FACULTAD DE INGENIERÍAAISLAMIENTO TERMOACUSTICO

1. ANTECEDENTES

1.1 Trabajos e investigaciones previas

Justificación:

Se puede beneficiar de un ahorro energético y económico de hasta un 30% en calefacción y aire acondicionado dependiendo del clima, llevando a cabo pequeñas mejoras en el aislamiento de la casa. Antes de elegir aislante, hay que tener en cuenta si la zona es húmeda o seca, si va a soportar peso o si va a necesitar una barrera contra el vapor de agua (por ejemplo, en el baño).

Las pérdidas de frío y de calor se producen por los huecos o filtraciones de ventanas y puertas, pero también por causa de los materiales con los que se visten las paredes y los techos de las viviendas y edificios. (Fenosa, s.f.)

Los aislantes térmicos se clasifican por:- Su mayor resistencia al paso del calor y el frío.- Por su conductividad.

La nomenclatura química básica que nos ayuda a reconocer las propiedades físicas de los materiales es:

La letra 'R': indica la resistencia del material al paso del calor. Cuanto mayor sea el valor numérico de R, mayor capacidad aislante tendrá el material. Por ejemplo, una R de valor 2 y 2,5 es un buen aislante; R de un valor de 1 y 1,5 es un aislante básico.

La letra 'landa' (ʎ): indica la conductividad del material. Cuanto menor sea el número landa, mayor capacidad aislante tendrá.

Tipos de aislantes térmicos:

Existen diferentes tipos de aislantes térmicos en función de su composición. Descubre sus diferencias y escoge el que más se ajuste a tus necesidades.

Aislamiento mineral: Las lanas minerales (de roca o fibra de vidrio): son un tipo de material flexible, fabricado a partir de roca volcánica. Tiene la cualidad de aislar térmica y acústicamente.Hay diversos tipos según su densidad:

Mayor densidad: se utilizan como aislamiento térmico en zonas que necesitan mayor resistencia a la compresión y al peso (suelos, tejados o fachadas ventiladas). Además, permiten aislar el ruido de impacto.

Menor densidad: se suelen poner en techos (registrables o continuos), tabiques o en entramados de madera. No son impermeables y dejan pasar el vapor de condensación, por eso, se recomienda su instalación junto con una barrera al vapor como papel de estraza (Kraft) o vinílicos.

Aislamiento térmico:

Poliestireno expandido: es un material aislante de color blanco, de diferentes densidades y grosores (desde 3 cm hasta 12). Se instala con adhesivos o entre los ladrillos de un muro. A la vez que aísla, sirve de soporte al posterior enfoscado (capa de mortero empleada para revestir una pared) y pintado.

Poliestireno extruido (XPS): a diferencia del poliestireno expandido, el extruido tiene mayor densidad y, por tanto, mayor poder aislante. Es impermeable al agua, reciclable y ofrece una alta resistencia a la compresión, a las altas temperaturas y a la deformación. Se utiliza en tabiques, fachadas, bajo cubiertas, tejas, bajo tejas, bajo láminas y suelos, principalmente.

Espumas elastoméricas domésticas o poliuretano: es un material que sirve para adherir, rellenar y aislar pequeñas zonas, como cajas de persianas o huecos. Es muy ligero y expansivo.

Aislamiento reflectante:

Reflectante: es un material muy ligero, de espesor mínimo, compuesto por guata y varias capas de reflectante. Es uno de los aislantes que mejor se comporta frente al frío y es antióxido, antialérgico e insensible al agua y a la humedad.Es de fácil instalación, ya que se adhiere a la superficie con grapas. Permite ahorrar espacio. Se usa en bajo techos, buhardillas y paredes, principalmente.

Aislamiento natural:

Corcho, cáñamo o lana de lino, algodón o lana de oveja, virutas de madera: son los productos más ecológicos, respetuosos con el medio ambiente.

