Materiales termo aislantes, características técnicas y criterios de selección

MODOS DE TRANSMISIÓN DEL CALOR Y TÉRMINOS TÉCNICOS

Modos de transmisión del calor

Es importante conocer el modo en que se produce la transferencia de calor en las bodegas de pescado. El calor puede transferirse por conducción, por convección o por radiación, o por una combinación de los tres modos. El calor siempre se mueve de las zonas más calientes a las más frías; busca el equilibrio. Si el interior de una bodega de pescado termoaislada está más frío que el aire exterior, la bodega atrae calor del exterior. Cuanto mayor es la diferencia de temperatura, más rápidamente fluye el calor hacia la zona más fría.

Conducción. Es la transmisión de energía calorífica, de molécula a molécula, a través de un material, ya sea sólido, líquido o gaseoso. Para que el calor se transmita por conducción, deberá haber contacto físico entre partículas y cierta diferencia de temperatura. Así, la conductividad térmica es la medida de la velocidad a la que el flujo de calor pasa de una partícula a otra. La tasa de flujo de calor a través de un material específico estará determinada por la diferencia de temperatura y la conductividad térmica del material.

Convección. Es la transmisión de calor debida al movimiento del aire (o un gas) o un líquido calentado de un lugar a otro, llevando consigo el calor que contiene. La tasa de flujo de calor varía en función de la temperatura del gas o líquido en movimiento y de su caudal.

Radiación. La energía calorífica se transmite en forma de luz, como radiación infrarroja u otro tipo de ondas electromagnéticas. Esta energía emana de un cuerpo caliente y sólo puede transmitirse libremente a través de medios completamente transparentes. La atmósfera, el vidrio y los materiales translúcidos dejan pasar una cantidad significativa de calor radiante, que puede ser absorbido cuando incide en una superficie: por ejemplo, la superficie de la cubierta del barco en un día soleado absorbe calor radiante y se calienta. Es un hecho sobradamente conocido que las superficies de colores claros o brillantes reflejan más calor radiante que las superficies negras u oscuras, por lo que las primeras tardarán más tiempo en calentarse.

En la práctica, la infiltración de calor en las bodegas o recipientes de pescado es el resultado de una combinación de los tres modos mencionados, pero el modo de transmisión más significativo es por conducción a través de las paredes y el suelo.

Definiciones

Las propiedades térmicas de los materiales aislantes y de otros materiales de construcción comunes de las embarcaciones de pesca se conocen o pueden medirse con precisión. Puede calcularse la cantidad de calor transmitido (flujo) a través de cualquier combinación de materiales. No obstante, para poder calcular las pérdidas de calor es necesario conocer determinados términos técnicos y comprender tanto éstos como los factores que intervienen.

Por convención, el sufijo "-idad" se refiere a la propiedad de un material, con independencia de su espesor, y el sufijo "-ancia" se refiere a la propiedad de un cuerpo determinado con un espesor dado.

Energía calorífica

Una kilocaloría (1 kcal o 1 000 calorías) es la cantidad de calor (energía) necesaria para aumentar en un grado centígrado (°C) la temperatura de un kilogramo de agua. La unidad de energía en el sistema internacional (SI) es el julio (J). Una kcal corresponde a unos 4,18 kJ (esta equivalencia varía ligeramente en función de la temperatura). Otra unidad de energía es la Btu (British thermal unit o unidad térmica británica). Una Btu equivale aproximadamente a 1 kJ.

Conductividad térmica

En términos sencillos, es una medida de la capacidad de un material para conducir el calor a través de su masa. Cada material, ya sea aislante o de otro tipo, tiene un valor de conductividad térmica específico que permite determinar su eficacia como aislante del calor. Puede definirse como la cantidad de calor o energía (expresada en kcal, Btu o J) que puede conducirse por unidad de tiempo a través de la unidad de superficie de un material de espesor unitario, cuando la diferencia de temperatura es la unidad. La conductividad térmica puede expresarse en kcal·m^-1·°C^-1, en Btu·ft^-1·°F^-1 y, en el SI, en vatios (W)·m^-1·°C^-1. La conductividad térmica se conoce también como «k».

Coeficiente de conductancia térmica « l» (kcal·m^-2·h^-1·°C^-1)

Se identifica mediante la letra griega ë (lambda) y se define como la cantidad de calor (en kcal) conducido en una hora a través de 1 m2 de material, de un espesor de 1 m, cuando la diferencia de temperatura entre los lados del material en condiciones de flujo continuo de calor es de 1 °C. La conductancia térmica se determina experimentalmente y es el parámetro básico de cualquier material aislante. Puede expresarse en unidades del SI, W·m^-2·Kelvin (K)^-1,, o en Btu·ft^-2·h^-1·°F^-1 (Btu por pie cuadrado, hora y grado Fahrenheit).

Resistividad térmica

La resistividad térmica es la inversa de la conductividad térmica k: (1/k).

Resistencia térmica (R)

La resistencia térmica (R) es la inversa de ë: (1/l) y se utiliza para calcular la resistencia térmica de cualquier material, simple o compuesto. El valor R puede definirse, sencillamente, como la resistencia que ejerce un material determinado al flujo de calor. Un buen material aislante tendrá una resistencia térmica (R) alta. Para espesores diferentes de 1 m, la resistencia térmica aumenta en proporción directa al aumento del espesor del material aislante, es decir, x/l, donde x representa el espesor del material en metros.

Coeficiente de transmisión de calor (U) (kcal·m^-2·h^-1·°C^-1)

El símbolo U designa el coeficiente global de transmisión de calor de cualquier sección de un material simple o compuesto. Las unidades de U en el SI son kcal por metro cuadrado de sección por hora por grado centígrado (de diferencia de temperatura entre el aire interior y el exterior). Puede también expresarse en otros sistemas de unidades. El coeficiente U incluye las resistencias térmicas de ambas caras de las paredes o suelos, así como la resistencia térmica de las capas y espacios de aire que pueda contener la pared o el suelo en su interior.

Permeancia al vapor de agua (pv)

Se define como la cantidad de vapor de agua que atraviesa la unidad de superficie de un material de espesor unitario, cuando la diferencia de presión de vapor de agua entre ambas caras del material es la unidad. Puede expresarse en g·cm·mm Hg^-1·m^-2·día^-1, en el SI, o bien en g·m·MN^-1·s^-1 (gramos por metro por meganewton por segundo).

Resistencia al vapor de agua (rv)

Es la inversa de la permeancia al vapor de agua y se define como rv = 1/pv.

POR QUÉ ES NECESARIO EL AISLAMIENTO

La función primaria de los materiales termoaislantes utilizados en las pequeñas embarcaciones de pesca que utilizan hielo es reducir la transmisión de calor a través de las paredes, escotillas, tuberías o candeleros de las bodegas de pescado hasta el lugar en el que se almacena hielo o pescado enfriado. Al reducir la cantidad de calor infiltrado, puede reducirse la cantidad de hielo que se funde y aumentar así la eficacia de la conservación en hielo. Según se ha explicado antes, el hielo se consume porque absorbe la energía calorífica del pescado, pero también absorbe la energía calorífica que se infiltra a través de las paredes del recipiente de almacenamiento. El aislante de las paredes del recipiente puede reducir la cantidad de calor que penetra en el mismo y reducir así la cantidad de hielo necesaria para que su contenido se mantenga frío.

Las principales ventajas de aislar la bodega de pescado con materiales adecuados son:

evitar la transmisión de calor procedente del aire caliente circundante, de la sala de máquinas y de las infiltraciones de calor a través de las paredes, escotillas, tuberías y candeleros de la bodega de pescado;
aprovechar al máximo el espacio útil de la bodega de pescado y los costos de enfriamiento del pescado;
ayudar a reducir las necesidades energéticas de los sistemas de refrigeración, si se utilizan.

Materiales aislantes

Dado que el espacio de la bodega es frecuentemente un bien preciado en las pequeñas embarcaciones y que los costos de su aislamiento pueden constituir una proporción significativa de los costos que conlleva su construcción, la elección de material aislante puede ser muy importante.

De los diversos materiales aislantes disponibles en el mercado para las embarcaciones de pesca, son pocos los que resultan completamente satisfactorios para esta finalidad. Los problemas principales son la falta de resistencia mecánica suficiente y la absorción de humedad. Este último es un problema particularmente significativo en embarcaciones de pesca que utilizan la fusión del hielo como medio de enfriamiento. Los materiales termoaislantes basan sus propiedades en la retención de burbujas o bolsas de gas en el seno de una estructura espumosa. Si estas células de gas se llenan de humedad, se reduce significativamente su capacidad aislante.

La conductividad térmica del agua (a 10 °C) es de 0,5 kcal·m^-1·h^-1·°C^-1 y la del hielo (a 0 °C) es de 2 kcal·m^-1·h^-1·°C^-1 (unas cuatro veces mayor que la del agua). En cambio, la del aire seco en reposo es de cerca de 0,02 kcal·m ^-1·h ^-1·°C ^-1. La Figura 5.1 muestra la conductividad térmica del R-11, el aire seco, el vapor de agua y el hielo en el interior de un material aislante e ilustra el significativo aumento de la conductividad térmica que puede producirse si el aire o gas se sustituye por vapor de agua en el aislante.

