Condiciones higrotérmicas superficiales en encuentros de planos

ANAIS DEL VIII ENCONTRO NACIONAL DE TECNOLOGÍA DO AMBIENTE CONSTRUIDO.
BAHIA, BRASIL. (2000) Versión CD.
CONDICIONES HIGROTÉRMICAS SUPERFICIALES EN
ENCUENTROS DE PLANOS VERTICALES Y HORIZONTALES.
EVALUACIÓN Y DIAGNÓSTICO EN VIVIENDAS DE USO
PERMANENTE
CZAJKOWSKI, Jorge D. (1) ; GENTILE, Carlos (2) ; STANGE, Susana (3) ;
MORENO, Juan M. (4)
(1) Arquitecto, Doctorando en Ingeniería, Investigador CONICET, DocenteInvestigador UNLP, EMail [email protected] - http://jdczajko.tripod.com/
(2) Arquitecto, Doctorando en Ingeniería, Docente-Investigador UNLP,
(3) Arquitecta, Docente – Investigador UNLP.
(4) Estudiante Avanzado Ingeniería – UNLP.
Instituto de Estudios del Hábitat, IDEHAB, U.I Nº 2, FAU, UNLP. http://idehab_fau_unlp.tripod.com/ui2/
Calle 47 Nº 162.CC 478 (l900) La Plata. Tel-fax: 054 221 4214705/4212331 int 254
RESUMEN
Se presentan resultados de las mediciones hechas en viviendas de uso permanente en la
zona templada húmeda, con el objetivo de determinar la variación de la Rsi superficial
en las aristas verticales y horizontales (encuentros pared/pared, pared/piso,
pared/cubierta) y su área de influencia. Ya que en casos en los que se cumple con las
condiciones establecidas en la normativa nacional se manifiestan condensaciones
superficiales y/o ennegrecimientos parciales de los cerramientos.
ABSTRACT
Results are presented, of mensurations made in situation of real use, in housings of
permanent occupation in the Argentinean humid pampas, with reason of determining
the area of variation of the resistance superficial interior, in the vertical and horizontal
edges (encounters wall / wall, wall / floor , wall / roof). Characteristic encounters that
can show superficial condensations.
1. INTRODUCCIÓN
En climas ¨templado-húmedo¨ como el que caracteriza a la pampa húmeda argentina, es
común ver en viviendas de uso permanente, más específicamente, en las aristas
interiores, verticales y horizontales (encuentros pared/pared, pared/cubierta y
pared/piso), ennegrecimientos parciales, producto de condensaciones superficiales
debido a la existencia de puentes térmicos y/o variación de la resistencia superficial
interior(Rsi).
Previendo este problema, la norma IRAM 11625/99: “Acondicionamiento térmico de
Edificios”, (verificación del riesgo de condensación de vapor de agua, superficial e
intersticial, en muros, techos y otros elementos exteriores de edificios); establece en su
Tabla Nº 3 una serie de valores de resistencias térmicas superficiales interiores Rsi,
según casos generales y particulares. En el caso de las paredes, pisos y techos, considera
un valor Rsi 0.17 m2K/W correspondiente a una distancia mayor o igual a 0.60 m
respecto de las aristas de referencia, este último valor de caracter estimativo.
Se ha discutido si estos valores provenientes de trabajos internacionales, son asimilables
a nuestra realidad. Es por esto que se realizó un plan de mediciones con el objetivo de
obtener datos empíricos que puedan ser contrastados con los expuestos en la
mencionada norma.
2. MÉTODOS DE MEDICIÓN E INSTRUMENTAL.
Dada la gran variedad de situaciones que caracterizan las diferentes tipologías de
viviendas de uso permanente, se consideró la medición de casos en condiciones reales
de uso en la micro región del Gran La Plata. Se determinó cualitativa y
cuantitativamente, su comportamiento en diferentes situaciones de orientación y
sistemas constructivos.
14.1
14.0
13.0
11.8
12.5
13.7
13.2
13.6
12.4
11.5
12.0
13.7
14.4
12.8
12.0
10.9
11.5
10.6
10.8
10.6
14.0
15.0
13.3
11.5
13.5
12.5
13.8
10.8
9.5
12.5
9.5
10.2
10.6
12.3
11.0
13.3
14.6
12.3
13.2
15.0
15.8
14.8
12.9
12.0
11.5
12.0
16.0
13.4
12.7
11.5
11.0
14.0
13.5
12.8
10.8
11.0
11.9
13.0
15.2
10.4
10.9
10.8
10.0
13.4
15.0
11.0
10.0
13.6
15.3
13.5
Fig. 1: Esquema de relevamiento de datos en grilla para un encuentro característico
de pared / pared / piso.
