Influencia de los conectores en el comportamiento térmico del panel MK2

1 mayo 2020
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Es sabido que la Solución Constructiva Avanzada MK2, con D.I.T. 455R/20, se caracteriza por combinar la capacidad estructural del hormigón armado con la capacidad de aislamiento térmico del EPS por lo que permite resolver las necesidades estructurales de aislamiento y cerramiento de la edificación con un solo sistema constructivo que se adapta escrupulosamente a las exigencias del actual CTE y de la EHE.

Es muy destacable, en este sistema constructivo, la capacidad de resolver todo el cerramiento con un aislamiento continuo, incluso en los encuentros entre elementos horizontales y verticales, sin necesidad de incluir elementos estructurales como puedan ser pilares y vigas que puedan suponer puentes térmicos que perjudiquen a la capacidad aislante de muros, forjados y cubiertas.

Esta característica del sistema permite que el aislamiento térmico que alcanzan las edificaciones realizadas sea una de las cualidades más destacadas de este sistema, permitiendo las mejores valoraciones en certificación energética de manera mucho más sencilla que con sistemas tradicionales. La continuidad del aislamiento y la facilidad para conseguir la hermeticidad de los diferentes ambientes con esta solución constructiva, ponen fácilmente al alcance incluso la consecución de una certificación Passivhaus, según estudios de arquitectos que trabajan con esta.

Pero una de las consultas más habituales que se nos hace es la relacionada con los conectores de acero galvanizado que mantienen la integridad de las diferentes capas que componen el sistema. ¿No producen una merma considerable en las propiedades térmicas del sistema? ¿No representan un puente térmico importante?

Los paneles MK2 cuentan con 80 conectores por m2 de acero galvanizado de 3 mm de diámetro que se encargan de unir la cuadrícula de acero de la cara exterior con la de la cara interior y de contener el EPS confinado entre las dos mallas.

La distribución de los conectores en la superficie no se concentra en determinadas zonas, se distribuyen de manera más o menos homogénea por toda la superficie del cerramiento, lo que permite que su efecto se disipe de manera homogénea por toda la superficie.

Se trata, además de elementos con una forma muy “desproporcionada” geométricamente en el sentido de que cuentan con un diámetro muy pequeño en proporción a su longitud por lo que resulta una superficie de contacto con el exterior muy pequeña en proporción a su longitud (7,07 mm2 frente a 160 mm), mientras que en sentido transversal cuenta con una gran superficie de contacto con el EPS adyacente en proporción a su diámetro (1.507,2 mm2 frente a 3 mm).

Es lógico pensar que se va a producir una transferencia y disipación del calor más relevante y rápida transversalmente, con el EPS que lo rodea, que longitudinalmente a lo largo de cada conector.

Pero pasaremos a estudiar la repercusión de esta geometría numéricamente, desde el punto de vista de la capacidad calorífica y de la transmitancia térmica, en un muro MK2 constituido por paneles del tipo PN o PR 140 (21 cm de espesor total), el habitualmente más utilizado para un cerramiento:

La capacidad calorífica o capacidad térmica de un cuerpo es el cociente entre la cantidad de energía calorífica transferida a un cuerpo o sistema en un proceso cualquiera y el cambio de temperatura que experimenta. En una forma más rigurosa, es la energía necesaria para aumentar la temperatura de una determinada sustancia en una unidad de temperatura.

Será:                C = c x m

Donde:

C” es la Capacidad Calorífica del material

c” es el Calor Específico del material

m” es la Masa del material

Se estudia, a continuación, una superficie de muro del sistema MK2 de 1, 00 m2, sin considerar el efecto de los conectores. Para los materiales utilizados en el sistema MK2, se obtiene la siguiente tabla:

 

c (Kcal/kg °c) m (Kg/m3) V (m3) C (Kcal/ °c)
EPS 0,29 15 0,14 0,609
Hormigón 0,16 2.400 0,07 26,88
TOTAL 27,489

 

En la tabla, a continuación, se considera la variación que origina en la capacidad calorífica del muro la inclusión del efecto de los 80 conectores:

 

c (Kcal/kg °c) m (Kg/m3) V (m3) C (Kcal/ °c)
EPS 0,29 15 0,139921 0,6086
Hormigón 0,16 2.400 0,069988 26,8754
Acero Conectores 0,12 7.950 0,0000904 0,08624
TOTAL 27,57

 

Se obtiene que los conectores repercuten un 0,29 % en la Capacidad Calorífica del paramento, una influencia prácticamente inapreciable.

La transmitancia térmica U es la medida del calor que fluye por unidad de tiempo y superficie transferido a través de un sistema constructivo formado por una o más capas de material, de caras plano paralelas, cuando hay un gradiente térmico de 1°C (o 1K) de temperatura entre los dos ambientes que éste separa.

Será:                U = 1 / Rt = 1/(Rsi+R1+…+Rn+Rse)

Donde:

Rt” es la Resistencia Térmica Total (m2·K/W)

Rsi” es la Resistencia Térmica Superficial Interior (m2·K/W)

Rj” es la Resistencia Térmica Superficial de cada capa (m2·K/W)

Rj= λj/ej siendo “λj” la Conductividad Térmica del material (W/K*m)  y “ej” el espesor de cada capa (m)

Rse” es la Resistencia Térmica Superficial Exterior (m2·K/W)

Cómo en el apartado anterior se valorará la influencia de los conectores comparando el valor de transmitancia en un paramento MK2 PN 140  sin considerar el efecto de los conectores con uno en el que sí que se tienen en cuenta sus efectos.

 

Espesor (m) λ (W/K*m) R (m2·K/W) 
Exterior 0,04
Capa Exterior Hormigón 0,035 1,8 0,019
Capa EPS 0,14 0,039 3,59
Capa Interior Hormigón 0,035 1,8 0,019
Interior 0,13
TOTAL     3,799
Transmitancia “U” 0,263 W/m2·K 

 

 

 

En los puntos de los conectores, se obtendrá:

 

Espesor (m) λ (W/K*m) R (m2·K/W) 
Exterior 0,04
Capa Exterior Hormigón 0,025 1,8 0,0139
Acero 0,16 50,2 0,00319
Capa Interior Hormigón 0,025 1,8 0,0139
Interior 0,13
TOTAL     0,201
Transmitancia “U” 4,98 W/m2·K 

 

 

Hay que recordar que este alto valor de transmitancia se obtiene en puntos de 3 mm de diámetro muy separados entre sí. Para valorar el efecto de esta transmitancia por m2 de paramento, se valora una transmitancia térmica media por m2:

La superficie de los conectores en cada m2 es de 80 x 0,07068 = 5,65 cm2

La superficie de cerramiento, por m2, que no contiene conectores será:

100 cm x 100 cm – 5,65 cm2 = 9.994,35 cm2

Para calcular una Transmitancia media, tendremos:

 

(9.994,35 x 0,263 + 5,65 x 4,98) /10.000= 0,266 W/m2·K

 

La diferencia entre el valor de transmitancia con y sin el efecto de los conectores es de 0,003 W/m2·K, un valor muy pequeño, también en este caso.

 

La conclusión es que, por su poca incidencia en las propiedades del paramento desde el punto de vista de la capacidad calorífica como desde el punto de vista de la transmitancia térmica, los conectores no representan una merma significativa de la capacidad de aislamiento del sistema, no pudiendo, en ningún caso ser considerados como puente térmico.

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