Tanto el cálculo de puentes térmicos como del riesgo de condensaciones son dos aspectos que a menudo no suelen analizarse con la suficiente profundidad en el desarrollo de proyectos. La aparición de condensaciones es causa de degradación, pérdida de prestaciones térmicas y de vida útil de elementos de la envolvente que hay que evitar a toda costa ¿De qué depende su aparición? ¿Qué parámetros intervienen? En este post lo analizamos utilizando AISLAM como herramienta de cálculo. Esperamos vuestros comentarios para completar este post.
16/05/2017
Los parámetros que intervienen en el análisis de las condensaciones en los elementos de la envolvente térmica del edificio tienen que ver con la humedad y la temperatura.
El CTE establece un procedimiento partiendo de unas condiciones interiores y exteriores de humedad relativa y temperatura para cada localidad en España. Es decir, mediante una serie de fórmulas, establece un método para el cálculo de condensaciones superficiales por un lado y de condensaciones intersticiales por otro. Un método que a priori parece muy laborioso.
Dejando a un lado este ‘pequeño’ matiz, el método propuesto por el CTE permite comprobar si existe o no riesgo de condensaciones intersticiales, y en su caso, también permite cuantificarlas ¿Cómo? Pues muy sencillo. Se calcula primero la distribución de temperaturas y a partir de éstas los valores de presión de saturación. Luego sólo queda comparar los valores de presión de vapor a lo largo del cerramiento con los valores de presión de saturación calculados. Si aquellas son superiores en algún punto a la presión de saturación, entonces se producen condensaciones. Esto es lo que hay que evitar!
1. Cálculo de distribución de temperaturas con AISLAM
AISLAM permite el cálculo de la distribución de temperaturas a través de las diferentes capas de un cerramiento. Y como ya se ha comentado en este artículo, este cálculo tiene que ver con el estudio de las condensaciones. No olvidemos que el apartado 2.2.3 de la sección 1 del documento de Ahorro de Energía del CTE exige la limitación de las condensaciones, tanto para obra nueva como para rehabilitación de edificios.
Ejemplo
A continuación vamos a plantear un caso para el estudio de la distribución de temperaturas. Partimos de un cerramiento que se compone de las siguientes capas de interior a exterior:
- Enlucido de yeso de 20 mm.
- Fábrica de ladrillo hueco de 70 mm.
- Cámara de aire no ventilada de 50 mm.
- Enfoscado de cemento de 15 mm.
- Fábrica de ladrillo CV perforado de medio pie.
Espesor total 270 mm. Un tipo de cerramiento muy común por otro lado en la construcción de edificios. No vamos a incluir aislamiento térmico por ahora. Las condiciones para el cálculo son:
- Temperatura interior de 22°C.
- Temperatura exterior de 0°C.
El CTE establece la opción de plantear las condiciones exteriores en función de la localización, y las interiores en función de los datos disponibles.
Selección en AISLAM de las condiciones para el cálculo
Ahora sí. Abrimos AISLAM y creamos un nuevo proyecto. Guardamos con un nombre y empezamos.
Seleccionamos lo que vamos a calcular. Primero seleccionamos Placas planas (cerramiento), después Flujo de calor y por último dejamos seleccionada la opción No estudiar en Condensaciones interiores.
A continuación elegimos las condiciones de partida, es decir, la temperatura interior y exterior antes indicadas. También el coeficiente de convención. Cada uno de estos cuatro valores se introducen en sus campos correspondientes.
Ya vimos en el artículo sobre cálculo del espesor óptimo con AISLAM de dónde se obtienen los valores de los coeficientes de convección:
- Coeficiente de convección_radiación interior impuesto: 7,7 W/m²K para paredes verticales en el interior de los edificios (Apéndice II de la Guía. Ver fuente de este artículo).
- Coeficiente de convección_radiación exterior impuesto: 25,00 W/m²K para paredes verticales en el exterior de los edificios (Apéndice II de la Guía. Ver fuente de este artículo).
Definición del cerramiento
Una vez definidas las condiciones para el cálculo se introducen las capas que componen el cerramiento. En este ejemplo el cerramiento se compone de cinco capas incluida la cámara de aire. Seleccionamos 5 en Nº capas en AISLAM y vamos definiendo cada una de ellas.
Para definir cada capa hacemos clic sobre la bombilla y a continuación seleccionamos el material a la izquierda. Una vez seleccionado, hacemos clic en el icono de ok. AISLAM permite introducir manualmente los materiales que componen el cerramiento que no aparecen en el listado. Este es el caso de la cámara de aire.
Cómo definir una cámara de aire de un cerramiento
Para definir la cámara de aire Introducimos manualmente el Nombre, el Espesor y también directamente el valor de la Resistencia térmica de 0,18 (Ver documento DA DB-HE/1 apartado 2.1.1. Cerramientos en contacto con el aire exterior Tabla 2. Resistencias térmicas de cámaras de aire en m².K/W).
Así como en el resto de materiales se especifica el valor de la conductividad, bien porque se elige el material del listado o bien porque es conocido y se introduce manualmente, para las cámaras de aire se introduce el valor de la resistencia térmica.
Una vez se ha definido todas las capas del cerramiento se hace clic sobre Calcular (esquina superior derecha).
Resultados
En este punto, AISLAM calcula la distribución de temperaturas a la derecha de cada capa. También calcula el coeficiente global de transferencia de calor (U en W/m²K) y el flujo de calor a través del cerramiento definido.
