Instituto Tecnolgico De Chetumal

Arquitectura

PROPIEDADES Y COMPORTAMIENTO DE LOS MATERIALES

Unidad 1: Propiedades Fsicas De Los MaterialesPropiedades Trmicas de los Materiales Profesor: Herminio Gernimo Herrera

Zuheily Anah Reyes Gutirrez.

30 DE AGOSTO DEL 2013INDICE

PROPIEDADES TERMICAS -------------------------------------- 3 DENSIDAD ---------------------------------------------------------------------------------------------- 4 CONDUCTIVIDAD Y RESISTIVIDAD ---------------------------------------------------------------- 4 CALOR ESPECFICO ----------------------------------------------------------------------------------- 5 CALOR ESPECFICO VOLUMTRICO -------------------------------------------------------------- 5 CAPACIDAD TRMICA ------------------------------------------------------------------------------- 6CARATERISTICAS SUPERFICIALES ABSORTIVIDAD Y ABSORTANCIA ----------------------------------------------------------------- 7 EMISIVIDAD ------------------------------------------------------------------------------------------- 7MATERIALES AISLANTES --------------------------------------- 9 AISLAMIENTO RESISTIVO --------------------------------------------------------------------------- 10 AISLAMIENTO REFLECTANTE ----------------------------------------------------------------------- 11MATERIALES DE ELEVADA MASA TERMICA --------------- 12 RETRASO Y AMORTIGUAMIENTO TERMICO ---------------------------------------------------- 13 EL USO APROPIADO DE LOS MATERIALES CON MASA TERMICA -------------------------- 13 CONBINACION DE AISLAMIENTO Y MASA TERMICA ------------------------------------------ 14TABLA DE PROPIEDADES TERMICAS DE MATERIALES DE CONSTRUCCION Y AISLANTES. -------------------------------- 15

6 CONCLUSION ---------------------------------------------------------- 19

1 Propiedades TrmicasSon aquellas que estn relacionadas con la temperatura y que determinan el comportamiento del material en unas condiciones dadas:

La decisin de usar unos materiales u otros puede tener un gran impacto en el desempeo trmico y energtico de los edificios. No todos los materiales son iguales, y no todos los materiales tienen el mismo comportamiento ante diferentes condiciones ambientales. Por otro lado algunos materiales tienen cualidades que, si se aprovechan, pueden ayudar a resolver lasexigencias climticasa las que se ven sometidos los edificios.Podemos afirmar que conocer con cierto detalle lascaractersticas trmicasde los materiales empleados en la edificacin resulta indispensable para tomar decisiones de diseo adecuadas. Estas son algunas propiedades trmicas.

Dilatacin trmica:Aumentan el tamao (dilatan) al subir la temperatura. El origen en que al aumentar la temperatura, aumentan las vibraciones de las partculas y da mayor separacin entre ellas.Calor especifico:Es la cantidad de energa calorfica que es preciso aportar para elevar su temperatura.Temperatura de fusin:Al calentar un slido, se amplia, dando la dilatacin, pero si sigue aumentando llega a un punto en el que las vibraciones son tales que su estructura no se mantiene y se fusiona. A la temperatura en la que sucede se le llamatemperatura de fusin,vara con la presin. La temperatura a presin normal se llamapunto de fusin.Esta caracterstica es propia de cada sustancia y en muchas ocasiones sirve para identificarla. Normalmente la fusin va acompaada de un aumento de volumen, salvo en algunas sustancias, como el agua.Difusin:La difusin son, los movimientos de los tomos de un slido desde su posicin de equilibrio hasta otras posiciones prximas. Esto se provoca por la agitacin trmica de los tomos del mismo slido. Esto quiere decir que cualquier tipo de tomo se reparte por igual por todo el slido, con el paso del tiempo.Cuando se aumenta la temperatura del slido, se produce de una forma ms fcil la difusin, puesto que este hecho constituye la agitacin de los tomos del slido.Conductividad trmica:La transmisin de calor por conduccin se verifica a travs de los cuerpos desde los puntos de mayor a menor temperatura, se debe al choque de partculas y tomos.La conduccin trmica es un parmetro indicativo del comportamiento de cada cuerpo frente a este tipo de transmisin,