Los materiales aislantes pueden absorber humedad no sólo por contacto directo con el agua que se infiltra en las paredes de la bodega, sino también por condensación de vapor de agua en las paredes cuando se alcanza el punto de rocío en el gradiente de temperaturas del interior de las paredes.

La incorporación en el diseño del aislante de barreras adecuadas contra el vapor de agua es, por consiguiente, esencial para protegerlo de la absorción de humedad. En la mayoría de los climas, la transmisión de vapor de agua se producirá normalmente del exterior al interior de las paredes de la bodega, ya que la temperatura externa será probablemente superior a la temperatura interna. Si se quiere prevenir este efecto, es necesario disponer una capa impermeable de protección contra la humedad en el exterior del aislante, así como una barrera contra la humedad en el revestimiento, para evitar la penetración en el aislante del agua de fusión del hielo. La barrera contra el vapor puede estar formada por superficies impermeables de paneles aislantes prefabricados (paneles de tipo sándwich, en los que una cara, de laminas de acero galvanizado de espesor reducido, es la barrera contra el vapor, y la otra el acabado interior de láminas de aluminio o de acero galvanizado recubiertas con plástico), plásticos reforzados, láminas de polietileno, películas de plástico de espesor mínimo de 0,2 mm o papel de aluminio de espesor mínimo de 0,02 mm, laminado con una membrana de brea. El espesor mínimo de las láminas de aluminio o de acero galvanizado deberá ser de 0,3 mm.

El Recuadro 5.1 muestra las principales características que deberá tener un material aislante adecuado.

MATERIALES TERMOAISLANTES

Existen muy diversos materiales termoaislantes, pero pocos se ajustan a las necesidades constructivas de las bodegas de pescado modernas. La selección del material aislante deberá basarse en su costo inicial, su eficacia, su durabilidad, su adaptabilidad a la forma de la bodega de pescado y los métodos de instalación disponibles en cada lugar. Desde un punto de vista económico, puede ser preferible elegir un material aislante con una conductividad térmica baja que aumentar el espesor del aislamiento de las paredes de la bodega. Al reducir la conductividad térmica, se necesitará menos aislante para una determinada capacidad de conservación del frío y se dispondrá de un mayor volumen utilizable en la bodega de pescado. El espacio que ocupan los materiales aislantes en las embarcaciones de pesca puede representar, en muchos casos, del 10 al 15 por ciento de la capacidad bruta de la bodega de pescado.

5.3.1 Espuma de poliuretano

Uno de los mejores aislantes disponibles en el mercado para embarcaciones de pesca es la espuma de poliuretano. Tiene buenas propiedades termoaislantes, una baja permeabilidad al vapor de agua, una alta resistencia a la absorción de agua, una resistencia mecánica relativamente alta y una baja densidad. Además, su instalación es relativamente fácil y económica. En el Cuadro 5.1 se muestran las principales características de las espumas de poliuretano.

La espuma de poliuretano es un aislante eficaz porque tiene una alta proporción (al menos un 90 por ciento) de microcélulas cerradas, no conectadas entre sí, llenas de gas inerte. Hasta hace poco, el gas inerte utilizado con más frecuencia en las espumas de poliuretano era el R-11 (triclorofluorometano). Sin embargo, el Protocolo de Montreal relativo a las sustancias que agotan la capa de ozono ha exigido la eliminación gradual del uso de CFC como el R-11. Están investigándose actualmente agentes espumantes que lo sustituyan, entre ellos hidrocarburos, hidrofluorocarburos y gases inertes como el dióxido de carbono.

Tipo	Densidad (kg/m³)	Conductividad térmica (W·m^-1·°C^-1)/(kcal·h^-1·m^-1·°C^-1)
Espuma de poliuretano	30	0,026/0,0224
Plancha rígida de poliuretano expandido	30	0,02-0,025/0,0172-0,0215 promedio: 0,0225/0,0193
Plancha rígida de poliuretano expandido	40	0,023/0,02
Plancha rígida de poliuretano expandido	80	0.04/0.34
Poliuretano expandido in situ	24-40	0,023-0,026/0,0198-0,0224 promedio: 0,0245/0,0211

Las espumas de poliuretano se aplican y usan principalmente en forma de planchas o bloques rígidos y tuberías preformadas de diversas formas y tamaños. Las principales aplicaciones de estos tipos de espumas son en cámaras frigoríficas, almacenes de hielo y almacenes frigoríficos. Pueden producirse paneles estructurales tipo sándwich, con bloques de espuma de poliuretano, para uso en almacenes frigoríficos prefabricados.

Las espumas de poliuretano pueden producirse también in situ por diversos métodos, como los siguientes:

Puede verterse in situ. Para ello, se mezclan las sustancias químicas, por medios manuales o mecánicos, y se vierten en moldes abiertos o en los espacios que es necesario aislar térmicamente. La mezcla genera una espuma y se solidifica. En caso necesario, la espuma solidificada puede cortarse para darle el tamaño o la forma necesarios.
Puede rociarse directamente sobre una superficie sólida por medio de pistolas que mezclan y atomizan la espuma en el momento de su aplicación. Por ejemplo, se puede rociar directamente las superficies exteriores de bodegas o depósitos de pescado, mientras que en las zonas inaccesibles el aislante puede ser pulverizado y acumulado sin necesidad de moldes. La espuma se adhiere a sí misma y a la mayoría de los metales, maderas y otros materiales. Puede también ser inyectada en una cavidad (por ejemplo, para producir cajones termoaislados moldeados). Las técnicas de rociado e inyección están convirtiéndose en las más utilizadas para la instalación de espuma de poliuretano rígida en barcos y embarcaciones de pesca.
En la espumación, la mezcla de sustancias químicas se aplica parcialmente preexpandida, en forma de aerosol con textura cremosa. Para la preexpansión inmediata se necesitan equipos adecuados, incluido un agente espumante adicional. La fase final de la expansión se produce al completarse la reacción química. Esta técnica se utiliza cuando se necesitan paneles de espuma rígidos, con una relación resistencia/peso alta.

Las normas contra incendios exigen la incorporación de agentes ignífugos a la espuma aislante de poliuretano. Además, deberá añadirse un revestimiento protector para dificultar la ignición de la espuma por efecto de una llama pequeña.

Según pruebas de laboratorio, la espuma de poliuretano (rígida) no protegida que contiene un agente ignífugo no prenderá por efecto de llamas pequeñas como las producidas por cerillas, pero arderá rápidamente si se expone a fuentes de grandes llamas y calor intenso. No obstante, cuando la espuma de poliuretano se protege del contacto directo con las llamas y se excluye la presencia de aire, se elimina la posibilidad de que arda. Asimismo, el tipo de resina y de isocianato utilizados en la fabricación de la espuma pueden influir en sus características de resistencia al fuego. Las espumas elaboradas con diisocianato de tolueno tienden a reblandecerse y fundirse más fácilmente por efecto del calor que las elaboradas con diisocianato de difenilmetano. Durante la aplicación de la espuma de poliuretano en barcos, deberán tenerse en cuenta las precauciones contra incendios

Existen varias calidades de espumas de poliuretano, algunas de las cuales son particularmente resistentes al fuego. Estas espumas, que contienen isocianurato, pueden resistir de 10 a 25 minutos antes de que el fuego las atraviese cuando se exponen a una llama de una antorcha de propano a 1 200 °C (las espumas de poliuretano normalizadas, en las mismas condiciones de ensayo, resisten unos 10 segundos), por lo que ofrecen una resistencia alta a la penetración efectiva del fuego. Las espumas de isocianurato disponibles en el mercado tienen una densidad media de 35 kg/m³, una conductividad térmica de 0,022 kcal·h^-1·m^-1·°C^-1 y una permeancia al vapor de agua de 16,7 g·cm·m^-2·día^-1·mmHg^-1. La Figura 5.2 muestra la relación entre la resistencia térmica (R) y el espesor de espumas de isocianurato comerciales.

Otras calidades de poliuretano son particularmente resistentes y tienen densidades bastante altas. Por ejemplo, la espuma rígida normalizada que se utiliza como aislante en cámaras frigoríficas puede tener una densidad de 30-40 kg/m³, mientras que la densidad de otras calidades de espuma utilizadas como núcleo estructural en barcos es de 100 a 300 kg/m³. La resistencia a la compresión de la espuma varía en función de su densidad, siendo de 2 a 3 kg/cm² en las espumas con densidades de 35 a 40 kg/m³ y mayor en espumas con densidades más altas. El Cuadro 5.2 muestra las principales propiedades físicas de algunas calidades comerciales de espuma de poliuretano. Estas espumas no reaccionan con los disolventes utilizados en la instalación de plástico reforzado con fibra de vidrio, como los poliésteres con estireno o la acetona. Por consiguiente, es frecuente el uso como aislante en las bodegas o recipientes de pescado de espumas de poliuretano expandido con un revestimiento de plástico reforzado con fibra de vidrio, a pesar de su precio significativamente mayor que el del poliestireno expandido. Su principal limitación técnica es que son más higroscópicas que el poliestireno expandido, y que son combustibles y pueden producir sustancias tóxicas al arder. La Figura 5.3 muestra la permeabilidad al agua y al vapor de agua de diferentes materiales aislantes.

