iram_11625 condensacion

IV
NORMA IRAM N° 11625 (VERSIÓN AÑO 2000) - VERIFICACIÓN DEL
RIESGO DE CONDENSACIÓN DE VAPOR DE AGUA
IV.1 Conceptos Básicos
Esta verificación es exigida para todas las zonas bioclimáticas del país.
Veamos dos conceptos básicos:
Condensación superficial: Es la que se produce sobre la superficie interna
de la pared o techo cuando la temperatura de dicha superficie es menor
que la temperatura de rocío del recinto.
Condensación intersticial: es la que se produce en el interior de las capas
del muro (intersticios) o techo, debido a la disminución de su temperatura
por debajo del punto de rocío.
Vemos que en ambos casos entra en las definiciones el concepto de
temperatura de rocío o punto de rocío, que es aquella temperatura (en este
caso de la pared o techo) por debajo de la cual se produce condensación
para una determinada presión de vapor de agua en el ambiente o en el
interior de la pared o techo (según se trate de condensación superficial o
intersticial respectivamente).
En consecuencia, la verificación que vamos a realizar consiste en
determinar las temperaturas en la superficie y en el interior del muro (o
techo) y compararlas con las temperaturas de rocío en los mismos lugares.
IV.2 Datos Necesarios
Supongamos el muro de la derecha
compuesto por tres materiales
distintos, de espesores e1, e2 y e3 y
conductividades térmicas λ1, λ2 y λ3
respectivamente.
(1)
(2) (3)
(4)
Para
realizar el cálculo debemos conocer
además
las
temperaturas
y
humedades relativas tanto en el
interior como en el exterior de la
vivienda.
INT.
EXT.
e1
e2
e3
λ1
λ2
λ3
La Norma IRAM N° 11625 fija los siguientes valores:
Interior:
ti
= 18°C Para local destinado a vivienda - tabla N°2 de la Norma
HRi = Es función de la temperatura exterior de diseño y se obtiene del
gráfico N°5 de la Norma.
Exterior:
Te
= Temperatura mínima de diseño de invierno (TDMN) según tabla
2 IRAM 11603 para la localidad
HRe = 90%
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IV.3 Procedimiento
Explicamos seguidamente por separado el procedimiento de verificación
para condensación superficial y para condensación intersticial.
IV.3.1 Condensación Superficial
IV.3.1.a Determinación de la temperatura en la superficie de la pared
Tomando el ejemplo de IV.2, hallamos:
Y como ya conocemos:
Δt = ti – te
RT = Rsi + Rt + Rse
Donde, recordamos:
e1
Rt
=
λ1
e2
+
λ2
e3
+
λ3
Cabe aquí una consideración importante. El valor de Rsi que debe
adoptarse según el apartado 5.2.3.1 de la Norma es 0,17m2K/W tanto
para muros como para techos, en cambio Rse es el valor de la tabla 2 de
la IRAM 11601 (0,04m2K/W)
Con estos valores calculamos la temperatura en el plano (1), esto es la
superficie interior del muro,que llamaremos θ, mediante la fórmula
siguiente:
Rsi Δt
0,17Δt
= 18°C θ = ti RT
RT
IV.3.1.b Determinación de la temperatura de rocío en la superficie de la pared
(tr1)
Analizaremos para ello un diagrama muy particular que se conoce como
“diagrama psicrométrico” (figura 6, pag.28 de la IRAM 11625) que tiene
las siguientes características:
DOCUMENTO TECNICO: ACONDICIONAMIENTO HIGROTERMICO - 2
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Este diagrama, relaciona las temperaturas de bulbo seco (abcisas) con
la presión de vapor (ordenadas), a través de curvas de humedad relativa
(HR) constante, partiendo de la de 10% hasta llegar a la de 100% que
corresponde a la saturación.
Veamos una aplicación que nos interesa de este diagrama. Si conozco
(como de hecho conocemos), la temperatura en el interior del local (ti) y
la humedad relativa en él (Hri) puedo, entrando con ti hasta la curva de
humedad HRi constante (punto A del gráfico), leer en ordenadas el valor
de pvi, es decir la presión parcial de vapor en el interior de la vivienda.
