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Aislamiento intermedio: necesidad o no de barreras de vapor

Barreras de vapor medición

El Comité Técnico de AFELMA ha realizado un amplio estudio con el objeto de establecer una metodología de análisis para poner de manifiesto la necesidad o no de usar barreras de vapor en los cerramientos verticales de fachada. A lo largo de tres artículos, explicaremos qué resultados ha obtenido dicho estudio en base a tres casos concretos: 

En esta situación se opta por usar métodos dinámicos de cálculo que permiten estimar mejor el potencial patológico que pueda existir en el diseño de un cerramiento y adaptarlo mejor a las condiciones reales de clima y uso del edificio.

En este estudio utilizaremos el software de cálculo WUFI 1D, que está basado en la transferencia simultánea de calor y humedad y que ha sido ampliamente validado tanto desde sus aspectos teóricos como contrastados sus resultados con los obtenidos experimentalmente.

Los métodos dinámicos de cálculo son sensibles a las hipótesis de cálculo por lo que la correcta selección de las mismas resulta ser crítico.

Nosotros usaremos las recomendaciones metodológicas propuestas en los documentos editados por Fraunhofer Institut IBP “Handling of typical Constructions” y “Assesing condensation problems in hydophobic mineral fiber”. El primero de ellos indica la mejor forma de modelizar diferentes tipos de cerramientos en Wufi y el segundo la fórmula para interpretar y extraer conclusiones de los resultados de cálculo ofrecidos por Wufi.

Los cálculos deben efectuarse por un periodo de no menos de tres anualidades para verificar que el equilibrio higro térmico se ha alcanzado, los resultados de la primera anualidad están fuertemente sesgados por las condiciones iniciales impuestas a los materiales (normalmente se usan 20ºC de temperatura y 80% de humedad relativa) y por la fecha en que se inician los cálculos (habitualmente 1 de octubre) por lo que no deben considerarse en la evaluación patológica a largo plazo.

La metodología de Glasser profusamente utilizada en el pasado que se basa en métodos estacionarios de cálculo se considera hoy por hoy insuficiente para una evaluación ajustada del riesgo patológico de los cerramientos.

Considerar solo el riesgo de condensación es muy insuficiente, ya que con anterioridad a que se produzca la condensación se habrán dado circunstancias favorables para la proliferación de microrganismos. 

Caso de estudio: Aislamiento intermedio de cerramientos

El aislamiento intermedio en fachadas de doble hoja de albañilería es uno de los casos potencialmente “sensibles” desde un punto de vista del riesgo higrotérmico.

Criterio de evaluación

Los documentos citados en el apartado Metodología establecen que los criterios de “aceptación” son que el cerramiento alcance el régimen higro térmico en el periodo de cálculo y que en la superficie más critica que en este caso es la cara exterior del aislante el contenido de vapor (no es propio hablar de condensación sino se alcanza el 100% de humedad relativa) no exceda la cantidad de 200 g/m2 en ningún momento durante las anualidades en que el régimen higrotérmico es estable (normalmente se excluye el primer año).

Hipótesis de cálculo: Construcción

La construcción está formada por las capas siguientes (desde el exterior hacia el interior):

  • Ladrillo Perforado de ½ pie 15 cm
  • Revoco de mortero 1,5 cm
  • Aislante de Lana Mineral de Vidrio de espesor 10 cm y 17 cm
  • Barrera de Vapor: Sin barrera de vapor / Kraft / Membrana
  • Ladrillo hueco de 5 cm
  • Enlucido de yeso de 1,5 cm

 Diagrama de las capas de la construcción

Hipótesis de cálculo: Materiales

El primero de los materiales que se va a estudiar es el ladrillo perforado:

Ladrillo perforado

Seguimos con el mortero:

Mortero

El aislante:

Aislante

La barrera de vapor Kraft:

Barrera de vapor Kraft

La membrana de la barrera de vapor:

Barrera de vapor membrana

El ladrillo hueco:

Ladrillo hueco

Enlucido de yeso:

Enlucido de yeso

Hipótesis de cálculo: Clima

Se considera como emplazamiento de referencia Madrid por ser una climatología moderadamente rigurosa desde un punto de vista higrotérmico (obviamente las conclusiones extraídas no serán “exportables” a otras climatologías más rigurosas). En los gráficos siguientes se presentan los valores representativos de este clima.

Temperatura/Humedad relativa

Lluvia y radiación

Gráfico lluvia

Temperatura del aire

Hipótesis de cálculo: Orientación y efecto de la lluvia batiente

Para tomar en cuenta el efecto de la radiación solar sobre los cerramientos se han considerado cuatro orientaciones posibles NORTE / SUR / ESTE / OESTE (obviamente al tratarse de fachadas se considera la inclinación como vertical). Para considerar el efecto de la lluvia se usa el método “por defecto incluido en Wufi.

Orientación y lluvia batiente

Hipótesis de cálculo: Condiciones interiores

Las condiciones interiores de temperatura y humedad son tan críticas como pueden serlo las exteriores. Se considera que la temperatura interior se mantendrá a 20ºC cuando la exterior no supere los 10ºC y de 25ºC cuando la temperatura exterior supere los 20ºC la humedad relativa interior será del 40% cuando la temperatura exterior no supera los -10ºC y del 70% cuando la temperatura exterior supero los 20ºC.

Estas condiciones son acordes a lo que prescribe la Norma EN 15026 para una carga de humedad “elevada” y puede representarse mediante los gráficos siguientes.

