Comunicación presentada al VII Congreso Edificios Energía Casi Nula
Autores
- Carlos Araujo Palop, Socio/Dir. Técnico Arquitecto, Thermoshield España
- Arturo Cecilia García, Socio/Dir. Técnico Ingeniero, Thermoshield España
Resumen
Los revestimientos termocerámicos de alta tecnología representan un avance muy significativo en la construcción. Esta magnífica solución incluye diversas aplicaciones: revestimiento de fachadas y cubiertas, aplicación en interiores, y revestimiento de elementos industriales como depósitos metálicos de combustibles y tuberías. Una vez aplicado, se define técnicamente como una membrana termocerámica con propiedades endotérmicas. Esta membrana está formada por esferas cerámicas huecas de tamaños microscópicos variables unidas entre sí por un aglutinante y activadores, lo que le permite, en un espesor a partir de sólo 0,3mm, funcionar como una piel que adapta su comportamiento a las condiciones de humedad y temperatura, acumulando humedad y evaporándola en los períodos de verano, enfriando así su superficie y consiguiendo un ahorro energético para los edificios (y por tanto, ahorro económico medio en las facturas de energía de a partir de un 20% en adelante). También refleja la radiación solar en un porcentaje muy elevado, no contiene productos químicos agresivos, y es elástico e impermeable. Al ser un material flexible no se cuartea, y absorbe las fisuras que se producen en las fachadas por las dilataciones y contracciones de los materiales, manteniendo un aspecto estético óptimo de las fachadas a lo largo del tiempo. Por otro lado, tiene una muy alta durabilidad del color. Estos dos factores suponen para los propietarios de los edificios un ahorro muy importante en mantenimiento y renovación de fachadas. El producto para espacios interiores también ahorra energía, es adecuado para personas alérgicas, previene la formación de condensaciones y moho, y regula la humedad en un entorno del 55% (la adecuada para condiciones de confort).
Palabras clave
Revestimiento, membrana termocerámica, ahorro energético, confort térmico, reflectividad, permeabilidad variable, higroscópico, elasticidad y eco-friendly.
Introducción: El Problema del calor
El efecto de isla de calor urbana
Las ciudades tienen su propio clima, que se ve influido por el desarrollo urbano y las emisiones. La temperatura en la ciudad es generalmente más alta que en las zonas rurales. La diferencia puede ser de hasta 10º C. La temperatura se ve afectada, entre otras cosas, por las propiedades térmicas de los materiales de construcción y las propiedades de radiación de sus superficies. Otros factores de influencia incluyen la localización geográfica de la ciudad, su geometría y la distribución de sus edificios, así como su tráfico, la industria y el comportamiento de sus habitantes.
Esto hace que se cree un efecto de isla de calor que impacta en la salud humana y en la naturaleza: Estrés térmico en el cuerpo humano, mayor consumo de energía de los sistemas de aire acondicionado y mayor número de días cálidos y noches calurosas.
Los sistemas de aire acondicionado emiten aire caliente al ambiente durante el proceso de refrigeración y consumen energía eléctrica. La Agencia Internacional de Energía (IEA, Francia) estima que el consumo de energía de los sistemas de aire acondicionado se habrá triplicado en todo el mundo para el año 2050.
Esto requiere soluciones que reduzcan de forma inteligente la demanda de energía tanto en invierno como en verano, minimicen las emisiones de gases de efecto invernadero (CO2) y limiten el impacto del efecto de isla de calor urbana.
Efectos positivos de la membrana termocerámica con efecto endotérmico en la envolvente de los edificios y el interior de los espacios
Parte de la solución del efecto de isla de calor urbana es evitar que la envolvente de los edificios se calienten del modo en que lo hacen debido a la radiación solar. Con este fin, la membrana termocerámica con efecto endotérmico Thermoshield se puede aplicar en el exterior e interior de las edificaciones reduciendo sensiblemente el consumo energético. Esta tecnología permite también un ahorro en calefacción en invierno gracias a sus propiedades.
Aplicación en cubierta
Las cubiertas de los edificios son la parte de los mismos que más radiación solar reciben. El innovador revestimiento de cubiertas Thermoshield TopShield ha sido desarrollado con el propósito de evitar que las cubiertas se calienten, maximizando la reflectancia de la radiación solar gracias a su composición química, y añadiendo el efecto de enfriamiento por evaporación. El producto tiene una Reflectancia Solar Total de 91,4%, un Índice de reflectancia solar (SRI) de 111, y una Emisividad de 88% según ensayos realizados por laboratorios independientes.
