Comité C16 de Aislamiento térmico contribuye al diseño sostenible

por Therese Stovall y Andre Desjarlais

La sustentabilidad no es un concepto nuevo. En 1789 Thomas Jefferson dijo, “En consecuencia, digo que la tierra le pertenece a cada ... generación a lo largo de su devenir, completamente y por su propio derecho, ninguna generación puede contraer deudas mayores que las que puede pagar a lo largo de su propia existencia.”1 (Aparentemente Thomas Jefferson usó una forma primitiva de aislamiento de celulosa en Monticello.)

Las interpretaciones modernas de la sustentabilidad se enfocan usualmente en lograr la mejor utilización posible de nuestros recursos, reduciendo nuestro impacto general en el medio ambiente, y el desarrollo de edificios duraderos y saludables. Son varias las organizaciones que han producido guías y sistemas de clasificación para “medir” la sustentabilidad, entre las que se incluyen Leadership in Energy and Environmental Design, la Minnesota Sustainable Design Guide, las directrices Model Green Home Building y la Green Building Initiative™.2-5. Aunque dichos sistemas varían en cuanto a complejidad y costo, comparten un enfoque común en cuanto al uso del terreno, contenido de material reciclado, características de conservación de energía, planificación comunitaria, calidad de vida, etc.

El Comité C16 hace su contribución mayor a la sustentabilidad mediante la reducción del consumo de enegía en la construcción y sus procesos y mejorando la calidad del ambiente interior. Algunos de los productos y procesos dentro de la esfera de acción de C16 mejoran también la sustentabilidad de componentes usando contenido reciclado y mejorando la capacidad de recicle de un producto después de la demolición de un edificio.

El Comité C16 y la sustentabilidad
El Comité de aislamiento térmico de la ASTM se estableció en 1938, cuando los fabricantes e investigadores luchaban por encontrar una forma exacta para medir la conductividad térmica de los materiales aislantes. El Primer simposio sobre materiales de aislamiento térmico de ASTM se llevó a cabo en 1939 (consulte la Technical Publication 39). En su prefacio al acta de la First Thermal Conductivity Conference, albergada por el Battelle Memorial Institute en Columbus, Ohio en 1961, el Dr. C. F. Lucks enlazó el interés y la actividad creciente de los años treinta con el “advenimiento del refrigerador mecánico.” La necesidad de la caracterización del aislamiento térmico es aún más importante hoy en día, ya que los diseñadores trabajan para equilibrar los ahorros de energía futuros directamente atribuibles al aislamiento, así como la salud y comodidad futura de los ocupantes del edificio, con la inversión inicial en recursos. Esta inversión en recursos no es solamente un decisión económica, sino que afecta el espacio disponible, la cantidad de materia prima y la cantidad de desechos de construcción asociada con cada elemento del edificio.

La selección de la cantidad óptima de aislamiento para cualquier aplicación o proceso de construcción requiere de información precisa sobre el desempeño de sistemas de aislamiento con respecto a los parámetros térmicos, estructurales, de durabilidad y humedad. El Comité C16 promueve ese uso mediante la promulgación de normas que permiten a los diseñadores de sistemas elegir materiales de aislamiento que proporcionen el servicio necesario en una gama de condiciones ambientales. Incluido dentro de su surtido de normas se encuentran documentos relativos a aplicaciones criogénicas, aplicaciones de construcción y otros usos comerciales e industriales. Con la provisión de información precisa al mercado competitivo, las normas de material y sistemas llevan frecuentemente al mejoramiento de los productos. Además, el desarrollo de las normas frecuentemente acelera la aceptación en el mercado de productos nuevos y mejorados reduciendo el riesgo y la incertidumbre inherentes en cualquier producto nuevo.

El Comité C16 proporciona orientación para la conservación de energía mediante dos métodos principales. En primer lugar, para cada tipo de producto aislante, se proporcionan especificaciones del material basadas en mediciones de desempeño aceptadas previamente. En la actualidad, el comité tiene más de 40 especificaciones activas sobre materiales o sistemas, junto con casi 10 guías de aplicación. En segundo lugar, el desarrollo y utilización de métodos y condiciones de prueba apropiadas que aseguren que la clasificación de los materiales refleje exactamente el desempeño del material y del sistema y que las condiciones de prueba reflejen las gamas de utilización más probables Existen más de 50 métodos y prácticas de comprobación activos, de los cuales cerca de la mitad se refieren a las mediciones del desempeño térmico o del transporte de energía. Todas estas especificaciones normativas y métodos de comprobación se revisan y desarrollan constantemente para atender las necesidades cambiantes del mercado.