Elección del tipo de aislante en función de su uso:

Antes de elegir un aislante deberás tener en cuenta el tipo de construcción, la ubicación y orientación de la casa y la zona que se pretende aislar (techos, suelos, paredes, fachada…).

Para suelos: se recomiendan las lanas minerales de mayor densidad, poliestireno extruido o reflectante.

Para aislar cubiertas y techos: se aconsejan las lanas minerales de menor densidad, reflectante o poliestireno extruido.

Para aislar paredes: muros y tabiques, se puede inclinarse por un material reflectante, lanas minerales de menor densidad, poliestireno extruido o poliestireno expandido.

Para fachadas: se recomiendan lanas minerales de mayor densidad o poliestireno extruido.

Para pequeños espacios: Conseguir el aislamiento térmico en huecos pequeños, utiliza espumas elastoméricas domésticas.

Datos relevantes:

Una capa de 3 cm de un material aislante (como la fibra de vidrio o el poliuretano) tiene la misma capacidad aislante que un muro de piedra de 1 m de espesor.

El grosor recomendado para el aislante térmico en fachadas oscila entre 5 cm y 12.

El grosor recomendado para el aislante térmico en cubiertas oscila entre 6 cm y 12.

Para aislar correctamente tu vivienda también debes contar con unas buenas ventanas. Si son las adecuadas puedes ahorrar hasta un 50% en calefacción. El doble acristalamiento es el mejor aislante del frío y protege contra el calor.

Es recomendable colocar burletes en las puertas para evitar la pérdida de temperatura.

A continuación, se hace referencia a algunas investigaciones realizadas en referente al tema de interés:

Según Bicini y colaboradores, el aislamiento tiene un lugar importante desde el punto de ahorro de energía, la pérdida de energía puede ser minimizada por las tecnologías de aislamiento. Materiales de aislamiento producidos por métodos favorables pueden ser más saludables, más durable y económico. En este estudio, se examinó el uso de residuos de algodón, ceniza y resina epoxi volar en la producción de tableros. Conductividad térmica, aislamientos de sonido y de flexión fortalezas de tableros con diferentes espesores. En general, se dio como resultado que el uso de los residuos de algodón y cenizas volantes tuvo un efecto positivo sobre las propiedades de ingeniería de

tableros de aglomerado. En esta investigación, se comprobó que los materiales de construcción ligeros producidos con desechos de algodón, cenizas volantes y resina epoxi se podrían utilizar para obtener resultados mejor aislamiento térmico y de sonido. (HanifiBinicia, 2011)

En este trabajo de investigación, la posible aplicabilidad de los residuos tela tejida (WFW) y una pérdida de este residuo (WFS), se estudió como material de construcción de aislamiento térmico. Los resultados obtenidos muestran que la aplicación de la WFW y WFS en la doble pared externa aumenta su comportamiento térmico en 56% y 30%, respectivamente. El valor de la conductividad térmica de la WFW es similar a los valores para obtener poliestireno expandido (EPS), poliestireno extruido (XPS) y la lana mineral (MW). El valor de este parámetro para la WFS es aproximadamente igual a los valores de gránulos de arcilla, vermiculita o perlita expandida. Por lo tanto, la aplicación de estos residuos como un posible material de aislamiento térmico parece ser una solución adecuada mostrando ventajas medioambientales, sostenibles y económicas. (Ana Briga-Sáa, 2012)

