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Desempeño Térmico en Envolvente: Humedad

MSc Ing. Timo Márquez

Septiembre 03 2012

Escuela de Arquitectura

Desempeño Térmico en Envolvente: Humedad

Ing. Timo Márquez

Septiembre 03 2012

Escuela de Arquitectura

HUMEDAD EN EDIFICACIONES

Iñaki Gomez. Caracterización Higroscópica de Materiales de Construcción. Tesis Doctoral. U. del Pais Vasco. 2006

http://www.masbricolaje.com/humedad-en-los-edificios/

HUMEDAD EN EDIFICACIONESTRANSPORTE DE LA HUMEDAD

La humedad en los edificios pueden dividirse generalmente en 3 categorías principales, cada una causada por diferentes fenómenos. Las categorías

• el aumento de la humedad, • la penetración de la humedad y • la condensación.

Aumento de la humedadAumento de la humedadEl aumento de la humedad es el movimiento ascendente de las aguas subterráneas a través de los poros de un muro de mampostería permeable a través de un proceso llamado

La capilaridad es el mismo proceso que permite la circulación de agua de las raíces del árbol de copas a través de células estrechamente apiladas a pesar de la fuerza de gravedad.

La humedad en los edificios pueden dividirse generalmente en 3 categorías principales, cada una causada por diferentes fenómenos. Las categorías son:

El aumento de la humedad es el movimiento ascendente de las aguas subterráneas a través de los poros de un muro de mampostería permeable a través de un proceso llamado capilaridad.

capilaridad es el mismo proceso que permite la circulación de agua de las raíces del árbol de copas a través de células estrechamente apiladas a pesar de la fuerza de gravedad.

CONTROL DE LA HUMEDAD EN EDIFICACIONESTRANSPORTE DE LA HUMEDAD

CAPILARIDAD

La Capilaridad es un fenómeno natural que se produce por la absorción del agua a través de materiales porosos como lo son todos los materiales de construcción.

Así, la humedad contenida en la tierra es absorbida por la cimentación y las paredes. Las absorbida por la cimentación y las paredes. Las consecuencias son: la caída del revestimiento, manchas, mohos, malos olores, salitre, ácaros, etc.

CONTROL DE LA HUMEDAD EN EDIFICACIONES

http://www.humitec.es/?seccion=capilaridad




CondensaciónEl aire interior de edificios a menudo incorpora alto contenido de humedad debido a la El aire interior de edificios a menudo incorpora alto contenido de humedad debido a la de los habitantes en la cocina, baño, secar la ropa,

Cuando este aire húmedo se enfría su capacidad para mantener el vapor de agua disminuye y una vez se alcance el punto de rocío, el condensado se deposita en superficies que tengan una temperatura más baja que el aire cargado de humedad

Este condensado es inmediatamente evidente en superficies no porosas como el vidrio y la cerámica.


El aire interior de edificios a menudo incorpora alto contenido de humedad debido a la actividad El aire interior de edificios a menudo incorpora alto contenido de humedad debido a la actividad en la cocina, baño, secar la ropa, filtración de aire, etc.

este aire húmedo se enfría su capacidad para mantener el vapor de agua disminuye y una vez se alcance el punto de rocío, el condensado se deposita en superficies que tengan una temperatura más baja que el aire cargado de humedad.

Este condensado es inmediatamente evidente en superficies no porosas como el vidrio y la


FILTRACIONES DE AIRE, CONDENSACION

¿Qué pasa? .

http://healthandenergy.com/air_leakage_test_process.htm

http://www.wbdg.org/resources/env_iaq.php




Humedad penetranteLa humedad penetrante es el término que describe la entrada de agua en las viviendas del La humedad penetrante es el término que describe la entrada de agua en las viviendas del edificio a través de sus paredes. El agua puede empapar a través de las paredes y en niveles que están por encima y por debajo del suelo (flujo agua liquida

Por ejemplo la humedad penetrante puede ser el resultado de defectos de unión entre las ventanas y las paredes o podría ser la combinación de una fuga de agua de lluvia y de tuberías en mal estado apuntando ladrillos dañados o heladas, que ha permitido que la humedad penetre por completo a través de la pared (difusión)


La humedad penetrante es el término que describe la entrada de agua en las viviendas del La humedad penetrante es el término que describe la entrada de agua en las viviendas del edificio a través de sus paredes. El agua puede empapar a través de las paredes y en niveles

flujo agua liquida)

ejemplo la humedad penetrante puede ser el resultado de defectos de unión entre las ventanas y las paredes o podría ser la combinación de una fuga de agua de lluvia y de tuberías en mal estado apuntando ladrillos dañados o heladas, que ha permitido que la humedad penetre

HUMEDAD EN EDIFICACIONES TRANSPORTE DE LA HUMEDAD

GRAVEDAD (FLUJO DE AGUA LÍQUIDA):

• Lluvia

• Fugas de agua

• Infiltraciones directas

HUMEDAD EN EDIFICACIONES TRANSPORTE DE LA HUMEDAD

DIFUSIVIDAD:

Entre 2 masas de aire con diferente presión de vapor se produce un flujo de vapor para compensar la diferencia de presión. La difusividad es el movimiento diferencia de presión de vapor a través de un medio poroso

Entre 2 masas de aire con diferente presión de vapor se produce un flujo de vapor para compensar es el movimiento del vapor de agua como resultado de la

de vapor a través de un medio poroso. Este depende del tipo de material.

