CAPACIDAD CALORÍFICA E INERCIA TÉRMICA

La temperatura de un cuerpo está determinada por el aporte de calor que recibe el mismo. Pero este aumento de temperatura no es siempre igual, hemos visto los factores que influyen en el aumento y se ha podido constatar que no es igual en todos los casos. En el caso de los materiales esta variación es igual dependiendo de las características del mismo. Así pues podemos encontrarnos con materiales que aumentan rápidamente de temperatura o con los que tienen un aumento mucho más lento, estos últimos poseen una capacidad calorífica más elevada, siendo capaces de almacenar más calor por cada grado de temperatura que se le aporta.

Un concepto que debe se debe de comprender y tener presente es el de calor específico, viene definido por la cantidad de calor que se le debe suministrar a 1 Kg de masa para que éste eleve su temperatura en 1 °C y se mide en Kcal/Kg °C.

Ambos fenómenos son apreciables en una edificación si observamos el funcionamiento de los sistemas de calefacción tradicionales. Un radiador que ha necesitado un periodo de tiempo relativamente alto para conseguir alcanzar la temperatura de confort, una vez es desactivado la temperatura del local no baja de manera inmediata, reduciéndose de manera progresiva. A mayor escala, si nos fijamos en el comportamiento térmico de La Tierra, en dos fechas similares en cuanto a la posición con respecto al sol (los equinoccios) existe una diferencia de temperaturas considerable entre ambas debido a la acumulación de radiación solar en nuestro planeta, este fenómeno se conoce como inercia térmica y es clave en la concepción de los sistemas constructivos de este tipo de arquitectura.

En la arquitectura bioclimática, se utiliza este concepto para evitar que la edificación tenga una reacción rápida a la radiación solar, lo que se traduciría en un calentamiento rápido lo que sería beneficioso durante el día en épocas frías. Sin embargo, ésta reducida inercia térmica conlleva un enfriamiento de igual magnitud durante la noche.

Imagen: Temperatura exterior – interior de un material. Fuente: Barnacork.com

Si aplicamos un criterio de selección de sistemas constructivos que confieran a nuestra edificación una gran inercia térmica, este retardo aumenta, debido a que consiguen acumular el calor durante el día y deshacerse del mismo paulatinamente durante el periodo nocturno. Esto supondrá evitar cambios bruscos de temperatura y se mantendrá la temperatura de confort en el interior, con independencia de los valores externos de temperatura. Además, la variación de temperatura interior será menor que la que se produce en el exterior consiguiendo una amortiguación de la temperatura media en nuestra edificación.

CALOR DE VAPORIZACIÓN

Cuando un cuerpo pasa de estado liquido a gaseoso, necesita absorber una cantidad de calor, que adquiere de su entorno inmediato, enfriándolo. Por eso, los lugares donde hay agua están más frescos.

Las plantas están transpirando continuamente, eliminando agua en forma de vapor de agua lo que se traduce en que los espacios donde hay plantas estén más húmedos.

Calor de vaporización

Un ejemplo que puede servir para entender mejor este fenómeno sería el de un botijo, el agua permanece fresca a pesar de que haga calor, gracias a que el barro del que está fabricado es un material poroso y permite que atraviese el vapor de agua, por el fenómeno conocido como exhudación, la evaporación de parte del agua interior refresca la masa de agua del interior.Las partículas de agua con mayor inercia escapan del botijo, quedando en su interior las de una inercia más baja, reduciendo de este modo la temperatura media del agua que queda en el interior.

CONVECCIÓN NATURAL

Tal y como se ha descrito anteriormente la convección natural genera una circulación de aire, intercambiándose el volumen de aire caliente que tiende a ascender y ocupar así, el espacio del aire más frío y denso. Este fenómeno se puede utilizar en la arquitectura bioclimática para lograr mejorar el confort térmico de la edificación. Utilizando la radiación solar, se calienta el aire mediante una superficie captadora de calor, además se procura situar en la parte superior de la edificación una vía de escape para este aire caliente que al ascender sale de le edificación, dejando un espacio en el interior que automáticamente es sustituido por aire más frío. Este sistema genera una infinita renovación de aire, pudiéndose conseguir mediante los distintos sistemas de ventilación convectiva, como en la imagen inferior mediante la denominada chimenea solar.

conveccion natural

Imagen: Esquema del movimiento del aire chimenea solar. Fuente: Arquiperu2010.com 

La diferencia de temperatura que existe en un espacio cerrado entre la parte superior y la parte inferior se denomina estratificación térmica, siendo más apreciable cuanto mayor sea la diferencia de altura entre ambas. Debemos tener en cuenta este fenómeno a la hora de diseñar las estancias, ya que si dos estancias se encuentran comunicadas entre sí pero a diferentes alturas, la diferencia de temperatura entre ambas siempre será patente, la que se encuentre a mas altura contendrá el aire con la densidad más baja, dejando a la que se encuentre a menos altura con una temperatura  inferior.

 

EFECTO INVERNADERO

El efecto invernadero se produce cuando la radiación solar penetra en un determinado espacio y no puede escapar, al quedar atrapada calienta ese espacio. Se llama así porque es el efecto que ocurre en un invernadero, que es un espacio cerrado, por ejemplo en nuestra atmósfera, ésta actúa como un cristal que impide que la radiación solar emitida que ha sido absorbida por la tierra salga,  elevando así la temperatura del planeta.

Efecto invernadero

Imagen: Esquema efecto invernadero en la tierra. Fuente: escualepedia.com

En cuanto a la arquitectura bioclimática y en aplicación a la edificación, podemos encontrar numerosos sistemas tanto activos, como pueden ser los captadores solares, como pasivos que utilizan este fenómeno para lograr así generar energía o calor de forma natural. Utilizando el símil de la tierra, el vidrio podría ser nuestra atmosfera con gases de efecto invernadero, permite que atraviese la radiación que se puede percibir a simple vista, mientras que es opaco a la radiación que posee una mayor longitud de onda, conocida como radiación infrarroja. En la imagen superior se aprecia como la radiación calienta los objetos detrás de la atmosfera (cristal), lo que aumenta la temperatura de la tierra (objetos dentro del invernadero), ésta emite radiación infrarroja que queda atrapada dentro de la atmosfera.