Condensación en edificios

¿Qué causa la condensación y la humidificación en la envolvente del edificio y cuándo?

Gilles Mugnier

Ahora es posible crear edificios que están a la vanguardia de la tecnología en términos de materiales, tratamiento de aire y aire acondicionado.

Sin embargo, la condensación en la envolvente del edificio (paredes, cubiertas, ventanas, etc.) sigue siendo una fuente de problemas - que afectan al acabado (por ejemplo, ampollas en la pintura, baldosas caidas, rastros de humedad con el tiempo), las fijaciones (por ejemplo, la corrosión) así como la eficiencia térmica de cubiertas, fachadas e incluso suelos (por ejemplo, menor rendimiento de los materiales de aislamiento). Las causas de la condensación en 5 puntos.

Básicamente, hay dos tipos de datos asociados con la condensación en los edificios: temperatura y humedad. La temperatura, medida en °C o K, es bien conocida.

En el exterior, esto está relacionado con las condiciones climáticas. En el interior, la temperatura depende del estado del aire del edificio y de cómo se trata ese aire (por ejemplo, calefacción, ventilación, uso del edificio). La humedad es la cantidad de vapor de agua presente en el aire. El vapor de agua es la fase gaseosa del agua. La humedad también se puede expresar como humedad relativa a una temperatura determinada (es decir, la cantidad de vapor de agua real presente en el aire expresado como un porcentaje de la cantidad total de vapor que el aire puede contener a la misma temperatura).

Figura 2: La curva de temperatura

La temperatura no va de 20 °C a 0 °C de repente. En cualquier tipo de envolvente de un edificio, ya sea una pared muy bien aislada o sólo una ventana acristalada, cualquier temperatura entre 20°C y 0°C es posible. Hay una curva de temperatura. Sabemos dónde comienza y termina esta curva. Los cambios de temperatura dependen de las cualidades térmicas y del grosor de los materiales utilizados para construir la envolvente del edificio (ver figura 1).

Por ejemplo, con las cubiertas, habrá una mayor variación en la temperatura en un material aislante de 20 cm de espesor que en una losa de hormigón de 20 cm de espesor ya que esta última es menos eficiente en términos de resistencia térmica. Esta curva es independiente del rendimiento térmico general de la envolvente, y depende sobre todo de las temperaturas interiores/exteriores, así como del rendimiento relativo de los materiales utilizados.

Cuanto más cálido sea el clima, más vapor de agua puede contener el aire. Por el contrario, cuanto más frío sea el clima, menos agua podrá contener el aire. Esto se debe a la llamada presión de vapor: las moléculas de agua - o moléculas de vapor de agua - en el aire se mantienen unidas por esta presión.

En el aire frío, la presión máxima de vapor posible es menor que en el aire caliente. Por tanto, en el aire caliente pueden ser absorbidas más moléculas de agua. El agua tiene la propiedad de evaporarse de una superficie con el aumento del calor. Cuanto mayor sea la temperatura del aire, más moléculas de agua se evaporan.

Para cualquier temperatura dada, el aire se satura cuando contiene la cantidad máxima de vapor de agua que puede contener a esa temperatura (es decir, la humedad relativa es 100%.). Más allá de esa temperatura, el vapor de agua se vuelve líquido (es decir, condensación). Para cualquier cantidad dada de vapor de agua dentro de un volumen dado de aire, hay una temperatura a la que el aire se satura y donde la condensación comenzará a formarse. Esto se conoce como la temperatura del punto de rocío.

Ejemplos:

En un aula, donde los estudiantes han estado transpirando y respirando toda la mañana (es decir, produciendo vapor), la cantidad de vapor de agua en el aire, así como la temperatura del aire habrá aumentado, y en algún momento, ese vapor se condensará al entrar en contacto con el cristal interior de la ventana cuya temperatura es más fría que el aire en el aula.

Los problemas de condensación en techos o paredes en invierno (por ejemplo, falsos techos humidificados, corrosión prematura, gotas de agua que caen en el suelo después de caídas repentinas en la temperatura exterior) no son infrecuentes en las escuelas, que están especialmente sujetas a alta humedad esporádica cuando hay temperaturas frías en el exterior.
Cuando el agua caliente sale del grifo caliente, aumentan la cantidad de vapor y la temperatura, haciendo que el espejo se empañe.
Un frasco sacado del refrigerador en verano: se formará condensación en el exterior de la botella.
Por la mañana, a veces encontramos hielo en el parabrisas de nuestro coche. Dado que el parabrisas es más frío que el aire exterior, y dada la presencia de vapor de agua en el aire junto con la caída de la temperatura, no sólo el vapor se condensará, sino que también se congelará con temperaturas bajo cero.

