CAPÍTULO 3: LA CASA COMO SISTEMA

Capítulo 3: El Hogar Como Sistema‐21 CAPÍTULO 3: LA CASA COMO SISTEMA
Es común pensar en hogares como estructuras independientes, que están ubicadas en un sitio atractivo.
Sin embargo, la casa y el sitio se combinan para formar un sistema complejo de componentes
relacionados. La casa misma, el ambiente exterior y el ambiente interior deben funcionar como una
unidad. Cuando la casa está diseñada correctamente, cada parte funciona para proporcionar un ambiente
seguro, cómodo y sano para sus habitantes. En medio de temperaturas, de niveles de humedad, y de
presiones de aire que fluctúan, los sistemas de la casa se diseñan y se construyen para reducir al mínimo
los problemas. La interrelación de estos sistemas produce a veces consecuencias sorprendentes e
imprevistas.
Capítulo 3: El Hogar Como Sistema‐22 EL AMBIENTE DEL HOGAR Muchos factores positivos de una casa pueden perder su efectividad rápidamente por problemas
ambientales persistentes. La mayoría de los hogares van a tener problemas en ciertas partes del sistema.
Estos problemas ambientales pueden variar desde problemas pequeños, de menor importancia a otros que
pueden poner la vida en peligro. Algunos problemas frecuentes que se encuentran en los hogares de
Kentucky son:
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Moho en las paredes, los techos, y el mobiliario
Olores misteriosos
Cuentas excesivas de calefacción y de enfriamiento
Humedad alta
Cuartos que nunca son cómodos
Materiales de madera y otros materiales podridos
Termitas u otras infestaciones (plagas) de parásitos
Chimeneas que no se ventean correctamente
Niveles altos de formaldehído, de radón, o de monóxido de carbono
Filtraciones de agua
Sótanos mojados
Cuando cualquiera de estos problemas ocurren, la casa no ha reaccionado correctamente al ambiente
exterior o interior. Al considerar la casa y el sitio como una unidad compleja aumentará la probabilidad
que la construcción sea una estructura duradera, saludable y eficiente en energía.
Los siguientes factores ayudan a definir la calidad del ambiente de una vivienda. Si se mantiene la casa a
niveles deseados, esta dará comodidad y calidad saludable de aire.
• Temperatura – medida por un termómetro regular.
• Niveles de humedad relativa—la humedad alta causa incomodidad y puede promover el
crecimiento de moho y organismos, tales como ácaros del polvo.
• La calidad del aire— el nivel de los contaminantes en el aire, tales como formaldehído, radón,
monóxido de carbono, y otros productos químicos perjudiciales, y también organismos tales como
moho, polen, y ácaros del polvo. El factor determinante de los problemas de la calidad del aire es
la intensidad (fuerza) de la fuente de la contaminación.
• El movimiento de aire— la velocidad con que el aire fluye en áreas específicas de la casa. Las
velocidades más altas hace que los habitantes de la casa se sientan más cómodos en el verano,
pero menos cómodos en el invierno. El aire que fluye a través de varios tipos comunes de
aislamiento puede reducir los valores del aislamiento.
La salud, la comodidad, y las cuentas de la energía son afectadas considerablemente por la facilidad de
cómo el calor se mueve a través de un hogar y por la superficie exterior de la casa. A los nuevos hogares
se les requiere cumplir con los requisitos de los códigos de energía, que requieren aislamiento en todas las
superficies exteriores -pisos, paredes, y cielos rasos. La tabla 3-1 muestra el porcentaje que cada uno de
los componentes del edificio contribuye a la pérdida y al aumento de calor de un hogar típico que cumple
con los requisitos del código de energía (hogar del código usado en ilustraciones previas). Las mejoras de
eficiencia en energía se pueden llevar a cabo para reducir estos niveles. Las pérdidas del conducto al
exterior pueden ser eliminadas localizando los conductos dentro del sobre de la superficie exterior del
edificio; la infiltración se puede reducir con el sellado apropiado de la superficie exterior del edificio y la
ventilación mecánica se puede utilizar para controlar la calidad del aire interior.
Capítulo 3: El Hogar Como Sistema‐23 Tabla 3-1 Porcentaje del Uso de Energía por Componentes de
la Superficie Exterior del Edificio
Componentes
Hogar del Código
Cielo Raso
3%
Paredes
22%
Puertas
1%
Ventanas
Piso
25%
5%
Infiltración
25%
Conductos
19%
En el verano, las necesidades de enfriamiento son principalmente determinadas por la ubicación y las
sombras de las ventanas. Además, el porcentaje de la carga de enfriamiento que es para el enfriamiento
latente (la eliminación de la humedad) puede aumentar en forma significativa en los hogares con una
superficie exterior termal bien-aislada. Las fuentes principales de humedad, algunas de las cuales pueden
ser controladas, incluyen actividades de cocina, grandes cantidades de plantas interiores y la infiltración
de aire exterior caliente, y húmedo. Hogares más aislados han reducido niveles de la humedad en verano.
ALGUNAS COSAS QUE HAY QUE SABER ‐ CONCEPTOS BÁSICOS Antes de construir un hogar eficiente en energía, es importante comprender cuatro conceptos básicos que
se relacionan con todos los componentes del diseño y de la construcción. El movimiento del calor, del aire
y de la humedad, más la humedad relativa tienen influencia en la comodidad y la salud de los habitantes
de la casa.
