Control energético mediante el diseño de la arquitectura
Configuración constructiva
Inercia témica Aislamiento acústico
Aislamiento térmico Condensaciones
Inercia térmica

Texto de referencia

"Al objeto de mejorar tanto el rendimiento de las ganancias directas como el efecto de inercia térmica conviene que la radiación intercepte, en el interior del edificio, elementos de gran capacidad térmica, lo que reducirá el efecto instantáneo en las temperaturas internas."

"Arquitectura solar". Yánez (pág. 115)
MOPU. Madrid 1988. ISBN 84-7433-542-6

Comentario

La inercia térmica de los cerramientos permite que éstos acumulen energía solar diurna i actúen como reguladores de las condiciones interiores. Está en función del calor específico del material (Kcal/KgºC: cantidad de calor necesario para aumentar 1ºC, por unidad de masa, su temperatura), de su masa (Kg) y de la conductividad térmica (Kcal/hmºC: cantidad de calor necesario, por unidad de tiempo y grosor, para elevar 1º C su temperatura).

Para poder utilizar la inercia térmica de un material, éste debería disponer de un calor específico elevado, mientras que su conductividad debería permitir una acumulación relativamente rápida

(l alta) y una cesión de calor posterior relativamente lenta (l baja). La experiencia demuestra que los materiales más apropiados son, por este orden, los pétreos, el hormigón y los cerámicos.

La masa de obra, por lo tanto, se puede utilizar para almacenar calor y regular las fluctuaciones de la temperatura interior.

Si las ventanas se dimensionan para captar durante el día soleado de invierno la energía necesaria durante 24 horas, aproximadamente el 65% de esta energía debería almacenarse para su uso nocturno. Si tan sólo se acumula una pequeña parte de ésta, se producirán sobrecalentamientos durante el día y déficit térmico por la noche.

Sin embargo, los paramentos muy gruesos no llegan a calentarse o enfriarse interiormente durante un ciclo diario; sólo una parte de la pared almacena calor, ya que normalmente la conductividad de la obra es baja (por ejemplo, son necesarias aproximadamente 5 horas para que el calor atraviese 20 cm de una pared de hormigón).

Por lo tanto, un grosor excesivo puede disminuir el rendimiento del muro, al necesitar el calor acumulado para calentarse él mismo antes de cederlo al ambiente.

Siempre es conveniente que las estancias dispongan de una cierta inercia interior para que su comportamiento térmico sea más estable. Sin embargo, en edificios donde la ocupación no sea contínua, o no exista captación solar controlada, será recomendable una masa térmica pequeña para que el ambiente se pueda calentar rápidamente, cuando el edificio sea ocupado.

Principio

La inercia térmica es un sistema recomendable de regulación de las condiciones ambientales interiores siempre que se diseñe un sistema de captación solar (ventanas, invernadero, etc.) y se disponga de un control de las pérdidas de energía interna a través de las aberturas (doble vidrio, persianas, etc), en los periodos en que no hay radiación solar.

Aplicabilidad del principio

- La relación enetre la superfície de ventanas captadoras y la masa térmica es fundamental para regular la fluctuación de la temperatura interior.

- La masa térmica puede concentrarse en calgún elemento (muro, forjado, etc.) o repartirse entre todos los paramentos que envuelven la estancia.

- En particiones interiores, el espesor de masa térmica recomendable es de 15 cm como máximo ya que si se aumenta el espesor de la masa interna, no se consigue una mejora del comportamiento del edificio sino una ligera disminución.

- En caso de una solución de fachada de obra de una sola hoja, el grosor aconsejable es del orden de 25-30 cm. Esta solución, sin embargo, sólo puede llegar a ser recomendable en fachadas orientadas a Sur en climas cálidos secos, ya que no dispone de aislamiento adicional.

- Cuando no hay captación directa (p.e. fachada Norte), en climas húmedos y fríos (con poco asolamiento), o bien en edificios dónde la ocupación no es continua la energía necesaria para calentar su masa interior será, normalmente, añadida. Por lo tanto, con el objeto de minimizar el consumo energético, sería interesante disponer de poca inercia interior ; es decir, que, es este caso, es mejor colocar el aislamiento térmico por la cara interior de la fachada.