Poliestireno expandido

El estireno puede transformarse, mediante polimerización, en bolitas blancas de plástico de poliestireno. Estas bolitas pueden expandirse a continuación para formar una espuma conocida como poliestireno expandido. Hay dos formas principales de fabricar poliestireno expandido: mediante extrusión y mediante moldeo de bloques.

Propiedades físicas de algunas calidades de espumas de poliuretano

Propiedades físicas	Unidades	Temp. de ensayo (°F/°C)	Método de la American Society for Testing and Materials (ASTM)	Calidades de espumas de poliuretano
Propiedades físicas	Unidades	Temp. de ensayo (°F/°C)		9002-2B	9002-3B	9002-4B	9005-2	9006-4
Densidad nominal	lb/ft (kg/m³)	74/23,3	D1622	2(32)	3(48)	4(64)	2(32)	4(64)
Tipo¹				I	I	I	III	III
Clase¹				2	-	-	2	3
Resistencia a la compresión:
a) Paralela	PSI²	74/23,3	D1621	38	70	100	25	75
b) Perpendicular	PSI	74/23,3	D1621	18	36	68	20	48
Módulo de compresión:
a) Paralela	PSI	74/23,3	D1621	1 050	1 750	2 500	600	2 000
b) Perpendicular	PSI	74/23,3	D1621	450	950	1 500	500	900
Resistencia a la tracción:
a) Paralela	PSI	74/23,3	D1623	56	84	112	40	90
b) Perpendicular	PSI	74/23.3	D1623	40	65	90	35	77
Resistencia al cizallamiento: Perpendicular	PSI	74/23.3	C273	33	50	65	26	50
Resistencia al fuego	ND	74/23,3	D1692	nula	nula	nula	no arde	no arde
Conductividad térmica (k)	Btu/ft². h°F/in	74/23,3	C177	0.11 a 0,16
Absorción de agua (2 días bajo una presión 2"):
a) En volumen	%	74/23,3	D2127
b) En peso	lb/ft²	74/23,3	D2127	0.04	0,025	0,02	0,04	0,04
Estabilidad dimensional:				1,6	1	0,8	1,7	1,7
a) Cambio neto de volumen:
1 día	%	160/71,1	D2126 Prac. E	1,5
7 días	%	160/71,1	D2126 Prac. E	2	1	1	1,2	1,3
28 días	%	160/71,1	D2126 Prac. E	2,5	1,5	1,5	1,7	2,7
b) Deformación lineal media					2	2	2,7	3,6
1 día	%	160/71,1	D2126 Prac. E	0,7	0,5	0,5	0,6	0,6
7 días	%	160/71,1	D2126 Prac. E	1	0,7	0,7	0,8	1,4
28 días	%	160/71,1	D2126 Prac. E	1,2	1	1	1,4	1,8

¹ Según se especifica en la norma federal estadounidense HHI-I-00530.

² 1 PSI (pound/square inch: libras/pulgada cuadrada) = 0,070307 kg/cm².

Las espumas extruidas se elaboran mezclando el poliestireno con un disolvente, añadiendo un gas bajo presión y, finalmente, sometiendo la mezcla a un proceso de extrusión para obtener el espesor necesario. El proceso de extrusión mejora las características de la espuma final, como su resistencia mecánica, ya que genera poros no conectados entre sí y un material más homogéneo. La resistencia mecánica de las espumas de poliestireno expandido puede variar entre 0,4 y 1,1 kg/cm². Hay disponibles varias calidades de espumas, con una densidad comprendida entre 10 y 33 kg/m³ y una conductividad térmica que disminuye a medida que aumenta la densidad, según se muestra en el Cuadro 5.3.

Las espumas de poliestireno expandido presentan ciertas limitaciones técnicas:

son inflamables, aunque existen calidades ignífugas;
se descomponen gradualmente al exponerse directamente a la luz solar;
reaccionan con los disolventes utilizados en la instalación de plástico reforzado con fibra de vidrio (como los poliésteres con estireno), así como con otros disolventes orgánicos (gasolina, queroseno, acetona, etc.).

Densidad y conductividad térmica a 0 °C de aislantes de poliestireno

Tipo	Densidad	Conductividad térmica
	(kg/m3)	(W m^-1 °C^-1)/(kcal h^-1 m^-1 °C^-1)
Espuma expandida de tipo I	10	0,057/0,049
Espuma expandida de tipo II	12	0,044/0,038
Espuma expandida de tipo III	15	0,037/0,032
Espuma expandida de tipo IV	20	0,034/0,029
Espuma expandida de tipo V	25	0,033/0,028
Espuma extruida rígida	33	0,033/0,028

Esta última característica los hace poco adecuados para su uso en bodegas o recipientes de pescado con revestimiento de plástico reforzado con fibra de vidrio si la fibra de vidrio se aplica in situ directamente sobre el material aislante.

Pueden fabricarse paneles de planchas rígidas con poliestireno expandido de diferentes densidades y diversos espesores y tamaños.

Perlita expandida

La perlita es una roca volcánica que contiene del 2 al 5 por ciento de agua ligada. Es una sustancia químicamente inerte compuesta básicamente por sílice y aluminio, pero que contiene también algunas impurezas, como Na₂O, CaO, MgO y K₂O, que son higroscópicas, es decir que absorben fácilmente la humedad. Por consiguiente, en función de las condiciones de almacenamiento y de la calidad de la perlita, puede reducirse al mínimo la absorción de humedad. La perlita expandida tiene una densidad media de alrededor de 130 kg/m³ y una conductividad térmica de alrededor de 0,04 kcal·m^-1·h^-1·°C^-1 (0,047 W·m^-1·°C^-1). Se expande cuando se calienta rápidamente a una temperatura entre 800 y 1 200 °C. Las partículas de perlita, cuya forma es granular, se expanden como consecuencia de la volatilización del agua ligada y la formación de vidrio natural. Así, los principales parámetros que definen las características de la perlita expandida son:

el origen del mineral de perlita;
las características granulométricas del mineral antes del proceso de expansión;
la temperatura de expansión.

Tiene una buena eficacia aislante, pero sólo cuando está seca o en forma de gránulos sueltos. Los gránulos de perlita tienden a absorber humedad y a asentarse tras su instalación, por lo que con el tiempo pierde eficacia como material aislante. La forma más habitual de aplicar la perlita es vertiendo los gránulos y esparciéndolos manualmente. Puede rellenar espacios pequeños de forma más completa que los materiales aislantes fibrosos. Los materiales aislantes sueltos de relleno, como la perlita expandida, pueden usarse en combinación con otros tipos de materiales aislantes (por ejemplo, bloques de plásticos celulares) para rellenar los lugares de forma irregular de la bodega de pescado en los que el corte de bloques con la forma deseada sería laborioso y no resultaría plenamente satisfactorio.

La manipulación e instalación de la perlita expandida deben realizarse con precaución, ya que el polvo de perlita puede ocasionar envenenamiento crónico.

Fibra de vidrio

También se utiliza como material aislante la estera de fibra de vidrio, cuyas ventajas son las siguientes:

alta resistencia al fuego;
alta resistencia a la contaminación microbiológica;
buena resistencia a la mayoría de las sustancias químicas;
alta resistencia al calor;
disponible en diversas presentaciones (por ejemplo, telas, esteras, relleno suelto y planchas);
baja conductividad térmica (véase el Cuadro 5.4).

Existen rollos de aislante de fibra de vidrio (telas y esteras) de diferentes espesores. La anchura de estas esteras dependerá de la forma en que vayan a instalarse y algunas están revestidas por una cara con una lámina de metal o papel Kraft que actúa como barrera contra los vapores.

Densidad y conductividad térmica a 0 °C del aislante de fibra de vidrio

Tipo	Densidad (kg/m³)	Conductividad térmica (W m^-1 °C^-1)/(kcal h^-1 m^-1 °C^-1)
Tipo I	10-18	0,044/0,038
Tipo II	19-30	0,037/0,032
Tipo III	31-45	0,034/0,029
Tipo IV	46-65	0,033/0,028
Tipo V	66-90	0,033/0,028
Tipo V	91	0,036/0,031
Fibra de vidrio, ligada con resina	64-144	0,036/0,031

Sin embargo, las esteras termoaislantes de fibra de vidrio tienen algunas limitaciones técnicas, entre las que destacan las siguientes:

escasa resistencia estructural o resistencia a la compresión;
tendencia a asentarse después de la instalación si no se instalan correctamente;
permeabilidad a la humedad.

Pueden fabricarse paneles rígidos de planchas de fibra de vidrio comprimida. Estas planchas aislantes de peso reducido tiene valores de R relativamente altos para su espesor.

