Cuando hablamos de transmitancia térmica, cualquier técnico que se dedique o se haya dedicado, aunque sea de manera indirecta, a la certificación energética, sabría decir la definición.
La transmitancia térmica es la medida del calor que fluye por unidad de tiempo y superficies entre un material que separa dos espacios con una diferencia de temperatura.
Pero ¿realmente sabemos de lo que estamos hablando? Poniendo una comparación, cuando hablamos de iluminación nos habíamos acostumbrado a hablar de vatios. Pero con la aparición, sobre todo, de las luces led, con un consumo mucho más bajo, nos impuso hablar de lúmenes, teniendo, en muchas ocasiones, que hacer conversiones un tanto absurdas entre lúmenes y vatios de bombillas incandescentes.
Hablando con compañeros, sobre transmitancia térmica, observamos algo parecido. Por ello nos ha parecido bien hacer hoy este artículo, donde intentaremos hacer la conversión de conceptos entre transmitancia térmica y un concepto mucho más llano, el tiempo que tarda en enfriarse o calentarse una habitación. Para ello vamos a simplificar el problema y vamos a hablar de una habitación aislada y flotando, sin ventanas. Compararemos el cerramiento con distintos aislantes, para comparar la transmitancia térmica, y cuánto tardarían en igualarse las temperaturas.
Cuando tarda en igualarse la temperatura de una habitación llena de aire, de 27 m3, con un área de superficie de 54 m², sin ventilación, con una diferencia de temperatura con el exterior de 10 grados, y una transmitancia del cerramiento de 1 W/m²K,
Vamos a suponer dos datos teóricos. La capacidad térmica específica del aire de 1005 J/kgK y una densidad de 1225 kg/m³
Para resolver este problema, necesitamos calcular el tiempo que tarda la habitación en alcanzar el equilibrio térmico con el exterior. Vamos a utilizar los datos proporcionados y aplicar los principios de transferencia de calor.
Datos del problema
• Volumen de la habitación: 27 m³
• Área de superficie: 54 m²
• Diferencia de temperatura inicial: 10°C
• Transmitancia térmica del cerramiento: 1 W/m²K
• Capacidad térmica específica del aire: 1005 J/kgK
• Densidad del aire: 1.225 kg/m³
Una transmitancia térmica de 1 se consigue con un tabique de ladrillo de 6 cm y una capa de 4 cm de lana mineral con una transmitancia de 0,05W/mK y una placa de cartón yeso.
Cálculo del tiempo de igualación térmica
1. Primero, calculamos la masa de aire en la habitación:Masa de aire = Volumen × Densidad
Masa de aire = 27 m³ × 1.225 kg/m³ = 33.075 kg
2. Ahora, calculamos la capacidad térmica total del aire:Capacidad térmica = Masa × Capacidad térmica específica
Capacidad térmica = 33.075 kg × 1005 J/kgK = 33,240.375 J/K
3. La tasa de transferencia de calor a través del cerramiento se calcula como:Q = U × A × ΔT
Q = 1 W/m²K × 54 m² × 10 K = 540 W
4. El tiempo necesario para que la temperatura se iguale se puede calcular usando la ecuación:t = (m × c × ΔT) / QDonde:
◦ t es el tiempo en segundos
◦ m es la masa de aire
◦ c es la capacidad térmica específica
◦ ΔT es la diferencia de temperatura
◦ Q es la tasa de transferencia de calor
t = (33.075 kg × 1005 J/kgK × 10 K) / 540 W
t = 615,562.5 segundos
5. Convertimos el tiempo a horas:615,562.5 segundos ÷ 3600 segundos/hora = 171 horas (aproximadamente)
Por lo tanto, en condiciones ideales y sin considerar otros factores que podrían afectar la transferencia de calor, la temperatura de la habitación tardaría aproximadamente 171 horas o 7.13 días en igualarse con la temperatura exterior.
Si quisiéramos que el tiempo fuera el doble bastaría, como es lógico, con tener la mitad de transmitancia térmica.
Una transmitancia de 0,5 se consigue con un tabique de ladrillo de 6 cm y una capa de 9 cm de lana mineral con una transmitancia de 0,05W/mK y una placa de cartón yeso. Es decir, manteniendo las terminaciones superficiales, tenemos que añadir 5 cm de lana mineral para que se iguale la temperatura en 14,26 días
Consideraciones adicionales
Es importante notar que este cálculo es una simplificación y asume condiciones ideales. En la realidad, varios factores podrían afectar este tiempo:
• La infiltración de aire a través de pequeñas aberturas
• La radiación solar y otras fuentes de calor internas
• Cambios en la temperatura exterior durante el período
• La inercia térmica de los materiales de construcción
Estos factores generalmente acelerarían el proceso de igualación térmica en un escenario real.