Un nuevo aislamiento térmico fibra de tallo de algodón material aglomerante con el medio ambiente (BCSF) hecha de fibras de tallo de algodón sin aditivos químicos fue desarrollado utilizando alta frecuencia prensado en caliente. El objetivo de este trabajo fue investigar el efecto de la densidad de la placa, el contenido de humedad de la fibra (MC) y el tiempo de prensado de la conductividad térmica y propiedades mecánicas de BCSF. Los resultados mostraron que el tablero con una densidad de 150 a 450 kg / m3 tenía los valores de conductividad térmica que van desde 0,0585 hasta 0,0815 W / m K, que estaba cerca de la de la perlita y vermiculita expandida dentro del mismo rango de densidad. Los valores de conductividad térmica tuvieron una fuerte correlación lineal con la densidad. Con el propósito de un material amable y renovable, la BCSF es especialmente adecuada para aplicaciones de techo y de la pared para ahorrar energía. (Xiao-yan Zhou, 2010)

La demanda de materiales de construcción verde está aumentando fuertemente, en especial los materiales aislantes de los recursos renovables. La aplicación de materiales naturales se ha convertido cada vez más importante como consecuencia de la creciente necesidad de conservar la energía, el uso de materiales naturales, incorporar la arquitectura y la construcción en los procesos de desarrollo sostenible, y las discusiones recientemente promulgadas sobre la eliminación adecuada de los materiales aislantes utilizados como poliestireno (EPS ). Este trabajo describe los resultados de un proyecto de investigación llevado a cabo en la Universidad de Tecnología de Viena y la Universidad Tecnológica de Brno. El objetivo es utilizar el yute, el lino, el cáñamo y el desarrollo de un nuevo material de aislamiento a partir de recursos renovables. El impacto de los cambios del contenido de humedad en relación con la tasa de cambio de otras propiedades fue el foco de la investigación. Los resultados de las pruebas muestran que la combinación correcta de materiales naturales es absolutamente comparable con materiales de convección. (Azra Korjenica, 2011)

Un material de cambio de fase orgánica (PCM) posee la capacidad de absorber y liberar gran cantidad de calor latente durante un proceso de cambio de fase durante un cierto intervalo de temperaturas. El uso de PCM en almacenamiento de energía y aislamiento térmico ha sido probado científicamente e industrialmente en muchas aplicaciones. Los estudios de investigación y desarrollo de base amplia que se concentran en las características de los PCM orgánicos conocidos y nuevos materiales como candidatos PCM, los métodos de almacenamiento de PCM, así como la resolución de los problemas

de cambio de fase específicas, como la baja conductividad térmica y sobre enfriamiento han sido revisados. Las posibles aplicaciones industriales de la PCM en el sector textil y de los sistemas de la ropa, los métodos de integración PCM en los textiles y los métodos de evaluación de sus propiedades térmicas también se presentan en este estudio. (NihalSariera, 2012)

1.2 Proyectos similares

En la actualidad se han venido desarrollando diferentes proyectos buscando el aprovechamiento de las materias primas y la utilización de productos reciclables, buscando no sólo un impacto ambiental sino económico y de sustentabilidad, generando empleo y mejoramiento en la calidad de vida.

Este es el caso de Riochevi, lo que para las empresas textileras de Colombia es basura, para una firma antioqueña es la materia prima de un negocio que crece a la par con la industria. 'Riochevi' hace la tarea más compleja. Recoge los excedentes de tela que van a los rellenos sanitarios, los clasifica de acuerdo con la calidad y color, y los procesa. De las 15.000 toneladas de residuos de telas que se desperdician en Colombia cada año, esta empresa creada en Medellín hace 39 años, recupera 6.000.La cantidad restante, en su mayoría, va a la basura impactando fuertemente al medioambiente. El material reciclado es procesado en dos plantas y de allí salen insumos como hilos y fibras que son usados para la elaboración de traperos, colchonetas o productos de hogar. (TIEMPO). Como tal, Riochevi es el único proyecto dentro de nuestro foco de interés aplicado actualmente en la industria colombiana.

Por otro lado, se ha venido desarrollando la idea del reciclaje como una práctica que se impuso desde hace varios años en la industria, Proexport, realiza un reporte de las diferentes formas y compañías involucradas en reciclaje del sector textil, mostrando las diferentes oportunidades para Colombia, sabiendo que se cuenta con un sector textil-confección importante. Ésta situación hace evidente que contamos con los insumos necesarios para implementar procesos de reciclaje como los descritos en el documento. No obstante, para poder aplicar lo descrito, es necesario contar con una infraestructura y empresas dedicadas a dicha labor, situación que requiere recursos, tecnología y consciencia ambiental, lo que puede tomar algo de tiempo. (PROEXPORT)

Finalmente, se encuentra la idea de la fabricación y uso de paneles y muros a base de materias primas y de productos reciclables reportado en diferentes artículos y trabajos de investigación, los cuales sirven como aislante térmico acústico, mejorando la calidad de vida de las personas en sus viviendas, esto como un complemento a la ingeniería y arquitectura muy bien desarrollado. A continuación se presentan algunos de los materiales utilizados para la fabricación de estos paneles y muros aislantes:

poliestireno extruido

Los paneles producidos por poliestireno extruido se caracteriza por ser paneles producidos por un material aislante duradero, resistentes al agua, de elevadas prestaciones mecánicas el cual no se pudre. Produce reducción a la oscilación térmica y acústica la cual varía según su espesor y ubicación zonal, evitando fatiga en los

materiales debido a dilataciones térmicas. Estos paneles presentan un impacto económico importante buscando reducción de daños en la construcción de edificaciones, ayudando no sólo a la parte económica sino de la misma forma a la parte ambiental. Este proyecto se presenta en Argentina donde el grupo Unamacur trabaja en ellos, produciendo gran variedad de acabados presentando además de eso una parte estética muy importante sin causar inconformidades con el diseño inicial de la estructura.

plástico de botellas

Son ladrillos fabricados a base de plástico de botellas triturados, cemento y agua. Estos ladrillos generan un impacto ambiental, ya que para su fabricación no se necesita el uso de agregados (arena, grava, etc.) por lo cual no se necesita explotación de estos mismos, tampoco es necesario el uso de hornos para su cocción no solo evitando emisiones de gases a la atmósfera, sino también una calidad y limpieza en los ladrillos.Las principales características de este tipo de ladrillos es que son más livianos y resistentes a los ladrillos convencionales, tienen una forma estética por esto se pueden usar como acabados, además que tienen una mejor considerable en el aislamiento acústico térmico en viviendas.

Gracias a la fabricación que contiene pasta de cemento (cemento y agua) y los plásticos que funcionan como agregados y además de la posibilidad de aplicar aditivos, se mejoran las características de estabilidad y resistencia de las estructuras.

lana mineral

Paneles producidos por materiales flexibles con fibras inorgánicas constituido por filamento de materiales pétreos, permitiendo conseguir productos muy ligeros con alto nivel de protección y aislamiento térmico acústico y contra el fuego. Compuesto natural conformado básicamente por arena silícea para la lana de vidrio y roca basáltica para lana de roca. Proporciona una importante ganancia de aislamiento acústico de los elementos constructivos en los que se incorpora, reduciendo el sonido notablemente.

lana de roca

Compuestos en un 98% de roca de origen basáltica y un 2% de ligante orgánico. Se obtiene fundiendo la roca a altas temperaturas, formando un colchón que es comprimido y dimensionado transformándolo en paneles. Facilita la instalación, proporciona seguridad en contra de incendios, es químicamente inerte, no hidrófilo (reacciona con el agua) y es respetuoso con el medio ambiente.

lana de vidrio

Producto de origen natural, mineral, inorgánico, compuesto por entrelazado de filamentos de vidrio aglutinados mediante una resina ignífuga. Los paneles de lana de vidrio están compuestos principalmente por arena de sílice y carbonato de calcio y de magnesio que le confiere resistencia en a la humedad. Estructura de fibras cruzadas desordenadamente, permite que el aire quede ocluido en el interior de sus poros ofreciendo una escasa conductividad, consiguiendo capacidad aislante y seguridad frente al fuego.