DIFUSIVIDADSICROMETRÍA

• PRESIÓN DE SATURACIÓN DEL VAPOR DE AGUA EN EL AIRE (Cuando el aire esta saturado de vapor de agua

+

−=′′ 235

402503,12

tv ep para 0 < t < 100 º C

+

−

=′′ 15,273

83,6142391,17

tv ep para -40 < t ≤ 0 º C

HR (%)

pv presión parcial del vapor de agua en el aire

p’’v presión de saturación del vapor de agua a la temperatura

del aire

=′′v ep para -40 < t ≤ 0 º C

• HUMEDAD RELATIVA (HR)Relación entre cantidad de vapor de agua en el airea y la que tendía si estuviera completamente saturada

100⋅

′′

=v

v

p

pHR

PRESIÓN DE SATURACIÓN DEL VAPOR DE AGUA EN EL AIRE (p’’v)

para 0 < t < 100 º C (bar)

40 < t ≤ 0 º C (bar)

presión parcial del vapor de agua en el aire

presión de saturación del vapor de agua a la temperatura

40 < t ≤ 0 º C (bar)

Relación entre cantidad de vapor de agua en el airea y la que tendía si estuviera completamente


• HUMEDAD ESPECÍFICA (xw)

A

v

Aire

OH

wm

m

m

mx == 2

La ecuación anterior, siguiendo la ley del gas ideal, puede escribirse como:

vtot

v

vtot

v

A

vw

pp

p

pp

p

M

Mx

−⋅≈

−⋅= 622,0

xw (kg H2O / kg aire seco )

m H2O masa de vapor de agua en el aire

m Aire masa de aire seco

La ecuación anterior, siguiendo la ley del gas ideal, puede escribirse como:

xw (kg H2O / kg aire seco )

Mv peso molecular del agua (18 kg/kmol)

MA peso molecular del aire (29 kg/kmol)

ptot presión total del aire húmedo

• DIAGRAMA SICROMÉTRICO


¿Qué pasa cuando aumenta la humedad en los materiales, y que impacto puede tener sobre su desempeño energético?

Condiciones ext:tout = -1 ºC

HRout = 40 %

Poliestireno Expandido

e= 5cm

• Al analizar la presión de vapor de agua y de saturación de vapor se puede identificar si existe situación de condensación.

Condiciones int:tin = 20 ºC

HRin= 60 %

Hormigón Armado

e= 15cm

Al analizar la presión de vapor de agua y de saturación de vapor se puede identificar si existe

Para eliminar el vapor de agua del interior:

Ventilar bien la casa para dejar salir el vapor de agua que respiramos las personas y el que se produce en cocinas, baños, etc.

Utilizar materiales de construcción que “respiren”, es decir, que dejen salir el vapor de agua que se genera en el interior de la vivienda. Esto implica la utilización de enfoscados, aislantes y pinturas de poro abierto.

Emplear deshumidificadores. También puede Emplear deshumidificadores. También puede captarse la humedad mediante sales como el cloruro de calcio y evaporarse en el exterior en evaporadores solares, pero es necesario que luzca el sol.

No generar vapor: no poner la ropa a secar en los radiadores.

http://abioclimatica.blogspot.com/

ENCUENTRO TECHUMBRE-MURO EXTERIORSituación Convencional

Te: 0 ºC

Ti: 20 ºC

Clases de condensación: Mgs Eficiencia Energética. U. Mayor (EECHILE)

• Existe mayor posibilidad de condensación en los encuentre entre diferentes elementos debido a puentes térmicos.

MURO EXTERIOR

Te: 0 ºC

Te: 0 ºC

TEMPERATURAS

Ti: 20 ºC

Te: 0 ºC

Existe mayor posibilidad de condensación en los encuentre entre diferentes elementos debido a puentes térmicos.

Te: 0 ºC

ENCUENTRO TECHUMBRE-MURO EXTERIORSituación Convencional

Ti: 20 ºC


• La existencia de puentes térmicas genera mayor flujos de calor

Te: 0 ºC

MURO EXTERIOR

Ti: 20 ºC

Te: 0 ºC

La existencia de puentes térmicas genera mayor flujos de calor

FLUJO DE CALOR

ENCUENTRO TECHUMBRE-MURO EXTERIOR Detalle Constructivo Optimizado


MURO EXTERIOR

Te: 0 ºC

ENCUENTRO TECHUMBRE-MURO EXTERIOR Situación Optimizada

Ti: 20 ºC


MURO EXTERIOR

TEMPERATURAS

Ti: 20 ºC

Te: 0 ºC

Te: 0 ºC

ENCUENTRO TECHUMBRE-MURO EXTERIOR Situación Optimizada

FLUJO DE CALOR

Ti: 20 ºC


MURO EXTERIOR

FLUJO DE CALOR

Ti: 20 ºC

Te: 0 ºC

EJERCICIOS

Ejercicio 1:

¿Existen condensación superficial en un vidrio simple en las condiciones indicadas?