- Para sistemas más específicos de captación y almacenamiento de energía solar (invernadero, muro Trombe) deberá diseñarse tanto la superficie captadora como la inercia necesaria en función de la radiación solar, condiciones exteriores y emplazamiento, así como de las necesidades de confort interior (ver ficha 3.4.2).

Aislamiento térmico

Texto de referencia

"Se puede ver que la mayor parte de calor se pierde por los muros exteriores, y por la cubierta en segundo lugar. Entre ambos elementos se pierde un 60 % del total de las pérdidas de calor del edificio. Otro 15 % se pierde a través del suelo, hacia el terreno, un 10 %, a través del acristalamiento de las ventanas. Por ventilación se pierde alrededor de un 15 %."

"Ahorro de energía. Manuales AJ". Peter Buberry (pág. 129)
Editorial Hermann Blume Ediciones. 1983 ISBN 84-7214-265-5

"Amb tot, sembla ésser sempre rendible l'ús d'un elevat grau d'aïllament i del doble vidre a la façana Nord."

"Tecnologies avançades en estalvi i eficiència energètica. La refrigeració natural als edificis". Albert Mitjà. (pág. 20)
Institut Català de l'Energía. Generalitat de Catalunya. 1991. ISBN 84-393-1761-1.

Comentario

La necesidad de aislar térmicamente un edificio está determinada por varias razones:

1 - Economizar energía de calefacción o refrigeración, al reducir las pérdidas o ganancias térmicas a través de los cerramientos.

2 - Mejorar el confort térmico, al reducir la diferencia de temperaturas de las superficies interiores de las paredes y del ambiente interior.

3 - Suprimir los fenómenos de condensación y evitar las humedades de los cerramientos.

4 - Mantener el calor ganado en los muros acumuladores.

5 - Evitar la aportación excesiva de calor solar, sobre todo en las cubiertas y en las fachadas orientadas a oeste.

El comportamiento térmico de un material se mide por el concepto de "Conductividad térmica" ( ) que expresa el flujo de calor que deja atravesar dicho material a través de un espesor de un metro, considerando un metro cuadrado de su superficie y una diferencia de temperatura de un grado entre sus caras. Un material es tanto más aislante (o más resistente al paso del calor) cuanto menor es su conductividad térmica y mayor es su espesor, es decir, cuanto mayor es el salto térmico que se produce entre sus dos caras. (R = e/ ).

Comparativamente un espesor de 9 cm de fibra de vidrio tiene un aislamiento similar a 3,60 m de hormigón o a 1,20 m de tierra.

Si se tiene en cuenta que los gases son malos conductores al paso de calor, se podrá concluir que los materiales que tengan en su composición pequeñas cámaras de aire, serán malos conductores y, por tanto, los mejores aislante térmicos.

Se ha demostrado que en un edificio no aislado térmicamente contra el frío, la influencia que tiene una capa de aislamiento es considerable. Sin embargo, la efectividad al seguir añadiendo aislamiento disminuye notablemente.

El aislamiento térmico mínimo que ha de tener un edificio está determinado en la normativa, y depende de la clasificación climática y del grado de exposición de los cerramientos. También es diferente si se refiere a aislar del frío o del calor. En la normativa catalana la mayor exigencia se produce en el aislamiento al calor de cubiertas y fachadas orientadas a SE-SO.

Para el invierno, si se coloca el aislamiento térmico en la cara interior de los muros se actúa con una estrategia conservativa respecto a la energía aportada por una fuente adicional interior. El aislamiento térmico colocado en la cara interior permite que las superfícies interiores alcancen pronto una temperatura similar a la del ambiente interior, y se aumenta así, el confort de los ocupantes. En climas fríos y húmedos (y en fachadas orientadas a Norte) es siempre aconsejable actuar de esta manera ya que difícilmente se podrá utilizar la masa térmica interior porque la radiación solar es baja.

La posición y el espesor del aislamiento térmico también dependerá de la intermitencia de la utilización del espacio. Un uso continuado se produce, por ejemplo, en hospitales, residencias, prisiones, o algunas viviendas; pero en la mayoría de edificios el uso es intermitente en mayor o menor medida.