Corcho

El corcho es probablemente uno de los materiales aislantes más antiguos que se han utilizado comercialmente y hubo un tiempo en que fue el material aislante más utilizado en la industria de la refrigeración. Actualmente, debido a la escasez de alcornoques productores de corcho, su precio es relativamente alto comparado con otros materiales aislantes. En consecuencia, su uso es muy escaso, excepto como base de algunas máquinas, para reducir la transmisión de vibraciones. Puede obtenerse en forma de planchas o bloques expandidos, así como en forma granular; su densidad varía entre 110 y 130 kg/m³ y su resistencia mecánica es de 2,2 kg/m² por término medio. Sólo puede utilizarse hasta temperaturas de 65 °C. Tiene una buena eficacia termoaislante, es bastante resistente a la compresión y no arde fácilmente. Su principal limitación técnica es su tendencia a absorber humedad, siendo su permeancia media al vapor de agua de 12,5 g·cm·m^-2·día^-1·mmHg^-1. El Cuadro muestra algunas características típicas del corcho.

Densidad y conductividad térmica a 20-25 °C del aislante de corcho

Tipo	Densidad (kg/m³)	Conductividad térmica (W m^-1 °C^-1)/(kcal h^-1 m^-1 °C^-1)
Granulado suelto y seco	115	0,052/0,0447
Granulado	86	0,048/0,041
Bloque de corcho expandido	130	0,04/0,344
Plancha de corcho expandido	150	0,043/0,037
Expandido, ligado con resinas o brea	100-150	0,043/0,037
Expandido, ligado con resinas o brea	150-250	0,048/0,041

Comparación de los diversos aislantes

En el Cuadro 5.6 se comparan algunos de los materiales más comúnmente utilizados con fines de aislamiento, indicándose la resistencia térmica (R) y las ventajas e inconvenientes de cada tipo de material. En general, los materiales más costosos, como las espumas de poliuretano, tienen una mayor eficacia aislante para un espesor dado. Es posible comparar los diversos tipos de materiales aislantes basándose en sus valores de R (véase la definición de R en el apartado 5.1.2).

En la Figura 5.4 se comparan los espesores típicos de diferentes materiales aislantes para cámaras frigoríficas y almacenes de hielo instalados en tierra, en zonas templadas y tropicales, con temperaturas ambientes medias de 20, 30 y 40 °C. Según algunos diseñadores, el coeficiente de conductancia térmica (l) para cámaras frigoríficas y almacenes de hielo en tierra no debe superar 0,26 kcal·m^-2· h^-1·°C^-1 (equivalente a un valor de R = 18,8 ft²·h·°F·Bt^-1). Sin embargo, la fijación de este valor depende básicamente del costo de la energía, por lo que puede reducirse si éste aumenta.

La selección del espesor óptimo para el aislamiento óptimo de bodegas de pescado dependerá de factores como los costos del aislamiento (materiales e instalación), los costos del hielo (o de de la energía y el equipo, según las necesidades de refrigeración), el ahorro anual en costos de refrigeración debido a la mayor eficacia del aislamiento, y las condiciones locales (tipo de operaciones y embarcaciones pesqueras, especies capturadas, precios del pescado, costos de los préstamos). Por consiguiente, el espesor óptimo del aislamiento deberá determinarse caso por caso. No obstante, teniendo en cuenta las condiciones ambientales del lugar en el que probablemente operará la embarcación de pesca, que no dependen de cálculos económicos, deberá determinarse un espesor de aislamiento mínimo recomendado. En la práctica, deberá alcanzarse un equilibrio entre el espesor óptimo del aislamiento y los costos del hielo o la refrigeración.

Al elegir el espesor de aislamiento óptimo debe tenerse en cuenta también, para fines de planificación, las infiltraciones de calor por radiación y conducción.

Materiales aislantes comunes: resistencia térmica (R), ventajas e inconvenientes

Material aislante	Valor de R por pulgada (2,54 cm)	Ventajas	Inconvenientes
Poliuretano, en plancha	6,25	Muy buena R; puede usarse con resinas de fibra de vidrio	No siempre es fácil de obtener; relativamente caro
Poliuretano, rociado	7,0	Muy buena R; puede usarse con resinas de fibra de vidrio; aplicación sencilla con equipo de rociado	No siempre es fácil de obtener; caro; exige equipo especial de rociado
Poliuretano, vertido (mezcla química de dos componentes)	7,0	Muy buena R; puede usarse con resinas de fibra de vidrio; aplicación relativamente sencilla	No siempre es fácil de obtener; caro; los volúmenes deben calcularse muy cuidadosamente
Poliestireno, en láminas (lisas), nombre comercial«Styrofoam»	5,0	Fácilmente disponible, de bajo costo, R razonable	No puede usarse con resinas de fibra de vidrio, a no ser que se proteja; se daña fácilmente
Poliestireno, expandido in situ y en perlas moldeadas expandidas. Conocido como Isopor, Polypor, etc.	3,75 a 4,0	Valores de R razonables, menor costo que las láminas de superficie lisa	No puede usarse con resinas de fibra de vidrio, a no ser que se proteja; se daña fácilmente
Plancha de corcho	3,33	Disponible en muchos mercados; costo razonable; puede recubrirse con fibra de vidrio	R menor que la del poliuretano para espumas de estireno
Rollos de lana de fibra de vidrio	3,3	Bajo costo; instalación fácil	Absorbe agua u otros líquidos con facilidad, y pierde capacidad aislante al mojarse
Rollos de lana mineral	3,7	Ídem	Ídem
Virutas de madera	2,2	Fácilmente disponible; bajo costo	Absorbe humedad y su R se reduce al mojarse; se descompone
Serrín	2,44	Fácilmente disponible; bajo costo	Absorbe humedad y su R se reduce al mojarse; se compacta por efecto de las vibraciones
Paja		Fácilmente disponible; bajo costo	Absorbe humedad y su R se reduce al mojarse; alberga insectos, etc.
Espacio de aire	1,0 aprox.	Costo nulo	Es necesario sellarlo completamente para evitar la circulación de aire que ocasiona la infiltración de calor

TIPOS DE REVESTIMIENTO PROTECTOR PARA BODEGAS DE PESCADO Y SELECCIÓN DE LOS MATERIALES AISLANTES

Determinados aspectos de la selección de los materiales aislantes y del revestimiento protector para bodegas de pescado deben considerarse detenidamente. Por ejemplo, la perlita, el corcho y otros materiales aislantes muy higroscópicos no deberán usarse en las paredes laterales ni el suelo de la bodega de pescado (debido a las condiciones extremadamente húmedas existentes en estas zonas), a no ser que se dispongan sobre estos materiales revestimientos impermeables adecuados. Los revestimientos consistentes en tablones de madera o láminas de madera contrachapada no son, por sí solos, adecuados para proteger a los materiales aislantes en las paredes o suelos húmedos de las bodegas de pescado. Una buena solución es optar por revestimientos protectores de metal que puedan soldarse, a condición de que las uniones sean fuertes y que pueda garantizarse su impermeabilidad completa. Los revestimientos de metal disponibles en el mercado más adecuados para bodegas de pescado son las planchas de aleación de aluminio extruidas y las placas de acero dulce. No obstante, como la soldadura de aleaciones de aluminio es difícil y costosa, el revestimiento de aleación de aluminio deberá prepararse antes de la aplicación del aislante, con el fin de evitar la posibilidad de incendio de algunos materiales aislantes celulares. En caso contrario, deberán tomarse precauciones estrictas contra el fuego durante la instalación del revestimiento o cuando sea necesario repararlo. Mediante la aplicación de materiales aislantes de espumación in situ, es posible aislar fácilmente bodegas de pescado o depósitos de AME/AMR aplicando la espuma entre el casco y la placa de acero del depósito o las paredes de la bodega de pescado, evitando así los riesgos de incendio ocasionados por las operaciones de soldadura.

Un material de revestimiento utilizado habitualmente para bodegas de pescado, en particular para embarcaciones de casco de madera, es el plástico reforzado con fibra de vidrio (PRFV), que puede aplicarse directamente sobre algunos plásticos celulares expandidos aislantes (como las espumas de poliuretano). En la práctica, se aplican sobre el material aislante dos o tres capas de fibra de vidrio (estera de 450 g/m² de densidad) y resina, o bien dos capas de estera de 450 g/m² y una capa de acabado consistente en una estera de 300 g/m² y resina; se aplican (con un rodillo) resinas de poliéster hasta obtener un revestimiento de 4 a 5 mm de espesor. Otro método en el que se utiliza espuma de poliestireno expandida junto con un revestimiento de PRFV consiste en proteger el aislante con láminas de contrachapado marino de un espesor de al menos 8 mm y una capa de alquitrán, y después cubrir el contrachapado marino con una capa de PRFV de al menos 4 mm de espesor. Deberán tomarse las precauciones necesarias para asegurarse de que la ventilación entre el contrachapado marino y la madera del casco es adecuada, con el fin de evitar la descomposición del casco de madera por efecto de los hongos y la absorción de humedad por el material aislante.

Introducción.

El hombre siempre ha tenido la necesidad de encontrar refugio para protegerse de los elementos naturales, empezando a refugiarse en las cuevas, conforme iba adquiriendo conocimientos, comenzó a construir sus propios refugios. Las primeras sociedades civilizadas del mundo de las que se tienen vestigios utilizaron las piedras para construir sus ciudades. En la actualidad la piedra sigue siendo una materia prima importante para la construcción. Actualmente ya no solo se utilizan las piedras extraídas de la cantera sino que con los avances tecnológicos se fabrican las piedras de todas las formas necesarias para satisfacer a las construcciones, esto lo podemos ver desde un tabique que formara parte una pared hasta la construcción de grandes presas que están echas de concreto vaciado en el sitio.

