8.1.13

CONDENSACIONES EN PUENTES TÉRMICOS

Formación de moho y condensaciones superficiales
Desarrollo y consecuencias de la formación de moho
El moho es indeseable en los edificios por las siguientes razones siguientes:
􀂃 por estética, tiene una desagradable apariencia que se asocia además a sensaciones de inadecuado comportamiento higiénico;
􀂃 deteriora los materiales orgánicos en los que crece, tales como pinturas, siliconas, acabados, pieles, telas, etc.;
􀂃 puede producir reacciones alérgicas a los ocupantes (por ejemplo, dolores de cabeza, irritaciones nasales y del sistema digestivo, asma) debido a la inhalación de componentes volátiles y esporas que abundantemente se presentan en el ambiente;
􀂃 si el cuerpo humano lo absorbe (por ejemplo por vía digestiva) causa enfermedades debidas a la formación de sustancias cancerígenas y venenosas.
Independientemente de los tipos de moho, su formación es posible cuando se presentan las siguientes condiciones:
􀂃 un ambiente interior con suficiente oxígeno y temperaturas entre 0ºC y 60º. Cada especie suele presentar una temperatura óptima para su desarrollo y crecimiento y un intervalo fuera del cual la vida sería teóricamente imposible. La banda ideal para la mayoría se sitúa entre 25º y 40 ºC. En general se adaptan bien a los ciclos ligados a cambios higrotérmicos;
􀂃 un sustrato apropiado (por ejemplo pegamento de celulosa en paredes empapeladas, superficies pintadas, siliconas, madera, yesos, alfombras,…)
􀂃 suficiente humedad en el ambiente y/o en los materiales de construcción.
Estas condiciones se hacen a menudo realidad en muchos tipos de edificios ya sea en periodos breves de tiempo o largos, por lo que no es sorprendente que la producción de moho aparezca con frecuencia.
La última condición mencionada (suficiente humedad) es muy importante porque el agua es un requisito esencial para el crecimiento de moho. El incremento del nivel de humedad de los componentes internos del edificio por un efecto higroscópico (absorción de la humedad del ambiente) en las capas de acabado aumentan considerablemente, y por consecuencia el riesgo de formación de moho.
El moho a menudo comienza en las esquinas, porque, entre otras razones, son lugares que, debido a la mínima circulación de aire, la condensación absorbida no puede secarse fácilmente.
Los problemas de moho surgen inicialmente en las habitaciones donde a se produce un alto nivel de humedad, por ejemplo en baños y cocinas. Sin embargo, a veces se observan importantes problemas en los dormitorios, lo que quiere decir que durante la noche, la producción de humedad de los cuerpos humanos no es evacuada suficientemente en estos dormitorios debido a la escasa eficiencia de los sistemas de ventilación. Además, durante el día, los dormitorios están a menudo no calefactados o inadecuadamente calefactados y ventilados por lo que es lógico que en estas circunstancias se produzcan.
Visión general de los parámetros de riesgo de condensación
La transferencia de humedad es un proceso muy complejo y el conocimiento de los mecanismos de transferencia, las propiedades de los materiales, las condiciones iniciales y las condiciones límite son a menudo insuficientes, inadecuadas y todavía en vías de desarrollo.
La transferencia de humedad puede causar daño a los materiales de construcción desprotegidos.
Se puede aceptar temporalmente y en pequeñas cantidades, por ejemplo en ventanas y azulejos de los baños, si la superficie no absorbe la humedad y si se toman las medidas adecuadas para prevenir su contacto con materiales sensibles adyacentes.
Para evitar la formación y crecimiento de mohos es conveniente que la humedad relativa en las superficies no supere 0,8 durante varios días. La envolvente edificatoria debería estar diseñada para prevenirlo, suponiendo unas condiciones normales de uso de sus habitantes.
Además del clima exterior (temperatura del aire y humedad) influyen en la formación de condensaciones superficiales y la producción de moho cuatro parámetros principales:
- la calidad térmica de cada elemento de la envolvente edificatoria, representada por - la resistencia térmica, puentes térmicos, geometría y resistencia superficial interior;
- la calidad térmica determina las temperaturas de la superficie interior y puede caracterizarse por el factor de temperatura de la superficie interior fRsi;
- la humedad interior suministrada, que influye en el punto de rocío del aire;
- la temperatura interior del aire: una temperatura más baja es en general más crítico;
- el sistema de calefacción, que influye en el movimiento de aire y la distribución de temperatura en las habitaciones. Puede haber por tanto áreas localmente más frías
que el resto, convirtiéndose éstas en puntos críticos.
Diseño para evitar las condensaciones y la formación de mohos
En general se puede establecer que la presencia de condensaciones y la producción de humedad en edificios se debe en primer lugar a un inapropiado clima interior, ya sea por una insuficiente calefacción y ventilación y/o por la alta humedad producida.
La investigación científica deseosa de clarificar las condiciones para la formación de mohos y otros microorganismos ha revelado que los problemas pueden comenzar si la humedad relativa en la superficie interior está por encima de un cierto valor límite durante un tiempo suficiente. Esto puede trasladarse a la siguiente afirmación:
La posibilidad de que se forme moho en una superficie es menor del 5% si la humedad relativa mensual media en dicha superficie permanece inferior al 80 %.
La norma UNE EN ISO 13788: 2002 expone un método para diseñar la envolvente edificatoria con el fin de prevenir los efectos adversos de la humedad superficial crítica (como por ejemplo la formación de mohos).
La condensación superficial puede causar daños a los materiales de construcción desprotegidos que son sensibles a la humedad. La condensación superficial se puede aceptar temporalmente y en pequeñas cantidades, por ejemplo en ventanas o azulejos de baños, si la superficie no absorbe humedad y si se toman las medidas adecuadas para prevenir su contacto con materiales adyacentes sensibles.
Por tanto, el riesgo de formación de mohos aparece si la humedad superficial permanece superior a 0,8 durante varios días, o lo que es lo mismo, si la temperatura superficial interior disminuye respecto a un valor límite.
Factor de temperatura de la superficie interior fRsi
El factor de temperatura fRsi de la superficie interior se define como el cociente entre la diferencia de temperatura superficial interior y la del ambiente exterior y la diferencia de temperaturas del ambiente interior y exterior:

