Condensación de vapor de agua en edificios, Leonardo Meza.

(1)

Corporación de Desarrollo

Tecnológico

Cuarta conferencia tecnológica

Leonardo Meza

www.cdt.cl

09 junio 2010

(2)

Condensación de vapor de agua

en edificios

Leonardo G. Meza Marín

l

@

l

(3)

Índice de la presentación

1. El problema

2. Condensación Superficial

3 Condensación Intersticial

3. Condensación Intersticial

4. Comentarios finales

(4)

El problema

Condensación Superficial

(5)

Condensación Superficial

(T

_i

= 20 º C y T

_e

= 5ºC)

Muro

Muro + aislante térmico

i

y

e

20 0 20 25 m p e ra tu ra ( ºC ) 20 0 20 25 m p e ra tu ra ( ºC ) 20 0 20 25 m p e ra tu ra ( ºC ) 20,0 13 9 15 20 Te m 20,0 17,9 15,7 15 20 Te m 20,0 17,9 15 20 Te m 13,9 7 6 7 6 7 6 7 6 7 6 7 6 10 10 8,1 10 7,6 7,6 7,6 7,6 7,6 7,6 5,0 5 5,9 5,9 5,9 5,9 5,9 5,0 5 8, 5,9 5,9 5,9 5,9 5,9 5,0 5 0

-0,05 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25

Figura parcial (m )

Temp. Sección del element o

0

-0,05 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3

0

-0,05 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3

(6)

Ábaco

(7)

Condensación Superficial

T

it

i

Temperatura del muro

Diseño y

Construcción

Transmitancia

térmica

Fase uso

Temperatura interior

(8)

Cálculo de la temperatura superficial para

evitar la humedad superficial crítica

25

(º

C

)

p

20

T

e

m

p

er

at

u

ra

i

θ

si

θ

15

i

θ

−

θ

i

−

θ

e

si

10

e

si

θ

0 5

e

si

Rsi

f

θ

−

=

e

θ

-0,05 0 0,05 0,1

Figura parcial (m)

Tº Sección del elemento

e

i

θ

−

si

R

f

U

=

1 −

si

(9)

Cálculo de la temperatura superficial para

evitar la humedad superficial crítica

Ejemplo

p

θe ϕe p_sat,e p_e Δp Pi p_sat (θsi) θsi, min θi fRsi

ºCC PaPa PaPa PaPa PaPa PaPa ºCC ºCC

Enero 20,9 0,57 2.470 1.408 -49 1.355 1.693 14,9 20,0 0,000

Febrero 19,9 0,61 2.323 1.417 5 1.423 1.778 15,7 20,0 -42,386

Marzo 17,6 0,68 2.012 1.368 130 1.510 1.888 16,6 20,0 -0,417

Abril 14,2 0,74 1.619 1.198 313 1.542 1.928 16,9 20,0 0,470

Mayo 11,1 0,80 1.321 1.057 481 1.585 1.982 17,4 20,0 0,704

Junio 8,5 0,84 1.109 932 621 1.615 2.019 17,7 20,0 0,796

Julio 8,1 0,84 1.080 907 643 1.614 2.017 17,6 20,0 0,802

Agosto 9,5 0,81 1.187 961 567 1.585 1.981 17,4 20,0 0,749

Septiem bre 11,5 0,76 1.356 1.031 459 1.536 1.920 16,9 20,0 0,631

Octubre 14,5 0,70 1.650 1.155 297 1.482 1.852 16,3 20,0 0,327

17 3 0 62 1 974 1 224 146 1 384 1 730 15 2 20 0 0 766

Mes crítico J lio

Noviem bre 17,3 0,62 1.974 1.224 146 1.384 1.730 15,2 20,0 -0,766

Diciem bre 19,9 0,57 2.323 1.324 5 1.330 1.662 14,6 20,0 -52,887

Mes crítico: Julio

f

_Rsi

= 0,802

si

R

f

U

=

1 −

R

U

(10)

Condensación Intersticial

2500 2500

2000

s

ión

de

v

a

por

(P

a

)

Perfil de presión de

saturación

2000

s

ión

de

v

a

por

(P

a

)

_{Perfil de presión de}

saturación

1500

Pre

s

1500

Pre

s

1000

Perfil de presión de

vapor

1000

Perfil de presión de

vapor

500 500

0

-0,05 0 0,05 0,1 0,15

Pva elemento Pvsat Sección del elemento

0

-0,05 0 0,05 0,1 0,15

(11)

