IRAM 11625 - VERIFICACIÓN DEL RIESGO DE CONDENSACIÓN DE VAPOR DE AGUA

IV

NORMA IRAM N° 11625 (VERSIÓN (VERSIÓ N AÑO 2000) - VERIFICACIÓN VERIFIC ACIÓN 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. Para realizar el cálculo debemos conocer además las temperaturas y humedades relativas tanto en el interior como en el exterior de la vivienda.

(1)

(2) (3)

(4)

INT.

EXT.

e1

e2

e3

λ1

λ2

λ3

La Norma IRAM N° 11625 fija los siguientes valores: Interior: ti = 18°C 18°C Para local destinado a vivienda - tabla N°2 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%

DOCUMENTO TECNICO: ACONDICIONAMIENTO HIGROTERMICO - 1

Secretaría de Obras Públicas - Subsecretaría de Desarrollo Urbano y Vivienda Dirección Nacional de Políticas Habitacionales - Dirección de Tecnología e Industrialización

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: Δt = ti – te Y como ya conocemos: RT = Rsi + Rt + Rse Donde, recordamos: e1 e2 Rt = + + λ1

λ2

e3 λ3

Cabe aquí una consideración importante. El valor de R si que debe adoptarse según el apartado 5.2.3.1 de la Norma es 0,17m 2K/W tanto para muros como para techos, en cambio R se 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 = t = 18°C θ i 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:



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 (t i) 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 t r1. 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 y debe reestudiarse la solución constructiva del muro.

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 0,17m 2K/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



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. Rsi Δt t1 = ti 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 R si, 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). R2 Δt t2 = t1 RT e1

R2 =

λ1

Así siguiendo se calcula la temperatura en los sucesivo s planos, obteniéndose finalmente un gráfico de las características siguientes: t(°k) ti t1

t2

INT.

EXT. t3

te t4



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 R v 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: e1 e2 3 Rv = + + δ1

δ2

δ3



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: Pv3 = Pv2 - Rv3 Δp Rv

e1

e2

e3

δ1

δ2

δ3

Calculamos por este procedimiento las presiones de vapor en los cuatro planos. Conocidas entonces las pre siones 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



Superposición de gráficos - Verificación IV.3.2.c Tengo ya las dos herramientas bási cas: 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 condensació n (de hecho basta con comparar ambas temperaturas en cada plano, pero graficando se visualiza mejor el problema. t(°k) ti t1 ti INT.

t2

t r1 tr2

EXT. 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 definicion es 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 zo na 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 in stersticial. Por ello se debe efectuar, en todos los casos, la verificación analítica aquí explicada.



t(°k) ti

t1 t2 t r1

INT.

t r2

t r3 EXT. t3

t4

te

t r4

Hojas de aluminio 25 micrones ρ = 0 8 micrones 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/m 2hkPa 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 e jemplo un film de polietileno en el plano (2).



t (°k) ti

t1 t r1

INT.

barrera de vapor

t2 t r2 t´r2

EXT.

t3 t4

te

t r3 t r4

Nótese que aparece una t´ r2 porque hemos incorporado un nuev o material que por sus características hace aumentar considerablemente el valor de la resistencia al paso del vapor, de manera que P V2 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 l ugar 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.



a)Ático débilmente ventilado o no ventilado Condensación superficial Dado que debemos adoptar R si = 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 ei 0,85 RF = 0,85 Rsi + 0,85 Σ + 0,85 Rse λi

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 R si del coeficiente 0,85, razón por la cual en este caso: ei 0,85 RF = Rsi + 0,85 Σ + 0,85 Rse λi

Aplicando valores 0,85 RF = 0,17 + 0,85

0,011 0,05 + 0,034 0,16

+ 0,85 x 0,10 =

m2K = 0,17 + 1,308 + 0,085 = 1,563 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 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 θ =

ti

-

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.



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) int erpolando entre dos valores sucesivos cuando corresponda. En la tabla siguiente hemos adoptado ese segundo método. CAPA (1) Nº AIRE INTERIOR 1 Resist. Sup. Int. Forjado 2 Machimbre Pino ½”

e (2) m

λ

(3) W/mK

R (4) m2K/W

δ

Rv (7) m2hkPa

0,035

0,314

HR (8) % 67

tr (10) ºC 11,70

(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

- 0,78

0,500

-2,40

+1,62

- 0,78

0,500

-2,40

+1,62

- 0,78

0,500

-2,40

+1,62

-1,20 -1,20

0,500 0,500

-2,40 -2,40

+1,20 +1,20

17,00 0,011x0,85

0,16

0,058 16,30

P (9) kPa 1,380

ΔT

62,500 16,30 0,05x0,85

0,034

1,250 0,10X0,85 = 0,085 0,10X0,85 = 0,085

5 Rse forjado 6 Rse inferior cubierta 7 Cubierta de chapa

(6) g/mhkPa

0,10x0,85= 0,0850

3 Film Polieilenot. 100u 4 Lana de vidrio

t (5) C 18,00

0,005X0,85

110

0,500

0,000

0,100

0

8 --------9 --------10 Resist. Sup. Ext. Cubierta AIRE EXTERIOR TOTAL

0,04X0,85 = 0,034 1,598

19,20

90 62,914

Como se observa en la columna (11) todos los existe riesgo de condensación intersticial

ΔT

0,880

son positivos, luego no

a) Ático ventilado Vale tanto para condensación superficial como intersticial el cálculo realizado en a). En consecuenc ia el techo verifica también en este caso.



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 y

θ= 18°C

– 0,17 x 19,2 = 16,19°C 1,803

Condensación intersticial Recurrimos también aquí a volcar el cálculo en la tab la 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) m2K/W

t (5) C 18,00

P (9) kPa 1,380

tr (10) ºC 11,70

(11) ºC +6,30

1,380

11,70

+5,20

1,377

11,70

0502

-2,40

-0,07

0,500

-2,40

+2,33

-1,20

0,500

-2,40

+1,20

0,500 -2,40 0,880

+1,20

δ

(6) g/mhkPa

Rv (7) m2hkPa

HR (8) % 67

0,10 16,90

2 Machimbre Pino ½”

0,011

0,16

0,069

0,035

0,314

16,14 3 Film Poliet. 100u 4 Lana de vidrio 5 Resist.superf. forjado-ático-------

ΔT

62,500 16,14 0,05

0,034

1,471

0,500

0,100

+4,44 +18,54

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.



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 h orizontales) 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 amb iente. 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 im portantes, 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 dise ño 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 Vivi endas de Interés Social" en sus apartados 4.3.1.5 y 4.3.2.



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