fRsi = (θsi − θe)/(θi − θe)

Los métodos que permiten calcular el coeficiente térmico en elementos complejos se da en la norma ISO 10211-1.
Factor de temperatura útil sobre la superficie interior fRsi,min
El factor de temperatura útil sobre la superficie interior es el factor de temperatura mínimo aceptable sobre la superficie interior, por debajo del cual existe una alta probabilidad de que existan condensaciones y se forme moho (bajo unas condiciones favorables de humedad):

fR si,min = (θsi,min − θe)/(θi − θe)

El factor de temperatura es un importante parámetro para evaluar el riesgo de condensaciones.
Este factor, sin embargo, depende en buena parte de la elección del Rsi.
Temperatura superficial interior mínima aceptable θsi,min
La temperatura superficial interior mínima aceptable θsi,min es muy importante en el punto más frío de la superficie interior de un elemento de edificación para definir su correspondiente factor de temperatura (fRsi,min) que controla el riesgo de condensaciones. En concreto, la temperatura superficial interior del punto más frío se verifica y compara con la temperatura de rocío del ambiente interior θdp
θsi,min > θdp
Temperatura de rocío del aire interior
Si a una cierta temperatura interior y a un cierto nivel de humedad, la temperatura de una habitación se reduce, entonces la humedad relativa en la habitación aumentará.
También llamada punto de rocío, la temperatura de rocío mide la humedad del ambiente, es la temperatura a la cual una muestra de aire húmedo llega a saturarse y comienza la condensación. El punto o temperatura de rocío depende de la masa de vapor de agua contenida en el aire.
La temperatura de rocío es por tanto de una gran importancia en relación con la evaluación del riego de condensaciones en la superficie interior.
Los valores de las temperaturas de rocío mostradas en la tabla siguiente, corresponden a los máximos contenidos de humedad para cada temperatura. Para otros valores de humedad relativa el vapor de agua contenida puede ser leído gráficamente en el conocido diagrama o ábaco psicrométrico.

