Aplicaciones de los materiales de cambio de fase en la construcción

Hoy en día el consumo energético en el sector de la edificación es muy elevado. Para solucionarlo se investiga constantemente sobre nuevos procedimientos constructivos que permitan reducir la demanda térmica que se genera en un inmueble.

Entre los productos de última generación con los que se está trabajando, podemos destacar los materiales de cambio de fase, también denominados materiales PCM, denominación procedente de las siglas en inglés Phase Change Materials.

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Los materiales de cambio de fase se llaman así porque al cambiar del estado sólido al líquido o vicecersa, pueden absorber o liberar gran cantidad de energía térmica, porque acumulan energía en forma de calor latente de fusión. Esta particularidad los hace adecuados para su uso en aplicaciones de calefaccion o refrigeración.

Este tipo de productos genera un gran ahorro energético en los sistemas de climatización porque aportan mucha inercia térmica a la envolvente de los edificios. Mientras realizan el cambio de fase absorbiendo o liberando energía, según las condiciones térmicas ambientales, la temperatura del inmueble se sigue manteniendo constante.

Cómo funcionan los materiales de cambio de fase

Se busca un material que cambie de fase a la temperatura a la que yo quiero usar esa energía. Por ejemplo, si queremos mantener el confort térmico en una vivienda, procuramos que la temperatura no se aleje mucho de los 23 grados centígrados.

El funcionamiento del producto es sencillo. Tenemos una capsula en cuyo interior se mantiene el PCM en estado sólido. Si aumenta la temperatura ambiental, el nucleo del PCM absorbe la energía calorífica del aire, se funde y pasa a estado líquido.

Si por el contrario desciende la temperatura, el nucleo del PCM se enfria, pasando de nuevo a estado sólido, y su energía calorifica es devuelta al ambiente.

Con esto conseguimos que en verano el material PCM se funda y absorba el calor ambiental que se genera dentro del edificio en los días calurosos, por lo que ahorramos en aire acondicionado. Y en invierno el PCM va liberando calor de manera lenta, por lo que reduciremos el uso de la calefacción.

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Tipos de materiales de fase empleados en construcción

Los materiales de cambio de fase pueden ser orgánicos o inorgánicos.

Entre los materiales organicos que funden a las temperaturas deseadas podemos destacar las parafinas, que son ceras que derivan del petroleo, y los ácidos grasos naturales. Estos productos tienen la ventaja de que son térmica y químicamente estables, por lo que al cambiar de fase no ocasionan corrosión a los materiales con los que están en contacto y reducimos el riesgo de fugas. El inconveniente de los materiales orgánicos es que su capacidad para almacenar energía es mas bajo que los inorgánicos. Y además presentan otro problema, y es que son inflamables (al igual que las ceras de las velas) por lo que hay que manejarlos con precaución.

Otro tipo de materiales de cambio de fase son los inorgánicos, como por ejemplo las sales hidratadas. Estas sales inorgánicas tienen mayor calor latente por unidad de masa y no son inflamables. El inconveniente que presentan es que son más dificiles de tratar que los materiales orgánicos y tienen menos estabilidad térmica. Además pueden resultar corrosivas.

Aplicaciones de los materiales PCM en la edificación

En cuanto a su presentación, la forma habitual de suministrar los PCM es mediante microencapsulados de polímero impermeable suministrados a granel. El tamaño de estas cápsulas es muy reducido, pudiendo variar entre una micra y varios cientos de micras. Visualmente es como un polvo blanco, que se puede mezclar con yeso o morteros.

El polimero forma un recubrimiento estanco para evitar que el PCM salga de la capsula cuando se convierta en líquido. Y en este formato, los micro PCM se incorporan a diversos materiales de construcción para aumentar la eficiencia energética de edificios residenciales y comerciales.

Los productos de PCM se pueden combinar con materiales tradicionales de construcción en acabados interiores de techos y paredes. Así obtenemos diversas presentaciones del producto en aislamientos, paneles sándwich, azulejos, tejas, baldosas, etc. También pueden presentarse como granulados infiltrados para calefacción o refrigeración por suelos radiantes.

Conviene tener en cuenta que estos productos están pensados para ser utilizados dentro de los edificios, y no sirven para el exterior. Todavia están en fase de investigación y desarrollo, pero gracias a la capacidad para aportar inercia térmica a los edificios añadiendo pequeñas cantidades de PCM en sus paredes interiores, son unos materiales a los que sin duda aguarda un futuro prometedor.

Sobre el Autor – Manuel Pérez Benlloch

Manuel es arquitecto técnico por la Universidad de A Coruña, donde realizó su Proyecto Fin de Carrera sobre el empleo de aislamientos térmicos y acústicos en Edificación. Dicho trabajo fue calificado como Sobresaliente y premiado en los Premios Galicia del Consello Galego de Aparejadores 2004.

Actualmente está especializado en Certificacion Energética e Inspección Técnica de Edificios (ITE) y en obras de Accesibilidad para eliminación de barreras arquitectónicas en edificios.