Impacto de las normas C16
El impacto total de las normas C16 en el diseño sustentable es bastante general. He aquí algunos ejemplos de las contribuciones que las normas de aislamiento térmico han brindado a los objetivos de conservación de energía.

• El aislamiento de espuma de poliuretano utilizado en refrigeradores y congeladores se fabricaba originalmente con agentes soplantes que proporcionaban una resistencia térmica muy elevada, pero que tenían un potencial muy alto de reducción del ozono. Después de la aprobación del Protocolo de Montreal para limitar, y eventualmente eliminar el uso de esos gases, la industria de los enseres y del aislamiento de espuma colaboró con el gobierno de los Estados Unidos para encontrar alternativas funcionales. Se identificaron varios gases con la posibilidad de uso como agentes sopladores, pero debido a que el proceso de maduración de la espuma es relativamente lento, hubiera tomado varios años encontrar aquel candidato que proporcionaría el mejor desempeño durante su ciclo de vida. Un método de comprobación, formalizado en ASTM C 1303 se utilizó para acelerar este proceso de maduración y proporcionar a los participantes de la industria la información más oportuna necesaria para establecer plantas y procesos de producción.6

• La mayor parte de las guÌas de diseÒo sostenible usadas actualmente mejoraron el diseÒo de construcciÛn de los sectores comerciales, institucionales y residenciales. El método sostenible también se puede aplicar a los procesos industriales. Anualmente se pierden enormes cantidades de energía debido al material aislante poco adecuado de las tuberías industriales. Una evaluación detallada de las oportunidades de conservación de energía en tres de las principales industrias encontró que el aislamiento de las tuberías de vapor podría ahorrar más de 50 billones de Btu anualmente.7 Esta evaluación se hizo solamente en tres industrias, únicamente aquellas instalaciones que se pensó podrían representar una inversión económica en base a los costos de combustible en el 2002, y únicamente en sistemas de vapor. Cuando se amplía el ámbito a otras tuberías de procesos fríos y calientes y a otras industrias, el potencial de conservación de energía es aún mucho mayor. El Comité C16 promueve la conservación de energía industrial por métodos de comprobación de aislamiento de tuberías, guías de instalación, especificaciones de materiales y prácticas para cubiertas y recubrimientos adecuados.

• Desde hace mucho tiempo se reconociÛ que el desempeÒo de un componente de construcciÛn individual, independientemente de quÈ tan bien se entienda, es frecuentemente insuficiente para predecir el desempeño de un sistema instalado mediante una variedad de componentes. Fue por esta razón que se desarrolló la C16:
- Un mÈtodo de comprobaciÛn de un aparato de caja caliente que contiene un sistema completo dentro de un dispositivo de laboratorio.
- MÈtodos de comprobaciÛn in situ para examinar el flujo tÈrmico y otras variables de un sistema instalado en un edificio expuesto al medio ambiente exterior.
- Una pr·ctica para el an·lisis de esos datos in situ, y
- pr·cticas para utilizar la creaciÛn de im·genes termogr·ficas para ubicar el aislamiento contra la humedad o para evaluar la calidad de la instalación del material aislante en las cavidades de las paredes.

• Cuando se suscitÛ la primera crisis energÈtica en los aÒos setenta, los consumidores empezaron a instalar materiales aislantes mucho más densos en sus áticos. Esto conllevó a tener en cuenta dos asuntos de protección para los consumidores dentro de la comunidad de C16. En primer lugar, antes de ese momento, era práctica bastante común proporcionar valores de resistencia térmica del material aislante en base a una muestra de material de 1 pulgada de grueso. Para algunos de los tipos de material aislante, ese valor no refleja el desempeño en aplicaciones mucho más gruesas. La práctica estándar C 687, Práctica para la determinación de la resistencia térmica de material aislante de relleno, entre otras, se modificó para requerir el uso de un “grosor representativo,” es decir un grosor mínimo después del cual la resistencia térmica prácticamente ya no cambia al agregar material adicional. Los investigadores observaron que en ciertas condiciones ambientales, también podría ocurrir una convección dentro de ciertos materiales aislantes, según la diferencia de temperaturas y el grosor del material aislante en sí. La Práctica C 1373, Práctica para la determinación de la resistencia térmica de sistemas aislantes de áticos bajo condiciones invernales simuladas se desarrolló para convertir los resultados de esta investigación en una herramienta útil para la industria en la evaluación de sus productos bajo condiciones invernales simuladas.

• De igual forma, los investigadores encontraron interrelaciones muy importantes entre el el material aislante del ·tico, las barrearas radiantes y la tubería del ático. Estos fenómenos de transferencia térmica fueron de importancia especial para determinar la carga de aire acondicionado en un edificio residencial. La Práctica C 1340, Práctica para la evaluación de la ganancia o pérdida térmica por los techos en áticos que contienbarreras radiantes utilizando un programa de computadora, se realizó para ayudar a la industria a evaluar el desempeño de su producto en esta compleja situación.

