La espuma en aerosol (espuma expansiva en el Reino Unido) es un producto químico creado por una reacción química de dos partes componentes, comúnmente denominadas lado A y lado B. [1] El lado A contiene sustancias químicas muy reactivas conocidas como isocianato . El lado B contiene un poliol , que reacciona con isocianatos para formar poliuretano, y una mezcla de otras sustancias químicas, incluidos catalizadores (que ayudan a que se produzca la reacción), retardantes de llama , agentes de expansión y surfactantes. Estos reaccionan cuando se mezclan entre sí y se expanden hasta 30-60 veces su volumen líquido después de que se rocía en el lugar. Esta expansión lo hace útil como material de embalaje especial que se adapta a la forma del producto que se está empaquetando y produce un alto valor de aislamiento térmico prácticamente sin infiltración de aire.
A Otto Bayer (1902-1982) se le atribuye la invención del poliuretano en 1937. Logró sintetizar espuma de poliuretano explorando su idea básica de que mezclar pequeños volúmenes de sustancias químicas podía crear materiales de espuma seca. [2]
El poliuretano se fue desarrollando para diferentes aplicaciones, desde suelas de zapatos y cojines hasta usos industriales. En la década de 1940, se aplicó espuma rígida a los aviones [3] y en 1979 comenzó a utilizarse como aislante de edificios [4] .
El valor R es el término que se le da a la resistencia térmica al flujo de calor. Cuanto mayor sea el valor R de un producto aislante, más efectivas serán las propiedades aislantes. La espuma de poliuretano en aerosol se presenta en una variedad de densidades y estructuras de celdas. Las espumas de baja densidad se conocen como SPF de celda abierta, mientras que las espumas de mayor densidad se conocen como espumas de celda cerrada. La espuma de poliuretano de 1,8 a 2 libras tiene el valor R más alto de los aislamientos de espuma en aerosol disponibles que se utilizan en hogares y edificios. [5]
El poliuretano es un material aislante de espuma de celdas cerradas que inicialmente contiene un gas de baja conductividad en sus celdas. [6] Como resultado de la alta resistencia térmica del gas, el aislamiento de poliuretano en aerosol normalmente tiene un valor R inicial de alrededor de R-3,4 a R-6,7 por pulgada. [6] En comparación, la lana de vidrio normalmente tiene un valor R de solo R-3 a R-4 por pulgada. [7]
El aislamiento de espuma bloquea las tres formas de transferencia de calor:
La espuma en aerosol es un material de embalaje muy especializado, que suele utilizarse para el envío de objetos valiosos y frágiles . Los principios de diseño del embalaje están diseñados para proteger esculturas, jarrones, fósiles de gran tamaño, bases de lámparas, bustos, ordenadores, muebles, candelabros y otros objetos de formas inusuales. Gracias a que la espuma líquida se expande hasta 30-60 veces el volumen de su estado líquido, protege eficazmente casi cualquier tamaño, forma y peso.
El ajuste personalizado de los moldes, superior e inferior, amortigua de forma segura y uniforme el objeto. Existen muchos tipos de materiales alternativos que se pueden utilizar para satisfacer necesidades más específicas.
El aislamiento con espuma en aerosol o espuma de poliuretano en aerosol (SPF) es una alternativa al aislamiento tradicional de los edificios, como la fibra de vidrio . Una mezcla de dos componentes compuesta por isocianato y resina de poliol se une en la punta de una pistola y forma una espuma expansiva que se rocía sobre tejas, losas de hormigón, en cavidades de paredes o a través de orificios perforados en una cavidad de una pared terminada.
"Espuma en aerosol" es también un término informal que se utiliza para referirse a diversos materiales de espuma plástica que se utilizan en la construcción de edificios para proporcionar aislamiento térmico y minimizar la infiltración de aire . El poliuretano y el poliisocianurato son dos tipos de espuma que se utilizan en esta aplicación.
El aislamiento de espuma de poliuretano en aerosol (SPF) se puede clasificar en dos tipos diferentes: aislamiento de espuma en aerosol de celdas abiertas de densidad ligera y aislamiento de espuma en aerosol de celdas cerradas de densidad media. Ambos tipos de SPF son plásticos celulares termoendurecibles que comprenden millones de celdas pequeñas. [8]
El aislamiento de celdas abiertas se puede aplastar con la mano y tiene un valor de aislamiento más bajo. El de celdas cerradas es rígido al tacto y cada celda de aire está completamente sellada. Si bien la espuma de celdas cerradas tiene un valor R más alto, es más costosa de comprar. [9]
Espuma en aerosol de celda cerrada de densidad media (ccSPF)
El aislamiento de espuma de celda cerrada de densidad media se conoce a menudo como espuma de dos libras (2 lb). Es un material aislante rígido con un valor R de resistencia térmica a largo plazo (LTTR) que varía entre 5,1 y 6 por pulgada [10]. Cuando se instala el espesor mínimo requerido de 50 mm, la espuma de celda cerrada de densidad media es tanto una barrera de vapor como una barrera de aire.
