Aislamiento: términos técnicos y problemáticas

Cuando hablamos de aislamiento, una breve introducción técnica es fundamental para entender los conceptos básicos. Aquí los tenéis, simplificados y concentrados (sin pretender ser exhaustivo, omitiendo unidades de medida y fórmulas matemáticas).

Conductividad y resistencia térmica

Cuando 2 cuerpos de temperatura diferente entran en contacto, el más caliente siempre cede calor al más frío. El primero cediendo calor se enfría, el segundo recibiéndolo se calienta, y el proceso sigue hasta que los dos cuerpos alcanzan la misma temperatura. Esto vale entre cuerpos sólidos, líquidos o gaseosos (por ejemplo entre la chapa de la furgoneta y el aire exterior, o entre la chapa y la capa de aislante que le pegamos). De hecho, no es físicamente correcto decir que «entra frío por la ventana», en realidad es el calor de la habitación que sale por ahí y se difunde al exterior a través del cristal.

Lo que puede cambiar es la velocidad con la que se transfiere el calor por contacto: aparte de la superficie de contacto (cuanto más grande más rápido es el proceso), cada material lo facilita o se resiste de manera diferente. Los metales oponen poca resistencia al paso del calor, lo trasmiten y difunden rápidamente, mientras que la madera, por ejemplo, se resiste más. Por eso si tocamos una chapa de metal y un tablero de madera, aunque los dos tengan la misma temperatura inicial (supongamos de 20 grados) la primera parece más fría: en realidad el metal está absorbiendo más rápidamente el calor de nuestra mano, enfriándola más rápido, por eso la percibimos así.

La conductividad térmica o valor lambda de un material es un valor que nos dice con qué «facilidad» o «velocidad» transmite (absorbe y cede) el calor. Cuanto más bajo el valor, más el material se resiste. Los aislantes son simplemente materiales con valor lambda muy bajo, menor de 0,065.

Ojo, el hecho de que se resistan significa simplemente que ralentizan el paso del calor, pero no que lo impiden. Una furgoneta bien aislada sin calefacción y sin nadie dentro por la noche acabará con la misma temperatura dentro que fuera. Simplemente tardará unas horas en ceder el calor al aire exterior, en lugar de enfriarse casi instantáneamente como en el caso de una furgoneta sin aislamiento. La calefacción trabaja en conjunto con el aislamiento porque tiene que introducir calor en el ambiente más rápido de lo que tarda el aislamiento en cederlo al exterior. Cuanto más aislada esté la furgo, menos tendrá que encenderse y trabajar la calefacción.

Muchas veces se escucha hablar de resistencia térmica o valor R de un material. Eso es simplemente otra manera de expresar cuánto aísla un material. Este valor se diferencia del anterior porque es invertido (cuanto más alto el número más aislante el material) y porque se refiere a un espesor específico. No tiene sentido preguntar… «¿cuál es el valor R del poliestireno?», sino… «¿cuál es el valor R de una plancha de poliestireno de dos centímetros de espesor?». Siempre se refiere a un espesor concreto.

Es evidente que ningún material aislante es malo en sí, depende de las condiciones de uso (entre ellas, el espesor utilizado). Un ejemplo: el poliestireno extruído o XPS (lambda = 0,034) aísla mucho mejor que la madera (lambda = 0,13). Eso quiere decir que para aislar lo mismo (o sea para obtener el mismo valor R) necesitamos casi 4 veces el espesor de madera que de XPS (0,13 / 0,034 = 3,8). Dicho de otra manera, un panel de XPS estándar de 4 centímetros de espesor aísla lo mismo (tiene el mismo valor R) que un tablero de madera de un espesor de 15cm (!!!). Un tablero tan grande, además de no ser muy práctico de utilizar, tendría otro problema en verano: almacenaría en su interior demasiado calor de día, liberándolo dentro de la furgo por la noche.

El aire: buen aislante y baja capacidad calorífica

El aire mismo, si no contiene demasiada humedad, es un aislante muy bueno (lambda = 0,024). Por eso la mayoría de los aislantes de contacto lo tienen en su interior, en forma de pequeñas burbujas. Todas las espumas y el poliestireno mismo lo contienen. El aire es bueno también porque no puede almacenar mucho calor en su interior. Técnicamente hablando decimos que su capacidad calorífica (o sea, el calor que puede almacenar una porción dada de material, por ejemplo un metro cubo a presión ambiente) es muy baja.