Ahora bien, si mantengo esa presión de vapor disminuyendo la
temperatura (o sea, me desplazo a la izquierda de A en dirección
paralela al eje de abcisas), me voy a encontrar en el punto B con la
curva de saturación (100% de HRi, comienza la condensación), de
manera que si leo en abcisas la temperatura, ésta será la temperatura
de rocío (tr1) en la superficie del muro, por debajo de la cual para la
presión de vapor pvi en el interior de la vivienda, se produce
condensación. Hemos obtenido entonces tr1.
IV.3.1.c Comparación de las temperaturas
Por lo antes dicho caben dos posibilidades:
* Si θ > tr1
no hay riesgo de condensación superficial.
* Si θ ≤ tr1
existe riesgo de condensación superficial
reestudiarse la solución constructiva del muro.
y
debe
IV.3.1.d Ejemplos de aplicación del procedimiento
En los apartados A.6.1.1 y A.6.2.1 de la IRAM 11625 se desarrollan dos
ejemplos que ilustran sobre el procedimiento de verificación para
condensación superficial.
IV.3.2 Condensación Intersticial
IV.3.2.a Determinación de las temperaturas en los distintos planos
Como vimos en IV.3.1.a debemos hallar Δt y RT aplicando las fórmulas
ya conocidas.
Sin embargo, cabe tener presente una diferencia importante, esto es en
el valor de Rsi. Mientras para la verificación del riesgo de condensación
superficial adoptábamos 0,17m2K/W, para condensación intersticial
deben tomarse los valores de la tabla 2 de la IRAM 11001, esto es
Rsi = 0,13 m2K/W para muros (flujo horizontal)
Rsi = 0,10 m2K/W para techos (flujo ascendente)
Para Rse se adopta también aquí 0,04 m2K/W
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Calculados entonces Δt y RT podemos calcular la temperatura en cada
uno de los planos (1), (2), (3) y (4)que separan las capas o estratos que
componen el muro, según se indica en la figura IV.2, mediante la
fórmula:
Rx Δt
tx = t(x-1) RT
Está
fórmula
expresa que la temperatura
en el plano X es igual a la temperatura en el plano anterior (X – 1),
menos Rx (resistencia térmica del estrato o capa comprendido entre los
planos x y (x – 1) multiplicada por Δt y dividido por RT.
Apliquemos entonces la fórmula para determinar por ejemplo t1 que es la
temperatura en la cara interna de la pared.
t1
=
ti
-
Rsi Δt
RT
Nótese que t x-1 = ti (temperatura interior) y que Rx = Rsi ya que antes del
plano (1) no hay otro material. Esto de por sí nos indica que la
temperatura en la superficie de la pared es menor que la temperatura del
ambiente interior (ti) y la causa de esa caída es justamente Rsi, que tiene
su origen en una capa de aire más o menos inmóvil adherida a la pared,
originando un cierto efecto aislante térmico. Nótese también que esta
t1no es la misma que θ(ver condensación superficial), ya que varía el
valor de Rsi (y en consecuencia RT).
Por la misma fórmula calculamos la temperatura en el plano (2).
t2
=
t1
R2 Δt
-
RT
e1
R2 =
λ1
Así siguiendo se calcula la temperatura en los sucesivos planos, obteniéndose
finalmente un gráfico de las características siguientes:
t(°k)
ti
t1
t2
INT.
EXT.
t3
te
t4
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IV.3.2.b Determinación de las temperaturas de rocío en los distintos planos
Veamos primero algunos conceptos que utilizaremos en el cálculo.
Definimos como permeabilidad al vapor de agua “δ“ de un material a la
propiedad que indica la facilidad que tiene para ser atravesado por una
masa de vapor de agua.
Se mide en g/mhkPa.
Llamamos permeancia “ρ“ a la cantidad de vapor (expresada en gramos)
que atraviesa en estado de régimen un metro cuadrado de pared (o
techo) durante una hora y para una diferencia de presión de vapor entre
el interior y el exterior de un Kilo-Pascal. Se mide en g/m2hkPa.
