Inercia térmica, ¿cuando conviene en una casa?

Inercia Térmica

¿Que es la inercia térmica?

La inercia térmica es la propiedad de los materiales para almacenar calor, y como consecuencia, para variar su temperatura en un tiempo determinado. Un material de gran inercia térmica es aquel que necesita grandes cantidades de energía para elevar su temperatura en la misma cantidad de tiempo. La inercia térmica está muy relacionada con la cantidad de masa, puesto que a mayor masa, mayor inercia.

Ejemplos de inercia

Un ejemplo para entender el concepto sería la diferencia entre un vaso de plástico y una taza de cerámica que contienen café caliente. Una vez bebido el café, si volvemos a llenar ambos recipientes con agua fría, el agua contenida en el vaso de plástico estará fría, pero el agua contenida en la taza cerámica estará tibia porque la cerámica habrá cedido calor al agua, al ser la cerámica un material de mayor inercia térmica que el plástico. Este ejemplo se puede llevar a una casa y los materiales que componen su envolvente térmica, como fachadas, cubiertas o suelos. Las viviendas de grandes muros, mantendrán el calor o el frío mucho mejor que una vivienda donde los muros sean más estrechos.

¿Cómo se mide la inercia térmica?

La inercia térmica se determina según la capacidad térmica o capacidad calorífica de un material, que es la cantidad de calor que almacena la unidad de masa del mismo, cuando su temperatura aumenta un grado centígrado. Igualmente la misma cantidad de calor será desprendida cuando el material se enfríe un grado. La capacidad calorífica de un material, que es lo que determina su inercia, se mide en Kcal/m³·ºC o J/m³·ºK, y es el resultado de multiplicar dos características del material: el calor específico y la densidad.

​Inercia Térmica de los materiales

El material de mayor calor específico es el agua, 1 kcal/kg·ºC que corresponderían a 4.184 J/Kg·ºK en unidades del sistema internacional, y también con mayor capacidad calorífica, por ello se toma como referencia en la medición de la capacidad calorífica, 1 kcal/m³·ºC. Por tanto es el material de mayor inercia térmica, por ello se utiliza en muros para almacenar energía solar en la arquitectura bioclimática. Los líquidos en general, tienen calores específicos altos, pero no son utilizados como materiales de construcción, como sí lo son los materiales de origen mineral, con calores específicos de 1000 J/Kg·ºK. El otro factor que influye en la inercia térmica o capacidad calorífica es la densidad, así tenemos la madera, que teniendo calores específicos altos 1.600 J/Kg·ºK, al tener menores densidades, no llega a las capacidades de un ladrillo o la piedra. También hay que decir que no todas las maderas tienen la misma densidad, una frondosa tiene mayor densidad que una conífera y mucho más que la madera de balsa. Por último los materiales con menor capacidad calorífica, coinciden con los materiales aislantes como el aire: 1,214 J/m³·K, por ser normalmente muy porosos y contener grandes cantidades de aire en su interior.

En la siguiente tabla podemos comprobar cómo influyen las dos características calor específico y densidad en el resultado de la capacidad calorífica o inercia térmica:

Vemos que la tierra vegetal proporciona una gran inercia, en parte por su gran contenido en agua y carbono, a la vez que es un gran aislante, es por esto que se está extendiendo su uso en cubiertas ajardinadas o techos verdes proporcionando un gran aislamiento a la vez que se mejora el medio ambiente.

Los metales tienen también una gran capacidad calorífica, el problema es que también poseen una gran conductividad térmica por lo que actúan como puentes térmicos cuando se encuentran en contacto con el interior y el exterior a la vez, pudiendo provocar condensaciones superficiales y problemas de humedades como en el caso de las ventanas.

​Aislamiento térmico

¿Que es un aislante térmico?

Un aislante térmico es un material que por sus propiedades físicas no conduce el calor ni el frío, es decir no transmite a su través la temperatura con facilidad. Se caracterizan por su baja conductividad térmica. Por ejemplo, podemos sujetar un palo de madera por un extremo y ponerlo al fuego por el otro sin temor a quemarnos, pero no haríamos lo mismo con una barra de hierro… La madera es un material aislante y el hierro es conductor del calor.

¿Cómo se mide el aislamiento térmico?

La capacidad de aislar de un material es la resistividad térmica, que se mide en m·K/W en unidades del sistema internacional, y es la inversa de la conductividad térmica W/m·K que hemos visto en el cuadro anterior. Estos dos parámetros no tienen en cuenta el espesor  que demos a la capa de material, sino que son una característica de éste. Uno de los materiales más conductores es el cobre con una conductividad térmica de 380 W/m·K, por este motivo se empleó en el filamento de las primeras bombillas en la iluminación de interiores de viviendas. La lana en cambio es un material natural muy aislante, por eso se utilizaba en los antiguos colchones.

Aislamiento térmico en fachadas

Las fachadas son la envolvente del edificio, es decir las paredes que nos separan del exterior. Entre el interior y el exterior de una casa siempre hay una diferencia de temperatura y los materiales de los que se compone una fachada, son los que permiten que el calor se transmita más o menos rápido. Esa transmisión de calor, o transmitancia térmica W/m²·K, depende de la conductividad térmica de los materiales que componen la fachada y de su espesor. El aislamiento térmico de una fachada, se medirá como la resistencia térmica m²·K/W de ésta y dependerá de la resistividad térmica de los materiales que la componen. El aislamiento de una fachada se consigue por tanto, con grandes espesores de materiales poco aislantes, o con menores espesores de materiales aislantes. En las casas actuales, por economía, se sustituye, espesor de cerramiento, por una capa de aislante, para así evitar las pérdidas de energía que están reguladas por normativa.