• Las ventanas son un contribuyente muy importante al consumo de energÌa dentro del envoltorio del edificio. A medida que se hacía más crítica la necesidad de un método más exacto para medir la pérdida energética por las ventanas, el Comité C16 se unió con el Comité E06 de ASTM de Desempeño de edificios para desarrollar el método de comprobación C 1199, Método de comprobación para medir la transmitencia térmica de régimen permanente en sistemas de ventanaje mediante el uso del sistema de caja caliente con el fin de atender esta necesidad.

• A medida que se desarrollan materiales nuevos, C16 proporciona la evaluaciÛn y las especificaciones necesarias para la transferencia de la investigación al entorno de la construcción:
- Durante los ˙ltimos tres aÒos, se han agregado las normas nuevas para la poliamida celular rígida y el polipropileno celular.
- Ya que los ìtechos frescosî o techos que reflejan un porcentaje substancial de radiaciÛn solar han llamado la atenciÛn de los legisladores en California y en otras jurisdicciones municipales, el Comité C16 ha desarrollado métodos de comprobación básicos para determinar si el material de techado es altamente reflejable (C 1549, Método para determinar la reflectancia solar cerca de la temperatura ambiental usando un reflectómetro solar portátil) y la emisividad (C 1371, Método para determinar la emisividad cerca de la temperatura ambiental usando un emisómetro portátil)
- Los paneles de aislamiento por vacÌo proporcionan una resistencia tÈrmica excepcional para las aplicaciones en espacios cerrados. Como respuesta al desarrollo de productos nuevos, se desarrolló una norma de material nueva, así como nuevos métodos de comprobación.
- Las clases nuevas de materiales aislantes, con caracterÌsticas fÌsicas mejoradas, se agregan frecuentemente a las especificaciones del material correspondiente.

El futuro de C16
¿Cuáles son algunos de los planes futuros del Comité C16 con respecto a la sustentabilidad? Una estrategia muy importante consiste en continuar cooperando con otras organizaciones normativas para influenciar el impacto de los conocimientos de ASTM. La Sociedad americana de ingenieros de calefacción, refrigeración y aire acondicionado está desarrollando una norma que hará necesario el uso de modelos detallados para el control de la humedad en todos los diseños nuevos de edificios. Esos modelos requieren de muchísimos datos de las propiedades de los materiales, que no se encuentran disponibles para todos los materiales de construcción de interés. Para atender esta necesidad, el Comité C16 ha acelerado el desarrollo de métodos de comprobación relacionados con propiedades de humedad, y ha instituido un grupo de trabajo al que se ha encomendado la creación de una lista integral de propiedades de materiales y los métodos de comprobación asociados para atender las necesidades de esos modelo higrotérmicos.

Sigue adelante la cooperación con el fin de armonizar las normas de materiales aislantes térmicos con los de la ISO y el Standards Council de Canadá. También prosiguen otros esfuerzos para el uso de un leguaje obligatorio siempre que sea posible para mejorar la utilidad de las normas C16 a otros organismos de codificación. En el futuro, el Comité C16 continuará suministrando a los foros de construcción y comercio con productos valiosos de manera que sus nuevos diseños contribuiyan a reducir nuestra adicción a los combustibles fósiles, y así mejorar la sustentabilidad de nuestro entorno de construcción. //

Referencias
1 Tal como se cita en Alex Wilson, ed., Greening Federal Facilities, 2nd Edition, http://www1.eere.energy.gov/femp/pdfs/29267.pdf, May 2001
2 U.S. Green building Council, Leadership in Energy and Environmental Design, Washington D.C., http://www.usgbc.org, 2007
3 The State of Minnesota Sustainable Building Guidelines, Version 2.0, www.msbg.umn.edu, Sept. 1, 2006
4 NAHB, Model Green Home Building Guidelines, Version 1, NAHB, Washington, D.C., www.nahb.org/gbg
5 Green Building InitiativeTM, 2004, Green Globes, The Green Building Initiative, Portland OR, www.thegbi.com, 2007
6 K. E. Wilkes, et al, Aging of Polyurethane Foam Insulation in Simulated Refrigerator Panels - Four-Year Results with Third-Generation Blowing Agents, Earth Technologies Forum, Washington, DC, April 22-24, 2003
7 Resource Dynamics Corp., Steam System Opportunity Assessment for the Pulp and Paper, Chemical Manufacturing, and Petroleum Refining Industries, U.S. Department of Energy, October 2002