Los sistemas tradicionales de construcción siguen teniendo gran aceptación en nuestro país, pero desde hace unos cuantos años se han venido introduciendo nuevos productos al mercado nacional y están empezando a tener aceptación en ciertos sectores de la edificación. Estos nuevos productos en México ya tienen un largo camino recorrido en otros países, desde hace 100 años se utilizan en Estados Unidos y después de las guerrasmundiales se introdujeron en Europa.

Este trabajo muestra los métodos tradicionales de construcción de vivienda y como es que los nuevos sistemas de construcción en nuestro país, el sistema ligero nos puede ayudar a solventar esta gran necesidad de vivienda que nuestra sociedad necesita.

Objetivos.

Objetivo general. Identificar cuales son los diferentes sistemas de construcción ligera así como sus ventajas y desventajas respecto a los sistemas tradicionales de construcción.

Objetivo particular. Comparar los diferentes sistemas de construcción ligera.

Objetivo especifico. Identificar el sistema de construcción ligera mas favorable en nuestro país para la construcción de viviendas.

1. Antecedentes de la construcción.

Existen diversas formas de construir según el tipo y el lugar. La forma de construir depende del nivel tecnológico de la sociedad que construye y de las necesidades que ésta sociedad manifiesta.

Antes de cristo.

300000 a.c. Grupos de cazadores construyeron las primeras casas que se conocen, simples refugios de ramas y arbustos. 35000 – 10000 a.c. grupos de cazadores del grupo glacial, hacen tiendas, con enormes pieles y huesos de mamut. 12000 a.c. comunidades de cazadores nómadas en Europa construían campamentos de inviernos para grandes grupos familiares. Utilizan madera de árboles de los grandes bosques que poblaban el continente. 6000 a.c. aparecen las primeras ciudades que se conocen, en las fértiles orillas de las grandes orillas de oriente medio. En Turquía las casas de la ciudad comercial de chatal huyuk tienen habitaciones separadas para trabajar, dormir y adorar a los dioses. Se entra a ellas por el tejado. 5500 a.c. en las regiones mediterráneos, construyen casas de adobe frente a sus campos y rebaños. 4000 a.c. comunidades chinas de cazadores y pescadores construyen chozas piramidales de arcilla y paja. Norte de Europa, se construyen casas de madera con el techo de paja. 3000 a.c. en diversas partes de centro América se construyen casas sobre pilotes en medio de lagos. 2500 a.c. los habitantes de las ciudades de mohenjo – daro, kalibangan y harappa, en el valle del indio, viven en grandes casas con patio que forman calles bien planificadas con alcantarillado y baños públicos. 1800 a.c. las comunidades de pescadores de las islas horcadas construyen casas enteras (incluidos los muebles) de piedra. 1700 a.c. se construyen en la isla de creta en el palacio del Rey Minos. Los cretenses ricos decoran el interior de sus casas con gran elegancia y se rodean de comodidades, como baños y agua corriente. 1500 a.c. los ciudadanos ricos de Egipto se construyen palacetes la gente corriente vive en casas mas pequeñas. En Centroamérica los Olmecas construyen casas de piedra cuidadosamente tallada. 1000 a.c. en Grecia, los reyes guerreros construyen ciudadelas de imponentes bloques de piedra. Se construyen las primeras chozas de madera paja en el lugar que se convertirá mas tarde en roma. 900 a.c. en América, los indios pima construyen casas de ramas y juncos entrelazados, y recubiertas de tierra. 600 a.c. se crean en Atenas el primer sistema público de abastecimiento de agua. 500 a.c. En el norte de Europa, los celtas construyen casas circulares con el techo de paja. 400 a.c. Los habitantes de las ciudades estado griegas viven en casas con patio. 200 a.c. Se construyen en Roma las primeras calles.

Después de Cristo.

100 Los granjeros chinos construyen casas con un patio central. Tienen el retrete junto a la pocilga. En las ciudades y puertos romanos se construyen ínsulas (bloques de pisos). En las afueras de Roma y en las provincias del Imperio romano se construyen villas (casas de campo). c. 500 Los pueblos germánicos (sajones, anglos, francos y juncos) construyen poblados de casas de madera, revestidas de argamasa y con techo de paja; algunas quedan en parte por debajo del nivel del suelo. Los pueblos mongoles adoptan un estilo de vida nómada más regular y se limitan a viajar por las grandes llanuras de Asia central, viviendo en yurtas portátiles. c. 700 En Turquía y Asia Central hay comunidades que viven en cuevas. También en China se construyen templos y viviendas en cuevas. c. 800 Los mayas de Centroamérica construyen magníficos palacios de piedra para sus reyes y sencillas casas de adobe para el pueblo. c. 800 Los vikingos construyen sólidas casas de madera y piedra, muy bien aisladas del frío invernal. Muchos árboles, las casas eran de piedra y turba. c. 1100 Los señores normandos, conquistadores de Inglaterra empiezan a construir sencillos castillos que les sirven de fortaleza y de residencia. c. 1200 En las ciudades europeas, los banqueros, comerciantes y nobles ricos se construyen bellas casas de piedra. El pueblo vive en simples chozas de madera revestidas de barro y paja. c. 1400 En las ciudades y pueblos de Europa Las casas de las familias prósperas son ya edificios de madera o piedra, sólidos y bien construidos. Además de viviendas son taller, o tienda. c. 1450 Los incas de Perú construyen casas capaces pe resistir los terremotos. c. 1500 Comienza a generalizarse en el norte de Europa el uso de ladrillos de barro cocido para construir casas. c. 1550 Se construyen las primeras mansiones señoriales europeas. c.1750 Se reconstruyen en elegantes estilos los distritos ricos de muchas ciudades europeas y americanas. En las zonas rurales, los terratenientes se construyen bellas casas de campo nuevas o reforman las de, sus antepasados. c. 1800 La Revolución Industrial1leva a millones de trabajadores a emigrar a las ciudades para buscar trabajo en las fábricas. Viven hacinados en insalubres barrios bajos o en casas de vecindad. En las zonas rurales, los campesinos continúan viviendo en casas de estilo tradicional, la mayoría en la más absoluta miseria. c. 1870 Se construyen en las afueras de las ciudades los primeros barrios residenciales. En la misma época se construyen también cómodos chalés para familias de clase media. Pronto aparecen las ciudades jardín, cuyos habitantes disfrutan un en tormo agradable. c. 1890 Los barrios elegantes de las ciudades europeas se reconstruyen con bloques de pisos de los estilos artísticos más modernos y un en tormo agradable. c. 1890 Los barrios elegantes de las ciudades europeas se reconstruyen con bloques de pisos de los estilos artísticos más modernos. c. 1900 Los arquitectos estadounidenses diseñan grandes rascacielos, utilizando nuevas técnicas de construcción y empleando elacero, el cristal y el hormigón. Sus ideas se extienden por todo el mundo. c. 1920 Los arquitectos europeos, encabezados por Le Corbusier, empiezan a construir altos bloques de pisos. c. 1930 Los arquitectos alemanes y escandinavos construyen viviendas de espectacular sencillez, en las que es el propio cliente el que decide cómo han de estar dispuestas las habitaciones. c. 1950 Una vez finalizada la II Guerra Mundial, los países más afectados por la con tienda emprenden grandes proyectos de reconstrucción de viviendas críticas. Cada vez hay mayor conciencia de las grandes diferencias existentes en todo el mundo entre ricos y pobres a la hora de acceder a una vivienda. c. 1980 Se construyen en Japón y en Europa edificios inteligentes.

Sistemas de construcción tradicional.

La existencia de un material natural está estrechamente relacionada con la invención de las herramientas para su explotación y determina las formas constructivas. Por ejemplo, la carpintería de madera apareció en las diferentes áreas boscosas del planeta, y la madera sigue siendo, aunque su uso esté en declive, un material de construcción importante en esas áreas. En otras zonas, las piedras naturales se utilizaron en los monumentos más representativos debido a su permanencia y a su resistencia al fuego.

Dado que la piedra se puede tallar, la escultura se integró fácilmente con la arquitectura. El empleo de piedras naturales en la construcción está en decadencia, debido a su elevado precio y a su complicada puesta en obra. En su lugar se utilizan piedras artificiales, como el hormigón y el vidrio plano, o materiales más ligeros, como el hierro o el hormigón pret|ensado, entre otros. En las regiones donde escaseaban la piedra y la madera se usó la tierra como material de construcción. Aparecen así el tapial y el adobe: el primero consiste en un muro de tierra o barro apisonado y el segundo es un bloque constructivo hecho de barro y paja, y secado al sol. Posteriormente aparecen el ladrillo y otros productos cerámicos, basados en la cocción de piezas de arcilla en un horno, con más resistencia que el adobe. Por tanto, las culturas primitivas utilizaron los productos de su entorno e inventaron utensilios, técnicas de explotación y tecnologías constructivas para poderlos utilizar como materiales de edificación. Su legado sirvió de base para desarrollar los modernos métodos industriales.