Para un uso intermitente, y si se quiere una respuesta rápida a una fuente de calor interior, el aislamiento debe estar en la cara interior del cerramiento, para que se consiga el confort interior en poco tiempo y se pierda poca energía por transmisión a los paramentos.

En cambio, cuando se utilice la masa térmica interior como acumuladora de las ganancias solares durante el día, el aislamiento se ha de colocar en la cara externa del muro para evitar la pérdida de calor hacia el exterior. El espesor del aislamiento está en función del rendimiento del muro acumulador.

Para verano y en climas cálidos sería adecuado que el aislamiento térmico se colocara en la parte más externa posible de cubiertas y de fachadas orientadas a Oeste, a fin de aislarse de la radiación térmica excesiva. Para estos cerramientos resulta muy eficaz la solución de cubierta y fachada ventiladas.

Para mejorar el aislamiento térmico de las aberturas primero se han de minimizar las pérdidas por infiltraciones; es decir, se debe controlar al máximo la permeabilidad al paso del aire y la estanqueidad del cierre de las hojas móviles. Un segundo paso consiste en colocar vidrios dobles con cámara de vacío intermedia, y la utilización de perfiles de menor conductividad térmica (a ser posible, carpinterías con rotura de puente térmico).

Además es conveniente utilizar elementos de aislamiento móvil, como persianas o portones para conseguir dos objetivos: evitar las pérdidas energéticas del edificio a través de las superficies vidriadas, principalmente durante las noches de invierno, y reducir las ganancias solares excesivas en verano. Este tema se trata ampliamente en la ficha 3.3.1.

Finalmente, conviene tener en cuenta que al elegir un determinado aislante térmico se ha de valorar, además de su conductividad térmica ( o inversamente, su resistencia al paso de calor), otros parámetros como son su comportamiento frente a la humedad, el fuego, o a determinados agentes químicos; también se debe valorar la forma y facilidad de colocación y que su fabricación no suponga excesos de gasto energético, o ataque al medio natural.

Principio

El aislamiento térmico de los cerramientos es un factor esencial para reducir el consumo de energía y para conseguir las condiciones de confort interior. La posición más eficaz del aislamiento térmico y el espesor necesario dependerá del cerramiento, su orientación, el clima, los saltos higrométricos interior-exterior y la continuidad o intermitencia de uso del espacio a acondicionar.

Aplicabilidad del principio

- En fachadas a Norte, en general, y en climas fríos y húmedos, en particular, es recomendable disponer un importante grado de aislamiento térmico en la cara interior del cerramiento.

- Para mejorar el aislamiento térmico de las aberturas, sobre todo en climas fríos y húmedos y en orientaciones a Norte, se ha de garantizar la estanqueidad y la poca permeabilidad al aire de la solución, siendo recomendable utilizar vidrios dobles y carpinterías con rotura de puente térmico. Además es conveniente disponer de protecciones móviles (persianas y portones, por ejemplo).

- En climas cálidos, las cubiertas y las fachadas orientadas a Oeste, deben tener el aislamiento en la cara exterior, aumentando considerablemente su eficacia si se solucionan mediante cerramientos ventilados.

- Cuando se utilice la masa térmica interior como elemento de control de la temperatura, el aislamiento térmico se ha de colocar por la cara externa de la masa térmica interior.

- Para un uso intermitente de los espacios es conveniente colocar el aislamiento térmico en la cara interior, con el objeto de obtener una respuesta rápida a la aportación de calefacción y un ahorro de energía, al no perderse por transmisión a los paramentos.

Aislamiento acústico

Texto de referencia

"Como principio general debe considerarse el aislamiento a los ruidos aéreos una cuestión de masa; un panel será tanto más aislante cuanto mayor sea su peso. (ley de masas).

Si se trata de materiales de tipo fibroso, su peso es mínimo, y por lo tanto su aislamiento débil, pero el mismo queda incrementado por la reducción sonora que supone su acción como material absorbente. (...) Si en lugar de un panel homogéneo se recurre a la combinación de varios paneles cuya densidad, espesor o composición físico química sea diferente, puede conseguirse un mejor aislamiento. La heterogeneidad supone siempre una ventaja para conseguir un aislamiento más uniforme para las distintas frecuencias."

