Repositorio Institucional de Documentos

2012 67 José María Pérez Bella Parametrización de la exposición a la humedad y de los ensayos de estanqueidad en cerramientos de edificación : Caracterización prestacional de su comportamiento higrotérmico Departamento Director/es Ingeniería Mecánica Domínguez Hernández, Javier Coz Díaz, Juan José del Director/es Tesis Doctoral Autor Repositorio de la Universidad de Zaragoza – Zaguan http://zaguan.unizar.es UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA Departamento Director/es José María Pérez Bella PARAMETRIZACIÓN DE LA EXPOSICIÓN A LA HUMEDAD Y DE LOS ENSAYOS DE ESTANQUEIDAD EN CERRAMIENTOS DE EDIFICACIÓN : CARACTERIZACIÓN PRESTACIONAL DE SU COMPORTAMIENTO HIGROTÉRMICO Director/es Ingeniería Mecánica Domínguez Hernández, Javier Coz Díaz, Juan José del Tesis Doctoral Autor 2012 Repositorio de la Universidad de Zaragoza – Zaguan http://zaguan.unizar.es UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA Departamento Director/es Director/es Tesis Doctoral Autor Repositorio de la Universidad de Zaragoza – Zaguan http://zaguan.unizar.es UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA T D U D D D Ju C Te De Un Doc Dire Dire u li E C es ep ni cto ect ect o d E C sis pa iv ora tor tor de D EN A s d ar ve and r d r d e 2 DE N AR do rta rs do de de 01 E C R C oc am si : tes tes 12 L C E RA C ct m i d sis sis LO E AC CO to me d a s: s: O ER C O or en a d O S R CT O M a l nto d d D I D D D D E S E RR TE M l o de D. Ing D. Do D. Do E E R A E M P d e Z Jo gen Ja oct Ju oct X EN A ER PO de Z osé nie avi tor uan tor XP N AM RI O e I Za é M ero ier r In n J r In P P N S M IZ O R In a r Ma o I r D ng Jos ng P PO SA M Z RT ng ag aría Ind Dom en sé en P A O A I E Z A T ge go a P dus mí nie r de nie r A O S AY E AC T A en oz Pé r str íng ro el C ro AR SI Y EN C AM nie za rez rial gue In Co In R IC O N C I M er a z B l ez ndu oz ndu R A C OS NT Ó MI rí Be H us t D us t A M I S T O ÓN IE a ella Her tri íaz tri M I Ó S O N E N M a rná ial, z ial M Ó N D OS N P N M ánd , A . C M E N DE S P NT M e de Arq Cat ET N E S D R T cá z qu ted T A E D RE O án u ite drá TR A E E E O ni ect áti R L ES E E S H ic to . co R I LA ST E ST HI ca Pr o d I Z A T ED TA IG a ro d e U ZA H T A D A G fes Un A H A N DI AC GR so r niv AC HU N IF CI R O M r T ver C U M NQ FI IO O M Tit rsi C I M Q IC O OT ME tul ida IÓ M QU C ON T É E ar ad. Ó ME U CA NA É EM de . N ED UE A A ÉR M e U N D EI A C AL R M MO Un D DA ID CI L M O niv DE A D IÓ D M I OR ver E AD DA Ó DE IC R rsid L D A ÓN E C RI da LA Y AD N SU C O IA d A Y D N. U O A H H T D U D D D Ju P H U Te De Un Doc Dire Dire u li P UM C ti b es ep ni cto ect ect o d P A M C P ig ba sis pa iv ora tor tor de AR ME C A P g h as s d ar ve and r d r d e 2 R ED E A C a h tn se do rta rs do de de 01 RA DA EN AR C ra ne ed oc am si : tes tes 12 AM A N RA O am es d c ct m i d sis sis M AD N C A OM m ss ch to me d a s: s: ME D C E C M me s t ha or en a d ET Y E CT MP ete te ar a l nto d d D I D D D D TR Y D E R TE PO er st ra l o de D. Ing D. Do D. Do R D RR ER OR ri ts ac d e Z Jo gen Ja oct Ju oct RI Z DE RA R R za s o c te de Z osé nie avi tor uan tor Z E L A RI Z RT at on er e I Za é M ero ier r In n J r In ZA L AM Z TA ti o n riz In a r Ma o I r D ng Jos ng AC LO M I ZA AM on ex za M ng ag aría Ind Dom