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USO RACIONAL DE LA ENERGÍA
Ahorros mediante Aislamiento Térmico en la
Construcción
Ing. V. L. Volantino, Arq. P. A. Bilbao
Unidad Técnica Habitabilidad Higrotérmica – INTI Construcciones –
Arq. P. E. Azqueta, Ing. P. U. Bittner, Ing. A. Englebert, Ing. M.
Schopflocher
Integrantes del Comité Ejecutivo de INTI Construcciones;
Comisión de Trabajo URE en Edificios.
INTI Construcciones
Julio de 2007
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AHORROS MEDIANTE AISLAMIENTO TÉRMICO EN LA CONSTRUCCIÓN
Un adecuado aislamiento térmico de las viviendas contribuye a la disminución de la
demanda de energía para calefacción y refrigeración, reduce el impacto ambiental y
genera una mejor calidad de vida de la población.
Este trabajo cuantifica el significativo ahorro de energía consumida en todo el país
destinada a calefacción residencial, que se lograría si en la construcción de viviendas
se contemplaran requerimientos de aislamiento térmico moderados.
Dichos requerimientos consisten en un acondicionamiento térmico pasivo de la
envolvente de edificios (paredes, techo, piso y aberturas), tanto para la ejecución de
viviendas nuevas como para su incorporación a las existentes.
El reducido costo adicional que esto implica es recuperado en un corto plazo por los
menores consumos de energía destinados a calefacción y refrigeración.
El resultado al que se arriba es el siguiente:
El ahorro real de consumo de energía, destinado a calefacción para uso residencial,
sería de 42,99% respecto a la actual demanda registrada.
Este ahorro global se obtendría en todos los combustibles utilizados para calefacción:
gas natural, electricidad, gas envasado, leña, combustibles líquidos, etc.
Considerando exclusivamente el Gas Natural consumido en las viviendas conectadas
a la red, este nivel de ahorro energético representa una disminución en la demanda
diaria, durante el período invernal, equivalente a:
15,4 millones de m
3
/día como valor promedio y 20,7 millones de m
3
/día durante las
olas de frío.
La disponibilidad de este caudal de gas de red, que hoy se derrocha por el
incumplimiento o el carácter no obligatorio de las normativas que exigen
requerimientos constructivos de aislamiento térmico en viviendas, hubiese evitado
por sí sola, la situación crítica actual.
El ahorro diario de gas mencionado más arriba se refiere solamente a las viviendas y
por lo tanto no contempla los ahorros que se pueden obtener en hoteles, edificios
comerciales, industriales, etc. Tampoco considera los posibles ahorros de gas en la
generación de electricidad utilizada para calefacción.
A este importante ahorro de los recursos energéticos que se alcanzarían en el período
invernal, se le agrega un ahorro aún mayor de energía destinada a refrigeración
durante el período estival, evitándose de este modo posibles situaciones críticas
también en verano. Todos estos recursos energéticos así ahorrados estarían
disponibles para la industria, transporte, exportación, etc.
3
INDICE:
Ahorro Energético mediante Aislamiento Térmico en la Construcción. Pág. 1
ANEXO 1A Pág. 9
ANEXO 1B Pág. 22
ANEXO 2A Pág. 35
ANEXO 2B Pág. 37
ANEXO 3 Pág. 39
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USO RACIONAL DE LA ENERGÍA
Ahorro Energético mediante Aislamiento Térmico en la Construcción
INTI Construcciones
RESUMEN:
Se analizaron tres sistemas constructivos utilizados frecuentemente en el país,
evaluando el comportamiento térmico de acuerdo a los lineamientos estipulados en
las Normas IRAM, en primera instancia sin aislación (como se construye
actualmente), posteriormente se aislaron el techo y los muros con 3” y 2”
respectivamente de un aislante térmico convencional de conductividad media; y
finalmente se cambiaron las carpinterías de vidriado simple por doble vidriado
hermético (DVH). Dicho estudio se lo aplicó tanto a una vivienda “tipo casa” como a
otra “tipo edificio”.
