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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
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.
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.
La humedad en los edificios pueden dividirse generalmente en 3 categorías principales, cada una causada por diferentes fenómenos. Las categorías son:
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
HUMEDAD EN EDIFICACIONESTRANSPORTE DE LA HUMEDAD
FILTRACIONES DE AIRE, CONDENSACION
¿Qué pasa? .
http://healthandenergy.com/air_leakage_test_process.htm
http://www.wbdg.org/resources/env_iaq.php
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.
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 en los edificios pueden dividirse generalmente en 3 categorías principales, cada una causada por diferentes fenómenos. Las categorías son:
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
DIFUSIVIDADSICROMETRÍA
• 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
DIFUSIVIDADSICROMETRÍA
¿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
Clases de condensación: Mgs Eficiencia Energética. U. Mayor (EECHILE)
• 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
Clases de condensación: Mgs Eficiencia Energética. U. Mayor (EECHILE)
MURO EXTERIOR
Te: 0 ºC
ENCUENTRO TECHUMBRE-MURO EXTERIOR Situación Optimizada
Ti: 20 ºC
Clases de condensación: Mgs Eficiencia Energética. U. Mayor (EECHILE)
MURO EXTERIOR
TEMPERATURAS
Ti: 20 ºC
Te: 0 ºC
Te: 0 ºC
ENCUENTRO TECHUMBRE-MURO EXTERIOR Situación Optimizada
FLUJO DE CALOR
Ti: 20 ºC
Clases de condensación: Mgs Eficiencia Energética. U. Mayor (EECHILE)
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.
(ver resolución de ejemplo entregado)
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
(ver resolución de ejemplo entregado)
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&
Condiciones ext:tout = -1 ºC
HRout = 40 %
Hormigón Armado
e= 15cm
Analice la siguiente gráfica:¿Por que existe condensación en el siguiente ejemplo?
Condiciones int:tin = 20 ºC
HRin= 60 %
¿Por que existe condensación en el siguiente ejemplo?
Condiciones ext:tout = -1 ºC
HRout = 40 %
Poliestireno Expandido
e= 5cm
Analice la siguiente gráfica:
Condiciones int:tin = 20 ºC
HRin= 60 %
Hormigón Armado
e= 15cm
Condiciones ext:tout = -1 ºC
HRout = 40 %
Hormigón Armado
e= 15cm
Analice la siguiente gráfica:
Condiciones int:tin = 20 ºC
HRin= 60 %
Poliestireno Expandido
e= 5cm
Volcanita
e= 10mm
Condiciones ext:tout = -1 ºC
HRout = 40 %
Hormigón Armado
e= 15cm
Analice la siguiente gráfica:
Condiciones int:tin = 20 ºC
HRin= 60 %
Poliestireno Expandido
e= 5cm
Barrera de vapor
Volcanita
e= 10mm
Condiciones ext:tout = -1 ºC
HRout = 40 %
Hormigón Armado
e= 15cm
Analice la siguiente gráfica:
Condiciones int:tin = 20 ºC
HRin= 60 %
Poliestireno Expandido
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
Transmitancia térmica total: U = 4.348 [W/m²K]
HORMIGON ARMADO A LA VISTA
Transmitancia térmica total: U = 4.348 [W/m²K]
CondensaciónSuperficial/ Intersticial