Además,
1
ρ =
Rv
expresión que indica que la permeancia es la inversa de la resistencia al
paso del vapor (así como antes dijimos que la conductividad térmica es
la inversa de la resistencia térmica).
Volvamos ahora al diagrama psicrométrico cuya utilidad hemos
explicado en IV.3.1.b. Allí vimos cómo obtener pvi a partir de ti. Con el
mismo procedimiento puedo obtener pve a partir de te y HRe.
Puedo calcular entonces un:
Δp
=
pvi
-
pve
Veamos ahora cómo calcular la presión de vapor en los planos (1) a (4)
que mostramos en la figura siguiente. Lo hacemos mediante una fórmula
similar a la aplicada para calcular las temperaturas.
Δp Rvx
Px = P(x-1) Rv
Para aplicar esta fórmula debemos conocer Rv y Rvx.
Rv que es la resistencia total del muro al paso del vapor, se calcula
mediante la expresión:
ei
Rv = Σ
δi
donde:
ei son los espesores (en m)
δi las permeabilidades de los materiales, que se obtienen de la tabla 11
de la norma IRAM 11601.
En nuestro caso:
Rv
=
e1
δ1
+
e2
δ2
+
3
δ3
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Por otra parte Rvx es la
resistencia al paso del vapor
entre el plano x y el (x-1)
medida desde el interior de la
vivienda.
Por ejemplo en un plano (3)
e2
Rv3 =
δ2
(1)
(2) (3)
(4)
INT.
EXT.
aplicando, entonces la fórmula
para calcular de presión de
vapor en el plano (3), resulta:
Rv3 Δp
Pv3 = Pv2 Rv
e1
e2
e3
δ1
δ2
δ3
Calculamos por este procedimiento las presiones de vapor en los cuatro
planos.
Conocidas entonces las presiones de vapor, vamos al diagrama
psicronométrico con ese dato y tal como hicimos para condensación
superficial, vamos con una paralela al eje de abcisas hasta intersectar la
curva de saturación (HR 100%) y leemos en abcisas la temperatura de
rocío en cada uno de los planos.
El esquema siguiente muestra el gráfico de temperaturas de rocío en el
muro que estamos analizando.
INT.
t r1
EXT.
t r2
t r3
t r4
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IV.3.2.c
Superposición de gráficos - Verificación
Tengo ya las dos herramientas básicas: el gráfico de temperaturas en
los distintos planos y el de temperaturas de rocío en esos mismos
planos. Sólo me resta superponerlos para determinar si en algún lugar la
temperatura del muro es inferior a la temperatura de rocío, porque en
ese caso tendré condensación (de hecho basta con comparar ambas
temperaturas en cada plano, pero graficando se visualiza mejor el
problema.
t(°k)
ti
t1
t2
ti
INT.
t r1
EXT.
t r2
t3
te
t4
t r3
te
t r4
Como se ve, en el presente caso, en ningún plano se cruzan ambos
gráficos y el de temperaturas del muro está siempre por encima del de
temperaturas de rocío.
Nótese que no se produce condensación intersticial (ver definiciones al
comienzo), con lo cual hemos completado la verificación.
Veamos con otros gráficos otras situaciones y sus posibles soluciones.
En el caso de la figura de abajo, en toda la zona rayada se produce
condensación intersticial, ya que en esa zona las temperaturas en el
interior del muro son inferiores a las temperaturas de rocío. La solución
consiste en interponer una barrera de vapor.
Se define como barrera de vapor a un material, generalmente de pequeño
espesor, que ofrece una alta resistencia al pasaje de vapor. Para que un
material pueda ser considerado como barrera de vapor, su permeancia (ver
definición al comienzo) debe ser inferior a 0,75 g/m2hkPa, aunque no
siempre este valor es suficiente para evitar la condensación instersticial.
Por ello se debe efectuar, en todos los casos, la verificación analítica aquí
explicada.