CÓMO EL CALOR SE MUEVE EN LOS HOGARES La conducción es la transferencia del calor a través de objetos
sólidos, tales como los cielos rasos, las paredes, y los pisos de un
hogar. El aislamiento (y capas múltiples de vidrio en las
ventanas) reduce las pérdidas por conducción. La dirección del
flujo de calor es de caliente a frío. El cuadro 3-1 muestra la
conducción de un interior caliente a un exterior más frío.
Cuadro 3 – 1 Transferencia del Calor Por Conducción
Capítulo 3: El Hogar Como Sistema‐24 La convección es el flujo de calor por las corrientes de
aire. Las corrientes de aire son causadas por diferencias
de la presión, ventiladores en funcionamiento, y
cambios en la densidad del aire a medida que se
calienta y se enfría (cuadro 3-2). A medida que el aire se
pone más caliente, se pone menos denso y se eleva; a
medida que el aire se enfría, se pone más denso y migra
hacia el suelo.
Cuadro 3-2 Transferencia del Calor Por Convección
La radiación es el movimiento de la energía en ondas
de calor a objetos más fríos a través de espacios vacíos,
tales como calor radiante que viaja de la cubierta del
porche al aislamiento del ático en un día caluroso
asoleado (Cuadro 3-3).
Cuadro 3-3 Transferencia del Calor de Radiación
CÓMO SE MUEVE EL AIRE EN LOS HOGARES El movimiento de aire es influenciado por la fuga de aire. Las condiciones para que ocurra la fuga de aire
son:
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Agujeros- mientras más grande el agujero, mayor es la fuga de aire. Los agujeros grandes tienen
prioridad más alta para esfuerzos para sellarlos, y
La fuerza Impulsadora- una diferencia en presión que fuerza el aire a que fluya a través de un
agujero. Los agujeros que experimentan fuerzas impulsoras más fuertes y más continuas tienen
prioridad más alta para esfuerzos para sellarlos.
Las fuerzas impulsoras comunes son:
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Viento-causado por condiciones atmosféricas.
El efecto del apilado (efecto de la chimenea)- presión de aire hacia arriba debido a la
flotabilidad del aire.
Sopladores Mecánicos – Desequilibrios de presión causados por el funcionamiento de
ventiladores y de sopladores.
Capítulo 3: El Hogar Como Sistema‐25 EL VIENTO El viento se considera generalmente como la fuerza impulsora para la fuga de aire. Cuando el viento
sopla contra un edificio, crea una zona de alta presión en las áreas de barlovento. El aire exterior del lado
de barlovento se filtra al edificio mientras que aire sale del lado de sotavento. El viento actúa para crear
áreas de presión diferenciada que causan infiltración y exfiltración. El cuadro 3-4 ilustra la presión más
alta (+) sobre el lado de barlovento y la presión más baja (-) sobre el lado de sotavento. El grado al cual el
viento contribuye a la fuga de aire depende de su velocidad y duración. La mayoría de los hogares tienen
solamente pequeñas grietas en el exterior.
De barlovento
De sotavento
Cuadro 3-4 Infiltración Impulsada por el Viento
En promedio, el viento en el sureste crea una diferencia de la presión de 10 o 20 PASCAL en el lado de
barlovento.
EFECTO DEL APILADO La diferencia de la temperatura entre el interior y el exterior causa que el aire caliente dentro de la casa
se eleve mientras que el aire más fresco baje al suelo de la casa y esto crea una fuerza impulsora conocida
como el efecto del apilado (cuadro 3-5). A medida que el aire caliente se eleva, se va escapar a través de
cualquier apertura en la parte superior de la casa y el aire será atraído a un nivel más bajo. El efecto del
apilado es lo que hace que funcione una chimenea. El efecto del apilado es débil pero siempre está
presente. La mayoría de los hogares tienen agujeros de acceso grandes en el ático, el espacio de arrastre o
en el sótano. Por el hecho que el efecto del apilado es tan prevalerte y los agujeros a través de los cuales
impulsa el aire son a menudo tan grandes, es generalmente un contribuyente importante a la fuga de
aire, la humedad, y los problemas de la calidad del aire.
Capítulo 3: El Hogar Como Sistema‐26 Cuadro 3-5 El Efecto del Apilado
El efecto del apilado puede crear diferencias en presión de 1 a 3 PASCAL debido al poder del aire caliente
que se eleva. El espacio de arrastre y las aperturas del ático generalmente son grandes.
ASPECTOS MECÁNICOS Los sistemas de aire forzado mal diseñados e incorrectamente instalados pueden crear fuertes
desequilibrios de la presión dentro del hogar (cuadro 3-6), que pueden triplicar la fuga de aire cuando la
calefacción y el sistema de enfriamiento en el hogar estén funcionando. Además, la canalización sin sellar
situada en los áticos y los espacios de arrastre puede atraer los agentes contaminantes y exceso de
humedad dentro del hogar. La corrección de problemas de la fuga por conductos es crítica al construir un
hogar eficiente en energía. Por ejemplo, el HERS = en un hogar 98 en el cuadro 3-1 podría ahorrar $61 al
año reduciendo la pérdida del conducto por 50% a partir de 120 cfm a 60 cfm.
