencia Térmica de cada capa, que se obtienen según:
R = e / λ
Donde:
- e = Espesor del Material (m)
- λ = Conductividad Térmica del Material (W/K·m) (según cada material)
Podemos notar entonces que la Transmitancia Térmica es inversamente proporcional a la Resistencia Térmica: a mayor resistencia de los materiales que componen una envolvente, menor es la cantidad de calor que se pierde a través de ella.
U = 1/R
R = 1/U
Zonas Climáticas
Al obtener nuestro valor U, debemos compararlo con el valor de la transmitancia térmica máxima (o límite) especificado para la zona climática en la que se encuentra nuestro proyecto, en invierno y verano. Este número ha sido determinado por normativas locales oficiales, las cuales debes revisar con detención para asegurar el correcto funcionamiento de tu obra.
* W = Potencia (Watts) - K = Diferencia de temperaturas (Kelvin)