La construcción con piedra, ladrillo y otros materiales se llama albañilería. Estos elementos se pueden trabar sólo con el efecto de la gravedad (a hueso), o mediante juntas de mortero, pasta compuesta por arena y cal (u otro aglutinante). Los romanos descubrieron un cemento natural que, combinado con algunas sustancias inertes (arena y piedras de pequeño tamaño), se conoce como argamasa. Las obras construidas con este material se cubrían posteriormente con mármoles o estucos para obtener un acabado más aparente. En el siglo XIX se inventó el cemento Portland, que es completamente impermeable y constituye la base para el moderno hormigón. Otro de los inventos del siglo XIX fue la producción industrial de acero; los hornos de laminación producían vigas de hierro mucho más resistentes que las tradicionales de madera. Es más, los redondos o varillas de hierro se podían introducir en la masa fresca de hormigón, aumentando al fraguar la capacidad de este material, dado que añadían a su considerable resistencia a compresión la excepcional resistencia del acero a tracción. Aparece así el hormigón armado, que ha revolucionado la construcción del siglo XX por dos razones: la rapidez y comodidad de su puesta en obra y las posibilidades formales que ofrece, dado que es un material plástico. Por otra parte, la aparición del aluminio y sus tratamientos superficiales, especialmente el anodizado, han popularizado el uso de un material extremadamente ligero que no necesita mantenimiento. El vidrio se conoce desde la antigüedad y las vidrieras son uno de los elementos característicos de la arquitectura gótica. Sin embargo, su calidad y transparencia se han acrecentado gracias a los procesos industriales, que han permitido la fabricación de vidrio plano en grandes dimensiones capaces de iluminar grandes espacios con luz natural.

Construcciones En Albañilería.

Conjunto Estructural: Esta compuesta por: Cimentación. Muro Portante. Techos. Elementos de refuerzo cuando sea necesario.

Cimentación: Es la parte estructural del edificio, encargada de transmitir las cargas al terreno, el cual es el único elemento que no podemos elegir, por lo que la cimentación la realizaremos en función del mismo. Al mismo tiempo este no se encuentra todo a la misma profundidad por lo que eso será otro motivo que nos influye en la decisión de la elección de la cimentación.

La cimentación para los muros portantes debe ser de concreto. La cimentación debe de transmitir la carga de los muros al terreno de acuerdo al esfuerzo permisible sobre éste y con asentamientos diferenciales que no originen rajaduras en la albañilería.

Muro Portante. Muro diseñado y construido en forma tal que pueda transmitir cargas horizontales y/o verticales de un nivel al nivel inferior y/o a la cimentación. - Podrán ser unidades sólidas o huecas asentadas con morteros con cal o sin cal. - El pesor mínimo será: Albañilería reforzada: t = h/26. Albañilería no reforzada: t = h/20 t: espesor del muro ; h: altura efectiva.

Techos: Elemento horizontal que esta en la parte superior de una construcción que sirve de protección. Estarán formadas por lozas ligeras cuando cumplan la función de distribuir las fuerzas horizontales proporción a la rigidez de los muros. Si la acción de diafragma no se cumpla en techos de madera, acero o prefabricación, la distribuciones de las fuerzas horizontales se hará en proporción a su área tributaria.

Albañilería Confinada: Son conjunto de elementos de refuerzo horizontales y verticales, cuyas función es la de proveer ductibilidad a un muro portante. Las exigencias son: - En zonas sísmicas: 1y 2 se confinara como mínimo cualquier muro que lleve 10% de la fuerza sísmica y un conjunto de muros que lleven el 70% de la fuerza sísmica total, incluyendo dentro de esto los muros perimetrales de cierre, y en la zona 3 se confinara como mínimo los muros perimetrales de cierre. - Que quede enmarcado por sus cuatro lados por elementos horizontales y verticales.

Autoconstrucción

Con la palabra auto-construcción en el campo de la arquitectura se indican las estrategias dirigidas a sustituir con operadores aficionados las empresas artesanales o industriales que, en una estructura productiva desarrollada, se ocupan normalmente de realizar los edificios para futuros usuarios.

Las motivaciones en la adopción de sistemas que se pueden auto-construir dependen a veces de la mayor o menor pobreza, que no deja alternativas, y otras veces de la curiosidad que pone en discusión los lugares comunes.

Hasta pocos años atrás con autoconstrucción se entendía un proceso constructivo mediante el cual, una familia, ya sea sola o en coordinación con sus vecinos se abocan a construir su propia vivienda, avanzando en la medida en que van progresivamente disponiendo de recursos. Ahora se prefiere hacer una distinción. Cuando son los futuros usuarios los que realizan su propia casa, la motivación más frecuente es la falta de dinero; y cuando son los proyectistas, los investigadores o los estudiantes los que materializan sus propias ideas, participando directamente en la construcción, la inquietud central es generalmente la experimentación de métodos e instrumentos innovadores.

Desde tiempos remotos, los habitantes de los pueblos o barrios de las periferias metropolitanas trabajan en la construcción de sus propias viviendas. Otras veces, son las colectividades marginadas las que se ocupan de construir edificios para intereses comunes. El trabajo no retribuido está claramente motivado por la escasez de recursos financieros, y corresponde a un limitado nivel de especialización y organización en la estructura productiva local. En este primer caso la tecnología es en general derivada, sin mucha atención, del contexto histórico y geográfico donde se construye.

Puesto que las tradiciones están muy radicadas en los lugares, el uso de las tecnologías tradicionales está considerado como una forma de defensa de los caracteres distintivos de una cultura. Pero las mayorías de las veces los constructores diletantes reproducen una mala copia de las tecnologías pensadas y funcionales al mercado de los ricos. Es suficiente pensar en las ilimitadas periferias metropolitanas de los países en vías de desarrollo, donde barracas auto-construidas se amontonan en barrios con graves carencias estructurales. En el mismo tiempo, este tipo de auto-construcción popular y espontánea genera rápidas respuestas a las necesidades de personas indigentes. El análisis puntual de estas viviendas pone en evidencia las contradicciones económicas y ambientales que las caracterizan: láminas metálicas ardientes bajo el sol tropical, estructuras portantes construidas después de las paredes, etc.

Prefabricados.

La prefabricación es un método industrial de producción de elementos o partes de una construcción en planta o fábrica y su posterior instalación o montaje en la obra. La aparición masiva de este sistema recibe su gran impulso debido a la gran necesidad de construir viviendas de una forma numerosa, barata y rápida, necesidades originadas en las guerras, migraciones, centros urbanos y la explosión demográfica. Esta técnica, que ha tenido un enorme desarrollo a nivel mundial, presenta claras ventajas cuando se requiere utilizar elementos repetitivos e industrializar las faenas de construcción y mejorar su productividad.

Entre ellas se destacan las siguientes:

1. Reducción de plazos de construcción.
2. Organización similar a una fabrica, con mayor grado de mecanización, mano de obra estable y especializada.
3. Mayor facilidad para un adecuado control de calidad.
4. Menor formación de juntas de hormigonado.
5. Uso múltiple y repetitivo de encofrados o moldajes.
6. Posibilidad de aplicar técnicas de pretensazo, curado acelerado, etc.

La prefabricación puede llegar a ser aplicada a elementos de hormigón simple, como soleras, tubos, bloques, ladrillos, etc.; a elementos sencillos de hormigón armado como postes, y a sistemas mas sofisticados como losas, vigas y columnas.

Las ventajas del prefabricado son:

• La construcción se convertiría enana actividad continua.

• La mano de obra que trabajaría en estas cadenas de montaje no necesitaría una formación especializada.

• La rapidez de montaje.

• Ahorro de materiales utilizados en obra.

• Reducción de los residuos de la construcción.

• Los componentes prefabricados se construirían con materiales de la misma calidad.

• También poseerían una mayor fortaleza para resistir durante el transporte y montaje.

• La prefabricación de elementos constructivos podría abrir el cambio hacia la creación de edificios.

• Otras ventajas serian que, en algunos casos, la vivienda podría ser totalmente desmontada.

• Por lo que respecta a la estética.

• Se cree que para mucha gente podría ser modo de conseguir una casa

Vivienda prefabricada

Las casas prefabricadas, son viviendas fabricadas con antelación fuera del lugar de emplazamiento, por lo general en secciones estándar, que pueden ser fácilmente enviadas a su ubicación definitiva para ser ensambladas allí.

No deben confundirse con las llamadas casas móviles, viviendas ya ensambladas y por lo general de muy baja calidad que son transportadas en camiones hasta el lugar donde se instalarán definitivamente.

Aunque no se trata de un mercado tan extendido como el de las casas tradicionales, su cuota de mercado varía considerablemente según países y regiones, las casas prefabricadas son populares en Europa, Canadá y Estados Unidos al ostentar un precio menor comparado con las viviendas existentes en el mercado, hay que tener en cuenta también que la crisis de 2007 ha disminuido el coste de la vivienda en Norteamérica y la Unión Europea, a la vez que los materiales de las casas prefabricadas y su diseño han mejorado, así que es posible encontrar casas prefabricadas de precio por encima de las tradicionales.