La presión de aire se expresa típicamente en pulgadas de agua (PSI) o en pascales. La presión ejercida
por 0.004 pulgadas de agua iguala a 1 Pascal. La razón que los pascales se usan con más frecuencia que
las pulgadas de agua, como medida de presión de aire, es que la medida de Pascal utiliza simplemente
números más grandes. El sector de la construcción de casas utiliza ambos sistemas de medida. Las
pulgadas de agua se utilizan generalmente para las medidas de la presión del equipo HVAC y del
conducto. Los pascales se utilizan generalmente para medidas presión de aire causadas por el viento, etc.
Capítulo 3: El Hogar Como Sistema‐27 Cuadro 3-6 Infiltración Impulsada por Sistema Mecánico
Los escapes en los conductos surtidores y de vuelta pueden causar diferencias en presión de hasta 30
pascales. El equipo de escape, tales como ventiladores de cocina, ventiladores del baño, y de secadores de
ropa también pueden causar diferencias en presión.
CÓMO SE MUEVE LA HUMEDAD EN LOS HOGARES Hay cuatro modos primarios de migración de la humedad en nuestros hogares. Cada uno se debe
controlar para preservar la comodidad, la salud, y la durabilidad. La mayoría de los problemas de la
humedad son difíciles para diagnosticar porque uno o todos de los cuatro modos primarios de movimiento
de la humedad pueden contribuir al problema. Este capítulo concluye con tres problemas, dos de los
cuales involucran la interacción y la correlación de los modos de transporte de la humedad.
1) EL TRANSPORTE A GRANEL DE LA HUMEDAD •
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El transporte a granel de la humedad es el flujo de la
humedad a través de los agujeros, las grietas y los
boquetes.
Su fuente primaria es la lluvia.
Las causas incluyen:
⎯ Sellado deficiente;
⎯ Drenaje inadecuado del techo;
⎯ Calidad deficiente del sellado contra el tiempo
atmosférico, o del calafateo alrededor de empalmes
en el exterior del edificio (tales como ventanas,
puertas y chapas inferiores); y problemas de
filtración de agua causada porque los sitios
adyacentes no están inclinados en dirección opuesta
a la casa.
Cualquier problema se soluciona con construcción de
calidad con materiales durables.
Este es el más importante de los cuatro modos de
migración de la humedad (Cuadro 3‐7). Cuadro 3 – 7 Transporte a Granel de la Humedad
Capítulo 3: El Hogar Como Sistema‐28 2) ACCIÓN CAPILAR •
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La acción capilar es el drenaje de agua a través de materiales porosos o entre pequeñas grietas.
Sus fuentes primarias son del agua
subterránea de la lluvia.
Las causas incluyen:
⎯ El agua que se filtra entre la
superposición de piezas de
revestimiento exterior;
⎯ El agua que es impulsada hacia
arriba a través de poros o grietas en
los bloques de cemento y las paredes
de concreto o de bloques de cemento;
y
⎯ El agua que emigra de los espacios de
arrastre a las maderas apoyo del piso
y de la pared.
Cualquier problema es solucionado
totalmente sellando poros o boquetes,
aumentando el tamaño de los boquetes
(generalmente a un mínimo de ⅛ de
pulgada), o a través de la instalación de
material impermeable, de barrera de
vapor para formar una ruptura capilar
(véase el cuadro 3-8).
3) EL TRANSPORTE POR AIRE El transporte por aire es el flujo de aire, que
contiene vapor de agua, a áreas cerradas a
través de penetraciones sin sellos o empalmes
entre las áreas acondicionadas y no
acondicionadas. Como se muestra en el cuadro 39, el transporte por aire puede causar 50 a 100
veces más de humedad a las cavidades de la
pared que la difusión del vapor.
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Su fuente primaria de humedad es el
vapor de agua en el aire.
Las causas incluyen:
⎯ aire que se escapa a través de
agujeros y grietas;
⎯ otros escapes entre el aire interior y
las cavidades cerradas de la pared;
⎯ aire interior y de los áticos;
⎯ aire exterior que agrega humedad al
aire interior en el verano; y
⎯ Espacios de arrastre y aire interior.
Cualquier problema se resuelve al crear
un sistema de barrera de aire.
Capítulo 3: El Hogar Como Sistema‐29 4) DIFUSIÓN DEL VAPOR •
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La difusión del vapor es el movimiento del vapor de agua en el aire a través de materiales
permeables (ésos que tienen grados de ondulación permanente sobre 1). Un perm a 73.4°F (23°C)
es una medida del número de granos de agua que pasan a través de un pie cúbico de material por
hora a una presión diferencial de vapor igual a una pulgada de mercurio.
Su fuente primaria es vapor de agua en el aire.
Las causas incluyen:
⎯ humedad interior que impregna los materiales de terminación de las paredes y del cielo raso;
⎯ humedad exterior que penetra en la casa en el verano; y
⎯ la humedad del aire del espacio de arrastre que migra a través del piso al interior de la casa.
Cualquier problema es solucionado por la instalación apropiada de una barrera del vapor en
algunas zonas de clima. Las barreras del vapor no se requieren en la zona de clima 4.
Este es el menos importante de los cuatro modos de migración de la humedad, en la zona de
clima 4.
