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Aislantes - Monografía



 
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1.    Los materiales aislantes se usan en construcción para la protección de la vivienda contra la humedad, para disminuir los peligros de incendio y hacerla más confortable disminuyendo los efectos del calor y del frío, para disminuir los ruidos inevitables producidos por las máquinas en ciertas fábricas y oficinas, y contribuir también al mayor rendimiento de las instalaciones de calefacción, hornos y cámaras frigoríficas al impedir o disminuir grandemente la pérdida de calor o frío, según el caso, por radiación. Las funciones de estos materiales son, pues, hidrófugas, antitérmicas, antisónicas e ignífugas.

2.    Los materiales aislantes dependen de su naturaleza y de una cualidad común a todos ellos: la porosidad. Esta depende de los espacios vacíos de los cuerpos.

3.    El coeficiente de porosidad se determina por Va - Vr = e, donde Va es el volumen aparente, Vr el volumen real y e los espacios vacíos; luego, la porosidad:

lo que constituye el llamado coeficiente de porosidad.

A continuación se observa una tabla de coeficientes de porosidad de los materiales usuales en construcción, en orden decreciente.

Ladrillos huecos…………………………………..    45%
Ladrillos comunes de media cal……………….    45%
Mortero de cemento 1:3………………………..    38%
Ladrillos comunes de cal……………………….    36%
Revoque grueso………………………………….    33%
Ladrillos de máquina…………………………….    32.7%
Tejas comunes……………………………………    29%
Maderas blandas…………………………………    25%
Pizarra………………………………………………    10%
Mármoles…………………………………………..    2.3 a 4.5%
Granitos…………………………………………….        0.6 a 4%
Baldosas de cemento……………………………    0.46%

4.    Porosidad: es la propiedad que tienen los cuerpos de dejarse atravesar por aire, agua, calor, sonido y hasta por los microorganismos.

a) La permeabilidad al aire: está en razón directa al tamaño de los poros y no a su volumen total. La permeabilidad de un muro puede aumentarse con la presión que el aire ejerza sobre su superficie, debido a la diferencia de temperaturas entre ambos paramentos. Esta presión puede obtenerse con la fórmula de Long:

donde V es el volumen del aire que se infiltra por la pared en metros cúbicos por hora, F la superficie del muro en metros cuadrados, e  el espesor del muro en metros y p = p’- p'’ diferencia entre presiones del aire sobre ambos paramentos, debido a la diferencia de temperaturas. El coeficiente de permeabilidad c al aire, vale para el ladrillo 0.000201, para la mampostería 0.000124 y para el hormigón 0.000258.

b) La permeabilidad al agua, es como la anterior, pero en menor grado debido a que algunos materiales permeables al agua no lo son al agua, o lo son en muy pequeña proporción. Esta proporción está basada en los tamaños de los poros y en la capilaridad.

c) La permeabilidad al calor, es la propiedad que tienen algunos materiales de transmitir la temperatura de una superficie a la otra, es decir, la que recibe de un lado y la irradia por el opuesto.

5.    La cantidad de calor que pasa, por metro cuadrado, por hora y por grado de diferencia entre ambas temperaturas, se llama coeficiente de conductibilidad, que se obtiene por la fórmula general

Donde W  es la cantidad de calor que transmite en calorías hora, F es el área de dicha superficie, (t - t1) es la diferencia entre las temperaturas internas y externas, e  es la distancia entre t y t1, o sea el espesor del material, K el coeficiente de conductibilidad, que es variable según la naturaleza del material, y 1 / K es la resistencia.
El coeficiente de conductibilidad está relacionado con la propiedad de permeabilidad al calor.

6.    A continuación se reproduce una tabla de valores correspondientes al coeficiente K para los diversos materiales comunes en construcción, en calorías por metro cuadrado y por hora.
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La variabilidad del coeficiente K se debe a que los materiales no irradian la totalidad del calor recibido; absorben algo dentro de su masa, absorción que depende de la naturaleza del material. Cuanto más compactos son, menos calor retienen, motivo por el cual se los distingue prácticamente al tacto. Un buen conductor da la sensación de frío, por ejemplo el hierro, sensación que disminuye a medida que son menos conductores, como la madera.
Bajo estas condiciones pueden ser ordenados en forma de creciente: metales, mármoles, granitos, pizarras, vidrios, hormigón armado, yeso, maderas, fibras vegetales, corcho, cerdas, algodón y lanas.
En general la permeabilidad al calor o conductibilidad térmica, está en razón directa con la densidad del material. Los usados corrientemente en construcción, debido a su acentuada densidad, son atravesados con relativa facilidad y en consecuencia originan la disminución de la temperatura interior en invierno y su elevación en verano, con las consiguientes molestias y gastos para contrarrestar estos efectos.