Relación entre inercia térmica y aislamiento

Las pérdidas de calor a través de la envolvente de un edificio, está regulada por normativa, para hacer un consumo responsable de energía a la hora de calentar una vivienda o local. Pero la inercia térmica que se le dé a dicha envolvente, no está regulada, aunque influya de una forma determinante en el consumo de energía. La capacidad de un muro para almacenar calor depende de la capacidad calorífica de los materiales que lo componen y el espesor de éstos. Para tener inercia térmica necesitamos, grandes espesores de un material de baja capacidad calorífica o espesores menores de materiales de alta capacidad calorífica.

En muros de un sólo material, por tanto, la inercia depende del grosor de dicho muro. Siendo esta la forma en la que la arquitectura tradicional venía resolviendo el problema del aislamiento. Por este motivo vemos muros de hasta 70 cm de espesor, no siendo necesarios como estructura. Si en nuestra vivienda no disponemos de espacio para grandes muros, como es ahora habitual por los sistemas constructivos modernos, o la casa ya está construida, podemos aumentar la inercia térmica de una pared, añadiendo una capa al interior con materiales de cambio de fase. Éstos modernos materiales de construcción, necesiten el aporte de más energía de lo normal para cambiar su temperatura, porque además cambian el estado, de sólido a líquido o de líquido a gas, convirtiéndose de esta manera en verdaderos acumuladores de calor.

Posición del aislamiento térmico en la envolvente de un edificio

La inercia térmica en una fachada o en una cubierta, que posea varias capas de distintos materiales, varía según la posición de la capa de aislamiento, cuanto más al interior se coloque, menor inercia térmica. Esto ocurre porque suele darse que los materiales más aislantes, son los que menor capacidad calorífica tienen, por ser menos densos.

• Aislamiento térmico exterior. Al colocar la capa de aislamiento al exterior, dejamos la masa, es decir los materiales más densos, al interior, y ganamos inercia térmica. En este principio se basan los actuales Sistemas de Aislamiento Térmico por el exterior o SATE.
• Aislamiento térmico interior. Al colocar la capa de aislamiento al interior, con materiales menos densos como un revestimiento de madera o corcho, dejamos la masa al exterior y perdemos inercia térmica, que no siempre es necesaria.

Importancia de la inercia térmica según el uso de una vivienda

Lo que en un principio parece una ventaja, no siempre lo es. No siempre es bueno una gran inercia térmica en una casa. Para tener una casa eficiente, hay que tener muy en cuenta la tipología de la vivienda. No es lo mismo, querer calentar una casa de fin de semana, que una vivienda que ocupamos de forma habitual.

Calentar una casa de fin de semana

Tanto una casa de fin de semana, como una casa para vacaciones, en la que el uso es esporádico, debería tener baja inercia térmica. Por ejemplo si nos hacemos la casa de la sierra para ir el fin de semana, no nos la hagamos con los muros de piedra, porque aunque sean muy bonitas, no lograremos calentar la casa hasta casi el momento de irse, y habremos estado todo el fin de semana pasando frío, por la gran inercia térmica de la piedra. En cambio si nos la hacemos de madera, que es un material mucho más aislante, no tardaremos apenas en calentarla.

Calentar una vivienda de primera residencia

Al contrario una casa en la que vivimos la mayor parte del año debería tener alta inercia térmica. Por ejemplo si nuestra vivienda habitual la hacemos de madera, por las mañanas, al abrir las ventanas para ventilar la casa, habremos perdido toda la masa de aire caliente, y tendremos que poner en marcha la calefacción para volver a calentarla. En cambio, si las paredes fuesen de piedra, al cerrar las ventanas, la gran inercia térmica de las paredes cedería calor al aire, por lo que apenas notaríamos esa ventilación. Esto sucede siempre y cuando la ventilación de la vivienda la hagamos de una manera rápida, 10 minutos máximo, para lo que sería mejor disponer de ventilación cruzada.

Instalaciones de climatización según la inercia

Las instalaciones de climatización que debemos introducir en una vivienda habitual, no deberían ser las mismas que en una vivienda que utilicemos únicamente los fines de semana o en vacaciones, porque la cantidad de tiempo y energía empleados en alcanzar la temperatura de confort deseada, no debería ser igual.

Instalaciones para una segunda residencia

Las instalaciones que se basan en calentar el aire de una habitación por convección, como una bomba de calor o un radiador de aluminio, son rápidas para calentar una habitación. Debido a esa baja inercia, están recomendadas para segundas residencias.

Instalaciones para una vivienda habitual​

Al contrario, un suelo radiante es una instalación de una gran inercia térmica. Normalmente tarda varios días en calentar el suelo, por lo que no se aconseja para viviendas de fin de semana, pero es una instalación ideal para la vivienda habitual porque aporta un gran confort térmico al mantener constante la temperatura de una habitación.

El zócalo radiante se basa en el mismo concepto que el suelo radiante, pero calentando pared y suelo a la vez. La inercia de esta instalación es menor al calentar por radiación.

Las instalaciones de paneles solares también están aconsejados para la vivienda habitual, al necesitar de una instalación complementaria para los días no soleados. Son el complemento ideal para las instalaciones de baja temperatura como el suelo y el zócalo radiante.