HIGROMETRÍA El aire se compone de gases (oxígeno, nitrógeno, etc.) y del vapor de agua. La cantidad de vapor de agua
que el aire puede sostener es determinada por su temperatura. El aire caliente puede sostener más vapor
de agua que aire frío. La cantidad de vapor de agua en el aire es medida por su higrometría. A una
higrometría del 100% (HR), el vapor de agua se condensa en líquido. La temperatura en la cual el vapor
de agua se condensa es su punto de condensación. Por lo tanto, el punto de condensación del aire depende
de su temperatura e higrometría. La prevención de la condensación implica ya sea reducir la higrometría
del aire o aumentar las temperaturas de las superficies expuestas al aire.
La determinación de la higrometría es importante al intentar de comprobar el funcionamiento del equipo
de calefacción y de enfriamiento o para determinar la causa de problemas. El dispositivo menos costoso
para medir la higrometría es el psicómetro de la honda. Este dispositivo tiene dos termómetros de cristal,
uno con un fieltro de algodón en el bulbo del termómetro. Para determinar humedad, este fieltro es
mojado con agua potable. Entonces, para mover el aire a través de los dos bulbos, el psicrómetro es
girado, por alrededor de un minuto, por la manija o puesto en la corriente de aire del ventilador. Un
termómetro medirá la temperatura del bulbo seco, y el otro medirá la temperatura del bulbo mojado. Las
tablas permiten que las temperaturas del bulbo seco y mojado sean utilizadas con confianza para que
determinen la higrometría con exactitud.
Los sensores de higrometría digitales también existen y pueden ser más simples de utilizar en lugares
tales como un conducto surtidor de aire. Las medidas se muestran típicamente en forma digital, por lo
tanto no se requieren tablas adicionales. Se combinan a menudo con un sensor de temperatura de manera
que ambas medidas se pueden tomar al mismo tiempo. Los sensores digitales se pueden incluir en
sistema de almacenaje de datos, que permiten que las medidas sean tomadas con la frecuencia de cada
minuto durante varios días. Esto puede ser importante al evaluar problemas que ocurren con poca
frecuencia.
Una herramienta conveniente para examinar cómo la temperatura, la humedad, y el aire interactúan es
una tabla psicrométrica. Una tabla psicrométrica ayuda a la comprensión de la dinámica del control de la
humedad. Una tabla simplificada, que se muestra en el cuadro 3-10, relaciona la temperatura y la
humedad. La temperatura aumenta de izquierda a derecha y la cantidad de humedad en el aire aumenta
de la parte inferior hacia arriba. La curva superior izquierda de la tabla es la línea de higrometría del
Capítulo 3: El Hogar Como Sistema‐30 100%. El aire no puede sostener ningún vapor de agua adicional a esa temperatura, que es el punto de
condensación. Si la temperatura del aire baja más de la temperatura del punto de condensación, va a
ocurrir condensación.
PORQUÉ ES SECO EL AIRE INTERIOR EN EL INVIERNO El aire que se filtra en una residencia, en el invierno, reducirá los niveles de humedad en un hogar. Por
ejemplo, si el aire exterior, está a 30°F y la humedad relativa de 80% se filtra en una casa, el aire se
calentará a la temperatura interior de 70°F. Sin embargo, la humedad relativa de este aire calentado
sería solamente de alrededor de 18%.
Una tabla psicrométrica puede demostrar porqué sucede esto. . Empareje el número del paso (1 y 2) con el
mismo número en el gráfico en el cuadro 3-10.
1. Encuentre el punto (1) que representa las condiciones del aire exterior (30°F a 80% HR).
2. Dibuje una línea horizontal a 70°F y lea la higrometría, 18%.
CONDENSACIÓN DEL INVIERNO EN LAS PAREDES En una pared bien construida, la temperatura de la superficie interior del revestimiento dependerá del
valor del aislamiento del revestimiento, y de las temperaturas del interior y del exterior. Considere el
siguiente ejemplo: si hace una temperatura de 35°F afuera y adentro hace 70°F con una higrometría del
40%, entonces:
Capítulo 3: El Hogar Como Sistema‐31 •
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La superficie interior del revestimiento de la madera contrachapada seria de alrededor de 39°F y
La superficie interior del revestimiento aislado sería 47°F.
La tabla psicrométrica puede ayudar a predecir si la condensación ocurrirá en este ejemplo. Empareje el
número del paso (1, 2, o 3) con el mismo número en el gráfico en el cuadro 3-11.
1. Encontrar el punto (1) que representa las condiciones del aire interior (70°F a 40% HR).
2. Dibujar una línea horizontal a la línea 100% HR.
3. Dibujar una línea vertical abajo donde la línea horizontal intersecta la línea 100% HR para
leer la temperatura del punto de condensación, 44°F. En el ejemplo, la condensación ocurriría
si la temperatura de la superficie interior del revestimiento fuera 44°F. Entonces, bajo
condiciones de temperatura en este ejemplo, se pueden formar gotitas de agua en el
revestimiento de la madera contrachapada (que sería de alrededor de 39°F), pero no en el
revestimiento aislado (que sería de alrededor de 47°F).
CONDENSACIÓN DEL VERANO EN LAS PAREDES El cuadro 3-12 representa otro problema de la humedad y de la higrometría, sólo que en esta situación
existen condiciones de verano. Si el aire interior es 75°F, y el aire exterior es 95°F y la humedad relativa
de 40% entra en la cavidad de la pared, ¿ tendrá lugar condensación?
Capítulo 3: El Hogar Como Sistema‐32 La tabla psicrométrica puede ayudar a predecir si la condensación tendrá lugar en este ejemplo.
Empareje el número del paso (1, 2, o 3) con el mismo número en el gráfico en el cuadro 3-12.
