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La humedad y la calidad del aire ¿cuál es su nivel óptimo? ¿cómo medirla?

Higrómetro tradicional de bobina para medir la humedad relativa del aireLa humedad y su relación con la calidad del aire y salubridad de los espacios interiores es uno de los temas que se ha puesto en el punto de mira con la situación sanitaria del COVID-19.  En este artículo Oliver Style, de Progetic, presenta los conceptos básicos sobre la medición de la humedad del aire interior, las implicaciones para la salud que puede tener un bajo o alto nivel de humedad, y el nivel que se considera óptimo para el aire interior. Por último, se presentan una serie de soluciones- pasivas y activas- que pueden ayudar a mejorar la humedad del aire interior.


Cómo medir la humedad en casa

La humedad relativa del aire define la relación entre la cantidad de vapor de agua que tiene una masa de aire y la máxima cantidad de vapor de agua que puede transportar. Dicho de otra manera, la humedad relativa es la relación entre la presión parcial del vapor de agua y la presión de vapor de saturación a una temperatura y presión determinada. Se mide con un porcentaje.

La humedad absoluta define la cantidad de vapor de agua por unidad de volumen de una masa de aire y se mide típicamente en gramos de agua por kilo de aire seco (g/kg a.s), a una presión determinada.

La relación entre la humedad relativa y absoluta se aprecia con el siguiente ejemplo, y se visualiza de manera sencilla en el diagrama psicrométrico de la Figura 2(los valores son para una presión de 101.325 Pa).

  • En el Punto 1, la temperatura seca de aire es 20 ºC, la humedad relativa 50 %, y la humedad absoluta 7,3 g/kg.
  • Sin añadir más vapor de agua al aire (humedad absoluta), si aumento la temperatura seca a 25 ºC, la humedad relativa baja a 37 % (porque ahora, a mayor temperatura, es capaz de transportar más vapor de agua), mientras que la humedad absoluta se mantiene en 7,3 g/kg. Aquí estamos en el Punto 2 en el diagrama.
  • En cambio, si aumento la temperatura a 22 ºC y también añado 1 g/kg de vapor de agua al aire, la humedad relativa se mantiene en 50 %, mientras que la humedad absoluta aumenta a 8,2 g/kg. Aquí estamos en el Punto 3 en el diagrama.

Figura 2: Diagrama psicrométrico mostrando 3 puntos de temperatura & humedades diferentes

Figura 2: Diagrama psicrométrico mostrando 3 puntos de temperatura & humedades diferentes

El ejemplo muestra que la humedad relativa puede ser un indicador confuso para medir la humedad del aire interior en un edificio, ya que depende de la temperatura seca y la humedad absoluta. Por eso, probablemente, es más útil hablar de la humedad absoluta al momento de valorar su impacto sobre la calidad del aire.

¿Cómo podemos medir el nivel de humedad del aire? Lo podemos medir con un higrómetro. El primero fue inventado en 1480 por Leonardo Da Vinci. Mide un cambio mecánico o (en versiones modernos) eléctrico en una sustancia cuando absorbe humedad. La Figura 1muestra un ejemplo de un higrómetro de bobina tradicional.  

¿Cuál es el nivel óptimo de humedad en una casa o edificio?

Según un estudio realizado por Peder Wolkoff [1] de la National Research Centre for the Working Environment, Dinamarca, bajos y altos niveles de humedad relativa, favorecen la transmisión y alarga de la vida de los virus de la gripe (aunque señala que la relación entre temperatura, humedad, el virus y los aerosoles es compleja). Indica que una exposición prolongada a bajos niveles de humedad (relativa y absoluta) provoca síntomas de irritación en los ojos y vías respiratorias, afecta de manera negativa a la productividad laboral, la calidad del sueño y las cuerdas vocales. Además, el aire seco provocar descargas electrostáticas, piel seca y enfermedades inflamatorias crónicas de la piel de origen autoinmunitario como la psoriasis [2].

