11.2.13

COMPORTAMIENTO ENERGÉTICO DE UNA FACHADA ACRISTALADA (II)

2.3 Condensaciones en una fachada acristalada
2.3.1 Condensaciones superficiales en una fachada acristalada.
Una cierta cantidad variable de vapor de agua se encuentra contenida en el aire atmosférico. Esta cantidad viene limitada por el conocido nivel de saturación, que es el nivel máximo de agua en estado de vapor que puede contener el aire a una determinada temperatura. Éste será mayor a medida que la temperatura del aire sea más elevada y puede expresarse bien en unidades de masa (gramos de vapor de agua contenidos en un kilogramo de aire seco) o bien en unidades de presión (presión de vapor de agua en milibares).
A modo de ejemplo se puede ver en el ábaco psicrométrico de la figura 2.3.1.1 (línea roja) que para una temperatura de 20ºC el nivel de saturación es aproximadamente 14,5 gramos de vapor de agua por kilogramo de aire seco o 23 mbar de presión de vapor.
En caso que el contenido de vapor de agua sea menor al de saturación, el aire no se encuentra saturado y viene caracterizado por la humedad relativa. Ésta es la relación entre el peso o presión de vapor de agua existente y el vapor de agua máximo permisible hasta alcanzar el nivel de saturación. Por ejemplo, si se considera que el aire contiene 12 gramos de vapor de agua por kilogramo de aire seco a una temperatura de 20ºC, la humedad relativa toma un valor de aproximadamente el 83%, tal como se puede apreciar en la figura 2.3.1.1 (cruce de líneas roja y azul).
Otro aspecto importante es el que se conoce como punto de rocío. Una masa de aire no saturada, por ejemplo 83% a 20ºC, llevada a una temperatura inferior puede alcanzar el nivel de saturación sin necesidad de ver modificada su presión de vapor de agua. En este momento parte del vapor de agua se condensa en estado líquido. La temperatura a partir de la cual tiene lugar esta condensación es el llamado punto de rocío. En el ejemplo considerado en la figura 2.3.1.1 (línea azul) el punto de rocío es de 17ºC.
Por tanto, la condensación tiene lugar siempre y cuando la temperatura del aire descienda hasta un nivel igual o inferior a su punto de rocío, o cuando el vapor de agua contenido en el aire entre en contacto con un cerramiento cuya temperatura superficial sea inferior al punto de rocío.
Tal como se ha comentado en el apartado 2.1, se produce un intercambio de calor del lado más caliente al lado más frío de la fachada acristalada debido al gradiente de temperaturas. Esto significa que en cada punto del cerramiento la temperatura de éste varía. Se puede calcular así, analíticamente, la temperatura superficial interior ti del cerramiento que delimita el punto a partir del cual aparece el fenómeno de la condensación. Siempre que ti tr la condensación no tiene lugar. Siendo tr la temperatura o punto de rocío del ambiente interior a una temperatura ti y humedad relativas HR determinadas.


donde:
Ti: es la temperatura del ambiente interior [ºC]
Te: es la temperatura del ambiente exterior [ºC]
UCW: es el coeficiente de transmisión térmica de la fachada acristalada [W/(m2·ºC)]
hi: es el coeficiente de transferencia térmica superficial interior [W/(m2·ºC)]. Es el valor inverso de la resistencia superficial interior (hi=1/Rsi).
Se deduce por tanto que los factores que intervienen en la posibilidad que se produzcan condensaciones superficiales interiores en un cerramiento son el coeficiente de transmisión térmica de la fachada acristalada, la humedad relativa del ambiente interior y las temperaturas de los ambientes exterior e interior.

Figura 2.3.1.1. Ejemplo de condensaciones superficiales en una fachada acristalada. Nivel de saturación, humedad relativa y punto de rocío.

2.3.2 Cómo evitar la aparición de condensaciones superficiales en una fachada acristalada.
Con el objeto de eliminar el riesgo de aparición de condensaciones superficiales en una fachada acristalada, se pueden tomar diferentes prevenciones:
Evitar un ascenso de la humedad relativa del ambiente interior: La humedad relativa del ambiente interior está limitada por la renovación del aire interior por aire con menor presión de vapor procedente del ambiente exterior. El riesgo de condensación se evitará siempre y cuando:


donde:
N: es el número de renovaciones horarias de aire [renovaciones/hora]
V: es la cantidad de vapor de agua producida de una manera continua en el tiempo y en el espacio [g/(m3·h)]
Pi: es la presión de vapor de agua interior [g/m3]
Pe: es la presión de vapor de agua exterior [g/m3]
La presión de vapor interior Pi es la correspondiente a la temperatura interior de uso con una humedad relativa interior que no debería ser superior al 75%. Y la presión de vapor exterior Pe se estima como la correspondiente a la temperatura mínima media del mes más frío del lugar con una humedad relativa del 95%.
Tener un mejor coeficiente de transmisión térmica de la fachada acristalada:
Cuanto mejor es el coeficiente UCW de la fachada acristalada, es decir, cuando su valor es menor, más próxima es la temperatura superficial interior ti del cerramiento a la temperatura del ambiente interior Ti.
Se evita así la posibilidad de aparición de condensación por contacto del vapor de agua contenido en el aire con un cerramiento con ti inferior al punto de rocío.


