¿Está buscando aislar su hogar pero no está seguro cual aislante es mejor?. ¿Poliuretano expandido o celulosa?
Sin duda que un buen aislante térmico ayuda a reducir los costos de calefacción y climatización al evitar que el calor se escape al exterior durante el invierno y a frenar la entrada de calor durante el verano. En este artículo comparamos las diferencias entre los que podrían ser los dos mejores aislantes térmicos del mercado, el aislante de espuma de poliuretano expandido y el aislante de fibra de celulosa, para los siguientes aspectos:
Resistencia y Transmitancia Térmica.
Aislación y Absorción Acústica.
Sustentabilidad Ambiental.
Comportamiento al Fuego.
Inercia Térmica.
Después de redactar este articulo noté que quedó muy extenso, por lo que decidí ordenarlo tal como la lista anterior y al final de cada tema agregué unas Conclusiones al respecto, por lo que si deseen leer rápido este articulo, basta con buscar el tema de comparación e ir directamente a la Conclusión y si buscan más detalles pueden leer cada análisis técnico.
Aislantes proyectables completamente diferentes
Para empezar, el aislante de poliuretano, también conocido como PUR, es un tipo de aislante térmico de origen sintético (tipo de plástico obtenido del petróleo), el que se obtiene de la reacción química entre un “ISOCIANATO” y el “POLIOL. Para su aplicación se utiliza un pistola en la cual se mezclan ambos químicos y se proyecta como una pintura liquida la que se adhiere a prácticamente todas las superficies, e inmediatamente comienza a expandirse producto de la liberación de gas en forma de burbujas la que quedan atrapadas en el plástico.
Por otro lado, el aislante de fibra de celulosa es un tipo de aislamiento térmico y acústico de origen natural (vegetal), fundamentalmente dirigido a la construcción, que consiste en recuperar mediante el reciclado, la fibra de celulosa de la madera de los arboles contenida en el papel de periódico, y luego tratado con ácido bórico para darle propiedades ignífugas, fungicidas e insecticidas. La fibra de celulosa viene a granel y se requiere un maquina neumática para proyectarla en muros o insuflarla al interior de tabiques (insuflado).
Con el fin de realizar un estudio objetivo y sin sesgo a continuación se presentan las principales características y parámetros térmicos de ambos aislantes según lo indicado en las normas nacionales e internacionales y en los certificados y especificaciones de los principales fabricantes e instaladores en Chile.
A continuación explicaremos a modo de comparación los parámetros Conductividad Térmica y Resistencia Térmica. Si desea conocer más información respecto a estos parámetros te recomendamos revisar este artículo.
1. Conductividad Térmica (?) y Resistencia Térmica (R)
En primer lugar, la conductividad Térmica (?) mide la capacidad de los materiales para transmitir el calor a través de ellos cuando existe una diferencia de temperatura en sus caras. Es una característica intrínseca de los materiales, mientras más bajo sea este valor, el material es más aislante. Aquí te mostramos la Conductividad Térmica de los principales aislantes térmicos presentes en el mercado nacional.
Cuadro 1. Parámetros Técnicos según Fichas Técnicas y norma NCh 853
Material
Fabricante
Densidad [Kg/m3]
Conductividad Térmica (?) W/mK
Fibra Poliéster
Fisiterm
7.5
0.055 – 0.060
Poliestireno Expandido
Aislapol
10
0.043
Lana de Vidrio
Volcán / Owens Corning
12 – 14
0.043
Lana Mineral
Romeral
40
0.042
Celulosa
Ecocel
30 – 100
0.038-0.041
Poliuretano celda abierta
Genérico
6 – 15
0.035 – 0.040
Poliuretano celda cerrada
Genérico
24 – 30
0.028
Conclusión
Por lo tanto, la Celulosa y el Poliuretano son los aislantes con menor conductividad térmica del mercado. Cabe destacar el bajo valor de la conductividad térmica del Poliuretano, sin embargo, este valor sólo entrega una referencia numérica de los distintos materiales, ya que desde el punto de vista práctico, es más relevante al momento de elegir, comprar e instalar un aislante considerar su espesor final. El parámetro que considera la Conductividad y el espesor del material se conoce como la Resistencia Térmica (Rt).