En un informe de la OMS sobre la calidad del aire interior en relación a la humedad y el moho [3], se indica que un nivel alto de humedad del aire promueve el crecimiento de ácaros de polvo y hongos, aumentando la exposición de las personas a ácaros, alérgenos fúngicos y toxinas e irritantes fúngicos. Ambientes interiores húmedos pueden contener también mayor cantidad de bacterias, endotoxinas bacterianas y otros microorganismos como amebas. Al humedecerse, se puede acelerar la degradación química de los materiales de construcción, aumentando también la emisión de Compuestos Orgánicos Volátiles (VOCs), incluyendo el formaldehido, provocando a la vez degradación estructural, siendo especialmente sensibles materiales como la madera. Su estabilidad dimensional depende en gran medida del contenido de agua del mismo material y la humedad del espacio donde se encuentra. Para minimizar los cambios dimensionales de la madera, conviene que su contenido de agua por masa se mantenga entre el 6% y el 14%, a una humedad absoluta entre 6 y 14 g/kg (humedad relativa 40-60%, temperatura seca 21-27 ºC) [5]. 

Muchos materiales de acabados interiores, especialmente pinturas, contienen componentes que se convierten en gases con la presencia de un solvente como el vapor de agua. Estudios realizados por Dr Richard Corsi indican que las emisiones de VOCs de pinturas aumentan conforme aumenta la humedad relativa del aire [4 & 5].

Estos fenómenos se aprecian en la Figura 3, que indica el efecto de un bajo y alto nivel de humedad relativa sobre el crecimiento de las bacterias, los virus, los microorganismos y los ácaros, y sobre las infecciones respiratorias, la fiebre del heno, las reacciones químicas y la generación de ozono. Conforme la Figura 3, el rango de humedad relativa óptima es de 40 % a 60% (para una temperatura del aire de 20 ºC – 22 ºC).

Figura 2: Diagrama psicrométrico mostrando 3 puntos de temperatura & humedades diferentes


Figura 3: Humedad relativa y el impacto sobre la salud (adaptado de [6 y 7])

El Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios, RITE [8], indica que para personas con actividad metabólica sedentaria de 1,2 met, con grado de vestimenta de 0,5 clo en verano y 1 clo en invierno y un PPD entre el 10 y el 15 %, los valores de la humedad relativa (y temperatura operativa) tienen que estar entre los límites mostrados en la Figura 4.


Confort higrotérmico según los requisitos de RITE para invierno
 
Figura 4: Condiciones interiores de diseño para los edificios, RITE (valores de humedad absoluta añadidos por el autor)

 

La Figura 5 muestra estas condiciones para invierno en un diagrama psicrométrico (se asume que la temperatura del aire es idéntica a la temperatura operativa. La operativa es la media entre la temperatura del aire y la temperatura media radiante):

Confort higrotérmico según los requisitos de RITE para invierno

Figura 5: Confort higrotérmico según los requisitos de RITE para invierno

 

La Figura 6 muestra estas condiciones para verano en un diagrama psicrométrico:

Figura 6: Confort higrotérmico según los requisitos de RITE para verano

Figura 6: Confort higrotérmico según los requisitos de RITE para verano  

¿Cómo se puede mejorar las condiciones de humedad dentro de un edificio?

A continuación, presentamos algunas soluciones que pueden ayudar a mejorar las condiciones de humedad en un edificio, divido entre soluciones pasivas (relacionadas con los materiales y la calidad constructiva), y soluciones activas (relacionadas con las instalaciones mecánica y/o eléctricas).

