El vapor de agua producido en el interior de un local aumenta la presión de vapor del aire ambiente y esto ocasiona una diferencia de presión de vapor entre los ambientes interno y externo en virtud de la cual se produce un proceso de difusión de vapor a través del elemento separador de los dos ambientes, desde el ambiente con más presión de vapor, generalmente el interior, hacia el ambiente con menos presión de vapor, generalmente el exterior.
En este fenómeno de transporte de vapor a través del cerramiento, si en algún punto de su interior la presión de vapor es superior a la de saturación en ese punto, o dicho de otra forma, si la temperatura en ese punto es inferior a la de rocío del vapor en el mismo se producirá condensación de vapor de agua.
Al producirse el fenómeno de condensación existe un desprendimiento de calor. Esto, junto a la influencia de la capilaridad del material, hace que la difusión sea un problema de bastante complejidad, no siempre gobernado por las leyes simples de la difusión de gases, lo que obliga, a efectos prácticos, a la introducción de ciertas hipótesis simplificadoras. Así, el fenómeno de la difusión del vapor de agua en este campo se estudia de una manera análoga al de la transmisión de calor en régimen permanente, es decir, en el proceso inicial de la condensación, cuando la cantidad de agua condensada sea tal que se considere que no ha habido lugar a fenómenos secundarios.
El cálculo para predecir si existirán o no condensaciones en el interior del cerramiento puede abordarse de la siguiente manera:
1.° Calculando, analítica o gráficamente, la temperatura estructural del cerramiento según el método propuesto.
2.° Calculando, analítica o gráficamente, la temperatura de rocío correspondiente a todos los puntos del cerramiento desde sus superficies interior a la exterior.
3.° Comparando ambas temperaturas, en aquellos puntos en que la temperatura del cerramiento sea igual o inferior a la de rocío podrán producirse condensaciones intersticiales.
Planteado anteriormente el cálculo de la temperatura estructural del cerramiento, se plantea en el 2.° punto el cálculo de la temperatura de rocío a través del cerramiento. Para ello necesitaremos conocer la resistencia al vapor Rv de los materiales que constituyen el cerramiento.
Esta resistencia es el resultado de multiplicar su resistividad al vapor rv por su espesor.
Los valores de resistividades al vapor rv, o sus inversos:
las permeabilidades al vapor dv.
Conocida la diferencia de presiones de vapor entre los ambientes interior y exterior Pvi – Pve, la caída de dicha presión a través del cerramiento es directamente proporcional a la resistencia al vapor del mismo. En un cerramiento formado por varias hojas o capas con distintos valores de resistencia al vapor, la caída de presión en cada hoja es análogamente proporcional a la resistencia de dicha hoja.
Puede establecerse así que:
siendo:
DPvn caída de presión de vapor en la hoja n, en mbar.
Pvi presión de vapor del aire interior, en mbar.
Pve presión de vapor del aire exterior, en mbar.
Rvn resistencia al vapor de la hoja n, en MN s/g o mmHg m2 día/g.
en espesor de la capa n, en m.
rvn resistividad al vapor de la capa n, en MN s/g m o mmHg m2 día/g cm.
RvT resistencia al vapor total del cerramiento en MN s/g o mmHg m2 día/g.
Conocidos punto a punto las presiones de vapor correspondientes al cerramiento es posible por medio del ábaco psicrométrico o de la tabla de presiones de saturación conocer la temperatura de rocío de cada punto.
Esta temperatura de rocío comparada con la estructural nos permitirá conocer punto a punto, de modo analítico o gráfico si es en todo momento inferior a la estructural, con lo cual no existirá riesgo de condensaciones. En caso contrario podremos determinar en qué parte del cerramiento pueden producirse éstas. Este cálculo permite tomar las decisiones que tiendan a evitarlo como inclusión de barreras de vapor, nueva ordenación de las hojas, aumento del espesor del aislamiento, etc.
Gráficamente, este cálculo puede llevarse a las figuras siguientes en las que a título de ejemplo se ha dispuesto un cerramiento con tres hojas de materiales y espesores diferentes.