En las paredes: si la humedad interior de las paredes continúa migrando hacia el exterior, se encontrará con temperaturas cada vez más frías, y por lo tanto puede condensarse si hace suficiente frío en el exterior. Esto conducirá a la formación de condensaciones. Estas condensaciones pueden afectar el rendimiento energético, y dañar los elementos de la pared y las fijaciones, etc.

Figura 2: Transferencia de humedad a través de una pared

Cuando la densidad de vapor de agua es mayor en un lado de una pared que en el otro, la pared estará sujeta a una presión de vapor parcial. En palabras de Aristóteles, "la naturaleza aborrece un vacío", y dependiendo de la permeabilidad al vapor de la pared, más o menos vapor de agua migrará a la pared para llegar al exterior. En algunos casos, existe el riesgo de que el vapor, si está sujeto a temperaturas cada vez más frías a medida que migra hacia el exterior, llegue a lo que comúnmente se conoce como su "punto de rocío".

El aire puede absorber más vapor de agua con el aumento de la temperatura. Cuando la temperatura de un material de construcción o el aire desciende, a la que se alcanza la humedad relativa del 100 %, el exceso de vapor de agua se precipita en forma de agua de condensación. El punto límite se denomina punto de rocío.

Los edificios bien aislados deben construirse de tal manera que la temperatura del punto de rocío en y en el componente del edificio no caiga por debajo (por ejemplo, evitar puentes térmicos). A continuación, se evita la formación de agua de condensación y el daño del edificio resultante o la formación de moho.

El diagrama de Mollier (Figura 3) muestra el estado del aire con respecto a la temperatura del aire y el contenido de humedad: en abscisa es la temperatura y en ordenadas la humedad absoluta del aire. Las curvas muestran la humedad relativa (R.H.) del aire (en %), que es la relación entre el contenido real de vapor de agua del aire y su capacidad de vapor de agua (es decir, la cantidad máxima de vapor de agua que puede contener el aire) a esa temperatura.

Por lo tanto, la humedad relativa es de aproximadamente el 50% cuando la temperatura del aire es de 0 °C (1,88 g/kg de aire seco), pero también a 20 °C (7,26 g/kg de aire seco). La curva de saturación de aire es también la curva de la humedad 100% relativa. Aquí es cuando comienza la condensación. Por ejemplo, a 20°C, el aire se satura cuando el nivel de humedad es de 14,7 g/kg de aire seco. A 0°C, el aire se satura cuando el nivel de humedad es de 3,77 g/kg de aire seco. Estas dos cifras ilustran el posible alcance de la condensación.

El punto de rocío es la temperatura a la que el aire está saturado de vapor de agua. Aquí es cuando la condensación 'comienza'. Por ejemplo, en un revestimiento de cubierta o pared interior (Figuras 4 y 5), la condensación se producirá si el vapor de agua interior es capaz de migrar al aislamiento en invierno, y si alcanza la temperatura del punto de rocío. Esto es lo que los buenos sistemas constructivos deben ayudar a evitar.

Figura 3: El diagrama de Mollier

Figura 4: Humedad y revestimientos de pared interiores

Figura 5: Condensación y cubiertas frías

El diagrama de punto de rocío se utiliza para determinar las temperaturas del punto de rocío y para comprender mejor los problemas importantes asociados con la condensación con el fin de garantizar la durabilidad de los edificios. Los convertidores fáciles de usar se pueden encontrar en Internet.

Ejemplo 1: estado del aire interior, T= 21°C, 50% de R.H. El nivel de humedad es de 7,7 g/kg de aire seco. Para este valor, cruzamos la curva de la humedad relativa del 100% donde T= 10.2°C, que es la temperatura del punto de rocío para este estado de aire.
Ejemplo 2: estado del aire interior T= 15°C, 70% de Humedad el nivel de humedad es de 7,41 g/kg de aire seco. Para este valor, la humedad relativa es del 100% cuando T alcanza 9.6°C, que es la temperatura del punto de rocío para ese estado del aire.
Ejemplo 3: estado del aire interior de una piscina, T= 26°C y 65% de R.H. el nivel de humedad es de 14,5 g/kg y, en este nivel, la temperatura de rocío es de T=19.8°C; esta temperatura ilustra lo crucial que es el problema de la condensación en las piscinas y en todas las áreas húmedas (cocinas, vestuarios-duchas, etc.).