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t(°k)
ti
t1
t2
t r1
t r2
INT.
t r3
EXT.
t3
t4
te
t r4
Hojas de aluminio 25 micrones
8 micrones
ρ=0
ρ = 0,0112
film de polietileno 50 micrones (0,05 mm)
100 micrones (0,10 mm)
fieltro asfáltico
ρ = 0,033
ρ = 0,016
ρ = 0,67
En todos los casos ρ está expresado en g/m2hkPa
Existen otros materiales denominados frenos de vapor cuya permeancia al
vapor de agua es mayor que 0,75 g/m2hkPa que, si bien no tienen la misma
efectividad que una barrera, alcanzan en algunos casos para reducir la
presión de vapor a un valor compatible con la verificación del riesgo de
condensación intersticial. Tal el caso del papel Kraft de 500g/m2 y de
algunas pinturas (ver páginas 35 a 37 de la IRAM 11.601).
Tanto se trate de barreras como de frenos al pasaje del vapor, en plaza
existen otros productos no especificados en la 11.601. Se recomienda al
respecto verificar si los valores de permeancia que se consignan en la
folletería técnico-comercial son avalados por un laboratorio de probada
seriedad.
La función de la barrera de vapor es la de frenar el paso del vapor y, en
consecuencia disminuir la presión de vapor dentro de la pared (o techo) en
los puntos en que comienza a bajar la temperatura. Por este motivo debe
ser colocada del lado más caliente. Veamos su efecto interponiendo por
ejemplo un film de polietileno en el plano (2).
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t (°k)
ti
t1
barrera de vapor
t2
t r1
t r2
INT.
t´r2
EXT.
t3
t4
te
t r3
t r4
Nótese que aparece una t´r2 porque hemos incorporado un nuevo material
que por sus características hace aumentar considerablemente el valor de la
resistencia al paso del vapor, de manera que PV2 cae de manera
significativa y aparece t´r2 menor que tr2 .
Concluyendo: hemos conseguido mediante la barrera de vapor que las
temperaturas en el muro se mantengan por encima de las temperaturas de
rocío, con lo cual ha desaparecido el riesgo de condensación intersticial.
IV.4 Ejemplo de aplicación del procedimiento de verificación del riesgo de
condensación superficial e intersticial para un techo con ático.
Al final del apartado II.3.2.2 de la presente publicación hemos desarrollado
un ejemplo de cálculo de K para un techo con ático y ahora lo
complementamos con la verificación del riesgo de condensación superficial e
intersticial Lo hacemos por dos razones: en primer lugar porque se trata de
una solución constructiva masivamente utilizada en la operatoria FO.NA.VI. y
en segundo lugar porque la aplicación del método simplificado del cálculo de
K y que ahora utilizaremos para la verificación del riesgo de condensación,
exige algunas adaptaciones al procedimiento establecido en la Norma IRAM
11625.
En primer lugar determinamos los datos para el cálculo. Recordemos que la
localización de la obra es en Pehuajó (Pcia. De Buenos Aires).
Ti = 18 ºC
HRi = 67% (del gráfico 5 de la IRAM 11625)
Te = -1,2 ºC
HRe = 90%
Aclaramos además que haremos la verificación para las tres posibilidades de
ventilación del ático.
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a)Ático débilmente ventilado o no ventilado
Condensación superficial
Dado que debemos adoptar Rsi = 0,17m2K/W no podemos valernos del
cálculo del K ya realizado.
Recordemos que:
RT = 0,85 (RF + Re)
O sea RT = 0,85 RF + 0,85 Re
Ahora bien
0,85 RF
=
0,85 Rsi
+
0,85
Σ
ei
λi
+
0,85 Rse
A los efectos de ponerse del lado de la seguridad, en los ejemplos
contenidos en el Anexo B del “Esquema 1 de modificación Nº1 de la
Norma IRAM 11601” se debe desafectar a Rsi del coeficiente 0,85, razón
por la cual en este caso:
0,85 RF
=
Rsi
+
ei
Σ
0,85
λi
+
0,85 Rse
Aplicando valores
0,85 RF = 0,17 + 0,85
= 0,17 + 1,308
0,011
0,05
+ 0,034
0,16
+
0,085
= 1,563
+ 0,85 x 0,10
=
m 2K
W
RC, en cambio, es el calculado para hallar el valor de K, luego
0,85 RC = 0,85 x 0,140 = 0,119 m2K/W
Finalmente
RT = 1,563 + 0,119 = 1,682 m2K/W
Conocido RT, podemos obtener θ
θ =
ti
-
Rsi Δt
RT
Con Δt = 18 ºC – (-1,2 ºC) = 19,2 ºC
Luego:
0,17 x 19,2
= 16,05 ºC
θ = 18 1,682
Calculamos ahora la tr1(temperatura del rocío sobre el paramento interior)
Entrando en el diagrama psicrométrico con ti = 18 ºC y HRi= 67%,
obtenemos una presión de vapor de 1,38 kPa y una tr1 = 11,7 ºC.