Prevención de condensaciones en el interior de los cerramientos
En los cerramientos en los que se incluya un material aislante debe comprobarse que no existen condensaciones en el aislamiento. En el caso de que el cerramiento sea una cubierta, se comprobará que no existe condensación en la misma, si bien se podrán admitir condensaciones cuando éstas no perjudiquen al material donde se forman y además puedan ser evacuadas al exterior sin que mojen por transmisión o goteo al material aislante o pueda penetrar en el interior de los locales.
En cerramientos verticales de dos hojas en los que la cámara pueda ir rellena total o parcialmente con el aislamiento se tomarán medidas para lograr que el aislamiento no absorba humedad, como no poner en contacto con la pared exterior el aislamiento, cuando exista la posibilidad de que el agua de lluvia pueda llegar hasta él. Para ello, existirá al menos un centímetro de distancia entre el aislamiento y la hoja exterior, y ésta tendrá los dispositivos de evacuación necesarios para evitar embolsamientos de agua. A título de recomendación pueden existir orificios de evacuación con pendiente hacia el exterior, con un diámetro no inferior a 10 mm, y protegidos suficientemente para que no dejen penetrar en el interior de la cámara el agua de lluvia acompañada de presión de viento.
Otra recomendación para evitar la condensación intersticial en cerramientos puede ser el empleo de barreras de vapor que aumentarán la resistencia al paso del vapor en la parte caliente de los cerramientos. En ningún caso deberán colocarse en la parte fría. También puede conseguirse este efecto disminuyendo la resistencia al vapor en la parte fría del cerramiento, que en el caso de muros puede conseguirse, como se dijo anteriormente, con la pequeña ventilación por medio de orificios en el caso de muros o cubiertas con cámara.
En muros con cámara de aire suelen presentarse condensaciones de vapor de agua preferentemente en el lado frío de la cámara.
En cuanto a los acabados interiores absorbentes, éstos hacen posible la absorción del agua de condensación que eventualmente se pueda tolerar, evaporándola al medio ambiente en los momentos de sequedad.
Abaco psicrométrico y tabla de presiones de vapor
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, de mbar, en la escala de la derecha.
A título de ejemplo, para aclarar su utilización, puede decirse que si la temperatura seca exterior del aire es 0 °C y el aire contiene 3,4 g/kg de aire seco, la humedad relativa es del 90 %, y existe una presión de vapor de 5,4 mbar. Esta puede ser una típica condición del aire en invierno. En el diagrama es el punto A. Este mismo aire, con la misma cantidad de agua por masa de aire seco, calentado a 20 °C pasa a tener una humedad relativa del 23 %, lo cual nos demuestra lo que sucede cuando introducimos este aire exterior para ventilación y lo calentamos.
En el diagrama es el punto B. Si a este aire le aportamos 7 g/kg como resultados de actividades normales en un edificio, a la misma temperatura, su humedad relativa ascenderá al 70 % con una presión de vapor de 16,5 mbar, y un contenido de 10,4 g/kg. En el diagrama es el punto C.
Finalmente, podemos ver este mismo aire para alcanzar la saturación tendrá que bajar al menos su temperatura a 14,5 °C.
En la Tabla 4.1 se dan, a efectos de facilitar los cálculos, las presiones de saturación de vapor de agua en el aire, en mbar, para temperaturas secas comprendidas entre +25 y –10 °C.
Permeabilidad al vapor de materiales empleados en cerramientos
Los datos que aparecen en estas tablas de algunos materiales utilizables en cerramientos, son valores típicos indicativos para los cálculos que se precisan en esta Norma. Pueden tomarse valores más estrictos cuando el material disponga de datos avalados por Marca o Sello de Calidad y en su defecto se disponga de ensayos realizados en los últimos dos años por laboratorios oficiales.
Los valores aparecen en unidades tradicionales y entre paréntesis en el Sistema Internacional S.I.
Los valores de las tablas se dan, a efectos de facilitar los cálculos, en forma de resistividades y resistencias al vapor, es decir, los valores inversos de la permeabilidad y permeancia respectivamente, que suelen ser los datos ofrecidos por los fabricantes.
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