Si queremos obtener los datos de distribución de temperaturas en forma de gráfica, una vez calculadas hacemos clic en Gráfica (junto a Calcular). AISLAM muestra la gráfica en función del espesor del cerramiento en abcisas y de temperaturas en ordenadas.
Si lo que queremos es utilizar los resultados obtenidos y trasladarlos a nuestro proyecto, hacemos clic en Imprimir. AISLAM genera un archivo editable desde un programa de tratamiento de textos.
2. Cálculo de condensaciones en el interior del cerramiento
Tal y como se especifica en el apartado 2.2.3 mencionado anteriormente, resulta imprescindible el estudio de las condensaciones en el desarrollo de cualquier proyecto de edificación. En concreto dicho apartado especifica lo siguiente:
En el caso de que se produzcan condensaciones intersticiales en la envolvente térmica del edificio, estas 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.
A partir del trabajo desarrollado en los apartados anteriores, podemos comprobar si se producen condensaciones en el interior del cerramiento. Para ello seleccionamos en Condensaciones interiores (esquina superior izquierda) la opción Estudiar.
Antes de hacer clic en calcular, introducimos los valores de resistividad al vapor de los materiales definidos manualmente.
Una vez introducimos todos los datos que faltaban por incluir, hacemos clic en Calcular. Enseguida obtenemos los valores, a nivel de cada capa, tanto de la temperatura seca, como de la temperatura de rocío. Si en algún punto, la temperatura seca es más fría que la de rocío, se producen condensaciones. AISLAM lo confirma en la barra inferior: Atención: Condensa en el interior de las placas planas.
Como se ve en la imagen también indica el coeficiente de transferencia de calor (U) y el flujo de calor a través del cerramiento.
En la gráfica se observa mejor dónde se producen las condensaciones. Basta comparar ambas gráficas e identificar el punto en el que se cortan: a 140 mm de la capa interior, en la cámara de aire sobre el enfoscado de cemento. En ese punto la temperatura es de 6,30°C inferior a la de rocío de 6,38°C.
La gráfica de color rojo representa los valores de temperatura seca. La de color verde los valores de la temperatura de rocío.
3. Aislamiento térmico
¿Qué sucede si se sustituye la cámara de aire por un aislante térmico? ¿Desaparecerán las condensaciones? ¿De qué depende? A continuación lo vamos a comprobar. Basta sustituir la cámara de aire del último cálculo con AISLAM por un aislante térmico. Después analizaremos los resultados.
Eliminamos el valor de la resistencia térmica y seleccionamos lana de vidrio. Manteniendo el espesor, el programa asigna el valor correspondiente de la conductividad de la nueva capa. También le asigna un nuevo valor de resistividad al vapor de agua.
A continuación calculamos de nuevo. Y estos son los resultados obtenidos:
La distribución de temperaturas en el cerramiento ha cambiado puesto que el valor global de su resistencia térmica ha aumentado. El valor de la temperatura seca aumenta desde la capa del aislante hacia el interior. Pero también disminuye considerablemente desde la capa del aislante hacia el exterior. Todo ello como consecuencia de la colocación del aislante en esa capa intermedia. Además dichos valores se posicionan por debajo de la temperatura de rocío, que también tiene valores inferiores en las dos últimas capas respecto de los valores iniciales.
La nota a pide de la imagen advierte de que se producen condensaciones, tal y como refleja también la gráfica de distribución de temperaturas a continuación:
Se producen condensaciones en el interior del cerramiento. No en la superficie exterior ni en la interior. Condensa en la capa del aislante y también en la del enfoscado y en la del ladrillo perforado. El CTE advierto lógicamente que no es recomendable la presencia de agua condensada en los materiales aislantes. Un aislante térmico húmedo pierde sus propiedades térmicas entre otras patologías.
Y si el aislante térmico si sitúa en la capa más exterior…
Ahora vamos a analizar qué sucede si se pone aislamiento térmico pero en el exterior. Eliminamos la cámara de aire y colocamos un aislamiento de 50 mm en el exterior. Repetimos los pasos anteriores para definir el nuevo cerramiento.
A continuación hacemos clic en calcular y analizamos los resultados:
Esta vez no condensa. Los valores de la temperatura seca en todas las capas es superior respecto de los valores obtenidos en el cálculo de temperaturas del cerramiento con cámara y con aislante térmico interior. También han variado relativamente los valores de la temperatura de rocío. Pero esta vez la temperatura seca siempre es superior a la de rocío en todas las capas. Por lo tanto no se producen condensaciones ni intersticiales, ni superficiales.
Otras estrategias para limitar el riesgo de condensación en el interior de un cerramiento
Situar el aislante en el exterior del cerramiento no es la única opción para limitar el riesgo de condensaciones en el interior de un cerramiento. Si se coloca aislamiento térmico en cámara conviene separarlo de la hoja exterior expuesta a la humedad y también se puede plantear la ventilación de la misma. En cualquier caso si se producen condensaciones además de estas medidas será necesario evacuar hacia el exterior el agua condensada evitando que la humedad pueda llegar hasta el material aislante.
Otra opción consiste en o bien aumentar la resistencia al paso del vapor en la parte caliente del cerramiento colocando una barrera de vapor en ese lado; o bien reducir la resistencia al paso de vapor en la parte fría del cerramiento mediante la ventilación de la cámara, como ya se ha comentado en el párrafo anterior.
NOTA
Otro parámetro a tener en cuenta cuando se analiza el riesgo de condensaciones es la presión de vapor en las diferentes capas que componen el cerramiento. El CTE en su documento de apoyo DA DB-HE/2 explica el procedimiento para su estudio de forma más ampliada.
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