DENSIDADSi bien ladensidadno es una propiedad trmica en s misma, se trata de una caracterstica que afecta de manera significativa el desempeo trmico de los materiales. La densidad, omasa especficade un material, es el cociente que resulta de dividir la cantidad demasa(kg) de dicho material por suvolumen unitario(m3). As, la densidad que caracteriza al material se mide en kilogramos por metro cbico (kg/m3).Los materiales empleados en la edificacin presentan un amplio rango de densidades. Algunos productos aislantes apenas alcanzan una densidad de 10 kg/m3, mientras que los ms pesados, como el cobre, alcanzan densidades cercanas a los 8,900 kg/m3. CONDUCTIVIDAD Y RESISTIVIDADLaconductividad(k) y laresistividadson propiedades simples de los materiales. La conductividad se refiere a la capacidad de un material para conducir calor a travs de su estructura interna y se expresa en Watts por metro grado Celsius (W/mC). Otra unidad, aunque de uso cada vez menos frecuente, es la kilocalora por hora metro grado Celsius (Kcal/mhrC). La equivalencia entre ambas unidades es:1 Kcal/mhrC = 1.163 W/mCEn algunos estudios la conductividad trmica se describe como el flujo de calor que, enrgimen estacionario, atraviesa un material de caras plano-paralelas y de espesor unitario, durante una unidad de tiempo, cuando la diferencia de temperatura entre sus caras es de una unidad.La resistividad, por otro lado, es el inverso de la conductividad (1/k) y por lo tanto representa la capacidad del material para resistir el flujo de calor. Se expresa en metro grado Celsius por Watt (mC/W).Por ejemplo, el acero es un material de elevada conductividad (50 W/mC) y baja resistividad (0.02 mC/W), mientras que el poliestireno expandido tiene una conductividad muy baja (0.03 W/mC) y una resistividad alta (33.33 mC/W). VALOR REs comn expresar la resistencia trmica de los materiales, sobre todo de los productos aislantes, como valor R. Por ejemplo, el valor R de una tpica colchoneta de fibra de vidrio suele ser de R2.4, es decir, 2.4 m2C/W.Si se toma el rea total de una capa de este material (m2), se multiplica por la diferencia de temperatura (C) y se divide por 2.4, se obtiene el flujo de calor en Watts. As, 100 m2 de aislamiento a base de colchoneta de fibra de vidrio R2.4, expuesto a una diferencia de temperatura de 20C, dejar pasar un flujo cercano a los 833 Watts.El valor R se expresa generalmente en m2C/Watt, pero en algunos pases se emplea el pie cuadrado grado fahrenheit por unidad trmica britnica (ftFh/Btu):1 m2C/Watt = 5.6745 ft2Fh/Btu1 ft2Fh/Btu = 0.1761 m2C/WattEs muy importante prestar atencin a las unidades, ya que en esos pases el valor R de la colchoneta en cuestin se expresara como R13.6 (ft2Fh/Btu).En realidad, como se indica en el apartado de resistencia total, los ndices de transmisin de calor pueden variar ligeramente ya que existe una resistencia extra a la transmisin de calor entre el aire interior y la superficie del componente, as como entre la superficie expuesta y el aire exterior. As mismo, la transmisin de calor puede variar dependiendo de la velocidad del viento. CALOR ESPECFICOElcalor especficoes una propiedad simple de los materiales que se refiere, en trminos generales, a la capacidad que tienen para acumular calor en su propia masa. Tambin se puede definir como la cantidad de calor que es necesario suministrar a una unidad de peso del material para incrementar su temperatura en un grado Celsius. Mientras mayor sea el calor especfico, ms energa tendr que suministrarse para calentar el material.Para designar al calor especfico se utiliza el smbolo Ce. En el Sistema Internacional se utiliza como unidad del calor especfico el Joule por kilogramo grado Celsius (J/kgC). En ocasiones tambin se utiliza la kilocalora por kilogramo grado Celsius (Kcal/kgC), de acuerdo a la siguiente equivalencia:1 J/kgC = 0.239 Kcal/kgCEl agua, curiosamente, tiene uno de los valores de calor especfico ms elevados, con cerca de 4,200 J/kgC. Sin embargo los valores de la gran mayora de los materiales empleados en la edificacin oscilan entre 700 y 1,500 J/kgC. En otras palabras, se trata de un parmetro que slo representa diferencias importantes en el comportamiento trmico de los materiales cuando se le considera en relacin con otras propiedades, como la densidad. CALOR ESPECFICO VOLUMTRICOElcalor especfico volumtricorepresenta la capacidad de almacenamiento de calor de un material, de acuerdo a su densidad. Se calcula multiplicando su densidad por su calor especfico, lo que nos da como unidad de medida el Kilojoule por metro cbico grado Celsius (Kj/m3C). Otra unidad de medida, aunque de uso menos comn, es la Kilocalora por metro cbico grado Celsius (Kcal/m3C). La equivalencia entre ambas medidas es como sigue:1 Kj/m3C = 0.239 Kcal/m3CDado que en realidad el calor especfico vara relativamente poco entre los principales materiales constructivos, su capacidad de almacenamiento de calor se relaciona estrechamente con la densidad: los materiales pesados, como el concreto, el ladrillo y la piedra, suelen presentar una elevada capacidad de almacenamiento de calor, mientras que con los materiales ligeros, como los aislantes, sucede lo contrario CAPACIDAD TRMICALacapacidad trmicarepresenta una medida del calor que pueden almacenar las capas de material. Para clculos simples, la capacidad trmica se puede determinar multiplicando la densidad del material por el espesor de la capa, y luego por su calor especfico, de lo cual resulta la unidad Joule por metro cuadrado grado Celsius (J/m2C). Por ejemplo, la capacidad trmica de una capa de adobe de 30cm sera la siguiente:1,600 kg/m3 * 0.3 m * 1,480 J/kgC = 710,400 J/m2C = 710.40 Kj/m2CCuando se utiliza la capacidad trmica en clculos enrgimen dinmico(con temperaturas variables), por ejemplo para estimar el desempeo de un cerramiento, es necesario emplear clculos complejos por lo que se suele recurrir a herramientas informticas.