Finalmente, siendo θ > tr1, hemos verificado que no existe riesgo de
condensación superficial.
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Condensación intersticial
Desarrollamos el cálculo valiéndonos de la tabla 3 que propone la IRAM
11625.
Nótese que los espesores de las capas y las resistencias térmicas
superficiales se han multiplicado por 0,85 para cumplir con la fórmula de
RT.
Para obtener las tr (temperaturas de rocío) conocidas las presiones de
vapor en los distintos planos (columna 9) puede usarse el diagrama
psicrométrico o bien, para obtener mayor exactitud, los valores de la tabla
6 (pág. 25 y 26 de la IRAM 11625) interpolando entre dos valores
sucesivos cuando corresponda. En la tabla siguiente hemos adoptado
ese segundo método.
CAPA
(1)
Nº
AIRE INTERIOR
e
(2)
m
λ
(3)
W/mK
1 Resist. Sup. Int.
Forjado
2 Machimbre
Pino ½”
R
(4)
2
m K/W
P
(9)
kPa
1,380
tr
(10)
ºC
11,70
ΔT
(11)
ºC
+6,30
1,380
11,70
+5,30
1,376
11,70
+4,60
0,502
-2,40
+18,70
1,27
0,500
-2,40
+3,67
0,25
0,500
-2,40
+2,15
0,500
-2,40
+1,62
- 0,78
0,500
-2,40
+1,62
- 0,78
0,500
-2,40
+1,62
-1,20
0,500
-2,40
+1,20
0,500
-2,40
+1,20
t
(5)
C
18,00
δ
(6)
g/mhkPa
Rv
(7)
2
m hkPa
0,035
0,314
HR
(8)
%
67
0,10x0,85=
0,0850
17,00
0,011x0,85
0,16
0,058
16,30
3 Film Polieilenot.
100u
62,500
16,30
4 Lana de vidrio
0,05x0,85
0,034
0,10X0,85
=
0,085
0,10X0,85
=
0,085
5 Rse forjado
6 Rse inferior
cubierta
7 Cubierta de
chapa
1,250
0,005X0,85
110
0,500
0,100
- 0,78
0,000
0
8 --------9 --------10 Resist. Sup.
Ext.
Cubierta
0,04X0,85
=
0,034
AIRE EXTERIOR
TOTAL
-1,20
1,598
19,20
90
62,914
0,880
Como se observa en la columna (11) todos los ΔT son positivos, luego no
existe riesgo de condensación intersticial
a) Ático ventilado
Vale tanto para condensación superficial como intersticial el cálculo
realizado en a). En consecuencia el techo verifica también en este caso.
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b) Ático muy ventilado
Condensación superficial
Como en el caso del ático débilmente ventilado o no ventilado partimos
de la fórmula del RT del método simplificado( ver II.3.1.2.2c)
RT= 2 Rsi + Rf
Para poder aplicar esta fórmula a la verificación del riesgo de
condensación superficial, debemos desdoblar el 2 Rsi.
En efecto, tenemos un Rsi= 0,17 m2 K/W correspondiente al espacio
entre el ambiente y el forjado (cielorraso) y un Rsi= 0,10 m2 K/W entre el
forjado y el aire interior de la cámara.
En consecuencia,
RT= 0,17 + 0,011 + 0,05 + 0,10= 1,803 m2 K/W
0,16 0,034
θ= 18°C – 0,17 x 19,2 = 16,19°C
1,803
y
Condensación intersticial
Recurrimos también aquí a volcar el cálculo en la tabla 3
Aquí también desdoblamos el 2 Rsi en dos valores de o,10 m2K/W, uno
en la capa 1 y otro en la 5.
