La búsqueda de soluciones innovadoras para reducir el consumo energético en edificios ha impulsado el interés en materiales con prestaciones térmicas avanzadas. Entre ellos, los materiales de cambio de fase (PCMs) emergen como una tecnología prometedora para mejorar la eficiencia energética, aumentando la inercia térmica de los materiales constructivos. En este artículo exploramos el concepto de los PCMs, su impacto en la inercia térmica y algunos ejemplos de sus aplicaciones en la construcción y rehabilitación de edificios. Si quieres saber más, sigue leyendo.
Actualizado a 30-05-2025
¿Qué es un material de cambio de fase o PCM?
Un material de cambio de fase PCM es un material que tiene la capacidad de absorber o liberar grandes cantidades de energía térmica. Y lo hace durante un cambio de estado físico, como la fusión (sólido a líquido) o la solidificación (líquido a sólido). Además lo hace manteniendo una temperatura relativamente constante. Esta energía se almacena o libera como calor latente. Sin causar un aumento o disminución significativa de la temperatura del material hasta que se completa la transición de fase.
Clasificación o tipos de materiales de cambio de fase
Los PCM se clasifican principalmente en:
Orgánicos. Parafinas (hidrocarburos de cadena larga), ácidos grasos.
Inorgánicos. Sales hidratadas.
Eutécticos. Mezclas de dos o más componentes que funden o solidifican a una temperatura específica.
La elección del PCM depende de la temperatura de transición de la fase deseada para la aplicación específica. También depende de otras propiedades como el calor latente de fusión, la conductividad térmica, la estabilidad química y el coste.
¿Qué es la inercia térmica o capacidad de almacenar calor aplicada a los materiales de construcción?
La inercia térmica, también conocida como capacidad calorífica o masa térmica, es la propiedad de un material para resistir cambios en su temperatura. Los materiales con alta inercia térmica pueden absorber y almacenar grandes cantidades de calor cuando la temperatura es alta. Posteriormente liberan dicho calor gradualmente cuando la temperatura desciende. En los edificios encontramos materiales con alta inercia térmica como el hormigón, el ladrillo macizo o la piedra. Estos materiales ayudan a estabilizar la temperatura interior de los edificios, reduciendo las fluctuaciones térmicas. Por lo tanto, reducen la necesidad de sistemas activos de calefacción y refrigeración.
Una alta inercia térmica contribuye a:
Reducir picos de carga térmica. El calor se absorbe durante las horas más cálidas del día y se libera durante las más frías. De esta manera reduce las demandas de los sistemas de calefacción y refrigeración. En verano, es necesario combinar inercia térmica con ventilación nocturna que disipe el calor acumulado en el interior.
Mejorar el confort interior. Las temperaturas interiores se mantienen más estables, creando así un ambiente de mayor confort para los usuarios.
Aprovechar las ganancias solares pasivas. La masa térmica puede almacenar el calor solar que entra en el edificio durante el día y liberarlo por la noche durante el invierno.
¿Cómo mejora la inercia térmica de los materiales de construcción añadiendo materiales de cambio de fase?
La adición de PCMs a los materiales de construcción convencionales permite aumentar significativamente su inercia térmica sin aumentar considerablemente su masa o espesor. Esto se debe a la alta cantidad de energía que los materiales de cambio de fase pueden almacenar y liberar durante su cambio de fase a una temperatura cercana a la de confort interior (aproximadamente 20-25ºC).
Cuando la temperatura ambiente supera la temperatura de fusión del PCM incorporado en el material de construcción, el PCM absorbe el exceso de calor al cambiar de estado sólido a líquido. Este proceso consume una gran cantidad de energía sin un aumento significativo de la temperatura del material. Cuando la temperatura ambiente desciende por debajo de la temperatura de solidificación del PCM, éste libera el calor almacenado al volver a su estado sólido.