En Canadá, el Código Nacional de Construcción hace referencia a dos normas que se aplican a la fabricación e instalación de paneles de yeso para paredes exteriores: la norma de materiales CAN/ULC S705.1 y la norma de aplicación nacional CAN/ULC S705.2. La norma de instalación exige que todos los instaladores de paneles de yeso para paredes exteriores en Canadá tengan licencia y lleven una tarjeta de identificación con fotografía. [11]
Normalmente, el color natural de la espuma es amarillo, sin embargo, en Canadá, todos los ccSPF que tienen listados CCMC deben tener un color único para la identificación en el campo. [12]
Espuma en aerosol de celdas abiertas de densidad ligera (ocSPF)
La espuma de celdas abiertas de densidad ligera se conoce comúnmente como espuma de media libra. Es un material semirrígido con una apariencia similar a una esponja que se expande durante la instalación y crea celdas pequeñas y abiertas que se llenan de dióxido de carbono. Debido a su capacidad de expandirse durante el proceso de aplicación, llena grietas, hendiduras y huecos y se adhiere a superficies o sustratos irregulares para formar un aislamiento hermético. [13]
Si bien el valor R varía, la mayoría de los productos ocSPF tienen un valor R de alrededor de 3,8 por pulgada. A diferencia de los SPF de celda cerrada de densidad media, las capas más delgadas de ocSPF no son particularmente efectivas como barrera de vapor porque el aire se infiltra a través de la estructura de celda abierta. Sin embargo, cuando se instala a 5,5 pulgadas o más, el ocSPF sí actúa como una barrera de aire. A menudo se utiliza para paredes interiores porque proporciona reducción de sonido al bloquear y absorber las fugas de aire. Por lo general, solo se recomienda para aplicaciones en interiores.
Un tipo de uso bastante común en los países del sudeste asiático es aplicar la espuma rociándola contra la parte inferior de las tejas del techo a alta presión con una pistola rociadora. A continuación, se crea una capa dura pero flexible de espuma rígida que sella todas las tejas entre sí y a la estructura de acero.
Este método de pulverización, especialmente popular en Tailandia, se utiliza no sólo contra las goteras fuertes sino que también ayuda como aislante contra el enorme calor al que se enfrentan constantemente los tejados.
Este calor tropical hace que la subestructura de acero que sostiene muchos techos en esa parte del mundo se expanda y contraiga continuamente, modificando ligeramente la posición de las tejas que descansan sobre ellas. Este desplazamiento termina creando pequeñas aberturas entre las tejas y la subestructura, por donde puede filtrarse el agua de lluvia, creando filtraciones que pueden dañar los cielorrasos de yeso, el cableado eléctrico y otros componentes del edificio que sostienen el techo.
En el Reino Unido, se han tratado unas 150.000 propiedades con aislamiento de espuma de poliuretano. Existen sistemas que cuentan con la aprobación de la Junta Británica de Acuerdos para su uso en aplicaciones de construcción existentes y nuevas y que pueden demostrar que cumplen con las Normas de Construcción. Sin embargo, si se aplica incorrectamente o en espacios húmedos, el aislamiento de espuma en aerosol puede atrapar la humedad y destruir el techo . [14] Como resultado, muy pocos prestamistas hipotecarios en el Reino Unido ofrecerán un préstamo para comprar o refinanciar cualquier vivienda que tenga algún tipo de aislamiento de espuma en aerosol, especialmente del tipo de celda cerrada. [14]
El Código Nacional de Construcción de Canadá hace referencia a la Norma de Aplicación Nacional CAN/ULC S705.2, que se debe seguir durante todas las instalaciones de espuma de poliuretano de celda cerrada de densidad media de 2 lb. Todos los instaladores de espuma de densidad media aplicada por aspersión que cumplan con la norma CAN/ULC-S705.1 deben tener licencia para aplicar espuma por aspersión y presentar una identificación con fotografía válida emitida por su proveedor del Programa de Garantía de Calidad (QAP) que demuestre que su licencia está en regla.
Estados Unidos se ha adaptado al uso de aislamiento con espuma en aerosol y una nueva tecnología llamada inyección en la pared para modernizar las paredes existentes perforando pequeños orificios entre los montantes de la pared en el marco de las estructuras y rellenando el vacío con una espuma expansiva a base de agua menos agresiva. Esto permite a los propietarios de viviendas y negocios existentes conservar energía al crear una envoltura térmica en su estructura existente.