"Compendio práctico de Acústica aplicada". José Pérez Miñana. (pág. 530)
Editorial Labor, S.A., 1969. ISBN: 13-348

Comentario

Previamente, se debe tener en cuenta que para evitar el problema de la inmisión de ruido se debería actuar en primer lugar sobre la fuente de ruido y el espacio donde se encuentre ya que entonces se consiguen los resultados más eficaces.

Así, en la distribución interior de los edificios no debería colocarse un local de reposo colindante a un local de actividad (cocina, por ejemplo) ya que el nivel acústico de fondo del dormitorio es tan bajo que cualquier ruido que se transmita a través de la pared separadora provocará un disconfort acústico.

En el aislamiento acústico tan importante o más que la elección adecuada de los materiales es la continuidad de los mismos. Si hay puentes acústicos porque hay zonas de menor aislamiento o no se han resuelto correctamente las uniones, el aislamiento global bajará mucho en relación al valor teórico de la solución.

Para determinar el aislamiento acústico necesario en los elementos que delimitan un espacio, además de los valores mínimos que establecen las normativas, es fundamental conocer el tipo y nivel de ruido que se quiera aislar y el nivel acústico de confort del espacio que se intenta proteger. En el extremo, un local estaría bien aislado acústicamente si se diseña como una caja independiente del contenedor del edificio.

La solución constructiva del aislamiento acústico dependerá de las frecuencias predominantes de los ruidos que queremos aislar. La norma acústica española, NBE-CA/88 diferencia , según su masa unitaria entre elementos pesados (m > 150 kg/m²) y ligeros (m < = 150 kg/m²). En general, los sonidos (y ruidos = mezcla desordenada de sonidos a diferentes frecuencias) de frecuencias graves esencialmente (discoteca) se pueden aislar adecuadamente mediante paramentos pesados y, en cambio, para ruidos que reproduzcan todas las frecuencias (acústica de cines) funcionan correctamente los cerramientos ligeros (plafones de cartón-yeso con aislamiento intermedio de fibra de vidrio).

Los valores de aislamiento acústico de la NBE-CA/88 suelen ser insuficientes para unas exigencias de calidad de vida cada vez mayores. Por ejemplo, la norma establece que para las paredes separadoras entre usuarios distintos (entre viviendas, habitaciones de hotel, aulas, etc.) es suficiente un aislamiento a ruido aéreo de 45 dBA. Este valor, que se puede alcanzar teóricamente con una pared de ladrillo perforado de 14 cm (masa unitaria 250 kg/m2), en la práctica resulta insuficiente para conseguir un total aislamiento del vecino. Si la pared separadora presentara un aislamiento de 60 dBA, aún teniendo una fuente de ruido muy potente (90 dBA por ejemplo: una televisión o un equipo de música con volumen alto, gritos, etc.), el nivel de ruido que se transmitiría al local colindante sería inapreciable para el ocupante. Este valor de aislamiento se puede conseguir, por ejemplo, con una pared homogénea de fábrica de ladrillo macizo de 30 cm o con un muro de hormigón de 24 cm. Para obtenerlo con una pared de doble hoja se debería construir, por ejemplo, dos paredes de fábrica de ladrillo perforado de 14 cm (o mejor, macizo) separadas por una cámara de aire de 5 cm de espesor rellenada completamente por un material aislante acústico (fibra de vidrio o lana de roca). Además, las dos paredes deberían estar colocadas sobre un material elástico. Esta solución de doble hoja es igualmente aislante, pero cubre mayor número de frecuencias que una solución homogénea del mismo espesor total de fábrica (30 cm.).