2 Caractersticas superficiales

Laspropiedades superficialesde los materiales pueden afectar de manera significativa su desempeo trmico, por lo que es necesario tomarlas en cuenta en el momento de su eleccin. Esto es especialmente importante para los materiales que conforman las capas externas de los cerramientos. ABSORTIVIDAD Y ABSORTANCIALaabsortividades la propiedad de un material que determina la cantidad deradiacin incidenteque puede absorber. Laabsortancia, por otro lado, representa en s la fraccin de radiacin incidente que es absorbida por un material, con valores que van de 0.0 a 1.0 (aunque tambin se puede expresar en trminos de porcentaje, de 0% a 100%). La absortancia, en ocasiones denominada absorcin superficial, depende fundamentalmente del color y el acabado de los materiales.La absortancia puede ser establecida en relacin con radiaciones de diferentes longitudes de onda. Debido a ello es comn encontrar tres formas distintas de absortancia:solar,visibleytrmica:La forma ms comn se refiere a laabsortancia solar, la cual incluye el espectro visible, el infrarrojo y el ultravioleta. Este parmetro generalmente se usa para estimar la forma en que la radiacin solar afecta el balance trmico de las superficies (exteriores e interiores) de los elementos constructivos. En la tabla incluida abajo se indican los valores de absortancia solar de algunos materiales constructivos.Otro parmetro se refiere a laabsortancia visible. Esta representa la fraccin de la radiacin visible incidente que es absorbida por un material. En ese sentido el rango de longitudes de onda considerado es mucho ms estrecho que en el caso de la de radiacin solar, ya que no se incluye el espectro infrarrojo ni el ultravioleta. Este parmetro tambin afecta el balance trmico superficial, aunque generalmente se emplea en los clculos de iluminacin.Un tercer valor es el de laabsortancia trmica, el cual se puede considerar un parmetro equivalente a la emitancia. La absortancia trmica representa la fraccin de la radiacin incidente de onda larga (longitudes de onda infrarrojas) que es absorbida por un material. Este parmetro afecta el balance trmico superficial, pero suele usarse para calcular los intercambios de radiacin de onda larga entre varias superficies. Al igual que en los casos anteriores, los valores de la absortancia trmica van de 0.0 a 1.0, donde 1.0 representa las condiciones de un cuerpo negro ideal, el cual absorbera (y emitira) toda la radiacin de onda larga incidente. EMISIVIDADLaemisividadde un material representa la proporcin entre la energa radiada por dicho material y la energa que radiara uncuerpo negro ideal, dada la misma temperatura y la misma superficie. En ese sentido se trata de una medida de la capacidad de un material para absorber y radiar energa. Si asignamos al cuerpo negro ideal un valor de 1.0, entonces cualquier objeto real tiene una emisividad mayor a 0.0 y menor a 1.0.Adems de la temperatura, la emisividad depende de factores como las condiciones de las superficies (pulidas, oxidadas, grado de rugosidad), el ngulo de emisin y la longitud de onda. Sin embargo