Condiciones interiores

Hipótesis de cálculo: Condiciones superficiales

En este apartado se pueden incluir las diferentes condiciones en las superficies tales como presencia de materiales resistentes al vapor o color de las superficies etc.

Se usaran los valores por defecto y solo se adaptará el color de la superficie externa para considerarla del tipo “rojo ladrillo”.

Condiciones superficiales

Hipótesis de cálculo: Condiciones iniciales

Para las condiciones iniciales para el cálculo se considerará una humedad relativa constante de 80% y una temperatura de 20ºC en todas las capas.

Condiciones iniciales

Hipótesis de cálculo: Fuentes de humedad interna

Se considera que una fracción (2%) de la lluvia incidente en la fachada puede penetrar hasta la capa de mortero y la cara exterior del aislante. Esta hipótesis se considera severa desde un punto de vista higrotérmico.

Fuentes de humedad interna 1

Fuentes de humedad interna 2

Fuentes de unidad interna 3

Cálculos y resultados

Para cada una de las diferentes variantes (2 espesores del aislante * 3 tipos BdV *4 orientaciones = 24 casos) se efectúan los cálculos y se analizan los resultados siguientes:

Evolución del contenido de vapor de agua en cada capa 

Ejemplo de resultados para una variante de cálculo:

Contenido de agua total

Agua ladrillo perforado

Agua mortero

Agua aislante 1

Agua aislante 2

Agua barrera de vapor kraft

Agua ladrillo hueco doble

Agua enlucido de yeso

Nota: La capa de aislante (URSA 035) se ha subdividido en dos para poder evaluar el contenido de vapor por unidad de superficie en la más externa.

Todos los contenidos de vapor quedan estabilizados después de la primera anualidad.

Humedad relativa en la cara externa del aislante

Ejemplo de resultados para una variante de cálculo:

Humedad en la cara externa del aislante

Aunque a veces se usa este parámetro como indicador del riesgo patológico en realidad es poco adecuado ya que el riesgo de proliferación de microorganismos es dependiente de la dupla temperatura y humedad y considerar solo uno de ellos no permite una evaluación completa rigurosa. Se suele considerar que si se dan humedades relativas superiores al 80% se debe proceder a un análisis más detallado y que si se llega al 100% indica la formación de agua líquida.

Contenido de vapor de agua en la cara externa del aislante

Ejemplo de resultados para una variante de cálculo

Ejemplo de vapor de agua

Ejemplo: Valor máximo 3,89 kg/m3. Como la capa es de 1cm de espesor 3,89 * 0,01 = 0,039kg/m2, por lo tanto, 39 g/m2.

Análisis del riesgo de formación de microorganismos en la cara externa del aislante

Se utiliza el postprocesador Wufi-Bio para este menester (excluyendo la primera anualidad). Se considera que el material bajo análisis es de Clase II (materiales de edificación minerales porosos). A continuación se expone un ejemplo de resultados para una variante de cálculo (el semáforo indica el grado de riesgo):

Resumen de los resultados

Para poder comparar mejor los resultados se recopilan los más relevantes (los relativos a la cara exterior del aislante que resulta ser la más crítica) en las tablas siguientes:

Nota: en rojo se indican aquellos casos que el valor supera el criterio de aceptación, en amarillo los que presentan un riesgo moderado y en verde los resultados que se consideran aceptables de acuerdo con los criterios

Contenido de vapor cara externa del aislante g/m2

Resultados contenido de vapor

Riesgo de proliferación microorganismos

Resultado riesgo de proliferación

Humedad relativa máxima en la cara exterior del cerramiento %

Resultados humedad relativa máxima

Conclusiones

Limitaciones: Las conclusiones extraídas de este caso pueden no ser válidas para otras climatologías, tampoco son válidas para otras condiciones higro térmicas interiores u otras condiciones iniciales que pudieran establecerse.

  • En la situación de cálculo considerada es desaconsejable el diseño sin barrera de vapor exceptuando las orientaciones Sur en las que la barrera de vapor puede ser prescindible, las barreras de vapor mínimas como el Papel Kraft parecen ser suficientes, el uso de membranas es recomendable por motivos de facilitar la continuidad de la barrera de vapor y para asegurar la estanquidad al aire si es necesario.
  • Las soluciones mediante insuflado de materiales aislantes en la cámara comporta un cierto riesgo desde un punto de vista higro térmico por lo que deberá validarse caso por caso en función de la climatología y las condiciones de uso interiores.
  • El aumento de aislamiento mejora relativamente poco desde un punto de vista higro térmico sin permitir cambiar la evaluación del riesgo higro térmico del cerramiento, obviamente es decisivo en la reducción de la transferencia de calor y por lo tanto siempre recomendable.
  • Los criterios de contenido de vapor límite de 200 g/m2 y los evaluados con WUFI-BIO son coherentes entre sí, aunque el criterio de riesgo de proliferación de microorganismos es más exigente que el de la cantidad de vapor contenido en la capa externa del aislante, el criterio de Humedad relativa máxima en una capa no parece proporcionar información suficientemente discriminatoria para concluir sobre la patología de los cerramientos.

Trabajos futuros: Quedaría para futuros trabajos el análisis de esta misma solución en otras condiciones climáticas o condiciones interiores o características higro térmicas de los materiales componentes de los cerramientos otros niveles de aislamiento,… También quedaría para futuros trabajos el comportamiento de otros cerramientos de fachadas tales como aislamiento interior, aislamiento por el exterior ETICS o Fachadas Ventiladas.

Estudio y artículo realizados por el comité técnico de AFELMA:
AFELMA logo
https://afelma.org/

Modificado por última vez enJueves, 21 Mayo 2020 11:08
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