Adicionalmente a la reflectancia de la radiación, la tecnología de membrana proporciona un enfriamiento adicional de la cubierta a través de un proceso de evaporación; el revestimiento absorbe humedad del ambiente, que al evaporarse cuando se expone a la luz solar produce un enfriamiento.
Esto funciona igualmente cuando la cubierta no esta revestida en blanco, consiguiendo un efecto de enfriamiento relativamente alto mediante la evaporacion incluso con colores mas oscuros. Esto supone un ahorro en el esfuerzo de refrigeración en zonas calurosas a partir de un 20%, y que puede llegar al 50% en caso de construcciones sin aislamiento.
Aplicación en fachada
La tecnología Thermoshield permite a la membrana adaptar sus propiedades y comportamiento a las condiciones climatológicas exteriores y a la estación del año en la que nos encontremos, tal como hace la piel en el cuerpo humano.
Durante el invierno, la membrana, formada por microesferas cerámicas huecas, protege a la fachada de la entrada de agua y humedad exterior, mientras que absorbe la humedad del interior de los muros favoreciendo el aislamiento térmico.
En verano, las propiedades endotérmicas de Thermoshield le permiten acumular humedad, tanto del interior de los muros por capilaridad como del ambiente exterior en su superficie por adsorción, generando un proceso de evaporación que, unido a su alta reflectancia de la radiación solar, reduce la temperatura de las fachadas y consigue un importante ahorro de energía en aire acondicionado.
Los edificios protegidos por estos revestimientos minoran las perdidas térmicas y se reduce el esfuerzo de calefacción hasta un 20-30%. Al mismo tiempo los periodos de amortización de la inversión son muy reducidos siendo la relación precio/rendimiento comparable a la de una pintura de dispersión normal.
Aplicación en espacios interiores
El aplicar este tipo de productos en el interior de viviendas y edificios contribuye también a frenar las emisiones y el ahorro energético. Por un lado, el control de la humedad interior es posible gracias a su capacidad de difusión del vapor, regula la humedad relativa de los espacios interiores en el entorno del 55%, que es el valor que proporciona las condiciones de confort. Por otro lado, la membrana termocerámica se ocupa de lograr una distribución homogénea del calor en la estancia mediante un efecto endotérmico. La diferencia de temperatura entre el suelo y la zona del techo puede así suponer menos de 2 °C, en lugar de unos 10 °C, que es lo habitual en estancias con sistemas de calefacción por radiadores o aire acondicionado. De esta forma, evitamos el efecto “pies fríos-cabeza caliente”, tan dañino para el bienestar de las personas.
Además, se consigue un confort térmico en cualquier estación del año. En verano, absorbe la humedad de la envolvente y la expulsa hacia la superficie de la pared, de manera similar a como en verano se enfría la piel mediante la sudoración, provocando un frescor agradable incluso sin aire acondicionado. En invierno, las microesferas cerámicas irradian el calor de una manera uniforme desde las paredes y el techo, generando una sensación de confort. Además, las paredes están más secas al haberse extraído la humedad de su interior, consiguiéndose un mejor aislamiento térmico. Evita la aparición de mohos incluso en zonas de poca ventilación como garajes.
Proyecto en cubierta
Reducción de la temperatura en más de 20° C a través de un revestimiento cerámico con protección simultánea contra el agua, la corrosión y los efectos de los productos químicos.
Malasia, especialmente en la parte occidental está expuesta a un clima cálido y húmedo durante todo el año.
Los componentes metálicos están expuestos a un estrés térmico y de oxidación mucho mayor en comparación con Europa Central. Esto hace necesario encontrar de manera urgente soluciones inteligentes relacionadas con el agua y el calor.
Problema y situación inicial
Cubierta de metal de 15.500 m² oxidada y con goteras en área industrial. Con las lluvias el agua penetraba al interior del edificio produciendo goteras visibles en los pasillos de la nave. La temperatura interior bajo el techo de la nave alcanzaba prácticamente 60° C de temperatura, resultando imposible a los empleados soportar tanto calor en el interior. Los gastos de climatización para mantener la nave con una temperatura más baja eran muy elevados.