Las ventanas son los elementos de mayor penetración de ruido. Se ha de tener en cuenta que el aislamiento acústico de una ventana viene dado fundamentalmente por el aislamiento del vidrio y que la correcta ejecución de las juntas y una adecuada perfilería contribuyen a mantener este aislamiento y lo mejoran en 1 o 2 decibelios como mucho. Si se necesita un importante nivel de aislamiento acústico, el orden de actuación más eficaz a seguir sería: en primer lugar la doble ventana (separadas como mínimo 10 cm), en segundo lugar, una ventana equipada con vidrio de dos hojas de espesores diferentes con la hoja más gruesa en la cara donde se produzca el ruido y, por último, la ventana con vidrio de una hoja de espesor > = 10 mm. Una ventana batiente es mas aislante que una corredera ya que se puede garantizar mejor su estanqueidad al paso del ruido. Es esencial la resolución de las juntas entre vidrio y carpintería y la unión entre carpintería y cerramiento. La rotura de puente térmico de los perfiles también contribuye a romper el puente acústico en la carpintería. Otro aspecto importante para reducir el nivel acústico previo al paso por la ventana es disponer de materiales rugosos y absorbentes, con retranqueos alrededor de la ventana por la parte exterior.

Las puertas (habitaciones de hoteles, despachos, etc.) para que tengan un buen comportamiento como aislante acústico han de ser macizas o estar compuestas de doble plafón con aislamiento acústico de lana de roca o fibra de vidrio intermedia. Además, deberán incluir juntas estancas al paso de ruido en todo su perímetro. En el caso de locales muy ruidosos (salas de fiesta, cines, etc.) se debería colocar dobles puertas, ya que el aislamiento total se contabiliza sumando el aislamiento de cada una de ellas.

Los forjados deben presentar un buen aislamiento a ruido aéreo (R) y de inmisión a ruido de impacto (Ln). La masa de la mayoría de forjados pesados (m > 150 kg/m2) es suficiente para conseguir el aislamiento a ruido aéreo (R >= 45 dBA), pero en algunos casos resulta insuficiente para el ruido de impacto (Ln <= 80 dBA). El aislamiento a ruido de impacto se puede conseguir aumentando el canto del forjado o construyendo un pavimento flotante sobre un elemento amortiguador (fieltro acústico).

A modo de ejemplo comparativo se presentan los diferentes cantos de algunos forjados pesados usuales que resultan al cumplimentar los dos requerimientos de aislamiento a ruido aéreo y de impacto:

Los forjados ligeros necesitan, para conseguir el aislamiento acústico requerido por la norma, una composición heterogénea que incorpore materiales específicos de aislamiento acústico. En estos casos, como en los cerramientos ligeros es fundamental la continuidad, y la correcta ejecución de las juntas.

Finalmente, conviene resaltar que muchas veces las exigencias de los materiales de aislamiento acústico no coinciden con las prestaciones de aislamiento térmico, ya que para el primero hace falta materiales que tengan masa o una estructura fibrosa, y para el aislamiento térmico es necesario una baja conductividad térmica que se consigue en muchos casos con materiales de célula cerrada que no son buenos aislantes acústicos a ruido aéreo. La fibra de vidrio, la lana de roca, el corcho o los paneles de virutas son soluciones que presentan un buen aislamiento térmico y acústico. Además, la lana de roca y los paneles de virutas también presentan un buen comportamiento frente a la permeabilidad del vapor de agua.

Principio

Un cerramiento pesado y homogéneo será tanto más aislante cuanto mayor sea su masa. Un cerramiento ligero será un buen aislante acústico a diferentes frecuencias si tiene una composición heterogénea y combina paneles de diferentes densidades, espesores y composición.

Aplicabilidad del principio

Cerramientos verticales interiores:
Se ha de distinguir entre las soluciones que resultan de cumplir los valores mínimos exigidos por la normativa y los que resultarían de conseguir un mayor aislamiento para mejorar las condiciones interiores, que son especialmente importantes cuando se separan locales de usuarios distintos. Así, en el caso de cerramientos pesados, normativamente es suficiente una pared de ladrillo perforado de 14 cm de grueso y 250 Kg/m2 de masa unitaria, pero sería conveniente una doble pared de ladrillo perforado de 14 cm de grueso y rellenar totalmente con aislamiento acústico la cámara de aire intermedia de 5 cm de grueso, con el que se consigue un aislamiento de 58 dBA. Si se colocan cerramientos ligeros, el aislamiento a ruido aéreo mínimo de 45 dBA se consigue, por ejemplo, mediante una solución de doble panel de cartón-yeso con lana de roca de 46 mm intermedia, que determina un grueso total de 96 mm; pero una solución recomendable sería aumentar el grueso a 160 mm aumentando el espesor de aislamiento acústico intermedio a 2x46 mm, con lo que se consigue un aislamiento de 63 dBA.