En una primera instancia se midió cada una de las partes que conforman el espacio en
observación (techo, paredes y piso), en un área definida entre la cota cero y un metro,
tomada a partir de la arista del encuentro, con una progresión de 25 centímetros,
generando una grilla (ver figura 1). Se seleccionaron situaciones características que
presentaran un mínimo grado de perturbación, que pudieran producir variaciones de la
homogeneidad del plano en observación. Se realizaron las mediciones en horas de la
madrugada antes del amanecer cuando la diferencia de temperatura entre exterior e
interior fueran máximas. En ese momento se garantizaba relativamente una variación
mínima de la temperatura y se descartaba el aporte solar. En otros casos se midió en la
madrugada de días nublados. Estas estrategias se adoptaron para lograr un relativo
estado estacionario que simplificara el modelo de evaluación.
En las mediciones se utilizó un termómetro infrarrojo LUTRON TM-909, tipo K a una
distancia constante de 18cm, centrado en los puntos de intersección de la grilla, lo que
da una superficie a promediar del equivalente a un círculo de 2cm de diámetro. En
algunos casos seleccionados se implementó un procedimiento de control de las
condiciones superficiales (temperatura y humedad) mediante el uso de microadquisidores de datos Hobo H8-4 y sensores adicionales de temperatura TMC6-HA (ver
figura 2).
Fig. 2: Foto que muestra la ubicación de los sensores en puntos seleccionados de la
grilla de medición.
Acompaña la medición, un control visual de áreas ennegrecidas por posibles
condensaciones superficiales y/o variaciones de su Rsi. . Se registró también la
temperatura y humedad relativa ambiente, interior y exterior, al momento de la
medición. El instrumental se completa con el uso de Microloggers ¨HOBO¨, de tres y
cuatro canales, y termohidrógrafos mecánicos SIAP 7071/7083 para el registro de las
condiciones ambientales.
3. RESULTADOS OBTENIDOS
Las mediciones se realizaron tomando los recaudos necesarios a fin de evitar
perturbaciones que modifiquen los resultados, ya que el objetivo principal consistió en
determinar la temperatura superficial interior, minimizando las interacciones con la capa
límite.
Temperatura
ambiente
exterior 5.6°C
Temperatura
exterior de
contacto 7.2°C
Muro
Este
Temperatura
exterior de
contacto 7.2°C
Temperatura
ambiente
exterior 5.6°C
Hobo 18
15.6
Muro
Norte
Muro
Este
18.0
16.8
Muro
Norte
15.6
19.1
16.8
18.1
16.5
16.8
20.0
15.0
19.5
16.8
16.8
16.8
16.8
Hobo
12
19.8
14.8
18.6
14.9
17.4
15.9
15.5
19.0
15.1
18.7
16.1
Hobo
13
16.9
15.9
19.5
16.1
15.5
15.8
19.0
18.0
17.7
18.2
19.8
20.2
Hobo
9
19.9
19.2
20.2
Hobo 1
20.5
21.0
Temperatura
ambiente
interior 20.5°C
Exterior
Temperatura
ambiente
interior 20.5°C
Exterior
Interior
Interior
Fig. 3: Ejemplo de medición indicando temperturas e instrumental.
Se exponen los resultados obtenidos en un caso seleccionado. La figura 4 muestra la
distribución de las temperaturas superficiales las que tienden a disminuir en los
encuentros verticales y horizontales. El cambio mostrado en las temperaturas se debe a
un cambio en la resistencia térmica total del muro este.
22
20
18
16
20-22
18-20
14
16-18
14-16
12-14
10-12
12
1
0,75
10
-1
-0,75
0,5
-0,5
temperatura superficial (°C)
-0,25
0
distancia (m)
0,25
0,25
0,5
0,75
0
1
Fig. 4: Variación de la temp superficial interior en la arista de los muros de la fig 3
17.00
16.00
15.00
14.00
13.00
12.00
11.00
10.00
9.00
8.00
7.00
6.00
5.00
4.00
3.00
2.00
1.00
-1.00
-0.75
-0.50
0.00
0.00
-0.25
Temp. Superficial
0.25
Temp. Rocío
Temp. Exterior
0.50
0.75
1.00
Temp. Interior
Fig. 5: Variación de temperaturas (secas y de rocío) en una sección característica de muro.
