Análisis de eficiencia energética y protección contra condiciones climáticas adversas con cámaras termográficas

El primer paso para evaluar el uso de energía de un edificio implica un análisis de la eficiencia energética. Este consiste en varias pruebas de rendimiento doméstico, que identifican las oportunidades para reducir el consumo energético. Una vez completado el análisis, se aplican diversas técnicas de protección contra condiciones climáticas adversas, a menudo llamadas "protección contra la intemperie", a fin de mejorar la eficiencia energética del edificio. Se suele relacionar el término "protección contra condiciones climáticas adversas" con el Programa de asistencia de protección contra condiciones climáticas adversas del Departamento de Energía de los EE. UU. (DOE).

El programa brinda la oportunidad de reducir las facturas de energía a familias de bajos ingresos, al hacer un análisis de la eficiencia energética de sus hogares y darles protección contra condiciones climáticas adversas. Aunque el programa del DOE fue pensado originalmente para hogares de bajos ingresos, todos los propietarios obtienen beneficios al realizar un análisis de eficiencia energética y las reparaciones necesarias.

Uso y pérdida de la energía residencial

Figura 1. Fuente: DOE Date Accessed: 4/20/2009 http://www1.eere.energy.gov/consumer/tips/air_leaks.html Fecha de recuperación: 20/4/2009

La refrigeración y la calefacción de los espacios acondicionados o de los espacios habitacionales representan casi el 45 % del uso energético normal de un hogar. Los propietarios de inmuebles pueden realizar ahorros significativos si se toman las medidas correctas para controlar las fugas de aire no deseadas, pues estas se relacionan directamente con los costos de calefacción y refrigeración. La Figura 1 ilustra el porcentaje de fuga de aire que representan las áreas de un hogar. De acuerdo con ENERGY STAR®, el sellado y el aislamiento de la "envoltura" o el "caparazón" de su hogar (los muros exteriores, el techo, las ventanas, las puertas y los pisos) suelen ser la solución con la mejor relación costo-eficacia para mejorar la eficiencia energética y el confort.

El valor del infrarrojo

Los problemas de aislamiento de fugas de aire suelen pasar inadvertidos sencillamente porque no podemos verlos. Eso, a menos que se usen las imágenes infrarrojas o la termografía. La termografía es ahora una opción accesible, y se ha convertido en una herramienta casi obligatoria para el análisis de la eficiencia energética y la protección contra condiciones climáticas adversas.

Las imágenes incrustadas, un modo de visualización de IR-Fusion, eliminan las conjeturas de los problemas de reubicación mediante un marco de referencia, como en esta imagen infrarroja de una fuga de aire en el punto de unión de un muro exterior con los cimientos.

Los auditores de energía y profesionales de la protección contra condiciones climáticas adversas usan la termografía porque es una manera fácil y rápida de precisar y documentar las ubicaciones exactas de los problemas. En un sector en el que la velocidad y la precisión son vitales, las imágenes infrarrojas posibilitan inspecciones más rápidas y una documentación más detallada. Muchas herramientas tradicionales de análisis proporcionan una idea general de la ubicación de los problemas, pero no una ubicación exacta.

El aspecto más valioso de una inspección infrarroja es quizá la capacidad de documentar e informar los hallazgos. Todas las cámaras termográficas incluyen la tecnología IR-Fusion®, que combina una imagen infrarroja con una imagen visual, para brindar identificaciones, análisis e informes mejorados. Mediante la incorporación de la imagen de referencia visual, los clientes o contratistas a quienes se les asigne la tarea de hacer reparaciones podrán reubicar los problemas fácilmente después de completar un análisis.

También es posible usar la termografía para validar la efectividad de reparaciones y mejoras como el calafateo, el rellenado de cavidades con espuma en aerosol y el aislamiento añadido, al realizar una inspección infrarroja de seguimiento.

Inspecciones de fugas de aire

El intercambio controlado de aire es necesario para la seguridad de los ocupantes, pero la mayoría de las estructuras presenta un desperdicio significativo de energía a causa de las fugas de aire excesivas y no controladas. Solucionar las fugas puede ser sencillo, pero encontrarlas sin el uso de la tecnología infrarroja sigue siendo un desafío.

De acuerdo con ASTM E1186, debe existir una diferencia de temperaturas, o Delta T, de al menos -16.1 °C (3 °F) entre el interior y el exterior de una estructura para obtener mejores resultados de inspección de fugas de aire (mientras mayor sea la diferencia, mejor). Por tal motivo, es muy fácil realizar inspecciones durante periodos de calor o frío intensos.

Figura 2.