1. Encontrar el punto (1) que representa las condiciones del aire exterior (95°F a 40% HR).
2. Dibujar una línea horizontal a la línea HR de 100%.
3. Dibujar una línea vertical hacia abajo de donde la línea horizontal intersecta la línea HR de 100%
para leer la temperatura del punto de condensación, 67°F. En este ejemplo, por el hecho que la
temperatura de la mampostería seca (75°F) es mayor que el punto de condensación, la
condensación no debiera formarse.
EFECTO DE LA HIGROMETRÍA Los seres humanos responden dramáticamente a los cambios en higrometría:
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La salud y la comodidad ideales para los seres humanos ocurren a 30% a 50% HR;
A niveles de higrometría más bajos, nosotros nos sentimos más frescos a medida que la humedad
se evapora más fácilmente de nuestra piel;
A niveles de higrometría más altos, podemos sentirnos incómodos, especialmente a temperaturas
sobre 78°F
El aire seco, de menos de 30% HR, a menudo puede agravar problemas respiratorios;
El moho crece en aire sobre 70% HR;
Los ácaros del polvo prosperan a una temperatura de o sobre 50% HR, y
La madera se pudre cuando la HR está cerca o a 100%.
Capítulo 3: El Hogar Como Sistema‐33 SISTEMAS EN UN HOGAR Si los factores de salud y de comodidad de temperatura, de humedad, y de calidad del aire se mantienen a
niveles cómodos y saludables depende de lo bien que el hogar funcione como sistema. Cada hogar tiene los
siguientes sistemas cuya intención es proporcionar salud y comodidad interior:
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Sistema estructural
Sistema del aislamiento termal
Sistema de control de fugas de aire
Sistema de control de la humedad
Sistema de control de la comodidad proporcionada por el sistema de HVAC
SISTEMA ESTRUCTURAL El propósito de este libro no es para mostrar cómo diseñar y construir los componentes estructurales de
un hogar, sino para describir cómo mantener la integridad del hogar, mientras se usan componentes
eficientes en energía. Los problemas claves que pueden afectar la integridad estructural de un hogar
incluyen:
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La aparición de helada
Erosión
Filtración del agua de lluvia tales como goteras del techo
Absorción de agua en los materiales de construcción
Niveles excesivos de higrometría
Incendio
Acumulación del calor del verano
Para crear y mantener la integridad estructural del hogar, el diseñador de casas y el constructor deben:
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Asegurarse de que el pie de la casa esté instalado a nivel y debajo de la línea de escarcha. Instalar
refuerzo adecuado y cerciorarse de que el concreto tenga la depresión y la fuerza apropiadas.
Dirigir el agua subterránea lejos del edificio a través de un sistema de drenaje de los cimientos
correctamente diseñado e instalado. Instalar eficientes canaletas, bajadas de aguas, y los drenajes
eficaces del agua de lluvia.
Asegurarse de que el techo sea hermético para prevenir la filtración del agua de lluvia. Sellar las
penetraciones que permiten que la humedad entre en el espacio exterior del edificio por escapes
de aire.
Asegurarse de que haya un plano de drenaje en la pared exterior para evitar la entrada del agua
de lluvia impulsada por el viento.
Asegurarse de que todos los sellos estén instalados correctamente.
Utilizar sellos a prueba de incendio para cerrar las penetraciones que son fuentes potenciales de
“corrientes de aire” durante un incendio.
Instalar una serie de intervalos capilares que eviten que la humedad migre a través de los
cimientos a los miembros de las maderas de apoyo de la pared y del ático.
SISTEMA DEL AISLAMIENTO TERMAL El aislamiento termal y las ventanas eficientes en energía tienen el objetivo de reducir la pérdida y el
aumento de calor debido a la conducción. Así como con otros aspectos de la construcción eficiente en
energía, la clave del éxito de una casa aislada con éxito es la instalación de aislamiento de calidad. El
aislamiento incorrectamente instalado no sólo aumenta las cuentas de la energía, sino que puede crear
Capítulo 3: El Hogar Como Sistema‐34 problemas de comodidad y de humedad. El capítulo 5 discute el aislamiento detalladamente; sin embargo,
los aspectos principales para el aislamiento eficaz incluyen:
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Instalar los valores-R iguales o que excedan el código de energía contra el material de barrera de
aire. Por ejemplo, instalar el aislamiento del piso R-19 nivelado contra el subsuelo, no caído en la
base de las viguetas o de los bragueros del piso.
No comprimir el aislamiento.
Proporcionar la cobertura completa del aislamiento del valor-R especificado; los boquetes bajan
significativamente el valor-R total y pueden crear áreas que están propensas a la condensación.
Prevenir el escape de aire con aislamiento-con algunos materiales de aislamiento, los valores-R
realmente disminuyen cuando el aire frío se filtra.
Sellar y aíslar las paredes a la altura de la rodilla y otras áreas de paredes del ático con un
mínimo de aislamiento R-13.
Sostener el aislamiento de modo que se mantenga en su lugar, especialmente en las áreas donde
pueden penetrar las brisas o donde los roedores pueden residir.