En verano es importante que al anochecer el aislante no siga desprendiendo calor durante mucho tiempo, o acabaremos encendiendo el aire acondicionado para enfriar el aislamiento, cuando fuera ya no hace calor. Por la misma razón en invierno es útil dejar que la luz del sol entre y caliente los muebles, el suelo, etc. (al contrario que en los meses más cálidos), porque una parte de ese calor se queda dentro de la madera y hace que la furgoneta no se enfríe tan rápido después. La madera tiende a almacenar el calor que recibe.

La capacidad calorífica depende del tipo de material y de su cantidad. Uno de los mejores materiales para almacenar el calor es… ¡el agua! Por eso una bolsa de agua caliente puesta en la cama debajo del edredón es una manera low cost pero eficaz de almacenar calor y hacer que se libere poco a poco.

Transferencia de calor por radiación

Hasta ahora hemos hablado de transferencia de calor por contacto, que se llama también por conducción. Hay dos maneras más de transferir el calor. Por radiación y por convección.

«¿Y si en el espacio entre 2 objetos hago el vacío perfecto, quitando todo el aire? Así, si no se tocan y no hay nada entre ellos que transfiera el calor por conducción, se quedan perfectamente aislados»… no, desafortunadamente no funciona así. Todos los objetos (incluido nuestro cuerpo) emiten calor también en forma de radiación, o sea ondas electromagnéticas. De hecho, si lo pensáis bien el sol calienta medio planeta en cada momento, y eso lo hace a pesar de que entre él y la tierra no hay ningún medio de trasmisión, solo el vacío del espacio. Eso pasa porque el sol emite una barbaridad de radiación electromagnética y una parte de esa radiación (afortunadamente no toda, gracias a la atmósfera) llega a la superficie terrestre y calienta nuestra piel, que la absorbe aumentando su temperatura.

Algunos materiales, como por ejemplo el aluminio, en lugar de absorber la radiación térmica que reciben la reflejan, como un espejo. Eso quiere decir que si ponemos un cuerpo caliente cerca de una chapa de aluminio (o incluso un trozo de papel albal), sin que los dos se toquen, el aluminio tiende a reenviar al remitente todo el calor que recibe por radiación, actuando como un aislante.

Pero para que esto funcione es necesario que entre ellos haya un espacio vacío (o aire). Si los dos cuerpos entraran en contacto, el aluminio al conducir el calor increíblemente bien (¡¡tiene un valor lambda = 237!!), no aislaría para nada. De hecho, obtendríamos el efecto contrario. El simple hecho de pintar el aluminio también anula el efecto «espejo». La pintura no es un buen reflectante, tiende a absorber las radiaciones y emitir el calor. Para que funcione el aluminio debe quedarse a la vista, aunque existen tratamientos para cambiar su color natural gris sin que pierda su propiedad reflectante.

Los parasoles para el parabrisas funcionan así: tienen una capa exterior de aluminio que refleja toda la radiación del sol hacia fuera. Los aislantes reflexivos multicapa siguen el mismo principio y por eso necesitan una cámara de aire delante. He visto vídeos de gente utilizándolo como aislante de contacto en su camper… de esa manera aíslan mucho menos. Lo hacen porque es muy difícil crear una cámara de aire en las paredes de una furgoneta porque no son rectas y tienen nervios por el medio, pero justamente por eso no es una buena idea utilizarlos.

La convección

Una cámara de aire cerrada tiene otro problema. La capa de aire en contacto con la pared más caliente tiende a expandirse, reduciendo su densidad, y eso hace que suba hacia arriba. Al mismo tiempo la capa de aire en contacto con la pared más fría se «encoge», aumentando su densidad y moviéndose hacia abajo. Los dos fenómenos juntos hacen que se forme un círculo (o celda de convección) recorrido por el aire entre las dos paredes: el aire caliente después de subir baja por el lado más frío, cediéndole su calor, y vuelve a subir calentándose en contacto con el lado más caliente. El efecto final es que se transfiere el calor desde la pared más caliente a la más fría de manera mucho más rápida de lo que dejaría suponer la capacidad aislante del aire en sí, que como hemos dicho es muy buena.