Para obtener la tipología a utilizar en la evaluación se recurrió al Censo 2001, del que
se obtuvo que el promedio de vivienda es el de 3 ambientes de aproximadamente
60m²; de la misma referencia también se utilizaron las cantidades de viviendas tipo
”Hogares Casas” y tipo “Hogares Departamentos” relevados en cada Provincia.
De la información recabada de ENARGAS del año 2006, se extrajo la demanda en
millones de m³ de gas por día, destinada para uso residencial, así como la cantidad
de usuarios de la red.
Como resultado se llegó a un ahorro del 43% aproximadamente, aislando muros y
techos, valor que puede superar el 50% si también se emplea doble vidriado
hermético en las carpinterías.
METODO DE CÁLCULO:
Se evaluó el comportamiento térmico de los sistemas constructivos que son
frecuentemente utilizados en el país, considerando tres tipos de paredes (Tabique de
Ladrillo Hueco de 12 cm; Muro de Ladrillo Hueco de 18cm; Muro de Bloque Portante
de Hormigón), y dos de techos (Cubierta de chapa metálica, para las casas
unifamiliares; y Losa de Hormigón Armado para los edificios de viviendas).
Mediante la información extraída del Censo 2001, se pudo establecer la tipología a
utilizar para la evaluación, obteniéndose como resultado que el promedio de
vivienda está representado por una de 3 ambientes de aproximadamente 60m².
También de la misma referencia se utilizaron los datos correspondientes a las
cantidades de viviendas tipo ”Hogares Casas” y tipo “Hogares Departamentos” que se
relevó en cada Provincia.
En las figuras siguientes, se muestra tanto la planta de la vivienda utilizada como
modelo en los “hogares casas” como la correspondiente a los “hogares
departamento”.
Asimismo, también se presentan para cada planta la superficie a calefaccionar.
5
Figura 1: Planta Casa
Figura 2: Planta Edificio
Figura 3: Superficie Calefaccionada. a) Planta Casa; b) Planta Edificio
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Sistema 1
K=2.10 W/m²K
Sistemas Constructivos
K=0.52 W/m²K
Sistema 2
K=1.53 W/m²K K=0.47 W/m²K
Sistema 3
K=2.46 W/m²K K=0.53 W/m²K
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Para cada uno de los sistemas constructivos mencionados precedentemente, se
calculó teóricamente la Transmitancia Térmica (K) mediante la utilización de un
programa de simulación numérica que analiza el fenómeno de transmisión de calor
en geometría bidimensional.
Los resultados obtenidos fueron los que se detallan en la Tabla 1.
Tabla 1: Transmitancia térmica de muros y techos
Sistemas Constructivos
Transmitancia Térmica
W/m²K
Muro de Ladrillo Hueco del 12 2,10
Muro de Ladrillo Hueco del 18 1,53
Muro de Bloques de Hormigón 2,46
Techo de Cubierta Metálica 2,50
Losa de Hormigón Armado 2,27
Con estos resultados, más los datos de la vivienda utilizada, que contiene las
dimensiones de muros, techos y ventanas y la superficie a calefaccionar, se
determinó, el Coeficiente de Pérdidas Volumétricas Globales de Calor G para
invierno.
Este cálculo se basó en la Norma IRAM 11.604 y consiste en la suma de las pérdidas
por transmisión de calor que se dan a través de los cerramientos opacos que lindan
con el exterior (Transmitancía Térmica por la Superficie de los muros); de las
pérdidas de calor por cerramientos opacos que lindan con locales calefaccionados o
no calefaccionados (Transmitancía Térmica por la Superficie de los muros por un
factor de corrección de la Transmitancia Térmica); de las pérdidas de calor que se da
a través de los pisos (Perímetro del piso en contacto con el aire exterior multiplicado
por las pérdidas por el piso en contacto con el terreno); y de las pérdidas por
transmisión de calor a través de vidrios (Transmitancía Térmica por la Superficie de
los vidrios).
El resultado de la sumatoria total por transmisión se suma a las pérdidas por
infiltración de aire y se divide por el volumen calefaccionado, obteniendo así las
Pérdidas Volumétricas Globales G.
Como segundo paso se aislaron dichos sistemas constructivos, incorporando 3
pulgadas (aproximadamente 7,5cm) de un material aislante térmico convencional de
conductividad térmica media, para el techo y 2 pulgadas (aproximadamente 5cm)
para los muros. Para cada caso se obtuvieron las respectivas Transmitancias
Térmicas, resultando los valores detallados en la Tabla 2.