generalmente se asume que la emisividad y la absortividad de una superficie no dependen de la longitud de onda, sino que son constantes. Esto se conoce como elsupuesto del cuerpo gris.De acuerdo a la ley de Kirchhoff, para un objeto en equilibrio trmico la emisividad es igual a la absortividad, de tal manera que un objeto que absorbe menos radiacin de la que incide sobre l tambin emitir menos radiacin que un cuerpo negro ideal.En la siguiente tabla se muestran los valores de absortancia solar y emisividad de algunos materiales comunes en la edificacin:

Fuentes: M. Evans (1980) y B. Givoni (1976)

3 Materiales aislantes

Cuando se habla deaislamiento trmicogeneralmente se piensa en el uso de materiales con una elevada resistencia trmica(o dicho en otros trminos, un bajo nivel deconductancia), con los cuales se busca reducir el flujo de energa a travs de los cerramientos. Sin embargo existe otro tipo de aislamiento, el reflectante, que funciona reduciendo el flujo decalor radiante. Algunos autores incluso sealan un tercer tipo de aislamiento, llamadocapacitivo, si bien ste se explica mejor en trminos demasa trmica. En los siguientes prrafos haremos una breve descripcin del aislamiento conductivo y el aislamiento reflectante.Entre las principales funciones de los materiales aislantes se encuentran las siguientes: Minimizar el paso de calora travs de los cerramientos, reteniendo el calor en el interior de los edificios (aislamiento del fro) o evitando su ingreso (aislamiento del calor). Controlar las temperaturas superficialesde los cerramientos, mantenindolas suficientemente altas para evitar las condensaciones, o suficientemente bajas para evitar elevadas temperaturas radiantes interiores. Modificar la inercia trmicade los cerramientos. En este caso los materiales aislantes generalmente se usan en combinacin con materiales de elevadamasa trmica. El comportamiento del cerramiento ser muy diferente si la capa aislante se ubica hacia el interior o el exterior.