2. Resistencia Térmica (Rt)
Pues bien, más importante que la Conductividad Térmica, es la Resistencia Térmica (R) de un material, ya que representa la capacidad del material de un espesor determinado (e) de oponerse al flujo de calor, por ende, a mayor Resistencia Térmica mayor confort al interior de la vivienda. Para más información respecto a cómo se obtiene la Resistencia Térmica (Rt), R100 y la Transmitancia Térmica recomendamos ver el siguiente post.
Con el objetivo de comparar las alternativas de aislación para un proyecto, se requiere comparar la misma Resistencia Térmica. Dado que el poliuretano posee un Coeficiente de Conductividad Térmica menor a la celulosa, es de esperar que los espesores de poliuretano sean levemente menores al obtenido con celulosa. Para cuantificar esta diferencia a continuación se calculan los espesores mínimos de ambos aislantes para dar cumplimiento a las resistencias térmicas dispuestas en la OGUC art. 4.1.10, según cada Zona Térmica.
Zona 1: Arica – La Serena, Zona 2: Calama – Valparaiso, Zona 3: Santiago – Rancagua, Zona 4: Talca – Concepción, Zona 5: Temuco – Osorno, Zona 6: Puerto Montt – Chaiten, Zona 7: Coihaique – Punta Arenas
Cuadro 2: Comparaciones Espesores Poliuretano Expandido y Celulosa para Techumbre
Zona
Resistencia Térmica R100 Míninma según OGUC
Espesor Celulosa (?=0,039) [cm]
Espesor Poliuretano (?=0,028) [cm]
1
94
4
3
2
141
6
4
3
188
8
5
4
235
9
7
5
282
11
8
6
329
13
9
7
376
15
11
Cuadro 3. Comparaciones Espesores Poliuretano Expandido y Celulosa para Muros y Tabiques Perimetrales
Zona
R100 Mínimo según OGUC
Espesor Celulosa (?=0,039) [cm
Espesor Poliuretano (?=0,028)(cm)
1
23
2
2
2
23
2
2
3
40
2
2
4
46
2
2
5
50
2
2
6
78
3
2
7
154
6
4
Conclusión
Como vimos anteriormente, la espuma de poliuretano posee una conductividad térmica menor que la fibra de celulosa, sin embargo, para lograr la misma Resistencia Térmica (Rt), la fibra de celulosa se debe instalar con un espesor levemente mayor. Incluso, en algunos casos para lograr la Resistencia Térmica exigida por la OGUC basta con el mismo espesor (Ver cuadro 3).
Dado lo anterior, recomendamos a nuestros clientes cotizar los aislantes térmicos para la misma Resistencia Térmica (Rt) o R100, por sobre el espesor final, ya que es justamente la Resistencia Térmica la que nos otorgará confort y regulación de la temperatura al interior de nuestra vivienda.
3. Aislación y Absorción Acústica
Aislar su hogar tiene el beneficio adicional de hacer su hogar más insonorizado. El aislamiento no solo ayuda a controlar los costos de energía y el clima interior, sino que también mejora el nivel de ruido entre las habitaciones interiores y el exterior. La capacidad de un muro o techumbre de aislar el ruido depende principalmente de la densidad del aislante y del peso final (Kg/m2) del elemento y a menudo se mide en STC (Clase de transmisión de sonido) y en Chile se mide con el Índice de Reducción acústica (Rw). Ambos valores STC y Rw, miden la disminución de decibeles (dB) a medida que el sonido pasa a través de un muro, con la diferencia que se miden en rango de frecuencias levemente diferentes, pero que normalmente entregan valores similares.
Por otro lado, tenemos la absorción acústica, que es la capacidad de un materiales de absorber una parte de la energía acústica que indice sobre ella y se cuantifica con el Coeficiente de Reducción de Ruido (NRC por siglas en ingles), cuyo valor varía entre 0 (toda la energía se refleja) y 1 (toda la energía es absorbida). Por ejemplo, un muro de hormigón es una excelente material para aislar el sonido, ya que por su gran densidad y peso por m2, el sonido prácticamente no lo traspasa sin embargo todo esa energía rebota y se produce eco al interior de las vivienda, lo que no es agradable (NRC cercano a 0,1, depende de su rugosidad). Normalmente los materiales porosos son excelentes absorbente acústico.