Aislación térmica y riesgo de condensación

Aislante térmico + Muro

Muro + aislante térmico

20 0 20

25

m

p

e

ra

tu

ra

(

ºC

)

20 0 20

25

m

p

e

ra

tu

ra

(

ºC

)

20,0 17,9

15,7 15

20

Te

m 20,0

17,9

15 20

Te

m

10

8,1 10

5,9 5,9 5,9 5,9 5,9

5,0 5

,

5,9 5,9 5,9 5,9 5,9

5,0 5

0

-0,05 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3

0

-0,05 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3

(12)

Aislación térmica y riesgo de condensación

Perfil de Presión de Vapor de Agua Perfil de Presión de Vapor de Agua Perfil de Presión de Vapor de Agua Perfil de Presión de Vapor de Agua

Perfil de Presión de Vapor de Agua

Perfil de Presión de Vapor de Agua p g

2.338,2 2.048,2 2000 2500 d e vap o r (P a) p g 2000 2500 d e vap o r (P a) p g 2000 2500 d e vap o r (P a) p g 2.338,2 2.048,2 2000 2500 d e vap o r (P a) p g 2000 2500 d e vap o r (P a) p g 2000 2500 d e vap o r (P a) 1500 2000 P resió n 1.448,8 1.753,6 1.753,6 1500 2000 P resió n 1500 2000 P resió n 1.784,6 1500 2000 P resió n 1.753,6 1.753,6 1500 2000 P resió n 1500 2000 P resió n 1.078,3 928,8 873,3 1000 785,9 785 9 1000 1000 928,8 928,8 928,8 928,8 928,8 873 3 1000 1.090,8 785,9 1000 1000 500 785,9 500 500 873,3 500 785,9 500 500 0

-0,05 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3

Pvsat Sección del element o

0

-0,05 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3

Pva element o Sección del element o

0

-0,05 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3

Pva element o Pvsat Sección del element o

0

-0,05 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3

Pvsat Sección del element o

0

-0,05 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3

Pva element o Sección del element o

0

-0,05 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3

(13)

Resistividad a la difusión del vapor de

agua,

g

,

μμ

∞

100.000

Polietileno

Estructura

porosa cerrada

Metales

150

80

Hormigón

Poliestireno extruido

60

20

4

80

Poliestireno expandido Madera

Hormigón

Estructura

bi

(14)

Resistividad a la difusión del vapor de

agua,

agua, rr

g

,

_V

La Resistividad a la difusión del vapor de

agua (r

_v

) es el inverso de la cantidad de vapor

de agua que pasa en la unidad de tiempo a

través de una superficie unitaria de una

muestra infinitamente extensa, de espesor

it i

d

t

l l

MATERIAL

RESISTIVIDAD A LA DIFUSIÓN,

MN s/(g m)

Ai ( á til d ) 5 5

unitario, cuando entre sus caras paralelas se

establece una diferencia unitaria de presiones

de vapor.

Aire en reposo (cámara no ventilada) Aire en movimiento (cámara ventilada)

Ladrillo macizo Ladrillo hueco Enlucidos de yeso Placas de amianto-cemento

5,5 0 55 30 60 1,6 – 3,5

⎤

⎡

MN

⋅

s

Hormigón con áridos normales Hormigón con fibra de madera Hormigón con aire incorporado (espumado)

Madera

Tablero aglomerado de partículas

, , 30 – 100

15 – 40 20 45 –75 15 – 60

⎥

⎦

⎤

⎢

⎣

⎡

⋅

m

g

s

MN

Contrachapado de madera Cartón-yeso en planchas Espuma elastomérica

Lana mineral Perlita expandida Poliestireno expandido

1.500 – 6.000 45 – 60

48.000 9,6 – 10,5

0 138 – 253 Poliestireno expandido

Poliuretano espuma, inyectado

138 253 96 – 184

(15)

Ubicación de la barrera de vapor

2000 2500 d e va p o r ( P a) 2000 2500 d e va p o r ( P a) 2000 2500 d e va p o r ( P a) 1500 2000 P re s ión d 1500 2000 P re s ión d 1500 2000 P re s ión d

1000 1000 1000

500 500 500

0

-0,05 0 0,05 0,1 0,15

0

-0,05 0 0,05 0,1 0,15

0

-0,05 0 0,05 0,1 0,15

-cart

ón

a

ra de

aire

E

xpandido

rachapado

-cart

ón

tilen

o

a

ra de

aire

E

xpandido

rachapado

-cart

ón

a

ra de

aire

E

xpandido

_tilen

o

rachapado

o

(16)