Tabla 2: Transmitancia térmica de muros y techos aislados térmicamente
Sistemas Constructivos
Transmitancia Térmica
W/m²K
Muro de Ladrillo Hueco del 12 0,52
Muro de Ladrillo Hueco del 18 0,47
Muro de Bloques de Hormigón 0,53
Techo de Cubierta Metálica 0,50
Losa de Hormigón Armado 0,41
8
Análogamente, se calcularon las Pérdidas Volumétricas Globales de calor G;
siguiendo los lineamientos de las Normas IRAM 11603, 11604 y 11605 como se
explicara precedentemente – Anexos Nº 1 A y 1 B, respectivamente.
En forma complementaria se analizó la mejora en el ahorro energético que se
alcanza por utilización de panel de doble vidriado hermético (DVH) en reemplazo del
vidrio simple en las carpinterías existentes, para ambas tipologías de viviendas.
En las figuras siguientes se describen los diseños y las dimensiones de las mismas
empleadas en los cálculos.
Figura 4: Carpinterías de la Casa
Figura 5: Carpinterías del Edificio
Para cada región del país se seleccionó un determinado sistema constructivo, tal que
representa el de mayor porcentaje de utilización, según la información disponible
que pudo obtenerse a través de consultas realizadas a empresas fabricantes de
materiales de construcción.
El detalle de los tipos de muros empleados en el estudio para cada provincia del país,
se puede observar en la Tabla 3.
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Tabla 3: Tipo de muros considerados en cada región
Provincias Sistema Constructivo
Capital Federal Ladrillo hueco 12
Buenos Aires Ladrillo hueco 12
Catamarca Ladrillo hueco 12
Chaco Ladrillo hueco 12
Chubut Bloque de hormigón
Córdoba Bloque de hormigón
Ladrillo hueco 12
Corrientes
Ladrillo hueco 12
Entre Ríos Ladrillo hueco 12
Formosa Ladrillo hueco 12
Jujuy Bloque de hormigón
La Pampa Ladrillo hueco 12
La Rioja Bloque de hormigón
Mendoza Ladrillo hueco 18
Provincias Sistema Constructivo
Misiones Ladrillo hueco 12
Ladrillo hueco 18
Neuquén
Bloque de hormigón
Ladrillo hueco 18
Río Negro
Bloque de hormigón
Salta Bloque de hormigón
San Juan Ladrillo hueco 18
San Luis Ladrillo hueco 18
Ladrillo hueco 18
Santa Cruz
Bloque de hormigón
Santa Fe Ladrillo hueco 12
Sgo. del Estero Ladrillo hueco 12
Ladrillo hueco 18
Tierra del Fuego
Bloque de hormigón
Tucumán Bloque de hormigón
Con los datos poblacionales del INDEC, Censo 2001 (Total de viviendas para cada
provincia, Total de casas para cada provincia y Total de edificios para cada provincia)
más la información recabada de ENARGAS (Total de usuarios de red residenciales
para cada provincia, Total de gas natural entregado para uso residencial para cada
provincia en miles de m³ de 9300 kcal); se realizaron las tablas de los Anexos Nº 2 A y
2 B, que contiene las Pérdidas Volumétricas Globales de calor y las Cargas Térmicas
Anuales Unitarias para cada provincia para los sistemas constructivos con y sin
aislación.
El cálculo de la Carga Térmica Anual hace necesario el uso de los grados días para
cada zona de estudio, este dato se toma de la Norma IRAM 11.603 que tiene
registrados en una tabla datos de las estaciones existentes de cada provincia en
función de diversas temperaturas base de confort. Para la realización de este cálculo
se definieron estaciones cercanas a los centros cuya población es más representativa
en número o por extensión territorial.
Los Grados Días de calefacción se determinan como la suma de las diferencias de
temperaturas, entre una temperatura base y la media diaria, para los días en que la
media diaria es menor que la temperatura base en un período establecido. En este
estudio se consideró como temperatura base a 20ºC.