Datos:

•hin = 10 (W/m2K )

• hout= 20 (W/m2K)

TAUQ ∆=

inin tAhQ ∆=

inin thTU ∆=∆

• tvs =

tin = 25 (ºC)

HRin = 50 %

tout= -1 (ºC)

1. Calcular U de configuración

2. Calcular Q para condiciones dadas

3. Calcular Tvs

4. Determinar si existen condensación4. Determinar si existen condensación

(ver resolución de ejemplo entregado)

EJERCICIOS

Ejercicio 2: ¿Condensa un termopanel en las condiciones indicadas?

Datos:

• Utotal = 2,8 (W/m2K)

• hin = 10 (W/m2K )

• hout= 20 (W/m2K) 1.

2.

3.

4.

• ttp =

tin = 20 (ºC)

HRin = 50 %

tout= -1 (ºC)

4.


en las condiciones indicadas?

1. Calcular U de configuración

2. Calcular Q para condiciones dadas

3. Calcular Tvs

4. Determinar si existen condensación4. Determinar si existen condensación


Ejercicio 3: ¿A que HR condensará un termopanel de las características del ej. 2?

EJERCICIOS

de las características del ej. 2?

DIFUSIVIDADDIFUSIÓN DEL VAPOR DE AGUA

• ECUACIÓN DE DIFUSIÓN EN UNA SOLUCIÓN CONSTRUCTIVA

( )outinOH ppAKm2

−⋅⋅=&

poutpin

d1

m

kH2O

d2

pout

e1

pin

e2

( )11

1 pAe

dm ∆⋅⋅=&

( )22

2 pAe

dm ∆⋅⋅=&

( )bvOH pAkm2

∆⋅⋅=&

En el hormigón

En el aislante

En la barrera de vapor

ECUACIÓN DE DIFUSIÓN EN UNA SOLUCIÓN CONSTRUCTIVA

Transferencia de masa (kg / s )

KH2O

Permeanza Global (kg / s�m2�Pa)

A Área (m2)

p Presión parcial del vapor de agua (Pa)

m&

El anterior calculo solo se puede realizar con materiales no porosos (e.g. vidrios).

Con materiales porosos, como cualquier Con materiales porosos, como cualquier configuración constructiva la difusión depende de la:

• permeabilidad del material (difusividad)

• la diferencia de presiones de vapor (p)

DIFUSIVIDADDIFUSIÓN DEL VAPOR DE AGUA

• ECUACIÓN DE DIFUSIÓN EN UNA SOLUCIÓN CONSTRUCTIVA

( )outinOH ppAKm2

−⋅⋅=&

poutpin

d1

m

kH2O

d2

pout

e1

pin

e2

( )11

1 pAe

dm ∆⋅⋅=&

( )22

2 pAe

dm ∆⋅⋅=&

( )bvOH pAkm2

∆⋅⋅=&

En el hormigón

En el aislante

En la barrera de vapor

ECUACIÓN DE DIFUSIÓN EN UNA SOLUCIÓN CONSTRUCTIVA

Transferencia de masa (kg / s )

KH2O

Permeanza Global (kg / s�m2�Pa)

A Área (m2)

p Presión parcial del vapor de agua (Pa)

m&

m&


HRout = 40 %

Hormigón Armado

e= 15cm

Analice la siguiente gráfica:¿Por que existe condensación en el siguiente ejemplo?


HRin= 60 %

¿Por que existe condensación en el siguiente ejemplo?


HRout = 40 %


e= 5cm

Analice la siguiente gráfica:


HRin= 60 %

Hormigón Armado

e= 15cm


HRout = 40 %

Hormigón Armado

e= 15cm



HRin= 60 %


e= 5cm

Volcanita

e= 10mm


HRout = 40 %

Hormigón Armado

e= 15cm



HRin= 60 %


e= 5cm

Barrera de vapor

Volcanita

e= 10mm

EVALUACION DE LOS SISTEMAS CONSTRUCTIVOS TRADICIONALES EN LA IX REGION

- HORMIGON A LA VISTA - ALBAÑILERIA - MADERA

EVALUACION DE LOS SISTEMAS CONSTRUCTIVOS TRADICIONALES

MADERA

DETALLE CONSTRUCTIVO ESC: 1:5

MATERIALESESPESOR

TEMPERATURA (interior/exterior)% HR(interior/exterior)

BIBLIOTECA MATERIALES

INFORME EN FORMATO WEB

INFORME GENERAL

INFORME EN FORMATO WEB

Transmitancia térmica total: U = 4.348 [W/m²K]

HORMIGON ARMADO A LA VISTA

Transmitancia térmica total: U = 4.348 [W/m²K]

CondensaciónSuperficial/ Intersticial

MEJORAS EN LA CALIDAD DE VIDA DEL HABITANTEMEJORAS EN LA CALIDAD DE VIDA DEL HABITANTE

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