Fachadas:
En las fachadas el aislamiento mínimo exigido por la normativa es de 30 dBA. En caso de fachadas pesadas, la parte maciza de las mismas cumple sobradamente este requerimiento, aunque queda por controlar el aislamiento de las aberturas. En el caso de fachadas ligeras, se ha de incorporar paneles de aislamiento acústico y debiéndose ejecutar con cuidado para garantizar la continuidad del aislamiento y el control de las vibraciones.

Ventanas:
Su aislamiento acústico debería aproximarse al aislamiento global exigido a las fachadas (30 dBA). Es conveniente utilizar, en orden de menos a más aislamiento acústico:

En cualquier caso, es fundamental resolver los solapes de la carpintería, las juntas entre vidrio y perfilería, y entre las hojas móviles y los marcos fijos. Se ha de tener en cuenta que el aislamiento de una ventana viene condicionado por el del vidrio y que una mala ejecución de la carpintería puede reducir este valor. Por ello, se deberían exigir carpinterías homologadas, en las que, teóricamente se ha controlado la permeabilidad al paso del aire.

Puertas:
Se deben utilizar puertas macizas, puertas acústicas homologadas (compuestas de doble panel y aislamiento acústico intermedio) o dobles puertas. En cualquier caso, es fundamental el solape de la carpintería, y la utilización de juntas de goma entre la hoja de la puerta y los marcos.

Forjados:
Los forjados pesados presentan un buen comportamiento a ruido aéreo y de impacto a partir de una masa unitaria de 310 kg/m2 si están acabados con un pavimento de 120 kg/m2, o bien han de tener una masa de 350 Kg/m2, si el pavimento es de 80 Kg/m2. Los forjados ligeros han de disponer de un pavimento flotante y/o de un falso techo separado unos 30 cm y que incluya unos paneles de aislamiento acústico situados en la cámara; en este caso, los valores de aislamiento acústico han de estar demostrados mediante ensayo, necesariamente.

Condensaciones

Texto de referencia

(...) "Además, cuanto más aislamiento se coloque en la cara interior de la cubierta o de los muros exteriores, hay que tener más cuidado con el posible riesgo de condensaciones.

El problema es que la mayoría de materiales aislantes tiene poca resistencia al paso del vapor, permitiendo por tanto el paso de éste desde el interior del edificio, atravesando la capa de aislamiento, hasta la cara interior del muro o cubierta. Pero esta cara estará mucho más fría de lo normal (porque el aislamiento reduce el flujo calorífico desde el interior del edificio hacia los materiales de cerramiento) existiendo riesgo de condensaciones, que no se producirían en el caso de no haber aislamiento. La forma evidente de solucionar el problema es colocar barreras contra el vapor en el lado caliente del aislamiento, pero no son siempre fiables y dependen de la calidad de la mano de obra."

"Ahorro de Energía. Manuales AJ". Peter Burberry (pág. 130)
Hermann Blume Ediciones. Madrid 1983. ISBN 84-7214-265-5

Comentario

El aire es una combinación de diversos gases, entre ellos el nitrógeno (75%) y el oxígeno (23%), y de una cierta cantidad de vapor de agua. Es decir, el aire húmedo es una mezcla de aire seco y de vapor de agua.

La cantidad de vapor de agua contenido en un volumen de aire húmedo se mide por su peso, en gramos, por Kg de aire seco (g/kg) y produce una cierta presión en el aire que lo contiene. La unidad de medida de esta presión es el mbar o el Pascal (1 mbar = 100 Pa = 100 N/m²).