AISLAMIENTO RESISTIVOEn general, adems del vaco, los peores conductores de calor son los gases (como el aire), los cuales transmiten an menos calor cuando se evitan sus movimientos convectivos. Esto ltimo se puede lograr atrapando el gas en pequeos compartimentos o en cmaras muy delgadas. Debido a ello los materiales constructivos considerados como aislantes son precisamente aquellos que deben su ligereza a la gran cantidad de aire encapsulado en su interior, como las colchonetas hechas a base de fibras. Mientras ms pequeos y numerosos sean los compartimientos de aire mayor ser la capacidad de aislamiento. Tal es el caso de materiales como el poliuretano y el poliestireno, que son aun ms eficientes que las colchonetas. Los materiales menos aislantes, obviamente, son los metales altamente conductivos como el acero y el cobre.De acuerdo a algunas normas internacionales, se consideran aislantes los productos constructivos que tienen unaconductividad trmicainferior a 0.06 W/mC y unaresistencia trmicasuperior a 0.5 m2C/W (en este ltimo parmetro entra en juego elespesordel material). Por lo que respecta a la conductividad, uno de los materiales ms aislantes empleados en la construccin es el poliisocianurato, con un valor de 0.026 W/mC, mientras que en el lmite superior se encuentran materiales como la fibra de madera (0.06 W/mC).Productos aislantes resistivosLos productos aislantes resistivos se suelen encontrar en formas distintasPlacasLas placas rgidas generalmente se hacen conespumas sintticascomo el poliestireno expandido (EPS) o extrudido (XPS), el poliuretano expandido y el poliisocianurato. En ocasiones tambin se producen mediante materiales fibrosos prensados. Algunas placas incluyenpelculas reflectantespara reducir tambin la transmisin de calor por radiacin (ver ms abajoAislamiento reflectante).Estos productos ofrecen un excelente aislamiento trmico (un elevado valor R) y acstico, adems de que son relativamente resistentes a pesar de su ligereza. Por otro lado suelen brindar una buena cobertura superficial, reduciendo las prdidas y ganancias de calor a travs de fisuras, si bien es necesario tener cuidado con las juntas. Las placas aislantes generalmente se aplican en la parte externa de los cerramientos exteriores (muros y cubiertas) o en cmaras de aire. Tambin es comn su uso en cimentaciones, suelos y cielorrasos.FieltrosLos fieltros (o colchonetas) se fabrican con distintos tipos defibrasque pueden ser sintticas, de vidrio, minerales o naturales. La fibra de vidrio se produce con arena y vidrio reciclado, mientras que la fibra mineral se hace con una mezcla de roca basltica y residuos metlicos triturados. Por lo que respecta a las fibras naturales, se han desarrollado fieltros a partir de la lana, el algodn e incluso productos como la cscara de coco. Aunque no son tan eficientes como las placas aislantes, los fieltros representan una opcin interesante desde el punto de vista de la sustentabilidad, sobre todo los que se derivan de productos naturales.Los fieltros se encuentran disponibles en forma extendida o en rollos. Algunos incluyen pelculas textiles o plsticas, en una o ambas caras, con el objeto de brindarles mayor resistencia y estabilidad, impedir el paso del vapor de agua o incluso proporcionar aislamiento radiante. Una ventaja importante de los fieltros es su flexibilidad, ya que son muy fciles de cortar y adaptar a distintas situaciones de obra.Aislantes rociadosLos aislantes rociados se componen defibras sueltaso pequeosagregados, generalmente adicionados conadhesivospara hacerlos ms resistentes. Generalmente se producen con fibras de vidrio, minerales o de celulosa, si bien en algunos lugares se emplean fibras de lana ovina. En el caso de las fibras de celulosa, casi siempre se producen a partir de papel reciclado y se tratan con qumicos que retardan el fuego.Estos aislantes suelen aplicarse sobre los cielorrasos o como relleno de cavidades en el interior de algunos cerramientos.Espumas de rellenoLas espumas de relleno, generalmente producidas con base en materiales como el poliuretano, se introducen directamente en las cavidades de algunos cerramientos. Al inyectarla, la espuma se expande hasta llenar por completo dichas cavidades.Una desventaja de las espumas es que casi siempre deben ser aplicadas por instaladores profesionales y con equipos especiales. Por otro lado, debido a la potencial toxicidad de algunas de ellas, es necesario garantizar que no queden expuestas al ambiente. Sin embargo ofrecen la posibilidad de generar un aislamiento perfectamente ajustado a las cavidades, haciendo ms eficiente su funcin y reduciendo las infiltraciones de aire a travs de la envolvente. Aislamiento reflectante (radiante)A diferencia de los aislantes resistivos, que reducen la transferencia de calor por conduccin, los aislantes reflectantesactan como barrera a lasondas radiantes, principalmente aquellas ubicadas en el rango de losinfrarrojos. Por lo general se producen fijando una capa dealuminio, u otro material de brillo similar, a una lmina ms o menos flexible de plstico o de cartn.En la gran mayora de los materiales empleados en la construccin existe una relacin directa entre su capacidad para absorber y emitir radiacin, la cual depende tanto de su color como de sus caractersticas superficiales. Los materiales con acabado oscuro y mate suelen presentar valores altos deabsortanciay emisividad, mientras que en los materiales con acabado claro y brillante estos valores suelen ser mucho ms bajos. Estos ltimos son los ms adecuados para generar aislamiento reflectante. Obviamente mientras ms claros y brillantes sean mayor ser su eficiencia.Debido a que los aislantes reflectantes slo reducen la transferencia de calor radiante (no son buenos para reducir la transferencia porconduccin) deben aplicarse en la superficie interior o exterior de los cerramientos, o bien dentro de una cmara de aire. Por otra parte es importante considerar que su nivel de resistencia a los flujos de calor depende en buena medida de la direccin de dichos flujos. Generalmente resultan ms efectivos ante losflujos de calor descendentes.Los aislantes reflectantes se pueden emplear para reducir tanto las ganancias de calor en los climas clidos como las prdidas en los climas fros, aunque suelen ser bastante ms eficientes en la primera situacin. En todo caso para ser efectivos deben tener un alto ndice dereflectancia(por lo menos 0.9).