Idea y solución
En un proceso de varias etapas, se limpió la oxidación de la cubierta tanto por dentro como por fuera. Los elementos de fijación, los orificios para tornillos y las juntas de la cubierta se cubrieron con malla geotextil. Después todo se revistió con una imprimación ignífuga y posteriormente se aplicó Thermoshield Topshield mediante pulverización
Los objetivos eran los siguientes:
- Eliminar las goteras de la cubierta.
- Evitar la oxidación y desprendimiento de partículas.
- Reducir significativamente la temperatura interior de la nave.
Conclusión
Se pudo reducir de manera significativa el esfuerzo de refrigeración de la cubierta. La renovación total junto con las propiedades especiales del producto de Thermoshield también ahorran costes de operación y mantenimiento a largo plazo.
Proyecto eficiencia energética
Proyecto para mejorar la eficiencia energética y aumentar la proporción de fuentes de energía renovables utilizando el ejemplo de un proyecto agrícola polaco: BIOSTRATEG 1/269/056/5 / NCBR / 2015.
Extracto del informe original. El objetivo consistía en evaluar la aplicación de soluciones modernas e innovadoras de revestimientos aislantes y reflectantes del calor en una granja agrícola destinada a la cría y a la producción.
Situación inicial y problema
La radiación solar en las superficies exteriores del edificio, especialmente en la cubierta, hace que el interior del edificio se caliente. El mantenimiento de una temperatura interior de 18-25°C, especialmente en los meses de verano o en momentos de alta irradiación solar, solo fue posible con la ayuda de unidades de refrigeración. Los métodos habituales de protección térmica para reducir el coeficiente de conductividad térmica, utilizando materiales de aislamiento térmico y aumentando el espesor del aislamiento, ya habían alcanzado sus límites.
Idea y solución
En este caso se eligió un enfoque innovador para el problema del aislamiento térmico. Esto consistía en reducir la carga de calor que penetraba desde la superficie del edificio o inhibir la transferencia de calor desde el exterior hacia el interior tanto como fuera posible. Este enfoque exacto de solución innovadora fue la aplicaciónde un “revestimiento térmico reflectante” en las superficies de la cubierta y la pared. Los productos seleccionados con tecnología de membrana reflectante de efecto endotérmico provienen del fabricante Thermoshield.
Conclusión
El uso de revestimientos reflectantes demostró ser la solución más rentable, prácticamente independiente de la tecnología de diseño de paredes y cubiertas. Se debe resaltar lo siguiente:
- La influencia positiva en la estabilización de la temperatura en estas naves agrícolas
- La reducción significativa de la ventilación requerida para el enfriamiento (del 300% de intercambio de volumen de aire por hora al 25%)
Material, certificaciones y aplicación
El revestimiento termocerámico que se ha utilizado en ambos proyectos es Thermoshield Topshield, que cumple con las estrictas pautas de eficiencia energética de EnergyStar. En uno de los estándares más estrictos del mundo relacionado con las emisiones químicas, Topshield recibió el certificado Greenguard “Gold”. Los productos Thermoshield son en base agua y libres de disolventes y productos químicos agresivos, estando recomendados para personas alérgicas y asmáticas.
Este tipo de revestimientos se pueden aplicar sobre todas las superficies sólidas, limpias, secas, libres de óxido y libres de grasa, como metales, materiales sintéticos, fibras sintéticas y superficies firmes previamente pintadas. Su aplicación puede hacerse con brocha, rodillo o método de pulverización con pistola airless, siendo este último el más utilizado en caso de cubiertas al permitir que el acabado sea más uniforme.
Conclusiones
Los productos Thermoshield, basados en la tecnología única de membrana reflectante de efecto endotérmico, garantizan un ahorro significativo en el consumo energético de los edificios, contribuyendo a la sostenibilidad del medio ambiente.
La carga de calor de los espacios interiores se reduce significativamente en verano, mientras que en invierno se limitan las pérdidas de calor, al mismo tiempo que se controla el nivel de humedad interior en un porcentaje adecuado para el confort ambiental.
Al mismo tiempo, eliminan, previenen y evitan de manera eficaz el moho, los hongos, las algas, el musgo, la suciedad y agrietamiento en las fachadas, así como la entrada de humedad, que puedan darse como consecuencia de lluvia fuerte sobre las cubiertas.
Esto da como resultado beneficios relacionados con condiciones de vida más saludables y mejor protección de la estructura de los edificios, generando un ahorro económico complementario al ahorro derivado de la reducción de consumo energético.