Análogamente, con el fin de evitar el riesgo de condensación, se recomienda que en los cerramientos con puentes térmicos la diferencia de temperaturas entre el ambiente interior y las diversas partes interiores de la fachada acristalada (distintas ti, acordes a los diferentes coeficientes térmicos de cada parte) cumpla la siguiente relación:


2.3.4 Condensaciones intersticiales en una fachada acristalada. Definición y cómo evitar su aparición.
Cuando la cantidad de vapor de agua producida en el interior del edificio aumenta, se produce por diferencia de presiones una transferencia de vapor del ambiente interior al exterior. El fenómeno de condensación intersticial tiene lugar en la masa interior de la fachada acristalada cuando este vapor de agua que la atraviesa alcanza la presión de saturación en algún punto interior de dicha masa.
Este tipo de condensaciones no tiene lugar en estos cerramientos debido a que el vidrio presenta una resistividad muy alta al paso del vapor. Sin embargo, se tiene que garantizar una continua evacuación de aguas en todos los sistemas de fachadas ligeras con el fin que el agua no entre en contacto continuo con el vidrio y pudiera dar lugar a la aparición de este tipo de condensaciones.
2.3.5 Condensaciones superficiales e instersticiales. Exigencias del Código Técnico de la Edificación.
En el nuevo Código Técnico de la Edificación, en su Documento Básico HE – Ahorro de Energía, se especifica que:
- Las condensaciones superficiales en los cerramientos en contacto con el ambiente exterior (caso de una fachada acristalada) se limitarán a las producidas en su superficie interior por una humedad relativa media mensual del 80%.
- Las condensaciones intersticiales que se produzcan en los cerramientos en contacto con el aire exterior (caso de una fachada acristalada) serán tales que no produzcan una merma significativa en sus prestaciones térmicas o supongan un riesgo de degradación o pérdida de su vida útil. Además, la máxima condensación acumulada en cada periodo anual no será superior a la cantidad de evaporación posible en el mismo periodo.
En el nuevo Código Técnico de la Edificación, en su Documento Básico HE – Ahorro de Energía, se especifica también el método de cálculo de condensaciones superficiales e intersticiales.
2.4 Transferencias térmicas debidas a las infiltraciones de aire.
Toda fachada acristalada de Hydro Building Systems S.L. presenta un sistema de juntas concebidas y diseñadas de manera que proporcione un nivel eficaz de estanquidad al paso de aire. De esta manera se garantiza un considerable ahorro energético en el mantenimiento de las instalaciones de calefacción o aire acondicionado del edificio, y una sensación más satisfactoria de confort por parte de las personas que habitan el edificio.
No obstante, la fachada acristalada necesita disponer de ventanas con abertura controlada o un sistema adicional de ventilación con el fin de renovar continuamente el aire del ambiente interior.
La permeabilidad al aire es la propiedad de la fachada de dejar pasar el aire cuando se encuentra sometida a una presión positiva o negativa. El volumen está expresado como una proporción en metros cúbicos por hora (m3/h). Esta proporción está relacionada con la superficie total de la fachada ligera (m3/h· m2) o con la longitud en metros de junta (m3/h·m).
De acuerdo con la normativa UNE-EN 12152 toda fachada ligera se clasifica según las siguientes tablas:


Las muestras de ensayo que presentan fugas de aire superiores a 1,5 m3/h·m2 a presiones inferiores a 150 Pa no pueden ser clasificadas. Y las que presentan fugas de aire inferiores a 1,5 m3/h·m2 a presiones superiores a 600 Pa se clasifican como E (excepcional).


Las muestras de ensayo que presentan fugas de aire superiores a 0,5 m3/h·m a presiones inferiores a 150 Pa no pueden ser clasificadas. Y las que presentan fugas de aire inferiores a 0,5 m3/h·m a presiones superiores a 600 Pa se clasifican como E (excepcional).
El aire procedente del ambiente exterior que atraviesa una fachada ligera necesita una cierta cantidad de calor q para alcanzar la temperatura del ambiente interior. Esto significa que se obtiene un mayor ahorro energético cuanto menores sean estas infiltraciones de aire.
q = Q · 0,35 · (Ti -Te )
donde:
q: es el calor necesario a aportar [W]
Q: es el caudal de aire infiltrado [m3/h]
Ti: es la temperatura interior [ºC]
Te: es la temperatura exterior [ºC]