Se pueden formar mantas y paneles con recubrimiento o sin ellos, permitiendo su uso en edificaciones residenciales e industriales.

poliuretano

Es un producto cuya composición básica es el petróleo y el azúcar,  permite la formación de una espuma rígida ligera con más del 90% den las celdas cerradas y con buen coeficiente de conductividad térmica.  Rígido estructuralmente adherencia sobre cualquier superficie la cual amortigua vibraciones y humedad ambiental.

paneles de sándwich

Se compone de capas metálicas y materiales de aislamiento, se caracteriza por su modularidad, peso ligero, alto grado de prefabricación, propiedad de aislamiento y menor coste de montaje. Es empleado principalmente en paneles para paredes y techos.

TABLA I MATRIZ PESTEL

POLÍTICOS ECONÓMICOS SOCIALES TECNOLÓGICOS AMBIENTALES LEGALES

Algunas normas que promueven el reciclaje en Colombia se relacionan a continuación, pero actualmente el régimen de residuos sólidos se encuentra en proceso de desarrollo.

- Constitución política de Colombia 1991. Artículos 2, 49, 78, 79, 80 y 366.- Ley 09 de 1979: código sanitario nacional.- Ley 99 de 1993: se crea el ministerio de media ambiente y se organiza el SINA- Decreto 1713 de 2002: Gestión integral de residuos sólidos- Decreto 1505 de 2003: modifica el decreto 1713 en relación con los planes de gestión integral de residuos sólidos.- Política Nacional más limpia (propuesta presentada al consejo Nacional ambiental)

Este sector cuenta con pocas posibilidades de adquirir tecnologías, siendo los recicladores los principales usuarios de estos desechos. La tecnología básica es costosa y debe presentar buenos márgenes de rentabilidad.

Se requiere inversión en investigación y desarrollo, por parte de entidades públicas.

Disponibilidad de investigadores tanto profesionales como estudiantes.

Incentivar el apoyo por parte del gobierno, con el fin de ayudar a familias de estrato 0,1 y 2.

Se concentra la investigación en la ciudad e Bogotá con un alto porcentaje de desplazados, además se hace énfasis en las localidades más afectadas y con mayor densidad poblacional, como lo es la localidad de USME.

En Bogotá se encuentran muchos proyectos con enfoque social, actualmente dos de casas de viviendas de interés en proceso de ejecución.

Cambio en la tendencia de ver el uso de materiales reciclados y su aporte en la

Actualmente déficit de herramientas y equipos para la transformación de los residuos sólidos.

Se tiene acceso a información con el fin de generar tecnologías útiles y rentables.

Poca investigación por parte de entidades públicas acerca de los residuos sólidos.

Apoyo económico para innovación por parte de entidades como Colciencias y la Cámara de Comercio.

El gobierno colombiano ha implementado programas ambientales a raíz de la problemática de concentración de basuras tanto industriales como en los hogares y la mal utilización de rellenos sanitarios, incluidos en la legislación colombiana y acorde a la normatividad vigente, con el fin de fomentar la recuperación de residuos.

Es así como se han creado programas como: Plan de Gestión de residuos sólidos PGIRS; plan para el manejo integral de residuos sólidos PMIRS, entre otros (CEMPPRE, compromiso del sistema para el reciclaje), enfocados a cambiar la cultura de las basuras y fomentar desde los hogares el manejo adecuado de los residuos.

La legislación colombiana frente al tema ambiental tiene regulación por sectores, además cuenta con un desarrollo normativo propio dentro de la política nacional para la gestión de residuos sólidos soportada por la constitución Nacional.

sociedad como fuente de generación de empleos y de aporte ambiental

Igualmente se ve que día a día mas entidades están comprometidas en campañas que involucran todos los actores, mostrando beneficios y subsidios para las entidades comprometidas en el cuidado del medio ambiente.