La inercia térmica y cómo beneficiarse de ella

Si hay un concepto clave en la historia de la arquitectura, que ha sido utilizado desde hace siglos y que hoy vuelve a estar en auge, gracias a los estándares de arquitectura pasiva, es la inercia térmica.

En este artículo te contamos qué es, su historia, cómo y cuándo utilizarla.

¿Qué es la inercia térmica?

La inercia térmica es un concepto bastante conocido por técnicos del diseño y la construcción. Sin embargo, puede no ser tan conocida por personas ajenas a la profesión y, aún así, lleva utilizándose en nuestras casas desde que existe la arquitectura.

Todo elemento constructivo puede absorber y almacenar una cantidad determinada de energía, dependiendo de su masa, su densidad y su calor específico. La inercia térmica, explicado de forma sencilla, define la cantidad de calor que un material puede almacenar y cuánto tiempo tarda en absorberlo o cederlo.

Ese calor proviene en su mayor parte del Sol, aunque en menor medida también del terreno, de los equipos y máquinas que hay en los edificios y, por supuesto, de las propias personas.

Como podrás imaginar, aprovechar ese calor «gratuito» es clave a la hora de diseñar una vivienda sostenible o una casa pasiva.

Un material con alta inercia térmica podrá almacenar mucho calor durante un periodo largo de tiempo y, de la misma forma, posteriormente podrá ceder ese calor durante otro periodo igualmente largo.

La inercia térmica en dos ejemplos

1Imagina que viertes un líquido caliente en un vaso de plástico y en una taza de barro o cerámica, ¿dónde crees que se enfriará antes? Ahora, imagina que pasado un rato vaciamos ambos recipientes y los llenamos de agua fría, ¿qué crees que ocurrirá? La respuesta es sencilla: el agua en el vaso de plástico permanecerá fría, sin embargo, el agua en la taza cerámica se calentará en cierta medida.

Esto sucede porque la cerámica tiene mayor inercia térmica que el plástico y, por lo tanto, absorbe más calor (y tarda más tiempo en hacerlo). De la misma forma, una vez que su ambiente inmediato pasa a estar más frío (al llenarlo de agua), la cerámica cederá ese calor almacenado.

2Ahora imagina que vas a pasar un fin de semana de enero a la casa del pueblo o a una casa rural (construida con piedra, adobe o tapial). Enciendes el fuego, o en su defecto la calefacción, y necesitas mantenerlo encendido durante uno o dos días para conseguir calentar la casa y el domingo por la tarde, cuando te vas, es cuando la casa, por fin, tiene una temperatura adecuada.

¿Por qué ocurre esto? En viviendas con cerramientos de gran inercia térmica, se necesita mucha energía y mucho tiempo para conseguir calentar los espacios. Ésto ocurre porque todo el calor será absorbido primero por los muros, que luego cederán al espacio interior (probablemente durante la semana, cuando ya no haya nadie dentro).

Los materiales con gran inercia térmica no siempre son adecuados. En viviendas u oficinas de uso ocasional es preferible contar con elementos constructivos de baja inercia térmica, pero bien aislados.

La inercia térmica y sus orígenes

El concepto de aislamiento térmico, tan utilizado en la actualidad, es relativamente moderno, y hasta el siglo XIX no se conocía. Mucho antes, uno de los recursos más utilizados para alcanzar un cierto grado de confort térmico era la inercia.

Los egipcios y los griegos ya apostaban por el aumento de grosor de sus muros de piedra, aprovechándose de la gran inercia térmica de los materiales masivos. Los romanos inventaron el muro de tres hojas, en el que se introducía mortero-hormigón entre dos capas de piedra o ladrillo, todas ellas de gran masa térmica. Posteriormente, la arquitectura medieval volvió a utilizar la inercia de los muros de piedra, tierra o ladrillo.

La inercia térmica en los muros masivos.

Los gruesos muros de piedra, ladrillo, adobe o tapial utilizados en la arquitectura tradicional son capaces de almacenar grandes cantidades de calor durante el día. Esta absorción de energía se realiza lentamente, por lo que el interior permanece fresco. Al llegar la noche, cuando el ambiente alrededor del muro pasa a estar más frío que éste, la transmisión de energía se invierte. Es entonces cuándo el muro cede lentamente el calor acumulado, calentando el espacio interior de la vivienda. Así día a día…

¿Cómo se mide la inercia térmica?

Hablando de forma más técnica:

La inercia térmica define la cantidad de energía necesaria para aumentar en un grado Kelvin la temperatura de un metro cúbico del elemento constructivo.

La inercia térmica se mide en [J/m² ∙ s^1/2 ∙ K] y depende de tres factores:

Conductividad térmica (λ) o la facilidad con la que el calor (energía) puede viajar a través de un material.
Densidad (ρ) o masa por unidad de volumen de un material.
Calor específico (c) o capacidad de un material para almacenar calor por cada kilogramo de masa.

Por poner un ejemplo, los materiales pétreos, como el granito o el hormigón, tienen una inercia térmica superior a 80 J/m²∙s^1/2∙K, mientras que cualquier madera no subirá de 20.

Esto quiere decir que para calentar cualquier material pétreo hará falta mucha más energía que para calentar madera. También podrá almacenar más calor, y tardará más en hacerlo.

Cómo, dónde y cuándo beneficiarse de la inercia térmica

Los espacios cuya envolvente térmica tiene una gran inercia térmica necesitan en general más tiempo para calentarse, ya que esa envolvente absorberá gran parte del calor inicial. Si bien es cierto que una vez calentados permanecerán más tiempo calientes, podemos asegurar que para edificios de uso puntual no es conveniente diseñar envolventes de gran inercia térmica (por ejemplo, segundas viviendas que solo se utilizan en fin de semana o en vacaciones).

La construcción ligera, en seco y con uniones mecánicas, va asociada a edificios con envolventes térmicas de baja inercia. Es típica en Norteamérica, así como en el Norte y Centro de Europa, donde las viviendas se construyen normalmente con madera y aislamientos térmicos de gran espesor. Este tipo de cerramientos apuestan más por el aislamiento térmico que por la inercia, con ventanas de vidrios muy aislantes y soluciones muy estancas al aire. El problema es que el diseño y la ejecución de estos edificios tiene que ser, por necesidad, muy exacta.

En España, al contrario, donde los sistemas constructivos tradicionales están muy presentes, es muy frecuente encontrar puentes térmicos y falta de estanqueidad en los edificios. Por otro lado, estos edificios suelen tener sistemas de gran inercia térmica, y pueden almacenar calor en su masa, pero serán sensibles a las pérdidas de calor.

Una buena alternativa a considerar en la península es utilizar un sistema constructivo que incorpore aislamiento por el exterior y elementos de inercia térmica en el interior, de forma que el calor se pueda acumular dentro pero no se escape al exterior.

En verano, sin embargo, es conveniente bloquear la radiación solar, ya que en este caso la elevada inercia térmica puede llevar a un resultado problemático. Por las noches es necesario refrescar la vivienda, abriendo y ventilando, para que los muros cedan todo el calor almacenado durante el día. Durante el día, volverán a absorberlo, facilitando que los espacios no se calienten tanto.