Soluciones pasivas

  • Aislamiento térmico y ventanas de buenas prestaciones térmicas: una buena protección térmica mediante el aislamiento continuo (sin puentes térmicos) y ventanas aislantes, aumenta la temperatura de las superficies interiores, evitando el crecimiento de microorganismos y/o condensaciones
  • Hermeticidad al aire: al reducir las infiltraciones & exfiltraciones de aire se reduce el riesgo de moho y condensación superficial o intersticial. Un alto nivel de hermeticidad tiene que ir siempre acompañado por un control correcto de la renovación de aire (ver abajo).
  • Control del flujo de vapor de agua en los elementos constructivos: un correcto control del vapor de agua reduce el riesgo de humedades superficial i/o intersticiales.
  • Impermeabilización: drenar y/o proteger de la humedad y/o lluvia, muros contra terreno, muros de fachada, cubiertas, y ventanas, para reducir la entrada de humedad por capilaridad.
  • Acabados interiores con materiales higroscópicos y/o fungicidas: la arcilla, por ejemplo, es un material con gran capacidad de absorción de humedad, y puede ayudar a amortiguar picos de humedad del aire interior, absorbiendo y cediendo humedad cíclicamente. Pinturas de cal pueden ayudar a reducir el crecimiento de microorganismos en las superficies por sus propiedades fungicidas.

Soluciones activas

  • Ventilación: controlar la renovación de aire mecánicamente de todas las estancias de un edificio, de preferencia con una ventilación mecánica de aire 100% exterior (sin recirculación), con recuperación de calor (de preferencia con recuperadores estáticos, no rotativos [9]), con los caudales que indica el CTE. Caudales de renovación altos en invierno pueden reducen el nivel de humedad del aire interior, requiriendo humidificación y/o el uso de plantas para aportar humedad.
  • Humidificar: si es necesario, humidificar el aire interior en invierno, sobre todo en zonas frías y secas.
  • Deshumidificar: eliminar vapor de agua del aire interior de manera adecuada en verano, sobre todo en zonas húmedas.
  • Aislamiento de conductos & tuberías: asegurar que los conductos y las tuberías calor portantes o de fluidos queden aislados correctamente, para evitar condensaciones superficiales.

Agradecimientos

Gracias a Bega Clavero de Progetic por sus aportaciones.  

Bibliografía

[1] Peder Wolkoff, 2018, “Indoor air humidity, air quality, and health – An overview”, National Research Centre for the Working Environment, NRCWE, Lersø Parkallé 105, Copenhagen Ø, Denmark. Publicado en International Journal of Hygiene and Environmental Health 221 (2018) 376–390

[2] Nowak M., Brodsky E., Curd D., Wolfe J., “Humidity and Occupants. What the Latest in Humidity Research Means for You”. Air-Conditioning, Heating, and Refrigeration Institute (AHRI)

[3] World Health Organisation (Organization Mundial de Salud), 2009, “WHO guidelines for indoor air quality: dampness and mould”, ISBN 978 92 890 4168 3. https://www.who.int/airpollution/guidelines/dampness-mould/en/

[4] Richard L. Corsi Ph.D., PE, 2013, “Relative humidity and paint emissions (HC-O-O), Building Energy & Reactivity Complex Interactions.”  Simple Solutions, IAQ 2013 – Environmental Health in Low Energy Buildings – Vancouver, BC, Canada October 17th, 2013

[5] Robert Bean, 2016, “Humidity: An Important Nexus in Indoor Environmental Engineering”. http://www.healthyheating.com/Relative_Humidity_Therma-Stor.htm#.Xs-uczr7R6s

[6] E.M. Sterling, A. Arundel, and T.D. Sterling, 1985, “Criteria for Human Exposure to Humidity in Occupied Buildings”, ASHRAE Transactions, Vol. 91, Part 1.

[7]ASHRAE, 2016, “HVAC Systems and Equipment Handbook” – Ch 22.

[8] Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios, Versión Consolidada, Madrid septiembre de 2013. Ministerio de Industria, Energía y Turismo.

[9] REHVA COVID-19 guidance document, April 3, 2020, “How to operate and use building services in order to prevent the spread of the coronavirus disease (COVID-19) virus (SARS-CoV-2) in workplaces”.

Modificado por última vez enMiércoles, 03 Junio 2020 09:42
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