Figura 7. Ábaco psicométrico y tabla que relaciona las temperaturas de rocío con la cantidad de humedad.

En el ábaco psicrométrico adjunto se muestra la interdependencia de la humedad relativa, en la escala a la izquierda, la temperatura seca en la escala horizontal, y la masa de vapor de agua por masa de aire seco con su equivalencia en presión de vapor, en mbar, en la escala de la derecha.
Humedad del ambiente interior
La humedad del ambiente interior puede deducirse de:
pi = pe + Δp
donde
pi es la presión de vapor interior calculada [Pa];
pe es la presión de vapor exterior calculada [Pa];
Δp es el exceso de presión de vapor interior del local [Pa].
O bien de:
νi = νe + Δν
donde
νi es el volumen de aire interior húmedo [kg/m3]:
νe es el volumen de aire exterior húmedo [kg/m3]:
Δν es el exceso de humedad interior [kg/m3].
El exceso de humedad interior puede definirse como el ritmo de producción de humedad interior (G en kg/h) en un espacio dividido por la tasa de renovación de aire [h-1] y por el volumen del local (V en m3):
Δν = G/n⋅V
Según se detalla en el anexo A de la norma UNE EN ISO 13 788: 2002 se pueden establecer cinco clases de higrometría interior. La figura siguiente muestra los límites de Δν y Δp para cada clase. Para los cálculos se recomienda utilizar el límite superior de cada clase a menos que el diseñador pueda demostrar que las condiciones son menos severas. Se pueden utilizar datos medidos para obtener los valores aplicables en otros climas.

Figura 8. Variación de la humedad interior en función de las clases de higrometría la temperatura exterior

Cálculo de la temperatura superficial interior mínima aceptable θsi,min y el factor de temperatura de la superficie interior fRsi para evitar las condensaciones superficiales
Para cada uno de los meses del año se deben efectuar las operaciones siguientes:
- determinar la temperatura del aire exterior, la humedad exterior y la temperatura interior;
- calcular la humedad relativa interior a partir de Δν o Δp o tomar una humedad relativa constante para un ambiente climatizado incluyendo los márgenes de seguridad definidos anteriormente;
- con una humedad relativa máxima aceptable en la superficie, φsi=0,8, calcular la humedad de saturación aceptable νsat o la presión de saturación psat que representen el mínimo aceptable:
Vsat(ϑsi) = νsi/0,8 ó psat(ϑsi) = pi/0,8
- determinar la mínima temperatura superficial aceptable θsi,min, a partir de la mínima humedad de saturación aceptable
θsi,mín = 237.3log e(Psat/610.5) / 17.269 log e (Psat/610.5)
- partiendo de la mínima temperatura superficial aceptable θsi,min, y considerando la temperatura prevista del aire interior θi y la temperatura exterior θe se calcula el factor de temperatura mínimo fRsi,min .
Cada uno de los cerramientos del edificio se diseñará de tal forma que su fRsi sea superior a fRsi,min. El factor de temperatura se calculará para el mes más crítico, es decir, para el cual se obtiene el valor de fRsi,min más alto.
Para un diseño dado, el factor de temperatura de la superficie interior fRsi pueden calcularse a partir de la siguiente expresión:
- en el caso de flujos térmicos unidimensionales, que se producen en aquellos elementos planos tales como los puentes térmicos integrados en los cerramientos:
f Rsi = (U−1 − Rsi) / U−1
- en el caso de flujos térmicos multidimensionales, que se producen en aquellos elementos tales como los puentes térmicos formados por encuentros de cerramientos, mediante la ayuda de un programa informático de cálculo sobre elementos finitos o similar de acuerdo con la norma UNE EN ISO 10 211-1:1995 y UNE EN ISO 10 211-
2:2002.

MARÍA INÉS DÍAZ REGODÓN y JOSÉ ANTONIO TENORIO RÍOS
Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja