Análisis de la 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 análisis consiste en llevar a cabo varias comprobaciones del rendimiento de la vivienda con el fin de identificar oportunidades para reducir el consumo energético. Una vez completado el análisis, se aplican varias técnicas de climatización encaminadas a mejorar la eficiencia energética del edificio, a las que se suele hacer referencia con el nombre de "climatización". Normalmente, el término "climatización" se asocia con el Programa de Asistencia de Climatización del Departamento de Energía de los EE. UU.

El programa brinda la oportunidad a las familias con un nivel bajo de ingresos de reducir sus facturas de suministro energético sometiendo sus viviendas a inspecciones de eficiencia energética y climatización. Aunque el programa del Departamento de Energía está dirigido a propietarios con un nivel de ingresos bajo, todos los propietarios pueden beneficiarse de las ventajas de someter su vivienda a inspecciones de eficiencia energética y que se les efectúen las reparaciones necesarias.

Consumo y pérdida de energía en las viviendas

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

Calentar y refrigerar las estancias y espacios acondicionados representa el 45 % del consumo energético de una vivienda convencional. Los propietarios de viviendas pueden conseguir un ahorro significativo si adoptan las medidas necesarias para controlar las infiltraciones de aire descontroladas, ya que estas están directamente relacionadas con los costes de calefacción y refrigeración. En la figura 1 se pueden ver qué áreas de la casa representan el porcentaje de fugas de aire. Según ENERGY STAR®, sellar y aislar el "cerramiento" o "armazón" de un hogar, es decir, los muros exteriores, el techo, las ventanas, las paredes y los suelos, es por lo general la forma más eficaz de mejorar la comodidad y la eficiencia energética.

El valor de los infrarrojos

Las fugas de aire y los problemas de aislamiento de las viviendas suelen pasar inadvertidos simplemente porque no los vemos. Eso sucede si no utilizamos la tecnología de infrarrojos o termografía. Ahora al alcance de todos, la termografía se ha impuesto como tecnología estándar y se ha convertido en un instrumento indispensable para efectuar análisis de eficiencia energética y climatización.

La tecnología Picture in Picture, un modo de visualización de IR-Fusion, acaba con los trabajos de adivinación típicos de tener que volver a localizar los problemas ya que proporciona un marco de referencia, como en esta imagen infrarroja de una filtración de aire en el punto en que una pared exterior toca los cimientos.

Los inspectores de eficiencia energética y profesionales de la climatización utilizan la termografía porque proporciona una manera rápida y sencilla de identificar y documentar las ubicaciones exactas en que se originan los problemas. En un sector industrial en el que la velocidad y la precisión son vitales, los infrarrojos permiten realizar inspecciones más rápidas y elaborar documentación más precisa. Muchos instrumentos de análisis tradicionales proporcionan una idea general de dónde están los problemas, pero fallan a la hora de concretar exactamente su origen.

Quizás el aspecto más valioso de la inspección por infrarrojos sea la capacidad para documentar los hallazgos y elaborar informes sobre ellos. Todas las cámaras termográficas de Fluke incluyen IR-Fusion®, una tecnología que combina una imagen de infrarrojos con una imagen visual para mejorar la identificación, el análisis y la elaboración de informes. Al incorporar imágenes de referencia visual, los clientes o contratistas encargados de efectuar reparaciones son capaces de volver a localizar fácilmente los problemas tras completar una auditoría.

La termografía se puede usar también para validar la efectividad de las reparaciones y mejoras, como el calafateado, el relleno de huecos con espuma en spray y la aplicación de soluciones de aislamiento, a través de la realización de inspecciones de seguimiento por infrarrojos.

Inspecciones de fugas de aire

Es necesario que exista un intercambio controlado de aire para garantizar la seguridad de los ocupantes de un edificio, pero lo cierto es que la mayoría de las estructuras desperdician mucha energía porque sufren demasiadas infiltraciones de aire incontroladas. Solucionar una filtración es sencillo, el problema fundamental sigue estando en localizarla cuando se carece de tecnología de infrarrojos.

Según ASTM E1186, para obtener los mejores resultados en una inspección de filtraciones de aire, debe existir una diferencia de temperatura (o temperatura delta) de al menos 3 °C entre el interior y el exterior de una estructura (cuanto mayor sea la diferencia, mejor). Por ello, lo más fácil es efectuar las inspecciones cuando hace mucho calor o un frío extremo.

Figura 2.

Las filtraciones de aire más evidentes se suelen producir cerca de los áticos y los sótanos debido al efecto chimenea. El efecto chimenea se produce cuando el aire caliente de una vivienda crea un área de baja presión en los niveles más bajos y de alta presión cerca del tejado. Estas diferencias de presión fuerzan al aire caliente a salir por arriba y al aire frío a entrar por la zona cercana a la base. En la figura 2 aparecen otras áreas habituales de filtraciones de aire.

Para las inspecciones de filtraciones de aire, resulta una gran ventaja utilizar un dispositivo de prueba de estanqueidad de puertas. Los auditores e inspectores llevan largo tiempo utilizando los dispositivos de prueba de estanqueidad de puertas para medir la tasa de intercambio de aire general o la estanqueidad al aire de una estructura. Estos dispositivos crean una diferencia de presión (normalmente negativa) entre el interior y el exterior de la estructura. Al crear una diferencia de presión, las infiltraciones de aire se exageran, multiplicándose también el efecto que el aire en movimiento ejerce sobre la superficie que rodea a las filtraciones. Las cámaras termográficas, cuando se usan en combinación con los dispositivos de prueba de estanqueidad de puertas, logran detectar las infiltraciones de aire con mucha más facilidad, ya que la diferencia de temperatura en las superficies que rodean a las zonas en que se originan esas fugas es significativamente mayor. Esta mayor diferencia de temperatura también permite que las inspecciones de infrarrojos puedan realizarse con más frecuencia a lo largo del año, ya que los dispositivos de prueba de estanqueidad de puertas reducen la temperatura delta necesaria.

Inspecciones de aislamiento

Los problemas de aislamiento que desencadenan pérdidas de energía suelen incluir condiciones de aislamiento inexistente, inadecuado, sedimentado y/o húmedo. Todas estas condiciones reducen la eficiencia del aislamiento y pueden provocar escapes de calor y/o aire.

Según ASTM C1060, para obtener los mejores resultados en una inspección de aislamiento, debe existir una diferencia de temperatura, o temperatura delta, de al menos 8 °C entre el interior y el exterior de una estructura (cuanto mayor sea la diferencia, mejor).

Es mucho más fácil interpretar hallazgos si se conoce el tipo de aislamiento. Conocer el tipo de aislamiento permite al inspector prepararse para afrontar los problemas habituales que afectan a cada uno de los tipos. Por ejemplo, el aislamiento por tecnología "blown-in" suele sedimentarse con el tiempo.

Aislamiento por tecnología "blown-in" en un ático con techo descendente.

Humedad

En una estructura, la humedad y la condensación suelen ir de la mano de las infiltraciones de aire, ya que el aire puede proporcionar un medio de desplazamiento para la humedad. La humedad, si no se soluciona correctamente, puede provocar daños en un edificio, reducir la eficacia del aislamiento y favorecer la proliferación de moho.

Las cámaras termográficas son instrumentos muy eficaces para identificar la humedad. El agua tiene una alta capacitancia térmica, lo que significa que absorbe y almacena energía con mucha eficiencia. La capacitancia térmica
del agua o los efectos de la refrigeración por evaporación (diferencia de temperatura habitual en la superficie de entre -17°°C y -15°°C) ponen de manifiesto el alcance de los daños que provoca la humedad incluso cuando la superficie parece seca al tacto. Todas las zonas sospechosas de humedad deben analizarse con un higrómetro.

Consideraciones y procedimientos para las inspecciones

  • Es vital estar familiarizado con los métodos y los materiales de construcción. Las personas que conocen y entienden cómo se construyen edificios realizan mejor las auditorías por infrarrojos.
  • Las inspecciones térmicas se pueden llevar a cabo tanto en condiciones de clima caluroso como frío. Utilizando el sistema de climatización, es posible modificar mecánicamente el valor de la temperatura delta. No obstante, asegúrese siempre de estabilizar la temperatura interior apagando el sistema de climatización al menos 15 minutos antes de iniciar una inspección.
  • Para garantizar la minuciosidad de la inspección, trabaje de forma sistemática. Siga una ruta para inspeccionar las paredes tanto interiores como exteriores. Además, también recomendamos tomar las anotaciones visuales, de voz o escritas correspondientes durante el proceso para estar seguro de que al final, cuando vaya a elaborar el informe, dispone de toda la información precisa y necesaria.
  • Las cámaras termográficas se pueden utilizar en los modos de control de temperatura automático o manual. Para obtener los mejores resultados y asegurarse de que identifica todos los problemas, utilice el modo de control manual. Mantenga el campo reducido y ajuste el nivel según sea necesario.
  • La carga solar y el viento son factores medioambientales que deben tenerse en cuenta. La carga solar se produce cuando uno o más lados de una estructura se calientan de manera uniforme por la acción del sol, provocando diferencias ocultas de temperatura. Del mismo modo, a veces el viento que se mueve sobre una estructura desplaza firmas térmicas o crea diferencias de presión inesperadas que pueden hacer que ciertos problemas pasen inadvertidos.
  • La sensibilidad térmica, o NETD, es un factor clave que se debe tener en cuenta a la hora de adquirir una cámara termográfica para realizar inspecciones de edificios. La NETD debe ser como mínimo de 0,1 °C (100 mk) a 30 °C, o mayor. Cuanto mayor sensibilidad tenga la cámara, mayor será la precisión para identificar anomalías. Las cámaras termográficas de alta sensibilidad son más eficaces a la hora de realizar inspecciones en todas las épocas del año o cuando hay una temperatura delta mínima.