Métodos de predicción

Variables que influyen:

Clima exterior (Temperatura y humedad) considerando su variación

Condiciones ambientales interiores (Temperatura y humedad)

Temperatura a través del elemento

R i ti id d l dif ió d

d

d l l

t

Resistividad a la difusión de vapor de agua de los elementos

(17)

Determinar la tasa de condensación / evaporación

Proceso de cálculo

Difusión de Vapor de Agua

Determinar la tasa de condensación / evaporación

Condensación

Difusión de Vapor de Agua

2500

n

d

e

vap

o

r

(P

a)

Difusión de Vapor de Agua

2500

n

d

e

vap

o

r

(P

a)

1500 2000

P

resi

ó

n

1500 2000

P

resi

ó

n

1000 1000

500

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

₋

−

=

i

c

e

c

p

g

₀

'

δ

500

0

0 2.000 4.000 6.000 8.000

S_d acum ulado (m )

⎟

⎠

⎜

⎝

s

'

d

,

T

−

s

'

d

,

c

s

'

d

,

c

0

0 2.000 4.000 6.000 8.000

p psat Sd acum (m)

(18)

Determinar la tasa de condensación / evaporación

Proceso de cálculo

Difusión de Vapor de Agua

Determinar la tasa de condensación / evaporación

Evaporación

Difusión de Vapor de Agua

2500

n

d

e

vap

o

r

(P

a)

Difusión de Vapor de Agua

2500

n

d

e

vap

o

r

(P

a)

1500 2000

P

resi

ó

n

1500 2000

P

resi

ó

n

1000 1000

500 500

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

₋

−

=

i

c

e

c

p

g

₀

'

δ

0

0 2.000 4.000 6.000 8.000

0

0 2.000 4.000 6.000 8.000

⎟

⎠

⎜

⎝

s

'

d

,

T

−

s

'

d

,

c

s

'

d

,

c

p psat Sd acum (m)

(19)

Abril

Mayo

Junio

Julio

Agosto

Septiembre

Octubre

Noviembre

Diciembre

Enero

Febrero

Marzo

Ejemplo

2500 Pa )

Difusión de Vapor de Agua

2500

g

2500

2000 P resi ó n d e vap o r ( 2000 P resi ó n d e vap o r ( 2000 P resi ó n d e vap o r ( 2000 P resi ó n d e vap o r ( 2000 P resi ó n d e vap o r ( 2000 P resi ó n d e vap o r ( 2000 P resi ó n d e vap o r ( 2000 P resi ó n d e vap o r ( 2000 P resi ó n d e vap o r ( 2000 P resi ó n d e vap o r ( 2000 P resi ó n d e vap o r ( 2000 P resi ó n d e vap o r ( 1500 P 1500 P 1500 P 1500 P 1500 P 1500 P 1500 P 1500 P 1500 P 1500 P 1500 P 1500 P 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 0 500 0 500 0 500 0 500 0 500 0 500 0 500 0 500 0 500 0 500 0 500 0 500 0

0 2.000 4.000 6.000 8.000

Sdacumulado (m) p psat Sd acum (m)

0

0 2.000 4.000 6.000 8.000

0

0 2.000 4.000 6.000 8.000

0

0 2.000 4.000 6.000 8.000

0

0 2.000 4.000 6.000 8.000

0

0 2.000 4.000 6.000 8.000

0

0 2.000 4.000 6.000 8.000

0

0 2.000 4.000 6.000 8.000

0

0 2.000 4.000 6.000 8.000

0

0 2.000 4.000 6.000 8.000

0

0 2.000 4.000 6.000 8.000

0

0 2.000 4.000 6.000 8.000

(20)

Ejemplo

Mes

g

_c

(kg/m

2

₎

_M

a

(kg/m

2

₎

Condensación

Abril

0,000003

Mayo

0,00004

Junio

0,00008

0,00012

Julio

0,00009

0,00021

Máximo

Evaporación

Agosto

0,00007

0,00028

Septiem bre

0,00004

0,00032

Octubre

-0,00002

0,00030

Noviem bre

-0,00007

0,00023

Diciem bre

-0 00012

0 00011

Seco

Diciem bre

-0,00012

0,00011

Enero

-0,00013

0,00000

Febrero

0,00000

(21)