Envolvente térmica de una vivienda

La envolvente térmica de una vivienda podríamos decir que se comporta como la ropa que utilizamos en determinadas épocas o estaciones del año para estar en armonía con ella, es decir, dependerá del clima donde nos encontremos y de la forma en como reaccionamos frente a sus cambios, el ser humano es un sistema adaptativo. Por ejemplo, si estamos en un clima caluroso elegiremos ropa ligera y de color claro para que los rayos solares sean reflejados evitando su absorción y calienten nuestra piel por conducción, todo lo contrario sucederá si estamos en un clima frío donde la ropa gruesa y de color oscuro u opaco debe prevalecer para absorber el calor del Sol y nos caliente, así como también el grosor evitara que el calor corporal se pierda. Casi lo mismo o similar, se comportara la envolvente de una vivienda, que es, la que separa el interior del exterior, y está constituida por las paredes, techo, piso, puertas y ventanas. Una envolvente desprotegida en clima frío, no brindará protección ni barrera alguna respecto de las condiciones meteorológicas externas. La protección si bien depende de los materiales a utilizar, lo más importante es conocer sus propiedades térmicas y físicas para una buena elección de las mismas.

Por tanto, si bien la envolvente de una vivienda no la cambiamos o modificamos de acuerdo a las estaciones o épocas del año, su composición por cada elemento constructivo junto al conocimiento de sus propiedades termofísicas, van a definir en el emplazamiento y clima, las condiciones térmicas, energéticas y calidad del aire, que se desea alcanzar en su interior, complementado claro está, con el estudio del clima, orientación,  y estrategias y técnicas bioclimáticas a implementar, con prioridad técnicas pasivas o en todo caso, técnicas activas con energías renovables.

Cabe resaltar que el cuerpo humano se comporta como un radiador natural de calor frente a su entorno exterior dado a que su temperatura interna por medio del metabolismo trata de mantenerse a una temperatura uniforme de 37 °C, mayor que la temperatura del aire exterior en diferentes clima fríos.

En lugares donde impera el calor o frío de forma rigurosa y extrema, desde la antigüedad los materiales y sistemas constructivos locales han predominado, en climas fríos el uso de materiales de alta densidad y espesor como el adobe, tapial y piedras, utilizadas en paredes, aún son parte tradicional o vernacular de construcciones en zonas Andinas como en el Perú. Mientras que para climas calurosos, predominan los materiales ligeros como la madera.

Fig.1. Vivienda tradicional con materiales locales.

Fig. 2. Vivienda típica Langui-Cusco, 4000 msnm.

Empíricamente los pobladores son conocedores de las respuestas térmicas de los materiales locales que abundan en sus territorios y el caso más sobresaliente en climas fríos y andinos es el ICHU o comúnmente conocida como paja. Pero, el crecimiento y difusión de materiales convencionales, ha dominando el mercado y atrás quedaron el uso de materiales locales, además, hay algo peor, los pobladores se han creado la idea de que construir con ichu, tierras o piedra, es símbolo de pobreza y por ello, se inclinan por materiales no idóneos para su zona como el caso de las calaminas metálicas que por sus propiedades térmicas de buen conductor del calor, en el día el interior de su vivienda se comportará como un horno, y en las noches, como una refrigeradora. Otros materiales convencionales no idóneos para el clima frío es el concreto, si bien posee buena capacidad para almacenar calor, su resistencia térmica baja la hace perder rápidamente, Kconcreto=1,63 W/m°C y su Ce=1000 J/Kg°C; Kadobe=0,9 W/m°C, su Ce=920 J/Kg°C. Además de su espesor en comparación con el adobe, el ladrillo es de 0,12m y el adobe por lo general de 0.37m.

Fig.3. Vivienda con materiales convencionales.

Fig.4. Vivienda en Imata-Arequipa, 4500 msnm.

Entonces, en zonas de alta vulnerabilidad económica y ambiental, se tiene que revalorar la construcción vernacular para mejorar las condiciones térmicas de las viviendas y mitigar las consecuencias anuales de las bajas temperaturas o "heladas". Y aprovechar el calor del Sol para calentar y almacenar el interior de las viviendas durante el día (su masa térmica), para que por las noches ese calor sea devuelto calentando de nuevo el aire interior tratando de mantener una temperatura uniforme o de confort térmico. Y esto se logra colocando ventanas en el techo o tragaluces, o adosando un invernadero en uno o más lados de la vivienda, estos sistemas son como climatizadores naturales o pasivos para calentar el aire interior de manera directa o indirecta, así como las ventanas.

Por todo esto, la envolvente es parte importante de toda vivienda o edificio, se dice que es como la piel en el ser humano que separa el interior del exterior y como ya se mencionó al inicio, la ropa es como los materiales a utilizar de acuerdo al clima donde se desea construir. Y para ello, para construir con eficiencia y confort, se tiene que conocer las propiedades termofísicas de los materiales como en la ropa su marca por así decirlo.

El Perú desde el 2014 cuenta con la norma EM.110 Confort Térmico y Lumínico con Eficiencia Energética, donde se presentan los materiales con sus propiedades termofísicas como la densidad, calor específico, y conductividad térmica. Valores que han sido tomados de normas internacionales y en este campo, hay mucho por investigar más aún, respecto a nuestros materiales locales y vernáculos como el ichu, totora, tierra, piedras, sillar, etc.

La norma EM110 enfatiza el carácter de aislamiento de los materiales mediante el cálculo de la transmitancia térmica o su inversa la resistencia térmica en estado estable o estacionario de sus elementos constructivos en paredes, pisos y techo, es decir, recomienda un análisis de transferencia de calor independiente del tiempo (no realista para zonas de alta radiación solar y oscilación térmica, además, donde el uso de materiales de alta densidad es importante). Carece de considerar a parte del poder de aislamiento de los materiales, su carácter como acumulador de energía (inercia térmica), es decir, considerar su capacidad calorífica y análisis de transferencia de calor en estado transitorio.