La integración de materiales de cambio de fase en materiales de construcción como paneles de yeso, hormigón, ladrillos o morteros da como resultado materiales compuestos con una capacidad de almacenamiento térmico mucho mayor que la de los materiales base. Esto se traduce en una mayor estabilidad de la temperatura interior. Además de una reducción de las fluctuaciones térmicas y una disminución de la demanda de energía para climatización.
Aplicaciones de los materiales de cambio de fase en la construcción y rehabilitación de edificios de alta eficiencia energética
Los materiales de cambio de fase se pueden integrar en diversos elementos constructivos para la mejora de la eficiencia energética de los edificios. Tanto en obra nueva como en rehabilitación. A continuación enumeramos algunos ejemplos:
Fachadas ventiladas
La adición de materiales de cambio de fase en las capas de las fachadas ventiladas puede mejorar sus comportamiento térmico, reduciendo así las ganancias y pérdidas de calor.
Hormigón y morteros
La adición de materiales de cambio de fase al hormigón o morteros utilizados en muros, forjados o fachadas. Esta adición incrementa la inercia térmica, reduciendo las oscilaciones de temperatura y mejorando el confort.
Ladrillos y bloques
Se pueden fabricar ladrillos y bloques huecos que contengan materiales de cambio de fase en sus cavidades. De esta manera se les proporciona una mayor capacidad de almacenamiento térmicos a los muros.
Paneles de yeso en paredes y techos
Consiste en incorporar microcápsulas o macrocápsulas de PCM en paneles de yeso para paredes y techos suspendidos. Con ello se aumenta la capacidad de almacenar calor, estabilizando la temperatura interior en las habitaciones. Son fáciles de instalar y pueden utilizarse tanto en paredes como en techos.
Aislamiento térmico
Los PCMs se pueden integrar también en materiales aislantes como lanas o poliestireno expandido. Con ello se aumenta su capacidad de almacenamiento térmico además de su resistencia térmica.
Ventilación
Se pueden utilizar sistemas de ventilación con recuperación de calor que incorporen materiales de cambio de fase. El objetivo consiste en pre-calentar o pre-enfriar el aire de ventilación. De esta manera se reduce la carga de los sistemas de ventilación.
Sistemas solares pasivos
Los materiales de cambio de fase se pueden utilizar en muros Trombe o en invernaderos adosados. Esta particularidad permite almacenar la energía solar capturada durante el día y liberarla durante la noche como sistema de calefacción pasivo. De esta manera se mejora la eficiencia de estos sistemas pasivos.
Materiales de cambio de fase y su evolución
La aplicación comercial a gran escala de los materiales de cambio de fase en la construcción de edificios es una novedad relativamente reciente. Existen ejemplos aunque la información al respecto es limitada. Sin embargo, la tendencia en el sector hacia una alta eficiencia energética en los edificios y el creciente interés por soluciones innovadoras sugieren que la adopción de materiales de cambio de fase continuará expandiéndose en los próximos años.
Los materiales de cambio de fase se presentan como un recurso valioso para la mejora de la eficiencia energética de los edificios aumentando la inercia térmica de los elementos constructivos. Su capacidad para almacenar y liberar calor a temperaturas cercanas a la de confort interior permite estabilizar la temperatura reduciendo las necesidades de climatización. Por lo tanto, se espera que conforme avance la investigación y el desarrollo y los precios disminuyan, es posible que la demanda de materiales de cambio de fase experimente un aumento en la construcción y rehabilitación de edificios de alta eficiencia energética.
En este enlace puedes leer un artículo que explica por qué los PCMs son tan importantes en la transición energética en el sector industrial y residencial.
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Interesante artículo. Sería posible que facilitáseis alguna patente que comercialice estos productos (especialmente tabiques, trasdosados ligeros y yesos). Llevo tiempo buscando sin éxito. Sé que Basf empezó a desarrollar unos yesos con parafinas pero parece que aquello no se sustanció.
Gracias y enhorabuena