Se le ha superpuesto la variación de la temperatura de rocío superficial, para una
humedad relativa interior constante de 61 %. Las condiciones ambientales se sintetizan
en: interior (16,0 ºC y 61%) y exterior (2,4 ºC y 90%).
0.40
0.38
0.35
0.31
Rsi (m2.ºC/W)
0.30
0.25
0.20
0.25
0.20
0.20
0.18
0.18
0.17
0.15
0.15
0.10
0.05
0.00
-1.00
-0.80
-0.60
-0.40
-0.20
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
distancia ( m etros)
Rsi experimental
Rsi IRAM 11625
Fig. 6: Variación de la resistencia superficial exterior respecto de la establecida por la
norma IRAM 11603/99 en una sección característica de muro.
100
95
Humedad Relativa (%)
90
85
80
75
70
65
60
-1
-0.75
-0.5
-0.25
0
0.25
0.5
0.75
1
Distancia (m)
H.R.sat
H.R.exp
H.R.int
Fig. 7: Variación de la humedad relativa superficial interior en una arísta de muros.
A efectos de determinar las Rsi correspondientes a las temperaturas superficiales
internas medidas, se procedió de la siguiente forma:
Para: Rtm = 0,37 m² ºC/W
∆ T = 13,6 ºC
γ = 8,95 ºC
La ecuación:
Rsi =
γ × Rtm
∆T
Nos permite calcular la Rsi experimental en cada punto, que es el objetivo buscado,
donde: Rtm, representa la resistencia térmica total del muro obtenida de tablas; ∆ T, es
la diferencia entre la temperatura ambiente exterior y la temperatura ambiente interior;
γ es la diferencia entre la temperatura superficial exterior y la temperatura superficial
interior.
Se aclara que las temperaturas superficiales fueron tomadas en el mismo plano con una
diferencia de minutos. Para validar esta temperatura se realizó una primer serie de
medición con toma de 10 datos, con intervalos de 5 minutos, con el fin de verificar que
durante el proceso de medición las variaciones sean mínimas.
En la figura 6 se puede observar que la Rsi obtenida experimentalmente difiere en hasta
un 41% respecto del valor establecido en la norma. En la figura 7 se observa la brusca
variación de la humedad relativa a medida que vos acercamos a la arista vertical.
4. CONCLUSIONES
Estas mediciones nos permitieron
verificar que existe una variación de las
temperaturas superficiales en las proximidades de las aristas de los cerramientos
edilicios, que tienden a provocar variaciones en las Rsi. Estas variaciones no son
despreciables y difieren bastante de los valores establecidos en la normativa vigente.
De esto podemos deducir, en una primera instancia, cómo varia la Rsi experimental en
función de su localización en el muro.
La diferencia significativa entre el valor de Rsi establecido en la norma, respecto de los
valores experimentales, cobra importancia ya que en el caso de viviendas económicas
donde esta verificación es exigida, se favorece el riesgo de condensación superficial.
Solo a modo de ejemplo puede decirse que en algunos casos la Rsi medida equivale a
colocar un aislante térmico en la cara caliente sin su correspondiente barrera de vapor.
Si utilizáramos un aislante de λ = 0.035 W/m2°C equivaldría a una capa de casi 15 mm.
Esto trae aparejado la formación de colonias de hongos y bacterias que podrían afectar
la salud de los habitantes.
Sería deseable acompañar este tipo de mediciones con estudios epidemiológicos en
equipos interdisciplinarios con el fin de determinar si existe alguna correlación entre
estas patologías constructivas y ciertos tipos de afecciones respiratorias.
Posteriores mediciones, nos permitirían
avanzar con más precisión sobre la
determinación de la zona de influencia en que la Rsi varía respecto de los valores
tomados como referencia.
5. REFERENCIAS
•
IRAM, Instituto Argentino de Racionalización de Materiales (1990-1999). Serie de normas sobre
Acondicionamiento Térmico de Edificios. 11549, 11601, 11603 y 11625.
•
Czajkowski Jorge y Gómez Analía. (1994): Diseño Bioclimático y Economía Energética
Edilicia. Fundamentos y Métodos, Edit. UNLP, La Plata.
•
Czajkowski Jorge et Al. (1999): Condensación superficial en encuentros de planos verticales y
horizontales en viviendas de uso permanente: su evolución y diagnóstico, en Anais de V
ENCAC, Fortaleza, Brasil.