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La importancia de la inercia térmica en construcción

Jorge

Jorge

Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos

¿Qué se entiende por inercia térmica?

Para entender lo que es la inercia térmica hay que definir previamente qué se conoce como conductividad térmica y capacidad calorífica volumétrica.

La conductividad térmica es una propiedad física de los materiales que permite medir su capacidad para conducir el calor a través de ellos (se expresa en J/msK).

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La capacidad calorífica volumétrica de una sustancia describe la capacidad que tiene un cierto volumen de dicha sustancia para almacenar calor cuando sufre un cambio de temperatura (se suele medir en kJ/m3K). Puede obtenerse a partir del calor específico de la sustancia, multiplicándolo por su densidad.

El concepto de inercia térmica es empleado cuando se estudian procesos de transferencia de calor y se define como la raíz cuadrada del producto de la conductividad térmica y la capacidad calorífica volumétrica de un material (las unidades de medida en el Sistema Internacional para la inercia térmica son los J/. Hace referencia a la mayor o menor capacidad que tienen los cuerpos de mantener su temperatura. O dicho de otra manera: la inercia térmica de un determinado elemento mide la resistencia que tiene a variar su temperatura.

Un material con gran inercia térmica tiene un comportamiento termo-regulador, es decir, absorbe el exceso de temperatura ambiental cuando ésta sube para después liberarla de nuevo al ambiente cuando desciende. Esto es, contribuye a mantener una temperatura media estable en su entorno al ser capaz de actuar sobre la regulación térmica en condiciones de gradiente térmico.

Esa circunstancia es de gran interés por su aplicación práctica en el ámbito de la edificación, pues el uso de soluciones constructivas que contemplen la inercia térmica de sus elementos puede contribuir a la mayor eficiencia energética de los edificios.

Así, el efecto que la inercia térmica de muros y forjados tiene en la temperatura interior de una vivienda equivale a una amortiguación y un desfase en la curva que representa la oscilación térmica diaria que existiría en ausencia de esos elementos (o sea, que la gráfica que corresponde a la variación térmica en el exterior experimenta un achatamiento y un desplazamiento lateral, o lo que es lo mismo, los valores extremos de temperaturas a lo largo del día se reducen y los mismos se alcanzan con una cierta demora con respecto a lo que sucede en el exterior).

¿De qué depende la inercia térmica?

La inercia térmica de un cuerpo depende fundamentalmente de su composición. A la vista de la definición de inercia térmica, cuanto mayor sea la conductividad y la capacidad calorífica de sus componentes, mayor será su inercia térmica. En términos generales, el tipo de cada material con el cual esté hecho y la cantidad que represente (en definitiva, su peso) son los factores que influyen en la respuesta de un cuerpo frente a las variaciones térmicas que pueda experimentar.

En el caso de los elementos constructivos, los materiales empleados para su ejecución tienen comportamientos muy similares (capacidades caloríficas de entre 1.500 y 2.000 kJ/m3.K), por lo que su inercia térmica varía principalmente con su geometría (los m3 que haya) y, por tanto, con su masa (relacionada con esos m3 mediante la densidad). De ahí que muchas veces se utilice el término de masa térmica en sustitución del de inercia térmica.

Es interesante señalar que el agua es uno de los elementos con mayor inercia térmica (esta circunstancia tiene que ver, por ejemplo, con que el agua de un arroyo se mantenga en verano a una temperatura muy por debajo a la del ambiente). De ahí que las construcciones en sótano o con cubiertas vegetales mantengan tan bien su temperatura interior (la tierra contiene un alto porcentaje de agua, lo cual redunda en su inercia térmica).

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¿Cómo utilizar la inercia térmica a nuestro favor?

La mayor necesidad energética de un hogar puede ser la empleada para enfriarlo o calentarlo, según la estación del año de la que se trate (meses cálidos o fríos, respectivamente). Es por ello que el Código Técnico regula las características del aislamiento de las viviendas para asegurar la existencia de menores gradientes térmicos (si la casa está bien aislada, se requiere un menor consumo energético para alcanzar una determinada temperatura de confort).

Sin embargo, la inercia térmica no está suficientemente contemplada en los compendios técnicos y puede ser también una gran aliada en la búsqueda de una mejor eficiencia energética. El uso de elementos de elevada masa térmica en muros y suelos puede ayudar a mantener temperaturas interiores confortables en las viviendas: en invierno, el uso de estos elementos (unidos a una buena iluminación natural) permite captar la energía solar y que ésta sea liberada lentamente al ambiente interior durante la noche; mientras que, en verano, esos mismos elementos actúan como disipadores del calor (siempre que se aplique una buena ventilación por las noches que extraiga el calor hacia el exterior).

Cuando se habla de elementos de elevada masa térmica, lo más común quizás sea pensar en las típicas casas antiguas de muros de adobe de gran espesor (o sea, conseguir una gran inercia mediante el uso de un gran volumen o, lo que es lo mismo, una gran masa); pero hoy en día se puede conseguir ese mismo efecto mediante el empleo de lo que se conoce como PCMs, o Materiales de Cambio de Fase, que son materiales que consiguen almacenar calor en forma de calor latente mediante un cambio de estado.

El ejemplo más sorprendente de este tipo de materiales son las parafinas microencapsuladas, que pueden ser utilizadas como un árido más, posibilitando que muros de hormigón de pequeños espesores se comporten como esos muros de adobe de los que se hablaba antes.

En cualquier caso, hay que tener muy en cuenta el uso que se va a hacer de la vivienda y no intentar suplir completamente las necesidades de calefacción o refrigeración mediante el empleo exclusivo de un diseño basado en la inercia térmica. Además, siempre es conveniente aislar, si bien sólo por el exterior, ya que no es nada adecuado que el aislamiento se aplique en el interior (así, por ejemplo, si cubrimos una gran solera de hormigón con una bonita moqueta, lo único que conseguiremos será perder gran parte del potencial del hormigón al aislarlo parcialmente del ambiente interior).

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