MANEJO EFICIENTE Y SOSTENIBLE DEL CALOR EN CONSTRUCCIONES MODERNAS

¿Tienes la sensación de que en los últimos años la temperatura de tu casa ha aumentado? Más que una impresión, el aumento de la temperatura es real debido al efecto de “islas urbanas de calor”. Las ciudades generan un microclima que aumenta su nivel promedio de temperatura debido a que los materiales de construcción convencionales retienen el calor durante las horas del día y posteriormente lo liberan en horas de la noche/madrugada. El efecto final es un incremento de la temperatura promedio reduciendo el confort y aumentando los costos de acondicionamiento térmico de los ambientes.
Hechos:

• Tu casa/apartamento absorbe hasta el 90% de la radiación solar que recibe.
• Todos los materiales absorben algo de radiación, aun los materiales blancos.
• Acondicionar el aire requiere 1500 horas al año en una casa promedio.
• Un aire acondicionado consume la energía equivalente a 350 bombillos de 10W cada hora.
• Incorporar una solución que evite la absorción de luz solar puede reducir la temperatura superficial de tu casa hasta un 40% y ahorrarte el uso del aire acondicionado.

Interacción de la luz solar con los materiales de construcción

En general, cuando la luz solar incide sobre un material se generan los siguientes fenómenos: reflexión, absorción, transmisión y emisión.
• La reflectividad solar (SR, por sus siglas en inglés) es la habilidad de un material para reflejar la radiación solar. Una SR igual a cero significa que el material absorbe toda la radiación mientras que una SR igual a 1 se refiere a un material que refleja toda la radiación.
• La transmisión es relevante cuando se consideran materiales transparentes o translucidos. En los materiales opacos la transmisión es nula.
• Una parte de la radiación es absorbida por el material lo cual produce un aumento de su temperatura.
• La emisividad (E) de un material es su habilidad para remitir la radiación tras haberla absorbido. Varía entre 0 y 1.
Para evitar que el material de construcción se caliente, se busca que refleje la mayor cantidad de luz (SR cercano a 1) y que emita rápidamente lo que alcance a absorber (E cercano a 1). Estas variables se condensan en un parámetro denominado Índice de reflectancia solar (SRI, por sus siglas en inglés) el cual se calcula acorde a la norma ASTM E 1980. La SRI representa la habilidad global de un material para rechazar el calor generado por el sol y se utiliza para cumplir con los requisitos LEED.

Alternativas para repeler en calor en construcciones
Entre las alternativas para lograr soluciones sostenibles al problema del calor en las edificaciones se tienen:
1. Reflejar la radiación solar.
Este método pasivo se basa en integrar recubrimientos que reflejen la luz solar. En el mercado existen varios productos con un SRI de hasta 122. Para entender este valor consideremos el caso de un techo de cinc. Inicialmente, se podría pensar que el cinc es una buena alternativa ya que se asemeja a un espejo cuya reflectividad solar (SR) es de 0.67 lo cual es un valor relativamente alto. Sin embargo, la emisividad (E) de este material es muy baja y corresponde a 0.26. Estos valores producen una SRI de 61 aproximadamente implicando a una temperatura del techo de 60°C aproximadamente.
Por otra parte, al recubrir el mismo techo de cinc con una pintura de alto desempeño, las propiedades ópticas de la superficie cambian. La nueva SR es de 0.9 mientras que la E se sitúa en 0.8. En estas condiciones la SRI aumenta hasta 113 y el techo sólo se calentará máximo hasta 40°C.
2. Integración de marquesinas
Otra estrategia más costosa consiste en la incorporación de marquesinas en la estructura de las edificaciones. Estas marquesinas proporcionan un espacio por el cual el aire puede fluir más fácilmente facilitando la transferencia de calor con el aire exterior a la edificación. Las marquesinas funcionan como elementos de anclaje donde se pueden incorporar elementos tales como como persianas, techos falsos, poli-sombras, paneles solares e inclusive vegetación.
3. Investigación avanzada en materiales.
Las estrategias consideradas hasta el momento son pasivas en el sentido de que el objetivo es evitar la radiación solar. Sin embargo, ¿será que existe algún método activo en el cual la radiación por si misma ayude a enfriar? De hecho, en experimentos de física atómica se ha consolidado una técnica llamada “enfriamento con láser” en donde se logran temperaturas ultra-bajas usando luz. Esta técnica ha inspirado el desarrollo de una nueva pintura que promete revolucionará los recubrimientos contra el calor. Sus creadores argumentan que esta nueva pintura emite una radiación con mayor energía a la radiación de la luz solar incidente. La diferencia de energía es compensada por el calor circundante lo que implica que la superficie reduce la temperatura de sus alrededores. Las simulaciones demuestran reducciones de 10°C y aun se trabaja en reducir los costos de fabricación estimados en USD$ 3 /m2.
Sin lugar a dudas, el manejo del calor es un tema relevante en las edificaciones actuales y continuará motivando desarrollos tecnológicos. El objetivo final es lograr una solución económica, que brinde confort térmico y que sea amigable con el medio ambiente. ¿Quieres ampliar alguno de estos puntos? Escríbenos a proyectos@pratma.com