Dado lo anterior, un buen aislante térmico, tiene que tener una gran densidad para lograr una buena aislación acústica pero a la vez ser un excelente absorbente acústico (NRC más cercano a 1).
Exigencia Acústica según Normativa Chilena
De acuerdo con el Artículo 4.1.6 de la OGUC los pisos y muros divisorios deberán tener un índice de reducción acústica (Rw) mínima de 45dB(A).
Tal como se indicó anteriormente, la espuma de poliuretano de celda cerrada tiene una densidad entre 24 a 30 Kg/m3, mientras que la fibra de celulosa posee una densidad instalada que parte de los 30 Kg/m3 y puede llegar hasta los 100 Kg/m3 según el método de instalación.
Por consiguiente, es de esperar que un muro o tabique con fibra de celulosa entregue una mejor aislación acústica al recinto que en el caso del poliuretano expandido. Para ser precisos, es fácil encontrar ensayos de laboratorios y fichas técnicas de fabricantes de celulosa que muestran valores de STC sobre 48 dB para un tabique de madera simple hasta STC 68 para tabiques más técnicos o valores de Rw sobre los 50 dB. Incluso en el Listado Oficial de solución de Aislación Acústica del MINVU se puede encontrar la solución 2-C10 correspondiente a un tabique de metalcon y yesocarton con una capa de 50 mm cuyo Rw es de 47 dB el cual cumple con la exigencia del la OGUC.
En cambio el poliuretano expandido de celda cerrada, habitualmente utilizado para el aislamiento térmico, posee un STC de sólo 37 dB, y no fue posible encontrar soluciones constructivas con poliuretano expandido en el Listado Oficial de solución de Aislación Acústica del MINVU
En relación con la Absorción Acústica, la porosidad de la fibra de celulosa lo transforman en un excelente absorbente acústico con valores de NRC sobre 0,7. En el lado opuesto, la rigidez del poliuretano le otorgan un NRC de sólo 0,3.
Conclusión
Finalmente, la fibra de celulosa es mejor aislante y absorbente acústico que el poliuretano expandido, con valores de aislación acustica STC y Rw sobresalientes (> 48 dB) y de absorción NRC incomparables (0,75).
4. Sustentabilidad Ambiental
Construcción Sustentable o nada!!! Hoy en día una vivienda sustentable no es solo aquella que ahorra energía, también debe contemplar otros aspectos como uso de energías renovables (solar, eólica), bajo consumo de agua, alto confort interior, calidad del aire y utilización de materiales nobles, no tóxicos, de bajo impacto ambiental, de bajo consumo de energía y agua para su fabricación y principalmente tienen que ser reciclados.
“Llegamos a la sustentabilidad por lógica porque los sistemas constructivos que vienen directo de la naturaleza son mas compatibles con el ser humano. Lo curioso que esta lógica es difícil de comprender por la sociedad que está tan manipulada por la revolución industrial, la era del petróleo y su consumo intenso, que las personas prefieren dormir dentro de un interior de plástico dónde hay ahogo y constante sudor”.
Spencer & Broughton Oficina de Arquitectos.
Conclusión
El poliuretano expandido es un material plástico de origen fósil (petroleo) no reciclable, con importante huella de carbono y agua. En cambio la fibra de celulosa es un material de origen natural, producto del proceso de reciclaje del papel de diario, entre un 85% a 90% es material reciclado, que no consume agua para su fabricación, que lo convierten en un material sustentable y amigable con el medio ambiente.
5 Comportamiento al Fuego
Por nuestra seguridad, los materiales aislante deben ser resistente al fuego tal como lo exige la OGUC, esto significa que deben retardar el mayor tiempo posible un incendio para permitir la evacuación de la viviendo o edificio y se mide en minutos. Pero ademas debe ser ignifugo, vale decir, una vez que se retira la llama, el material no debe propagar fuego y debe auto extinguirse. Y lo mas importante, durante un incendio no debe emitir gases ni humo para evitar asfixias.
A continuación dejamos un vídeo de Test de Fuego para Materiales Aislantes, en el cual se puede observar que el poliuretano (Test N°6) al tratarse de un material plástico es altamente inflamable y lo peor es que durante un episodio de incendio emite una cantidad importante de gases y humo toxico. Entiendo que hoy en día existen poliuretanos resistentes al fuego, pero desconozco sus propiedades y tiempo de resistencia.