4 Materiales de elevada masa trmica

Los materiales que tienen una elevadacapacidad trmica, es decir, unespesor considerable y un gran calor especfico volumtrico, as como una conductividad moderada, digamos entre 0.5 y 2.0 W/mC, generan lo que se conoce comoefecto de masa trmica. Entre ellos podemos incluir el adobe (y la tierra en general), el ladrillo, la piedra, el concreto y el agua (uno de los ms eficientes).Estos materiales pesados tienen la cualidad de absorber la energa calrica y distribuirla gradualmente en su estructura interna. Dado que requieren una gran cantidad de energa para aumentar su temperatura, los procesos de transmisin de calor por conduccin a travs de ellos propician un efecto de almacenamiento de calor, lo cual provoca fenmenos bastante peculiares. Para comprenderlos mejor imaginemos la siguiente secuencia de eventos:Un muro grueso de adobe recibe una cantidad importante de radiacin solar durante el da. La radiacin solar calienta la superficie exterior del muro y ese calor es absorbido y transmitido lentamente hacia la superficie interior (siempre y cuando sta tenga una temperatura inferior). Unas 8 horas despus de que el muro recibi la mayor cantidad de energa, es decir, durante la noche, su superficie interior alcanza la mayor temperatura posible, contribuyendo a calentar el espacio interior. Para ese momento el muro ha almacenado una cantidad importante de energa, por lo que seguir radiando calor hacia el interior bastantes horas despus de que la superficie exterior haya dejado de recibir radiacin. An cuando durante la noche el muro pierde calor tambin hacia afuera (si la temperatura exterior desciende lo suficiente) una parte importante de ste continuar ingresando al espacio interior.Para medir de manera objetiva el efecto de masa trmica se han definido dos conceptos que operan en rgimen dinmico y actan en forma simultnea: el retraso y el amortiguamiento trmicos.