El contenido de vapor de agua en el aire también se puede evaluar mediante la masa de vapor por unidad de volumen: es el concepto de humedad absoluta y generalmente se expresa en g/m³, aunque generalmente se utiliza el término de humedad relativa (%), es decir, la relación entre la cantidad de vapor contenida en el aire y la que contendría el aire saturado a la misma temperatura. Pero la humedad relativa de un ambiente no es significativa si no se la relaciona con la temperatura seca.

A una temperatura dada, el aire puede contener una cantidad máxima de vapor de agua, llamada de saturación, que, a su vez, provocará una presión máxima de saturación. Ambas, dependen de la temperatura: cuando ésta aumenta, el aire es capaz de contener mayor cantidad de vapor de agua, es decir, es capaz de soportar mayor presión de saturación (por ejemplo, a 17ºC el aire se satura con 12 g/kg, mientras que a 9ºC le bastan 7g/Kg). Si a un volumen de aire saturado se le aporta más vapor de agua, el excedente de vapor cambiará su estado físico, y se condensará en estado líquido. Estos fenomenos se representan gráficamente en el ábaco psicrométrico adjunto.

Igualmente, una masa de aire inicialmente no saturada, llevada a una temperatura inferior, puede alcanzar el nivel de saturación sin modificar su presión de vapor de agua (es decir, sin modificar la cantidad de vapor). A partir de este punto, el vapor de agua sobrante se licuará. La temperatura a partir de la cual se produce esta condensación se denomina punto de rocío del aire considerado. Si el aire está muy seco habrá que enfriarlo considerablemente para alcanzar la temperatura de saturación, mientras que en un aire muy húmedo se consigue la condensación bajando la temperatura unos pocos grados.

Por tanto, la condensación se producirá cuando la temperatura del aire descienda hasta un nivel igual o inferior a su punto de rocío o cuando este aire entre en contacto con una superfície cuya temperatura sea inferior a este punto (llamado fenómeno de la pared fría o principio de Watt).

El fenómeno inverso a la condensación es la evaporación; ambos, evaporación y condensación, son transformaciones diabáticas, es decir, producen intercambios térmicos. La condensación libera calor sensible, mientras que para evaporar 1l de agua se necesitan del orden de 600 Kcal.

El vapor de agua producido por las actividades realizadas en el interior de un local, aumenta la presión del aire ambiente, y normalmente es superior a la del aire exterior. Esto provoca una difusión del vapor desde la zona de mayor presión hacia la zona de presión menor, a través del cerramiento que los separa. A medida que este vapor avanza hacia el exterior, se va enfriando y, si en algún punto alcanza la temperatura de rocío, condensará. Si el punto de rocío se alcanza en la cara interior del cerramiento, la condensación será superficial, mientras que si se produce en su interior, hablaremos de condensación intersticial. Ésta última es más peligrosa que la primera, ya que puede degradar el material o materiales que compongan el cerramiento, disminuyendo las propiedades aislantes de algunos de ellos.

La normativa española establece que la humedad relativa de un ambiente interior, con una temperatura de cálculo de 18ºC, no podrá ser superior al 75%, excepto en locales húmedos como cocinas o baños, donde eventualmente se admite que sea del 85%. Orientativamente establece que, para una vivienda de tres dormitorios, puede darse una producción de vapor de agua de aproximadamente 7g/día, debida a las actividades cotidianas (cocinado, lavado, etc).

Por tanto, ya que el riesgo de condensación está directamente ligado al grado de humedad del ambiente interior, una ventilación suficiente de los locales hará disminuir considerablemente el riesgo de que éstas aparezcan. Para la deshidratación del aire también puede utilizarse los deshumidificadores, cuyos componentes, como el silicagel (SiO2) o la alúmina activada, tienen la propiedad de condensar el vapor de agua y mantenerlo en su superfície sin producir ningún cambio físico o químico en ellas.

Por otro lado, ningún punto del cerramiento debería encontrarse por debajo de la temperatura de rocío; es decir, en teoría, el cerramiento debería estar aislado en todo su espesor. Pero esto no siempre es posible (por condicionantes de diseño), o recomendable en todos los casos, ya que modificaría parámetros de otro tipo (por ejemplo, el grado de inercia interior del cerramiento), debiendose estudiar la repercusión de la solución en cada caso concreto.