Los diseños arquitectónicos actuales llevan plantas abiertas y líneas claras y limpias, sin decoraciones sofisticadas, algo muy adecuado para la construcción prefabricada. La arquitectura actual experimenta con la prefabricación para diseñar casas que puedan producirse en serie para la reducción de costes.

Materiales

Existe una gran variedad de casas prefabricadas, variando sus materiales según dimensiones (superficie, número de plantas), clima (temperatura y humedad) y presupuesto para su construcción. Materiales utilizados son la madera tratada contra la humedad y el fuego, hormigón, etc.

Solar

Las viviendas prefabricadas son bienes inmuebles, requieren construcción sobre cimientos.

Abastecimientos

Como la vivienda tradicional, puede estar conectada a la red eléctrica y al sistema de alcantarillado o autoabastecerse con energías renovables y utilizar un pozo negro para las aguas residuales.

Aislamiento

Tradicionalmente, uno de los principales problemas que tenían estas construcciones era la escasez de aislamiento térmico, esto ha cambiado con el descenso del coste y el aumento de la variedad de materiales aislantes tanto térmicos como acústicos. Destacan materiales ecológicos como balas de paja, lana orgánica tratada, adobe, lana de roca, etc.

Sistemas de construcción ligera.

Construcción en seco.

El aspecto cultural de cada población tiene que ver con la aceptación de un sistema de construcción. Para los norteamericanos es el platform frame para nosotros es una construcción tradicional utilizando hormigón y ladrillo. Los ingleses de las islas Malvinas tuvieron que traer las maderas de lugares distanciados para fabricar sus casas sin embargo los jesuitas utilizaron las piedras para realizar sus construcciones. Para la construcción en seco son utilizados dos aspectos: la construcción en madera o la construcción en acero galvanizado.

Los beneficios que trae consigo la construcción en seco son un buen aislamiento térmico lo que permite un ahorro en las instalaciones de calefacción o refrigeración, se utilizan materiales renovables como la madera de pino que es de fácil acceso, es de rápida fabricación, el acero galvanizado copia los procedimientos de las construcciones en madera

Casas de madera.

Un armazón de globo o Balloon frame, es un tipo de construcción de madera característico de Estados Unidos, este no es más que el proceso donde se lleva a cabo el reemplazo de las tradicionales vigas y pilares de madera por una estructura de listones más finos y numerosos, ya que son más manejables, conjuntamente con esto se pueden clavar uno con otros. Las ventajas que muestra la aplicación en viviendas de Balloon frame, es que las hace más ligeras y fáciles de construir. El material mas utilizado en esta topología es el platform frame en los Estados Unidos de América particularmente.

El balloon frame se originó en los Estados Unidos durante el siglo XVIII, producto de la ajuste de las viviendas de madera europeas a las condiciones de la época, que se caracterizó la escasez de carpinteros y mano de obras. Este aligeramiento de las piezas estructurales se llevo a cabo reemplazando las juntas de carpintería, que eran excesivamente complicadas de realizar, para utilizar clavos. El desarrollo de balloon frame se imputa a la ciudad de Chicago, y a Augustine Taylor y a George Washington Snow, en el año 1832.

El balloon frame en la actualidad ha sido reemplazado por el platform frame, ya que este permite que la estructura plana se pueda levantar por planta, lo que conlleva a que el forjado interrumpa la continuidad de los pilares entre la primera y la segunda planta. Otra de las cosas que contribuyen a la sustitución es el problema de encontrar piezas de madera de suficiente longitud para abarcar la primera y segunda planta de una sola vez, además del mal comportamiento ante el fuego que presenta el balloon frame.

Las construcciones de madera presentan una alta resistencia a las cargas verticales y horizontales. En dichas construcciones se debe de supervisar la instalación del anclaje, ya que esta es una parte fundamental para que se mantenga adherida y no sufra movimientos. Los muros de las casas de madera están unidos a soleras horizontales. La separación entre los parantes debe de ser de 40 cm y deben de coincidir con la medida de las placas de yeso. En la mayoría de los locales sanitarios se usa en el piso la placa cementicia y en todas las paredes la placa de yeso verde, la cual tiene la propiedad de resistir a la humedad, y luego se aplica las cerámicas. Se puede terminar la construcción con ladrillo a la vista o con machimbre en pino o revestimiento en PVC símil madera o fibrocemento gravado madera.

Es muy común ya, encontrar que las viviendas tienen perfiles metálicos y no listones de madera. Las vigas modernas suelen estar formadas por materiales mixtos, o por nuevos materiales derivados de la madera. Son muchos los elementos que se encuentran presentes en una construcción ligera, alguno de ellos son:

• Los tableros contrachapados

• Placas de cartón yeso o de fibrocemento

• Perfiles metálicos.

Casas de Acero.

Nueva Tecnología en la construcción.

Las construcciones de casas de acero es una de la nueva tendencia en la construcción hoy en día, tiene una ventaja muy considerable que es muy buena en aislamiento térmico y acústica además de que se puede mantener a bajos costos. Las casas de acero son realizadas utilizando el sistema en seco. Es un sistema poco usual en países como México, en el se puede visualizar la construcción de una casa sin la colocación de ningún ladrillo. Muchas personas piensan que este tipo de casas son prefabricadas y que una vez ingresan a ellas, desmienten el concepto. La construcción consiste en la colocación de una estructura de chapa galvanizada montada sobre una platea. La casa puede depender de cualquier diseño ya que es un sistema de construcción y muestra muchas facilidades a la hora de diseñar. Las casas de acero son muy utilizadas en países como Los Estados Unidos y Canadá. Gracias a su estructura liviana, su construcción no depende de la calidad del suelo. Puede ser reconstruida debido a que es un sistema limpio, seco y rápido.

La principal ventaja de las casas de acero frente al sistema tradicional es su increíble asilamiento térmico y acústico ya que las paredes están construidas con diversas capas las cuales absorben el frío y el ruido, lo que implica que las casas de acero son más confortables. Las instalaciones y las aberturas no son diferentes a las casas tradicionales. El tiempo de construcción se ha convertido en otra de las grandes ventajas del sistema de construcción de acero, debido a que disminuye drásticamente respecto de los de construcción tradicional, ya que la mayoría de las tareas de edificación son realizadas de una manera simultánea y una vez cerrada la estructura. No es necesario construir paredes que luego se romperán para permitir el pasaje de instalaciones. "La gran ventaja es que son casas de muy bajo mantenimiento".

Recubrimiento con panel de yeso.

Utilizar el sistema de panel de yeso como alternativa a la hora de construir resuelven muchos problemas de limpieza, tiempo y de peso en obras civiles de uso comercial, industrial o multifamiliar y para casas de viviendas. Este sistema esta compuesto por la placa de yeso, el bastidor metálico. Este sistema es muy utilizado y recomendado a la hora de construir bloques huecos, ya que con este sistema se puede terminar el trabajo a un tiempo mucho mas rápido garantizando la limpieza y un secado excepcional. Los elementos del sistema poseen varias características como son:

• Es altamente resistente a los esfuerzos.

• Es resistente a la humedad (RH).

• Es un buen aislante térmico y acústico.

• Es un material anti combustible.

Se puede utilizar como recubrimiento de cielos rasos o paredes en sustitución del cemento o yeso húmedo tradicional. Existen otros elementos que al igual que la placa de yeso brindan una gran rigidez, estos son:

• Los parantes rectos,

• Los rieles de soporte y,

• Los perfiles omega.

El panel de cartón-yeso, es un material que a pesar de se creo hace más de 100 años, ha evolucionado muy poco, por eso la empresa de California Serious Materials, se ha encargado de elaborar el innovador EcoRock, este panel posee un mayor rendimiento y esta a favor del medio ambiente. El panel Drywall según el lugar en que se encuentre es llamado de diferentes maneras:

• Pladur. España.

• Tablaroca. México.

• Gyproc. Canadá, Australia, UK.

• Rigips. En Alemania y Europa Central.

• Gibraltard board, Gib. En Nueva Zelanda.

• Gypsum board, Wallboard, Plasterboard. En USA, UK, Irlanda, Australia.

Este panel fundamentalmente esta formado por un núcleo de placa de yeso laminado cubierto por dos capas de cartón (celulosa), para la fabricación de su núcleo el yeso es sometido a procesos de homogenización, luego se calcina, se tritura y se procese a su secado. Finalmente se obtiene un material con una emisión elevada de CO2. El EcoRock, no necesita del yeso, para ser elaborado, usa mucho menos energía, casi un 80% menos, no es necesario utilizar calentadores o secadores en la producción, tampoco procesos de calcinación, emitiendo 80% menos de CO2.

Recubrimiento con productos de fibrocemento

El Fibrocemento es un material constituido por una mezcla de cemento portland y fibras minerales ó naturales ó sintéticas, empleado en la fabricación de placas ligeras y rígidas, ampliamente utilizadas en construcción. Las placas de fibrocemento son impermeables y fáciles de cortar y de perforar. Se utilizan principalmente como material de acabado de cubiertas y para el recubrimiento de paramentos exteriores que deban protegerse de la lluvia, tuberías, bajantes, etc.