RETRASO Y AMORTIGUAMIENTO TRMICOSElretraso trmico, en ocasiones llamadodesfase, hace referencia al tiempo que tarda en pasar el calor a travs de una capa de material. Dicho en otros trminos, es el tiempo transcurrido entre los momentos en que se dan las temperaturas mximas en cada una de las superficies del material. Mientras mayores sean el espesor y la capacidad trmica, y menor la conductividad, ms tiempo requerir la energa calrica para atravesarlo. Un muro de adobe de 60cm de espesor, por ejemplo, puede presentar un retraso trmico de 8-10 horas (el tiempo exacto depender de otros factores, como la diferencia de temperatura entre las superficies interior y exterior).Por otro lado elamortiguamiento trmico, en algunos estudios denominadodecremento, mide la reduccin de la temperatura cclica de una superficie (generalmente la interior) respecto a la temperatura cclica de la superficie contraria. Podemos visualizar este fenmeno mediante dos curvas que representen la oscilacin diaria de la temperatura en cada superficie. Recurriendo al mismo ejemplo del muro de adobe, la superficie exterior puede presentar una oscilacin diaria de 18C, mientras que la superficie interior presenta una oscilacin diaria de 9C. Tenemos entonces unfactor de amortiguamientode 0.5 (oscilacin interior / oscilacin exterior). Mientras ms pequeo sea el valor del factor de amortiguamiento ms estables tendern a ser las temperaturas interiores.Al actuar de manera conjunta, estos dos factores provocan tanto una reduccin de los flujos de calor como un desfase de los momentos en que se alcanzan las mximas temperaturas superficiales. El efecto global es unaestabilizacin de las temperaturasen el interior de los edificios respecto a las temperaturas exteriores. En condiciones estndar un muro de fbrica de ladrillo de 10cm podra presentar un desfase de 1 hora y un amortiguamiento de 0.90, mientras que otro de 30cm podra presentara un desfase de 5 horas y un amortiguamiento de 0.70. EL USO APROPIADO DE LOS MATERIALES CON MASA TRMICALos materiales de elevada masa trmica ofrecen el mayor potencial de aprovechamiento en los lugares cuyas temperaturas presentan variaciones diarias significativas. Por ejemplo en algunos desiertos la temperatura exterior puede alcanzar los 40C durante la tarde, mientras que puede descender hasta los 10C durante la madrugada. En los edificios con cerramientos de elevada masa trmica (con un retraso trmico de entre 8 y 12 horas) los aportes calricos diurnos pueden llegar a los espacios interiores durante la noche, es decir, cuando son necesarios para contrarrestar el descenso de la temperatura exterior. Por otro lado, al haber descargado gran parte de su energa calrica durante la noche, los cerramientos son capaces de absorber aportes calricos durante el da, contribuyendo a reducir las temperaturas interiores. Este ltimo fenmeno es especialmente efectivo cuando se aprovecha la ventilacin natural durante el periodo nocturno.En los climas que son constantemente clidos los materiales de elevada masa trmica suelen tener efectos reducidos, e incluso pueden llegar a ser perjudiciales. Esto se debe a que la superficie interior de los cerramientos tiende a mantener una temperatura cercana al promedio de las temperaturas exteriores. Si sta se ubica cerca del lmite superior del rango de temperaturas de confort, de hecho puede contribuir a incrementar el disconfort de los ocupantes. Esa es la razn por la que la arquitectura verncula en los lugares de clima tropical suele ser de materiales ligeros y de reducida masa trmica, generalmente vegetales.Algo similar sucede en los lugares muy fros, como las regiones subpolares, donde la prioridad suele ser un elevado aislamiento. En ste caso la masa trmica expuesta se reduce al mnimo. Sin embargo en algunas circunstancias estos materiales se pueden aprovechar en forma localizada y en pequea escala, por ejemplo mediantechimeneasymuros Trombe.Otro aspecto a considerar es la calibracin del espesor de los cerramientos de elevada masa trmica. Cuando stos son muy delgados el calor absorbido afecta a los espacios interiores casi de inmediato, es decir, cuando resulta ms perjudicial. Adems las prdidas de calor en los periodos fros suelen ser muy rpidas. Si son demasiado gruesos, curiosamente, pueden generar un efecto similar: la acumulacin y transmisin de calor requieren periodos excesivamente largos, por lo que los aportes de calor hacia el interior se pueden dar cuando no son necesarios.Los edificios con sistemas de climatizacin artificial merecen mencin aparte. En ste caso la elevada masa trmica tambin puede llegar a ser perjudicial, ya que dichos sistemas se ven obligados a trabajar en buena medida para enfriar o calentar los cerramientos, antes de lograr un adecuado acondicionamiento de los espacios interiores. Esto es an ms evidente en los lugares de uso espordicos (un teatro, por ejemplo), en los que se requiere un efecto prcticamente inmediato de los sistemas de climatizacin. COMBINACIN DE AISLAMIENTO Y MASA TRMICALa combinacin de materiales aislantes y materiales de elevada masa trmica en los cerramientos de los edificios suele redituar grandes beneficios. Uno de ellos es que los componentes con masa trmica no requieren un gran espesor para trabajar de manera eficiente (generalmente un grosor de 15 a 25cm es adecuado) lo cual significa ahorros importantes, tanto de espacio como de recursos econmicos. El ms importante, sin embargo, es que se pueden lograr prestaciones trmicas ms significativas que cuando slo se usa alguno de ellos.Numerosas investigaciones han demostrado que lo ideal es ubicar el material aislante hacia el exterior, de preferencia en forma continua para evitar los puentes trmicos. De esa manera la masa trmica interacta ms eficientemente con los espacios interiores, mientras que el aislamiento constituye una barrera tanto al ingreso del calor (en los periodos clidos) como a las prdidas (durante los periodos fros).

PROPIEDADES TRMICAS DE MATERIALES DE CONSTRUCCIN Y AISLANTES

MaterialDensidad(kg/m3)Calor especfico(J/(kgK))Conductividad trmica(W/(mK))Difusividadtrmica(m2/s) (x10-6)