En todos los casos, sin embargo, evitar los puentes térmicos, en los que el grado de aislamiento es menor que la del resto del cerramiento, reducirá considerablemente el riesgo de aparición de condensaciones.

La condensación intersticial también puede evitarse colocando barreras de vapor, que aumentarán la resistencia al paso del vapor, en la parte caliente de los cerramientos (nunca deben colocarse en la parte fría). En el caso de cerramientos con cámara de aire puede optarse por la ventilación de ésta, ya que suelen presentarse condensaciones en el lado frío de la cámara.

Igualmente importante es la inclusión de un sistema de calefacción adecuado a cada tipo de edificio, en cuanto a su uso y configuración. La norma española establece que la temperatura de la cara interior de los cerramientos debe estar, como máximo, a 4ºC por debajo de la temperatura ambiente (medida en su centro, a 1,5 m de altura). El sistema de calefacción, por lo tanto, debe ser capaz de mantener la temperatura de los paramentos interiores sensiblemente igual a la del ambiente.

En edificios con respuesta térmica lenta, es decir, de inercia interior alta, normalmente aconsejable en edificos de uso continuado, la calefacción debería ser prácticamente constante. Sin embargo, en los de respuesta rápida (baja inercia) podría ser intermitente, siempre que se tenga la precaución de ventilar, ya que si están mal aisladas y se desconecta la calefacción auxiliar durante la noche, la temperatura baja bruscamente y podría condensar el aire húmedo que no se ha renovado.

Principio

La condensación es el fenómeno por el que un elemento cambia su estado físico, pasando de ser vapor o gas a líquido. En la atmósfera, se produce cuando se sobrepasa la presión de saturación del aire, bien al aumentar la cantidad de vapor, bien al descender la temperatura del aire hasta alcanzar su punto de rocío.

Aplicabilidad del principio

- Cuando el aire húmedo y caliente encuentra una superfície fría, baja su temperatura y desprende, en forma de condensaciones, el vapor de agua excedente, ya que el aire frío no puede contener tanto vapor como el caliente.

- La difusión del vapor a través de un cerramiento tiende a igualar las presiones: el vapor se transfiere desde el ambiente con mayor presión (normalmente el interior, más caliente) hacia el de menor presión (normalmente el exterior).

- La condensación puede producirse tanto en superfícies vistas (condensación superficial) como en el interior de materiales o elementos constructivos (condensación intersticial, mucho más peligrosa porque ocasiona el deterioro de los materiales). La condensación intersticial aparecerá en el punto del cerramiento que se encuentre a una temperatura inferior a la de rocío.

- La ventilación de los locales ayuda a disipar el exceso de humedad producido por diversas fuentes internas (respiración, cocinas, baños, etc), eliminando de raíz el riesgo de condensaciones.

- Un cerramiento sin puentes térmicos, suficientemente aislado en todos sus puntos y con vidrios dobles en las superfícies acristaladas de las zonas frías, proporciona una temperatura superficial interna alta, dificultando la aparición de condensaciones.

- En un cerramiento formado por varias capas, la resistencia total al paso del vapor será la suma de las resistencias de cada una de las capas.

- La colocación de barreras de vapor en la cara interna de los cerramientos, sobre todo en ambientes de alta humedad, previene de las condensaciones intersticiales. Entre los materiales con buena resistencia al vapor se encuentra el aluminio, el polietileno, el poliester o la pintura al esmalte.

- En cerramientos con cámara de aire estanca pueden presentarse condensaciones en el lado frío de la cámara. Sin embargo, si ésta es ventilada, el riesgo desaparece.

- El sistema de calefacción utilizado debe corresponderse con el tipo de respuesta térmica del edificio. En locales de baja inercia térmica interior es adecuada la calefacción intermitente, siempre que se tenga la precaución de ventilarlo cuando cese la ocupación, mientras que en locales con inercia interior alta, se aconseja la calefacción contínua.

- En climas fríos no se puede garantizar la ausencia de condensaciones superficiales interiores en los edificios sin calefacción. En estos casos el revestimiento interior deberá ser de material absorbente que no se deteriore con la humedad y recubierto con una pintura fungicida.