SISTEMA DE CONTROL DEL ESCAPE DE AIRE El escape de aire (infiltración) puede ser perjudicial a la durabilidad a largo plazo de los hogares. Puede
también causar un número considerable de otros problemas, incluyendo:
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Niveles altos de humedad en el verano y aire seco en el invierno
Problemas de alergia
Entrada del radón a través de los escapes en el sistema del piso
Crecimiento de moho
Corrientes de aire
Ventanas que se empañan o que se cubren de escarcha
Cuentas excesivas de calefacción y de enfriamiento
Daño creciente en caso de incendio
Un sistema de control del escape de aire puede sonar formidable, pero es realmente un concepto simple sellar todos los escapes entre los espacios acondicionados y no acondicionados con materiales durables.
Lograr éxito puede ser difícil sin esfuerzos diligentes, especialmente en hogares con historias múltiples y
líneas cambiantes del techo.
El control del escape de aire puede también ayudar a un hogar a cumplir con los códigos locales de
incendio. Un aspecto para controlar los incendios es evitar que el oxígeno entre un área que está en
llamas. La mayoría de los códigos de fuego tienen requisitos de sellar los lugares de escape de aire.
El capítulo 4 describe varios sistemas de control de los de aire-todos pueden ser eficaces con la instalación
apropiada. Como se puede ver en los cuadros 3-13 y 3-14, las características claves de los sistemas de
control de la fuga de aire son:
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Sellar todos los sitios de escapes de aire entre los espacios acondicionados y no acondicionados:
⎯ calafatear o sellar las penetraciones para la plomería, el cableado eléctrico, y otras fuentes de
energía;
⎯ sellar las junturas entre los componentes del edificio, tales como las chapas de pie y las
viguetas entre los pisos acondicionados; y
⎯ utilizar materiales de aislamiento de aire, como celulosa o espuma plástica.
Puentes de sellos-espacios ocultos, plenos, y otros espacios de aire a través de los cuales el aire del
ático o del espacio de arrastre se filtra al hogar.
Capítulo 3: El Hogar Como Sistema‐35 •
Instalar un método continuo de barrera de aire, tales como el método hermético de la
mampostería seca o la superficie exterior continua de la casa. Esto dará como resultado una
construcción incluso más protegida.
Capítulo 3: El Hogar Como Sistema‐36 Capítulo 3: El Hogar Como Sistema‐37 SISTEMA DE CONTROL DE LA HUMEDAD Los hogares deben proporcionar niveles cómodos y sanos de higrometría. Recordar que el nivel ideal de la
salud y de la comodidad para los habitantes humanos está a 30% al 50% HR. Los hogares deben también
prevenir que el agua líquida y el vapor de agua migren a través de los componentes del edificio.
Un sistema de control de la humedad incluye la construcción de calidad que se deshace del agua del hogar
y de sus cimientos. El sistema de control de la humedad también incluye los sistemas de barrera del
vapor y del aire (infiltración) que obstaculizan el flujo de vapor de agua, y los sistemas de calefacción y de
enfriamiento diseñados para proporcionar comodidad a través de todo el año.
EL SISTEMA DE CONTROL DE COMODIDAD PROPORCIONADO POR EL SISTEMA HVAC El sistema de calefacción, ventilación, y de aire acondicionado
(HVAC)
está diseñado para proporcionar comodidad y calidad del aire
mejorada a través del año, especialmente en invierno y verano.
Los hogares eficientes en energía, especialmente aquellos con
diseños solares pasivos, pueden reducir el número de horas
durante el año cuando se necesiten los sistemas HVAC, cuadro
3-15.
Los sistemas de calefacción y de enfriamiento a menudo no son
ni bien diseñados ni instalados para desempeñarse como se ha
previsto. Por lo tanto, los hogares tienen cuentas más altas de
calefacción y de enfriamiento y tienen más áreas con incomodidad de lo que es necesario. El diseño
deficiente de HVAC a menudo lleva a problemas de calidad de la humedad y del aire también.
Un tema importante referente a sistemas de HVAC es su capacidad de crear desequilibrios de presión en
el hogar. Los escapes de conducto pueden crear problemas graves. Fijarse en las áreas en las ilustraciones
(cuadros 3-16, 3-17 y 3-18) con presión positiva (+) o negativa (-). Incluso el cierre de algunas puertas
puede crear situaciones que pueden poner en peligro la salud humana.
Capítulo 3: El Hogar Como Sistema‐38 Los desequilibrios de la presión pueden aumentar el escape de aire, lo que puede atraer humedad
adicional dentro del hogar. El diseño y la instalación apropiados del conducto ayudan a prevenir
desequilibrios de la presión. Uno de los componentes más importantes, en vista del sistema de control de
comodidad de un hogar de alto rendimiento, es un sistema hermético del conducto.
Los sistemas de HVAC se deben diseñar e instalar correctamente, y ser mantenidos con regularidad por
profesionales calificados para proporcionar funcionamiento eficiente y sano. El capítulo 7 muestra cómo
integrar sistemas de ventilación con sistemas de calefacción y de enfriamiento para proporcionar aire
fresco cuando se necesite o se desee.
ESCAPES E INFILTRACIÓN DE CONDUCTO Los sistemas de aire forzado de calefacción y de enfriamiento deben ser equilibrados- la cantidad de aire
impulsada a través de los conductos surtidores debe ser igual a la cantidad extraída a través de los
conductos de vuelta. Si los dos volúmenes de aire son desiguales, pueden ocurrir desequilibrios de presión
en el hogar, dando por resultado escape de aire creciente, y posibles problemas de salud y de seguridad.