La Carga Térmica Anual Total es el producto de la Carga Térmica Anual Unitaria por
el Total de Usuarios de Gas de Casas o Departamentos, de cada provincia.
Se llega entonces a dos columnas Totales de Carga Térmica Anual correspondiendo la
primera al sistema constructivo sin aislar, y la segunda al sistema constructivo con
aislación en muros y techos; de la diferencia que se presenta de estas dos columnas se
obtiene un porcentaje que luego se promedia para llegar a un porcentaje total de
ahorro tanto para las viviendas “tipo casa” como para las viviendas “tipo edificio”.
Finalmente, en el Anexo Nº 3 se puede observar el porcentaje total de ahorro,
obtenido como promedio ponderado de ambas tipologías edilicias.
El resultado obtenido, indica la posibilidad de alcanzar un ahorro de energía
empleado para calefacción en edificios residenciales de todo el país, de 43% respecto
a la actual demanda registrada.
Este ahorro global se obtendría en todos los combustibles utilizados para calefacción:
gas natural, electricidad, gas envasado, leña, combustibles líquidos, etc.
Considerando exclusivamente el Gas Natural consumido en las viviendas conectadas
a la red, este nivel de ahorro energético representa una disminución en la demanda
diaria, durante el período invernal, equivalente a 15,4 millones de m
3
/día como valor
promedio y 20,7 millones de m
3
/día durante las olas de frío.
La determinación de este ahorro energético diario, para el período invernal se obtuvo
tomando como fuente el trabajo: “Caracterización de los Inviernos Según su Impacto
en el Consumo de Gas Natural”.
El mismo consistió en utilizar la Figura 1 del mencionado artículo, que representa el
consumo específico residencial en función de la temperatura media mensual.
Se adoptó la temperatura media mensual de 10,5 ºC correspondiente a un promedio
global de invierno para todo el país, resultando un consumo específico de 7,2 m³/día.
A este valor se le restó el correspondiente a condiciones de verano, en que se
considera que el gas se utiliza para calentamiento de agua y cocción, para obtener el
consumo de gas debido sólo a calefacción. Ese dato surge también de la Figura 1
como asíntota de la gráfica, dando un valor de 1,3 m³/día y por lo tanto, la diferencia
es de 5,9 m³/día.
Multiplicando este resultado por la cantidad de usuarios residenciales
correspondientes a enero de 2005, que como se desprende de la Figura 2 del trabajo
referido, es de 6.3000.000 y por el ahorro real de consumo de energía destinado a
calefacción debido al aislamiento térmico (43 %), se obtiene que una disminución de
la demanda diaria de 15,4 millones de m³/día.
Análogamente, adoptando en 5 ºC la temperatura correspondiente a las
denominadas “olas de frío”, el consumo específico residencial de gas resulta ser de
9,2 m³/día y repitiendo los mismos cálculos anteriores, estaría definiendo una
disminución de la demanda diaria de 20,7 millones de m³/día.
La disponibilidad de este caudal de gas de red, que hoy se derrocha por el
incumplimiento o el carácter no obligatorio de las normativas que exigen
requerimientos constructivos de aislamiento térmico en viviendas, hubiese evitado
por sí sola, la situación crítica actual.
El ahorro diario de gas mencionado más arriba se refiere solamente a las viviendas y
por lo tanto no contempla los ahorros que se pueden obtener en hoteles, edificios
comerciales, industriales, etc. Tampoco considera los posibles ahorros de gas en la
generación de electricidad utilizada para calefacción.
A este importante ahorro de los recursos energéticos que se alcanzarían en el período
invernal, se le agrega un ahorro aún mayor de energía destinada a refrigeración
durante el período estival, evitándose de este modo posibles situaciones críticas
también en verano. Todos estos recursos energéticos así ahorrados estarían
disponibles para la industria, transporte, exportación, etc.
REFERENCIAS:
• SAP Users Group, "TAP 6 Thermal Analyzer Computer Program", University of
Southern California, Dept. of Civil Engineering, Los Angeles
• IRAM, Normas de Acondicionamiento Térmico Nº: 11603, 11604 y 11605
• INDEC, Censo Nacional 2001
• ENARGAS, datos operativos de 2006
• S. Gil, L. Pomerantz y R. Ruggero, Gerencia de Distribución del ENARGAS.