Es un material bastante económico, por lo que se utiliza en la construcción de almacenes, cobertizos, naves industriales e instalaciones provisionales. Las placas constituidas por este material se presentan lisas u onduladas en distintas longitudes, además se fabrican piezas especiales para la formación de cumbreras, faldones y otros remates. Se colocan generalmente mediante ganchos de sujeción y tornillos especiales directamente sobre la estructura. También es empleado en la conformación de conducciones que se emplean en la instalación de redes de saneamiento y desagüe, para lo que existen gran número de piezas de conexión, derivaciones y reductores, que permiten la resolución constructiva de toda la red con un mismo material. Por sus características, las placas de fibrocemento son en principio recuperables, aunque su relativa fragilidad limita esta posibilidad, dado que es fácil su deterioro en los trabajos de montaje y desmontaje.

Cempanel

Cempanel es un tablero de cemento fabricado con la más avanzada tecnología, a base de cemento Pórtland, fibras naturales y aditivos seleccionados que después de ser sometidos a procesos de autoclavado, adquieren sus propiedades.

Esta formulación permite obtener un producto tan versátil que puede trabajarse fácilmente y al mismo tiempo, ofrecer las virtudes del cemento. Es utilizado para la construcción y revestimiento de muros y plafones en obras comerciales, industriales, residenciales y construcción en general. Permite ser utilizado también como elemento de diversos sistemas constructivos o decorativos, tanto en interiores como en exteriores.

Aplicaciones

De acuerdo a su espesor es utilizado en sistemas ligeros de construcción y revestimiento, tales como:

• Muros, fachadas o exteriores

• Muros interiores y divisorios

• Construcciones en áreas húmedas

• Plafones

• Lambrines

• Cubiertas

• Entrepisos

• Faldones

Tiene además las siguientes características:

Resistencia mecánica
Incombustible
Resistente a la humedad
Inmune al ataque de termitas
Resistente a ambientes salinos, hongos y roedores
Atornillable y/o clavable
Flexible
Trabajable Maxitherm.

Es un innovador sistema de doble cubierta de fibrocemento con un corazón de poliestireno perfilado integrando un sándwich aislante, cuyo objetivo es incrementar el confort en su hogar ante las inclemencias de climas fríos o calidos, impactando en importantes ahorros de energía.

Ventajas:

Seguridad.- no es combustible ni inflamable y no emite humos nocivos o tóxicos, evitando la propagación de la llama ante riesgo de incendio.

Durabilidad.- no es atacado por la acción de ácidos o bases.

Confiabilidad.- es indestructible, no se degrada y su capacidad aislante no disminuye con el tiempo.

Economía.- reduce los gastos de energía de calefacción y aire acondicionado.

Eficiencia térmica.- otorga una resistencia elevada al paso de calor o frío.

Acústico.- su composición estructural ofrece excelentes propiedades fonoacusticas, obteniendo axial amortiguación o reducción del nivel de ruidos.

Aislamiento de edificios.

Basándose en los principios de aislamiento térmico, existen hoy en día un conjunto de materiales que permiten el aislamiento de los edificios los cuales tienen la capacidad de reducir el flujo de calor por conducción o radiaciones y para ello utilizan diversos elementos combinados. Para elegir el material aislante adecuado, debemos de tener presente una serie de factores que incluyen el clima, el costo, que esta estrechamente relacionado con la calidad y la durabilidad del material, la facilidad de instalación, los efectos tóxicos, el modo de transferencia de calor e impacto ambiental y la sostenibilidad. Los materiales mas utilizados para el aislamiento son los siguientes:

• La lana mineral, por ejemplo la fibra de vidrio y las escorias.

• Minerales, como la perlita y la vermiculita.

• Materiales vegetales naturales: algunos de estos materiales son la celulosa, el corcho, algodón y paja.

• Polímeros sintéticos por ejemplo, poliestireno, polietileno, poliuretano.

• También algunos materiales vegetales naturales inusuales son la mazorca de maíz, paja en polvo y aserrín.

Los sistemas mas comercializados para la instalación pueden ser estructurales y no estructurales. Dentro de los sistemas no estructurales se encuentran las placas, como la fibra de vidrio, la lana mineral y el poliestireno expandido; las mantas como por ejemplo la fibra de vidrio; las formas granuladas, en esta podemos encontrar la celulosa, la perlita y la vermiculita y por ultimo dentro de los spray espumas tenemos el poliuretano y los polímeros sintéticos. Dentro de los sistemas estructurales están los paneles rígidos, los fardos de paja y los estructurados y grupos especiales. Existen opciones que son muy utilizadas para sellar las cavidades en la pared. Las placas son una buena opción si se quiere reducir el calor a través de las paredes y los muros y es uno de los más utilizados en la actualidad aunque tiene menos eficacia que otros materiales aislantes.

Otro sistema de construcción ligera

Sistema Modular Autoportante.

Este sistema constructivo preindustrializado se encuentra dentro de los de tipo liviano y montaje en seco y otorga sobresalientes ventajas ante lo conocido, ya sea en características técnicas, tiempos y versatilidad. Esencialmente, se trata de una lámina plegada que conforma una estructura que transmite su carga al suelo en forma uniforme, resultando de dichos pliegues o nervaduras la estructura primaria y secundaria del sistema, que al actuar en conjunto constituyen una unidad autoportante. De esta forma, queda planteada una unidad resistente, modulada que asegura la continuidad constructiva y morfológica (pared-techo-pared) para que toda acción sobre la misma, tenga la adecuada respuesta.

CARACTERÍSTICAS.

• Sistema Liviano y de Montaje en Seco. No requiere para su instalación, grúas ni maquinaria pesada de ningún tipo y su montaje se puede realizar en pocas horas aún en zonas desfavorables y con factores climáticos adversos.

• Autoportante. Siendo esta su principal característica reduce costos y tiempos de instalación al no necesitar cimientos, encadenados, vigas, u otro tipo de estructura. Permitiendo además, adecuar el espacio interior a los más diversos usos.

• Modular. Modulado en paneles. Su crecimiento lineal permite adaptar un módulo de acuerdo a los requerimientos mas variados. Esta modulación permite intercambiar los paneles Muro, Ventana, Puerta entre sí, como así mismo; Ampliar o reducir las dimensiones de la Modulación Interior de acuerdo a diferentes de necesidad individual.

• Durabilidad. Su extraordinaria aptitud técnica y rapidez de fabricación y armado lo definen como único en su tipo. Sus propiedades técnicas lo convierten en un sistema valido para zonas tropicales o de intenso frío. Siendo el Plástico Reforzado con Fibras de Vidrio y las espumas de Poliuretano los materiales adoptados para su construcción aseguran su durabilidad y total ausencia de mantenimiento, brindando además las siguientes propiedades:

o Doble barrera vapor

o Aislación térmica excelente

o Aislación eléctrica (ninguno de los materiales empleados para su construcción es conductor eléctrico)

o Aislación acústica muy buena.

o Estabilidad dimensional excelente.

o Imputrescible.

o No corrosiva. (no es atacada por el óxido)

o Durabilidad indefinida.

o Ausencia de mantenimiento. ( no requiere repintados)

o Asepsia (no es atacado por insectos o roedores; no los alberga)

o Desarmable y recuperable 100 %

TIEMPOS. Quizás sea esta una de las más sobresalientes ventajas que brinda este sistema. Tanto en fabricación (1 módulo de 36 m2= 1 día), como en Implantación (1 módulo =1 día =6 obreros) y al ser totalmente preindustrializado, (aberturas, instalación eléctrica, agua, sanitarios se realiza en fábrica brinda la total seguridad de Tiempos de Entrega e Implantación.

VERSATILIDAD. Habiendo expuesto algunas de las características y propiedades del sistema constructivo; se deduce que se adapta a los más variados usos con excelente respuesta en todos los terrenos y climas y multiplicidad de usos tales como:

• Viviendas.

• Escuelas.

• Hospitales de campaña o Salas de Primeros Auxilios.

• Obradores.

• Invernaderos.

• Oficinas.

• Puestos Camineros, etc.

PESO. Su bajo peso (módulo 36 m2 = 700 Kgs.) reduce costos de transporte e instalación, al no requerir ningún tipo de maquinaria pesada.

AUTOCONSTRUIBLE. Dada la simpleza de su armado, debido a la reducida cantidad de componentes y el muy bajo peso de los mismos, y no requiriendo herramientas especiales ni ningún tipo de maquinaria pesada, este sistema se presenta como el mas viable ante la propuesta de la AUTOCONSTRUCCION.

RENTABILIDAD. Mínimo costo de inversión y producción; aun en pequeñas series. Elementos constitutivos. Moldeados en P.R.F.V. con núcleo de poliuretano rígido, aseguran una excelente terminación exterior e interior, brindando un espléndido aspecto en ambas caras del panel.

UN MODULO BÁSICO DE 36 M2 CONSTA DE:

• 16 Paneles muro y aberturas.

• 4 Paneles Techo

• 2 Paneles Tímpano