Si los conductos surtidores, en áreas no acondicionadas, tienen más escapes que los conductos de vuelta:
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El aire caliente y fresco se escapará al exterior, lo que aumentará los costos de energía
Menos volumen de aire “será suministrado” a la casa; la presión dentro de la casa puede
convertirse negativa, lo que aumentaría la filtración de aire; y
La presión negativa puede hacer que el gas de escape vuelva a la casa por los tubos- tire los gases
de escape de vuelta a la casa de chimeneas y de otros aparatos de combustión. Los efectos en la
salud pueden ser mortales si los tubos contienen cantidades significativas de monóxido de
carbono.
Si los conductos de vuelta, en espacios no acondicionados, tienen escape:
•
•
•
•
El hogar puede tener más presión, así aumenta el escape de aire fuera de la superficie exterior de
la casa;
El aire caliente, húmedo es tirado a los conductos en verano; el aire frío es tirado dentro de los
conductos en invierno;
El radón y el moho pueden entrar en el conducto y poner en peligro la salud humana. Los
productos químicos tóxicos, en el suelo de tratamientos de termitas, las pinturas, los detergentes,
y los pesticidas también pueden poner en peligro la salud humana; y
Los aparatos de combustión, si están localizados cerca de los escapes de vuelta, pueden crear una
presión negativa, lo suficientemente grande para hacer que los gases de escape vuelvan a la casa
por los tubos y por las chimeneas.
Las diferencias de presión también pueden ocurrir en hogares con canalización apretada, si el hogar tiene
solamente una o dos vueltas. Cuando las puertas interiores están cerradas, puede ser difícil que el aire en
estos cuartos circule de nuevo a los conductos de vuelta. La presión en un cuarto cerrado aumenta, y la
presión en los cuartos, abiertos a los conductos de vuelta, disminuye. La práctica de socavar puertas no
proporciona suficiente área para prevenir la acumulación de la presión.
Para aliviar los problemas de la presión que resultan de puertas cerradas a los cuartos con conductos
surtidores, los contratistas de HVAC pueden:
•
En los cuartos con registros surtidores individuales:
Capítulo 3: El Hogar Como Sistema‐39 ⎯ Asegurarse que las puertas tengan un espacio adecuado debajo de ellas para permitir que el
aire pase, después de la instalación final del piso. Se requiere un espacio de 1 ½ pulgadas por
cada 100 cfm de suministro de aire.
⎯ Instalar vueltas separadas; o
⎯ Instalar conductos de puente o parrillas de transferencia que conecten el aire del cuarto al
aire en la porción central de la casa donde se localiza la vuelta principal.
•
En cuartos con registros múltiples de suministro:
⎯ Socavar la puerta a menudo no proporciona suficiente flujo de aire.
⎯ Usar ya sea un puente de conducto separado de vuelta o una parrilla de transferencia.
TRES PROBLEMAS QUE INVOLUCRAN VARIOS SISTEMAS Los problemas tienden a implicar más de un sistema del hogar y se pueden reducir al mínimo con la
atención cuidadosa a las mejoras eficientes en energía descritas en este libro. Los tres problemas
siguientes examinan preocupaciones y modos de ver comunes para encontrar una solución. Estos
problemas se deben a fallas comunes de los sistemas del hogar. La interacción entre los sistemas se debe
considerar para solucionar los problemas.
EJEMPLO DEL PROBLEMA DE LA HUMEDAD El dueño de una residencia en Kentucky se queja de que sus cielos rasos están manchados con moho. Al
hacer un examen más minucioso, un inspector de energía descubre que las manchas están ubicadas
principalmente alrededor de lámparas ahuecadas situadas cerca de las paredes exteriores.
¿Qué tipo de problema de humedad puede estar causando el crecimiento del moho? Las condiciones
ambientales para el crecimiento activo del moho requieren por lo menos higrometría del 70%. Cualquiera
de los cuatro modos primarios de transporte de humedad podría ser responsable por el problema; sin
embargo, en este caso, el transporte a granel de la humedad y el transporte por el aire son las fuentes
primarias.
Transporte a granel de la Humedad— Puede que la casa
tenga goteras en el techo arriba de las lámparas ahuecadas
(Cuadro 3-19).
Cuadro 3 – 19 Transporte a Granel
de la Humedad– Gotera en el Techo
Capítulo 3: El Hogar Como Sistema‐40 Transporte por el aire—La mayoría de las lámparas
ahuecadas producen muchas goteras de agua. Si el aire
que se filtra dentro del ático es relativamente caliente y
húmedo, y si la lámpara ahuecada no está clasificada
como de aislamiento de contacto (y no está cubierta por
aislamiento) y el techo del porche está fresco, entonces, el
vapor de agua en el aire puede condensarse y gotear sobre
la manpostería seca (cuadro 3-20).
La Acción Capilar y la Difusión—El hogar puede tener un problema de humedad severo en su espacio de
arrastre o debajo de la losa. Por medio de la acción capilar (véase el cuadro 3-21), la humedad viaja hacia
arriba, hacia la losa, a los miembros de madera que apoyan la casa y al aire de la casa, elevando la
humedad. Si el aire se pone lo suficientemente húmedo, se puede condensar en la superficie de la luz
ahuecada que está fresca y puede gotear sobre el aislamiento y sobre la mampostería seca que la rodea,
como se puede ver en el cuadro 3-22. Éstas son las explicaciones menos probables.