“Caracterización de los Inviernos Según su Impacto en el Consumo de Gas
Natural”. REVISTA PETROTECNIA, Agosto 2005
ANEXO 1A: PLANILLA DE CALCULO DE LAS PERDIDAS VOLUMETRICAS DE
CALOR G DE VIVIENDAS TIPO “HOGARES CASAS”
PLANILLA DE CALCULO (IRAM 11.604)
Sistema 1A - Muro ladrillo hueco del 12
CASA: Vivienda unifamiliar ubicada en Capital Federal
ZONA BIOCLIMÁTICA: IIIb LAT.: 34,6 LONG.: 58,5
ENVOLVENTE
SUPERFICIE CALEFACCIONADA ALTURA PLANTAS VOLUMEN
m2 m m3
62,47
2,7
1
168,67
CERRAMIENTOS OPACOS (que lindan con el exterior)
S Km S.Km
ELEMENTO
m2 W/m2k W/K
T1 Int/Ext 14,12 2,10 29,64
T3 Int/Ext 19,22 2,10 40,35
T4 Int/Ext 20,40 2,10 42,84
T6 Int/Ext 16,80 2,10 35,28
Techo 56,07 2,50 140,17
P1 1,80 2,07 3,73
Sumatoria 292,01
CERRAMIENTOS NO OPACOS (que lindan con el exterior)
Sv N Kv Sv.Km
ELEMENTO
m2 W/m2k
W/K
V1 1,80
1
5,82
10,48
V2 1,80
1
5,82
10,48
V3 4,80
1
5,82
27,94
V4 0,50
1
5,82
2,91
V5 0,90
1
5,82
5,24
V6 0,60
1
5,82
3,49
V7 0,60
1
5,82
3,49
V8 4,80
1
5,82
27,94
Sumatoria 91,96
CERRAMIENTOS OPACOS (que lindan con locales calefaccionados o no calefaccionados)
S λ Km Sλ.Km
ELEMENTO
m2 W/m2k
W/K
- 0,00
1
0,00
0,00
- 0,00
1
0,00
0,00
Sumatoria 0,00
Perímetro Pp Km Pérdida p
PISOS EN CONTACTO CON EL TERRENO
m2 W/m2K W/m2k
W/K
32,6
1,08
35,208
35,21
Sumatoria 35,21
n Pérdida n
W/m3k
PERDIDAS VOLUMETRICAS POR
INFILTRACIÓN DE AIRE (0.35 x n)
2
118,07
PÉRDIDAS POR TRANSMISIÓN
(S.Km) + (Sv.Kv) + (S.l.Kr) + Pérdida p = 419,17
W/K
PÉRDIDAS TOTALES
Pérdidas por transmisión + Pérdidas por Infiltración de Aire 537,24
W/m3K
PÉRDIDAS VOLUMETRICAS GLOBALES
Gcálculo (pér vol. por infiltración de aire + pér vol. por transmisión)/volúmen 3,19
W/m3K
Gadmisible 1,86
W/m3K
PLANILLA DE CALCULO (IRAM 11.604)
Sistema 1B - Muro ladrillo hueco del 12
CASA: Vivienda unifamiliar ubicada en Capital Federal
ZONA BIOCLIMÁTICA: IIIb LAT.: 34,6 LONG.: 58,5
ENVOLVENTE
SUPERFICIE CALEFACCIONADA ALTURA PLANTAS VOLUMEN
m2 m m3
62,47
2,7
1
168,67
CERRAMIENTOS OPACOS (que lindan con el exterior)
S Km S.Km
ELEMENTO
m2 W/m2k W/K
T1 Int/Ext 14,12 2,10 29,64
T3 Int/Ext 19,22 2,10 40,35
T4 Int/Ext 20,40 2,10 42,84
T6 Int/Ext 16,80 2,10 35,28
Techo 56,07 0,43 24,11
P1 1,80 2,07 3,73
Sumatoria 175,95
CERRAMIENTOS NO OPACOS (que lindan con el exterior)
Sv N Kv Sv.Km
ELEMENTO
m2 W/m2k
W/K
V1 1,80
1
5,82
10,48
V2 1,80
1
5,82
10,48