Como veremos hablando de calefacciones en otro artículo, por lo menos el movimiento de aire por convección se puede aprovechar para calentar de manera uniforme un espacio. No son todas malas noticias 🙂

Condensación y barreras de vapor

El aire contiene siempre una pequeña cantidad de agua en forma de humedad (en estado gaseoso). Cuando la cantidad de humedad aumenta, llega un momento en el que el aire no puede almacenar más agua en su interior y eso hace que vuelva al estado líquido en forma de pequeñas gotas que acaban depositándose en el suelo, en las paredes y encima de los objetos alrededor. A este proceso se le denomina condensación. ¿Cual es la cantidad límite de humedad que puede aguantar el aire sin crear condensación? Depende de la temperatura del aire mismo. Cuanto más caliente el aire, más humedad puede almacenar.

Este fenómeno es claramente visible en la vida cotidiana cuando sacamos un bote frío de cerveza de la nevera. En poco tiempo se cubre de pequeñas gotas de condensación. Eso pasa porque la capa de aire en contacto con el bote se enfría y al bajar su temperatura ya no puede almacenar tanta humedad en su interior, así que la cede en forma de condensación. Lo mismo pasa por la mañana con el rocío: la humedad que almacena el aire de día, al bajar la temperatura de noche se condensa.

En general para evitar condensaciones hay que asegurar tres cosas: que el aire se mantenga a una temperatura suficientemente alta para aguantar la cantidad de agua que contiene, que esta cantidad no suba mucho, y que el aire no llegue a tocar objetos mucho más fríos.

Este último punto es esencial también para no tener problemas de óxido en la chapa de una furgoneta. Si habéis dormido alguna vez en una camper sin aislamiento en invierno sobre todo por una zona con clima húmedo, os habréis despertado con las paredes mojadas. Si ponéis uno de los mejores aislamientos pero dejáis un espacio entre este y la chapa, con la recirculación del aire las paredes acabarán mojándose igual, con la diferencia de que no os daréis cuenta, y a lo largo del tiempo tendréis problemas de oxidación y moho (el primero destructivo para la salud del vehículo, el segundo para la vuestra).

Por esa razón es importante crear lo que se define como una «barrera de vapor«, o sea una barrera que evite que la humedad interior llegue a tocar la chapa fría. Fundamentalmente se trata de poner una capa de cualquier aislante que sea también impermeable al agua pegado a la chapa, sin dejar espacio entre los dos. Es importante que sea aislante, porque si acaba frío como la chapa misma solo traslada el problema unos centímetros más para dentro sin resolverlo.

Ojo, hablamos de humedad interior. He visto vídeos en Internet donde se afirma que la barrera de vapor sirve para evitar que entre la humedad desde fuera… como si la chapa de un coche fuera transpirable.

Las ventanas y las claraboyas

El problema de las ventanas es que el vidrio no tiene mucho espesor y no es un material muy aislante (lambda = 0,8). Las dos cosas juntas hacen que tenga un valor R bajo, o sea que en invierno cede fácilmente el calor al exterior y en verano lo deja entrar. Lo mismo vale para las ventanas de plástico transparente. Pero el problema no acaba ahí. En invierno, al ser la parte menos aislada y más fría de una furgoneta, acabarán llenándose de condensación. En verano, el vidrio deja pasar toda la radiación solar al interior, haciendo que la temperatura interior sea más alta que la exterior. Una vez dentro, el aislamiento no deja salir el calor y, como hemos visto, este acaba almacenándose dentro de los muebles.

Las claraboyas complican ulteriormente el problema, sobre todo si son grandes, por el hecho de estar montadas en el techo. En verano, el techo es la parte que recibe más radiación solar, y dejarla entrar no ayuda. En invierno, como hemos visto antes, el aire caliente tiende a subir por convección, y esto hace que el calor de la furgo acabe escapándose por la claraboya. Ya lo habéis entendido: esas furgonetas que son todo un cristal molan mucho pero son muy difíciles de aislar bien.

Eso es todo, espero que os sirva. Si me habéis seguido hasta aquí ya deberíais tener más claro cómo se mueve el calor, cómo leer las etiquetas de los materiales aislantes y qué problemas hay que resolver para aislar bien una furgoneta. En el próximo post hablaremos de cómo solucionarlos y de cuáles son los mejores materiales para aislar una camper.

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