Las fugas de aire importantes tienden a ocurrir cerca de los áticos y sótanos debido al efecto chimenea. El efecto chimenea ocurre cuando el aire caliente que se eleva en un hogar crea una zona de baja presión en los niveles inferiores y alta presión cerca del techo. Estas diferencias de presión fuerzan la salida del aire caliente por la parte superior y la entrada de aire frío por la parte inferior. Otras áreas en las que suele haber fugas de aire se encuentran resaltadas en la Figura 2.

El uso de puertas sopladoras mejora de manera importante las inspecciones de fugas de aire. Los auditores e inspectores han usado puertas sopladoras durante mucho tiempo, para medir la tasa de intercambio de aire o la estanqueidad del aire de una estructura. Las puertas sopladoras generan una diferencia de presión (normalmente negativa) del interior al exterior de la estructura. Al crear la diferencia de presión, se exageran las fugas de aire y también el efecto que el aire en movimiento tiene en las superficies alrededor de las fugas. Cuando se usan junto con puertas sopladoras, las cámaras termográficas detectan fugas de aire con mayor facilidad, pues hay una diferencia de temperatura mayor en las superficies alrededor de la fuente de la fuga de aire. Esta diferencia de temperatura exagerada también permite que se realicen inspecciones infrarrojas más a menudo a lo largo del año, pues la puerta sopladora reduce la Delta T necesaria.

Inspecciones de aislamiento

Los problemas con el aislamiento que provocan la pérdida de energía a menudo incluyen condiciones faltantes, inadecuadas, de asentamiento o de humedad. Todas reducen la eficiencia del aislamiento y pueden provocar la derivación del aire o térmica.

De acuerdo con ASTM C1060, debe existir una diferencia de temperaturas, o Delta T, de al menos -7.8 °C entre el interior y el exterior de una estructura para obtener mejores resultados de inspección de aislamiento (mientras mayor sea la diferencia, mejor).

Es mucho más fácil interpretar los hallazgos si se conoce el tipo de aislamiento. Conocer el tipo de aislamiento permite a los auditores prepararse para los problemas que normalmente se asocian con ciertos tipos de aislamiento. Por ejemplo, se sabe que el aislamiento soplado suele asentarse al pasar el tiempo.

Aislamiento soplado de un ático con huecos

Humedad

La humedad y la condensación a menudo van de la mano con las fugas de aire en una estructura, pues el aire puede servir de medio para la propagación de la humedad. Si no se le da una solución adecuada a la humedad, esta puede provocar daños al edificio, la reducción de la efectividad del aislamiento y moho.

Las cámaras termográficas son herramientas muy efectivas para la detección de la humedad. El agua tiene una alta capacidad térmica, lo que significa que absorbe y almacena energía eficientemente. La capacidad térmica

del agua o los efectos de la refrigeración por evaporación (con una diferencia habitual de temperatura de -16.7 °C a -15 °C) ayudan a revelar la dimensión de los daños por humedad, aun cuando la superficie se siente seca al tacto. Hay que verificar toda sospecha de humedad con un medidor de humedad.

Consideraciones y procedimientos de inspección

  • El conocimiento de los métodos y materiales de construcción es vital. Alguien que entiende el funcionamiento de los edificios y la manera en que están construidos puede ejecutar de mejor manera los análisis infrarrojos.
  • Las inspecciones térmicas pueden realizarse tanto en condiciones climáticas cálidas como frías. Al usar el sistema de climatización, es posible influir mecánicamente en la Delta T correcta. Sin embargo, siempre asegure la estabilización de la temperatura interior apagando el climatizador, por lo menos 15 minutos antes de dar inicio a la inspección.
  • Para garantizar una inspección minuciosa, trabaje sistemáticamente. Siga una ruta y asegúrese de escanear las paredes internas y externas. Además, siempre es mejor registrar anotaciones correctas visibles, de voz, o por escrito durante el proceso, a fin de asegurar que cuenta con la información adecuada para el informe final.
  • Pueden operarse las cámaras termográficas en modos de escalamiento de temperatura manual o automático. Para obtener los mejores resultados y asegurar la identificación de todos los problemas, use el modo de escalamiento manual. Mantenga un intervalo reducido y ajuste el nivel según sea necesario.
  • La carga solar y el viento son factores medioambientales a considerar. La carga solar sucede cuando el sol calienta de manera uniforme uno o más costados de una estructura, lo que causa diferencias de temperatura que deben ser cubiertas. De manera similar, la acción del viento sobre una estructura puede borrar las señales térmicas o crear diferencias de presión inesperadas que pueden evitar la detección de algunos problemas.
  • La sensibilidad térmica (NETD) es un factor clave a considerar al adquirir una cámara termográfica para la inspección de edificios. La NETD debe ser de al menos 0.1 °C (100 mk) a 30 °C o mejor. Mientras más sensible sea la cámara, más fácil será identificar anomalías. Las cámaras altamente sensibles son más efectivas para realizar inspecciones durante todo el año o cuando se presenta una Delta T mínima.