7.    Debido a lo expresado en el punto anterior, se hace necesario el empleo de otros materiales que, adicionados en obra, permiten reducir la conductibilidad térmica en muros y techos; estos materiales son conocidos como antitérmicos, que la industria provee bajo diversas denominaciones en forma de tablas de dimensiones fáciles de manejar o en polvo, para ser involucrados en la masa de morteros. En un edificio provisto de un buen aislamiento puede evitar el 60% de la pérdida del calor que se produce cuando carece de aislación. La pérdida de calor por puertas y ventanas representa el 45% de la pérdida total, y por paredes y techos el 55%; de este último, la buena aislación evita el 33%, que se traduce en economía en el sistema de calefacción.
Los materiales antitérmicos se fabrican con corcho, fibras de caña, de madera, de paja y cartones, aglomerados con sustancias resinosas. Como estas materias primas son porosas, contiene aire en su interior, distribuido en pequeñas celdillas estancas; es decir, sin contacto alguno entre ellas, el cual contribuye mucho a su poder aislante. La porosidad no es uniforme en todos ellos, por lo que debe exigirse el material de acuerdo a las propiedades necesarias al caso.

Las características usuales de estos materiales en forma de tabla son: ancho, 0.90 a 1.20 m; espesor, 12 ½  a 20 mm, esencialmente de 6 ½ mm; coeficiente de conductibilidad térmica 0.003 a 0.0904 calorías hora por metro cuadrado y por grado de temperatura.
Teniendo estos materiales propiedades antisónicas, son empleados también para ese fin.

La industria produce actualmente el poliestireno expandido, denominado Telgopor, Aislapor, etc. que se presentan en pequeños gránulos, que colocados en un molde adecuado y sometido al calor expande 40 veces su volumen soldándose entre sí, formando las planchas que ofrece la industria. Es un material extremadamente liviano, inalterable al agua dulce o salada (no mantiene la combustión). Su coeficiente de conductibilidad calorífica es de 0.028.

La fibra de vidrio obtenida a partir del hilado, posee grandes condiciones como aislante de temperaturas y sonidos, así como también confiere gran dureza y rigidez a los plásticos P.R.V (plásticos reforzados con fibra de vidrio), también contribuye a su resistencia anticorrosiva, por cuyo motivo es de uso cada vez más intensivo en la construcción y la industria.
La estructura de fibra de vidrio, impregnada con un termoestático o un termo endurente, como las resinas  poliéster o las epoxídicas, la industria emplea preferentemente las primeras por su costo menos elevado, aplicando las epoxídicas únicamente en los casos en los que no pueden ser suplidas por los de poliéster. Estas se caracterizan por polimizar mediante el agregado de catalizadores y la aplicación del calor, o por medio de la adición del catalizador y acelerante en el caso de trabajarse a temperatura ambiente, esto ha permitido el desarrollo de los métodos de moldeo por contacto que permiten construir a temperatura ambiente piezas complejas y de gran tamaño.
La industria la provee de muy diversas formas adaptadas a los posibles usos a los que esté destinada. Rollos de 1.10 m por 20 m; paneles de 1.20 m por 0.50 m; fieltros de 1.20 m por 5 m y con espesores de 25 - 38 - 50 mm; para temperaturas de 420° hasta 450° C. Los rollos son de variadas medidas y espesores. Los paneles y colchonetas son las formas usuales para la aislación acústica.

8.    Permeabilidad al sonido, o más correctamente conductibilidad del sonido. La conductibilidad en los materiales de basa primordialmente en su compacidad. Cuanto más compacto es, mayor será la conductibilidad; luego, los materiales porosos son buenos aislantes del sonido y de toso ruido en general. Esta propiedad debe tenerse muy presente al seleccionar los materiales para las obras corrientes, pero más aún si se trata para locales de oficinas y talleres, donde el ruido de las máquinas es ineludible.
Las ondas sonoras se propagan en línea recta, y al encontrar en su trayectoria un cuerpo compacto se desvían, formando con el material el mismo ángulo de incidencia. Esta propiedad del sonido resulta en múltiples ocasiones un serio inconveniente. En efecto, en los teatros y en los cinematógrafos la ondas sonoras que parten del escenario se transmiten por toda la sala, donde encuentran superficies compactas en las paredes, cielo rasos, pisos o en los antepechos de los balcones y en las columnas, que se comportan, respecto al sonido, como una membrana elástica. No todos los materiales reflejan la ondas sonoras con la misma intensidad; algunos tienen la propiedad de absorber los sonidos, propiedad llamada poder de absorción. Sin en una sala hay una ventana abierta, ésta absorbe la totalidad del sínodo que incide en ella. Luego, un material poroso que contenga muchas moléculas de aire absorberá los sonidos que inciden en él en mucha mayor proporción que otro más compacto.
En los talleres y oficinas donde los ruidos son continuos, se utiliza revestimientos de materiales porosos, conocidos como antisónicos, con los cuales se tornan silenciosos. Se ha comprobado qe el rendimiento de empleados y obreros ha aumentado en las salas donde se colocó un revestimiento antisónico, pero también se ha llegado a establecer la conveniencia de permitir una pequeña reflexión de sonido, conocida como reverberación, porque refuerza los sonidos produciendo una audición correcta y agradable.
La industria provee materiales porosos de diversos grados, de los cuales deben seleccionarse los más convenientes para cada caso. Como ya se ha dicho, los mismos son antitérmicos y antisónicos.

Autor:

La_loka





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