CAPA
(1)
Nº
AIRE INTERIOR
e
(2)
m
λ
(3)
W/mK
1 Resist. Sup. Int.
Forjado
R
(4)
2
m K/W
t
(5)
C
18,00
δ
(6)
g/mhkPa
Rv
(7)
2
m hkPa
HR
(8)
%
67
0,011
0,16
0,069
0,035
3 Film Poliet.
100u
1,380
11,70
+5,20
1,377
11,70
+4,44
62,500
16,14
5 Resist.superf.
forjado-ático-------
ΔT
(11)
ºC
+6,30
0,314
16,14
4 Lana de vidrio
tr
(10)
ºC
11,70
0,10
16,90
2 Machimbre
Pino ½”
P
(9)
kPa
1,380
0,05
0,034
1,471
0502
0,500
-2,40
+18,54
0,100
-0,07
0,500
-2,40
+2,33
-1,20
0,500
-2,40
+1,20
0,500
0,880
-2,40
+1,20
0,10
6 -----------7 -----------8 -----------9 -----------10 Resist. Sup.
Ext.
AIRE EXTERIOR
TOTAL
1,740
-1,20
19,20
90
62,914
Como vemos las ΔT de la columna (11) son positivas, luego no existe
riesgo de condensación intersticial.
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IV.5 Otras consideraciones
IV.5.1 Condensación en paneles prefabricados
Condensación superficial
Es muy frecuente que se presente, como antes decíamos, en los puentes
térmicos que se producen en las juntas verticales (y horizontales) entre
paneles prefabricados. La presencia de humedad por condensación en
estas zonas deriva inevitablemente en un ataque a los materiales
(oxidación de perfiles, degradación de revoques, etc.) y en la aparición de
colonias de hongos que, en un primer momento se circunscriben a la zona
del puente térmico y más tarde se extienden al resto de la pared o techo,
tornando en muchos casos, inhabitable el ambiente.
Condensación intersticial
Aquí el problema tiene una dificultad adicional y es que la condensación se
produce en el interior del muro o techo y que por eso no se advierte, o se
advierte cuando ya ha traído consecuencia sobre los materiales a los que
la humedad ataca. Un caso especial es el de los paneles sándwich con
lana de vidrio en su estrato intermedio, ya que de producirse condensación
allí, la humedad hace perder al material sus propiedades de aislante
térmico, con lo cual desaparece la finalidad de su incorporación.
IV.5.2 Recomendaciones del Anexo A de la Norma IRAM 11603
Los apartados A.1 a A.3 del Anexo A contienen una serie de
recomendaciones todas ellas importantes, algunas de carácter general y
otras vinculadas con la efectividad de la barrera de vapor. Finalmente se
proponen un conjunto de soluciones constructivas para minimizar los
riesgos de condensación superficial e intersticial en los pisos para
viviendas ubicadas en las zonas bioclimáticas 5 y 6 de la Norma IRAM
11603.
IV.5.3 Recomendaciones de diseño – Norma IRAM 11605
Además de los procedimientos de cálculo y las verificaciones que hemos
desarrollado en las páginas anteriores, cabe subrayar por su importancia,
un conjunto de recomendaciones de diseño contenidas en la Norma IRAM
11.603 para cada una de las zonas bioclimáticas del país (Apartado 5, pág.
9 a 11) y derivadas de las orientaciones favorables en función del
asoleamiento (Apartado 6, pág. 11 a 14).
La mayoría de estas recomendaciones han sido incorporadas a los
"Estándares Mínimos de Calidad para Viviendas de Interés Social" en sus
apartados 4.3.1.5 y 4.3.2.
DOCUMENTO TECNICO: ACONDICIONAMIENTO HIGROTERMICO - 13
Secretaría de Obras Públicas - Subsecretaría de Desarrollo Urbano y Vivienda
Dirección Nacional de Políticas Habitacionales - Dirección de Tecnología e Industrialización