Contrariamente, la fibra de celulosa posee entre un 10% y 15% de aditivos a base de boro que le otorgan propiedades ignifugas y resistencia al fuego de hasta F60 para Techumbre (60 minutos) y hasta F120 para Muros tabiques (120 minutos). Ver test N°2.
Conclusión
La fibra de celulosa posee propiedades ignifugas y resistencia al fuego certificada que otorgan seguridad a su vivienda. Al contrario, la espuma de poliuretano es inflamable y genera gases tóxicos y humo durante un eventual incendio (ver video). Si bien entiendo que existen opciones de poliuretano resistente al fuego, desconozco su real capacidad de tiempo de falla (F-??) y presumo que el precio es considerablemente superior al poliuretano estandar. Recomendamos realizar la consulta respectiva a la empresa que está presupuestando este tipo de aislante.
6. Inercia Térmica
Finalmente, la inercia térmica (l), es un recurso utilizado en la arquitectura bioclimática. Consiste en la capacidad de determinados materiales, en este caso, para almacenar calor, conservarlo y liberarlo de una manera paulatina permitiendo un menor uso de sistemas mecánicos de calefacción e incluso de refrigeración. Con esta capacidad se puede alcanzar temperaturas estables a lo largo del día. La inercia térmica de una casa o edificio tiene directa relación con el calor especifico del los materiales y con la masa o peso que tienen los muros y techumbre que la envuelven, en términos simples, a mayor espesor y densidad del aislante mayor inercia térmica.
Por otro lado, se entiendo como calor especifico (c) a la cantidad de calor que un material es capaz de absorber ante de incrementar su temperatura en 1 grado. Es decir, el calor especifico mide la cantidad de calor necesario para producir esa variación de temperatura
Inercia Térmica Celulosa vs Poliuretano expandido
Tipo de Aislante
Celulosa
Poliuretano
espesor (mm)
60
60
Densidad [Kg/m3]
42
35
Conductividad Térmica (?) W/mK
0.041
0.028
Calor Especifico (Cp) [J/Kg K]
2100
650
Masa Térmica [W/m3K]
88
23
Inercia Térmica (I) [J/m2K]
1.9
0.8
El confort térmico interior de un edificio se consigue, entre otros parámetros, con una estabilidad de la temperatura interior dentro de la zona de confort, que varía ligeramente según los sujetos usuarios entre 18 y 22 °C. Para ofrecer bienestar y no irradiar calor o frio que es malestar, las superficies que envuelven el espacio deben de tener una temperatura de radiación similar a la temperatura de confort.
En los edificios pasivos, o incluso positivos y bioclimáticos, el ciclo día-noche es importante pues provoca fluctuación de la temperatura interior a lo largo del día puesto que las aportaciones de energía solar no son continuas y la temperatura exterior es irregular. Por ejemplo, en la zona central de Chile, en la temperatura máxima promedio de un día de verano es 31°C (incluso existen días más caluros), mientras que en la noche es de 13 °C. Si consideramos que la temperatura de confort en verano es de 22 °C, significa que durante el día tenemos un excedente de energía de 9 °C por algunas horas, mientras que en la noche requerimos 9°C para alcanzar la temperatura de confort, por lo tanto, un buen aislante térmico debe tener una inercia térmica de 12 horas para aprovechar y mejorar el confort térmico al interior del hogar.
Conclusión
La inercia térmica permite que el calor que entra por la radiación solar o aportes internos se acumule en el material aislante de la envolvente y no se ceda al aire interior directamente para estabilizar las variaciones de temperatura entregando o dejando pasar el calor después de 12 horas cuando la temperatura exterior sea más baja, igualmente ocurre cuando se enfría. En este sentido, la celulosa posee una Inercia Térmica superior (más del doble) al poliuretano, básicamente porque posee una densidad mayor y ademas porque posee un alto calor especifico, que le permite almacenar calor y liberarlo lentamente, producto de su origen natural de fibra de celulosa de los árboles.
Espero que este articulo, bastante largo, sea de su utilidad para decidir si el poliuretano expandido o la celulosa proyectada es mejor para su vivienda o proyecto.