V3 4,80
1
5,82
27,94
V4 0,50
1
5,82
2,91
V5 0,90
1
5,82
5,24
V6 0,60
1
5,82
3,49
V7 0,60
1
5,82
3,49
V8 4,80
1
5,82
27,94
Sumatoria 91,96
CERRAMIENTOS OPACOS (que lindan con locales calefaccionados o no calefaccionados)
S λ Km Sλ.Km
ELEMENTO
m2 W/m2k
W/K
- 0,00
1
2,10
0,00
- 0,00
1
2,10
0,00
Sumatoria 0,00
Perímetro Pp Km Pérdida p
PISOS EN CONTACTO CON EL TERRENO
m2 W/m2K W/m2k
W/K
32,6
1,08
35,21
35,21
Sumatoria 35,21
n Pérdida n
W/m3k
PERDIDAS VOLUMETRICAS POR INFILTRACIÓN
DE AIRE (0.35 x n)
2
118,07
PÉRDIDAS POR TRANSMISIÓN
(S.Km) + (Sv.Kv) + (S.l.Kr) + Pérdida p = 303,12
W/K
PÉRDIDAS TOTALES
Pérdidas por transmisión + Pérdidas por Infiltración de Aire 421,18
W/m3K
PÉRDIDAS VOLUMETRICAS GLOBALES
Gcálculo (pér vol. por infiltración de aire + pér vol. por transmisión)/volúmen 2,50
W/m3K
Gadmisible 1,86
W/m3K
PLANILLA DE CALCULO (IRAM 11.604)
Sistema 1C - Muro ladrillo hueco del 12
CASA: Vivienda unifamiliar ubicada en Capital Federal
ZONA BIOCLIMÁTICA: IIIb LAT.: 34,6 LONG.: 58,5
ENVOLVENTE
SUPERFICIE CALEFACCIONADA ALTURA PLANTAS VOLUMEN
m2 m m3
62,47
2,7
1
168,67
CERRAMIENTOS OPACOS (que lindan con el exterior)
S Km S.Km
ELEMENTO
m2 W/m2k W/K
T1 Int/Ext 14,12 0,52 7,34
T3 Int/Ext 19,22 0,52 9,99
T4 Int/Ext 20,40 0,52 10,61
T6 Int/Ext 16,80 0,52 8,74
Techo 56,07 0,43 24,11
P1 1,80 2,07 3,73
Sumatoria 64,51
CERRAMIENTOS NO OPACOS (que lindan con el exterior)
Sv N Kv Sv.Km
ELEMENTO
m2 W/m2k
W/K
V1 1,80
1
5,82
10,48
V2 1,80
1
5,82
10,48
V3 4,80
1
5,82
27,94
V4 0,50
1
5,82
2,91
V5 0,90
1
5,82
5,24
V6 0,60
1
5,82
3,49
V7 0,60
1
5,82
3,49
V8 4,80
1
5,82
27,94
Sumatoria 91,96
CERRAMIENTOS OPACOS (que lindan con locales calefaccionados o no calefaccionados)
S λ Km Sλ.Km
ELEMENTO
m2 W/m2k
W/K
- 0,00
1
0,00
0,00
- 0,00
1
0,00
0,00
Sumatoria 0,00
Perímetro Pp Km Pérdida p
PISOS EN CONTACTO CON EL TERRENO
m2 W/m2K W/m2k
W/K
32,6
1,08
35,21
35,21
Sumatoria 35,21
n Pérdida n
W/m3k
PERDIDAS VOLUMETRICAS POR INFILTRACIÓN
DE AIRE (0.35 x n)
2
118,07
PÉRDIDAS POR TRANSMISIÓN
(S.Km) + (Sv.Kv) + (S.l.Kr) + Pérdida p = 191,68
W/K
PÉRDIDAS TOTALES
Pérdidas por transmisión + Pérdidas por Infiltración de Aire 309,74
W/m3K
PÉRDIDAS VOLUMETRICAS GLOBALES
Gcálculo (pér vol. por infiltración de aire + pér vol. por transmisión)/volúmen 1,84
W/m3K
Gadmisible 1,86
W/m3K

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