El aislamiento con espuma en aerosol, al igual que otros materiales aislantes, permite ahorrar en costes energéticos y reducir las facturas de los servicios públicos. Los estudios realizados por el Departamento de Energía de Estados Unidos muestran que el 40% de la energía de una vivienda se pierde como resultado de la infiltración de aire a través de paredes, ventanas y puertas. Los edificios tratados con aislamiento con espuma en aerosol aíslan hasta un 50% mejor que los productos de aislamiento tradicionales.
El aislamiento correctamente implementado puede ser parte de un sistema diseñado para proteger contra la humedad , lo que proporciona el beneficio de reducir la posibilidad de formación de moho , hongos y pudrición de la madera.
Además de controlar la temperatura y la humedad de los edificios, el aislamiento con espuma en aerosol se utiliza a menudo para reducir el ruido. El aislamiento con espuma actúa como barrera contra los sonidos transmitidos por el aire y reduce la transmisión de estos sonidos a través del techo, el piso y las paredes de un edificio en comparación con una estructura sin aislamiento. [15]
En los Estados Unidos, las casas tratadas con aislamiento de espuma en aerosol a menudo califican para deducciones de impuestos estatales y federales. [16]
Los aislamientos de todo tipo evitan una gran cantidad de pérdidas de energía. Algunos tipos, como las espumas en aerosol, también sellan las fugas de aire. El aislamiento también puede ahorrar energía en climas cálidos al reducir el uso del aire acondicionado.
La mayoría de las espumas en aerosol de celda cerrada se formaron utilizando agentes de soplado de hidrofluorocarbono (HFC) que tienen un alto potencial de calentamiento global , compensando parcial o totalmente los beneficios climáticos de los ahorros de energía que pueden ofrecer. Los tratados globales como el Protocolo de Montreal , el Protocolo de Kioto , la Enmienda de Kigali y el Acuerdo Climático de París incluyen requisitos para eliminar gradualmente y sustituir los agentes de soplado menos respetuosos con el medio ambiente. En los Estados Unidos, una norma de 2015 bajo el programa de Política de Nuevas Alternativas Significativas (SNAP) de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos ( EPA ) reguló la eliminación gradual de ciertos agentes de soplado de alto PCA y la transición a productos de menor PCA. La norma aumentó la lista de alternativas y restringió el uso de hidrofluorocarbonos (HFC) de alto PCA en el soplado de espuma.
A principios de 2017, algunos proveedores de espuma en aerosol comenzaron a suministrar espuma en aerosol soplada con agentes de soplado de hidrofluoroolefina (HFO) sin este problema. [17] En 2002, se otorgó una patente mundial a Foam Supplies Incorporated para un agente de soplado de espuma ecológico de nueva generación que no contiene clorofluorocarbonos (CFC), hidroclorofluorocarbonos (HCFC) ni hidrofluorocarbonos (HFC) llamado Ecomate®. Este se basa en metanolato de metilo de origen natural .
El aislamiento con espuma en aerosol normalmente no es tóxico solo después de que se ha curado. Mientras se cura, la espuma en aerosol emite un gas que provoca visión borrosa y dificultad para respirar. Se recomienda utilizar protección respiratoria y facial completa mientras se aplica el producto.
Los isocianatos son potentes irritantes para los ojos, el tracto gastrointestinal y las vías respiratorias. El contacto directo con la piel también puede causar una inflamación marcada. Algunas personas dicen que sienten como si tuvieran arena en los ojos cuando comienzan los problemas. A algunas les aparece un sarpullido en los brazos, el pecho y el cuello.
La sobreexposición a los isocianatos puede sensibilizar a los trabajadores, haciéndolos propensos a ataques de asma si vuelven a estar expuestos. La irritación respiratoria puede progresar a una bronquitis química. Las exposiciones adicionales pueden facilitar la aparición del ataque, ya que se necesita menos isocianato para iniciarlo.
También se han notificado casos esporádicos de neumonitis por hipersensibilidad (HP) en trabajadores expuestos a isocianatos. Los síntomas pueden parecerse a los de la gripe, con fiebre, dolores musculares y de cabeza. Otros síntomas pueden incluir tos seca, opresión en el pecho y dificultad para respirar. Las personas con HP crónica suelen experimentar progresivamente más dificultad para respirar, fatiga y pérdida de peso. Las personas con HP aguda suelen desarrollar síntomas entre 4 y 6 horas después de la exposición. [5]
Los tiempos de curado de los aislamientos de espuma en aerosol de nueva generación son muy cortos. Una vez curada, la espuma es completamente inerte y no tóxica.