Acero785046047-5813,01-16,06

Agua100041860,580,139

Aire1,210000,02621,67

Alpaca8,7239829,18384,8

Aluminio2700909209-23285,16-94,53

Amianto383-4008160,078-0,1130,250-0,346

Arcilla refractaria20008790,460,261

Arena hmeda1640-1,13-

Arena seca14007950,33-0,580,296-0,521

Asfalto212017000,74-0,760,205-0,211

Baldosas cermicas1750-0,81-

Baquelita12709000,2330,201

Bitumen asfltico1000-0,198-

Bloques cermicos730-0,37-

Bronce8000360116-18640,28-64,58

Carbn (antracita)137012600,2380,139

Cartn--0,14-0,35-

Cemento (duro)--1,047-

Cinc7140389106-14038,16-50,41

Cobre8900389372-385107,45-111,20

Corcho (expandido)120-0,036-

Corcho (tableros)12018800,0420,186

Espuma de poliuretano4016740,0290,433

Espuma de vidrio100-0,047-

Estao74002516434,46

Fibra de vidrio2207950,0350,200

Fundicin7500-55,8-

Glicerina127024300,290,094

Goma dura115020090,1630,070

Goma esponjosa224-0,055-

Granito275083731,303

Hierro78704737219,34

Hormign22008371,40,761

Hormign de cascote1600-1800-0,75-0,93-

Lminas de fibra de madera200-0,047-

Ladrillo al cromo30008402,320,921

Ladrillo comn18008400,80,529

Ladrillo de circonio3600-2,44-

Ladrillo de magnesita200011302,681,186

Ladrillo de mampostera17008370,6580,462

Ladrillo de slice1900-1,070-

Lana de vidrio100-2006700,036-0,0400,537-0,299

Latn855039481-11624,04-34,43

Linleo535-0,081-

Litio530360301,21578,61

Madera84013810,130,112

Madera de abedul65018840,1420,116

Madera de alerce65012980,1160,137

Madera de arce75015910,3490,292

Madera de chopo65013400,1520,175

Madera de fresno75015910,3490,292

Madera de haya80013400,1430,133

Madera de haya blanca70013400,1430,152

Madera de pino65012980,1630,193

Madera de pino blanco55014650,1160,144

Madera de roble85023860,2090,103

Mrmol24008792,090,991

Mica2900-0,523-

Mortero de cal y cemento1900-0,7-

Mortero de cemento2100-1,4-

Mortero de vermiculita300-650-0,14-0,26-

Mortero de yeso1000-0,76-

Mortero para revoques1800-2000-1,16-

Nquel880046052,312,92

Oro19330130308,2122,65

Pizarra26507580,420,209

Placas de yeso600-1200-0,29-0,58-

Plata10500234418170,13

Plexigls1180-0,195-

Plomo113401303523,74

Poliestireno105012000,1570,125

Porcelana23509210,810,374

Serrn215-0,071-

Tierra de diatomeas4668790,1260,308

Tejas cermicas1650-0,76-

Vermiculita expandida1008370,070,836

Vermiculita suelta1508370,080,637

Vidrio27008330,810,360

Yeso18008370,810,538

Donde: Densidad (): masa de material por unidad de volumen: = m / V (kg/m3). Calor especfico (C): cantidad de energa necesaria para aumentar en 1 C la temperatura de 1 kg de material. Indica la mayor o menor dificultad que presenta una sustancia para experimentar cambios de temperatura bajo el suministro de calor. Los materiales que presenten un elevado calor especfico sern buenos aislantes. Sus unidades del Sistema Internacional son J/(kgK), aunque tambin se suele presentar como kcal/(kgC); siendo 1 cal = 4,184 J. Por otra parte, el producto de la densidad de un material por su calor especfico ( C)caracteriza la inercia trmica de esa sustancia, siendo esta la capacidad de almacenamiento de energa. Conductividad trmica (k): capacidad de un material para transferir calor. La conduccin trmica es el fenmeno por el cual el calor se transporta de regiones de alta temperatura a regiones de baja temperatura dentro de un mismo material o entre diferentes cuerpos. Las unidades de conductividad trmica en el Sistema Internacional son W/(mK), aunque tambin se expresa como kcal/(hmC), siendo la equivalencia: 1 W/(mK) = 0,86 kcal/(hmC). Difusividad trmica (): caracteriza la rapidez con la que vara la temperatura del material ante una solicitud trmica, por ejemplo, ante una variacin brusca de temperatura en la superficie. Se puede calcular mediante la siguiente expresin: = k / ( C) (m2/s)

CONCLUSIN Se puede decir sobre la gran importancia que tiene el saber las cualidades de los materiales para poder aprovechar as para resolver exigencias climticas del lugar en donde este situado el edificio. Tambin la decisin de usar unos materiales u otros puede tener un gran impacto en el desempeo trmico y energtico de los edificios. No todos los materiales son iguales, y no todos los materiales tienen el mismo comportamiento ante diferentes condiciones ambientales. Es muy importante decir que conocer con cierto detalle lascaractersticas trmicasde los materiales empleados en la edificacin resulta indispensable para tomar decisiones de diseo adecuadas.

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