Capítulo 3: El Hogar Como Sistema‐41 EJEMPLO DE LA HUMEDAD DE LA PARED En este ejemplo, un dueño de una casa nota que la pintura se está pelando en el revestimiento exterior
cerca de la base de una pared del baño, cuadro 3-23. Además, se ha formado moho superficial en la
mampostería seca interior, y la pintura del zócalo se está pelando. ¿Qué está sucediendo?
1. El interior de la pared tiene numerosos escapes de aire alrededor de los accesorios eléctricos y de
plomería.
2. La puerta al cuarto de baño generalmente está cerrada. Cuando el sistema HVAC funciona, el
cuarto se presuriza porque no tiene ninguna vuelta y su puerta no está socavada. Esta es una
falla del sistema HVAC.
3. El ventilador del baño está instalado incorrectamente y no extrae el aire húmedo al exterior - otra
falla del sistema HVAC.
4. Cuando el aire se filtra en la pared, lleva gran cantidad de vapor de agua; de esta manera, la falla
de la barrera de aire y de los sistemas HVAC ha llevado a una falla del sistema de control de
humedad.
5. La pared interior tiene papel de vinilo, que actúa como barrera del vapor. La pared exterior tiene
revestimiento de madera contrachapada CDX, la cual es una barrera del vapor. Esta es una falla
del sistema de control de humedad.
6. Cuando los escapes de aire llevan el vapor de agua adentro de la cavidad de la pared, las dos
barreras del vapor obstaculizan el secado⎯ una falla del sistema de control de humedad.
7. En invierno, la superficie interna del revestimiento de madera contrachapada estará a varios
grados más fría que lo que el encubrimiento de espuma hubiera estado. De esta manera, la pared
con encubrimiento con madera contrachapada tiene más potencial para la condensación- una falla
del sistema del aislamiento termal.
8. Mientras que el vapor de agua se condensa en el revestimiento, corre abajo de la pared y se
acumula en la chapa al pie de la pared. Así ocurren los siguientes problemas:
• El agua acumulada amenaza con causar problemas estructurales con la pudrición de los
miembros de madera de la pared.
• El agua acumulada moja la mampostería seca, causando el crecimiento de moho.
• El agua acumulada viaja por las superficies no selladas escondidas del revestimiento de la
madera y del zócalo, lo que causa que la pintura se pele cuando es absorbida en la madera.
• Las fallas múltiples de los sistemas del edificio crean un desastre estructural potencial.
Para resolver este problema de la humedad, el constructor debe atender a todas estas fallas. Si se trata
solamente un aspecto, el problema se podría empeorar.
Capítulo 3: El Hogar Como Sistema‐42 Cuadro 3-23 Problemas de Humedad en las Paredes
DESASTRE DEL MONÓXIDO DE CARBONO El tercer ejemplo involucra la acumulación de monóxido de carbono en un hogar durante el invierno. El
cuadro 3-24 ilustra la secuencia que podría contribuir al desastre.
Capítulo 3: El Hogar Como Sistema‐43 1. Un hogar se ha construido a especificaciones de hermeticidad- un éxito del sistema de control del
escape de aire.
2. Sin embargo, la canalización del hogar no fue bien sellada-una falla del sistema HVAC. La
canalización tiene considerablemente más escape del surtido que escape de vuelta, lo que crea una
presión negativa fuerte dentro del hogar, cuando el sistema de calefacción y de enfriamiento funciona.
3. Los dueños de casa están celebrando las festividades de invierno. Como tienen visitas por una noche
en la casa, muchas de las puertas interiores se mantienen cerradas. La casa tiene solamente una
vuelta en la sala principal.
4. Cuando el sistema de calefacción
funciona, los cuartos con puertas
cerradas se presurizan. Mientras tanto,
la sala de estar, con la única vuelta, se
despresuriza perceptiblemente. Por el
hecho de que esta casa es muy
hermética, es más fácil que estos
desequilibrios de la presión ocurran.
5. El hogar tiene una hermosa chimenea,
sin una fuente exterior de combustión
de aire. Cuando el fuego en la rejilla
comienza a disminuir, la siguiente
secuencia podría transformarse en un
desastre para el hogar.
•
El fuego comienza a arder y
produce mucho monóxido de
carbono (CO).
•
Así como el calor del fuego
comienza a disiparse, la presión
del tiraje de aire, que tira los gases
hacia arriba por el tubo de la
chimenea, decrece.
•
La salida reducida del fuego
hace que el termostato active el
sistema de calefacción. Debido a
los problemas del conducto, el
soplador crea una presión
negativa relativamente alta en la sala de estar.
•
A causa de la presión reducida del tiraje de la chimenea, la presión negativa en la sala hace
que los gases de escape de la chimenea vuelvan a la casa. Los gases del tubo contienen
monóxido de carbono y pueden causar severas, y posiblemente fatales, consecuencias a la
salud a los habitantes de la casa.
Este ejemplo es extremo, pero condiciones similares ocurren en cierto número de hogares de Kentucky
cada año. La solución al problema no es construir hogares que tengan más escapes- ellos pueden tener
desequilibrios de presión similares. En vez de esto, se eliminan las causas de los desequilibrios de
presión, como se describe en el Capítulo 7. Instalar una parte movible en la chimenea con las puertas de
vidrio selladas y tener una fuente externa de combustión de aire.
Capítulo 3: El Hogar Como Sistema‐44