en sé en CI OS IE AC M n xt at M ge go a P dus mí nie r de nie r IÓ S E N CI MI o te tio M en oz Pé r str íng ro el C ro Ó E N IÓ IE of er on M E nie za rez rial gue In Co In N EN NT Ó EN f m r n n E er a z B l ez ndu oz ndu N D NS TO Ó N N T m na o M rí Be H us t D us t D SA O N P T oi a l of M a ella Her tri íaz tri DE A S P TO is w it MO M a rná ial, z ial E L AY D R O stu wa ts O M ánd , A . C L YO DE RE H ur all s h OR M e de Arq Cat LA O E ES HI re l s hy R cá z qu ted A S E E ST IG e sy yg RI án u ite drá E D ED T A GR ex ys gr IA ni ect áti EX DE D A R xp ste ro A ic to. co XP E DI F AC R O po em ot A ca Pr o d PO E E F CI OT os m h a ro d e U O ES F IC IO TÉ su ms er fes Un OS ST C ON É ur . P rm so r niv SI T CA N R re P m r T ver C T A AC NA RM e a P e ma Tit rsi CI AN CI AL M an er al tul ida IÓ NQ IÓ L M I C nd r fo b ar ad. ÓN Q Ó D C d or be de . N QU N DE CO w rm h e U A UE N. E O wa m h a Un A EI S at a vi niv L ID SU er n io ver LA D A U r ce or rsid A A e - r. da AD - d D Tribunal nombrado por la Comisión de Doctorado de la Universidad de Zaragoza, el día de de . Presidente: Vocal primero: Vocal segundo: Vocal tercero: Secretario: Suplente primero: Suplente segundo: Realizado el acto de defensa y lectura de la Tesis Doctoral, el día d e de , en la Escuela de ingeniería y Arquitectura de la Universidad de Zaragoza. CALIFICACIÓN: i ÍNDICE MEMORIA AGRADECIMIENTOS PRÓLOGO FOREWORD ÍNDICE CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN CAPÍTULO II. HUMEDAD ATMOSFÉRICA EN LA CONSTRUCCIÓN CAPÍTULO III. MARCO NORMATIVO DE LA PROTECCIÓN FRENTE A LA HUMEDAD EN LA EDIFICACIÓN CAPÍTULO IV. PARAMETRIZACIÓN DE LA EXPOSICIÓN A LA HUMEDAD EN CERRAMIENTOS VERTICALES CAPÍTULO V. PARAMETRIZACIÓN PRESTACIONAL DE ENSAYOS DE ESTANQUEIDAD CAPÍTULO VI. CARACTERIZACIÓN DE LA PRESTACIÓN TÉRMICA EN CERRAMIENTOS CAPÍTULO VII. CONCLUSIONES NOMENCLATURA ANEJOS ii MEMORIA AGRADECIMIENTOS PRÓLOGO FOREWORD ÍNDICE CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN I.1.- Alcance del trabajo I.-2 I.2.- Objetivos de la tesis I.-6 I.3.- Estructura del documento I.-11 CAPÍTULO II. HUMEDAD ATMOSFÉRICA EN LA CONSTRUCCIÓN II.1.- Introducción II.-2 II.2.- Relevancia de la protección frente a la humedad II.-6 II.3.- Caracterización de la solicitación por humedad atmosférica II.-81 II.4.- Mecanismos del transporte de humedad en materiales de construcción II.-112 II.5.- Propiedades higrotérmicas del material de construcción II.-135 II.6.- Caracterización higroscópica del material de construcción II.-155 II.7.- Estrategia de trabajo utilizada II.-171 II.8.- Bibliografía y apéndices II.-173 CAPÍTULO III. MARCO NORMATIVO DE LA PROTECCIÓN FRENTE A LA HUMEDAD EN LA EDIFICACIÓN III.1.- Introducción III.-2 III.2.- Enfoque normativo prestacional III.-5 III.3.- Normativa española III.-20 III.4.- Marco normativo internacional III.-88 III.5.- Comentario al análisis normativo realizado III.-124 III.6.- Bibliografía y apéndices III.-128 iii CAPÍTULO IV. PARAMETRIZACIÓN DE LA EXPOSICIÓN A LA HUMEDAD EN CERRAMIENTOS VERTICALES IV.1.- Introducción IV.-2 IV.2.- Bases de partida y campo de aplicación de la parametrización IV.-5 IV.3.- Parametrización de la exposición IV.-19 IV.4.- Presentación y utilización de los resultados IV.-45 IV.5.- Ampliación y generalización de la metodología IV.-61 IV.6.- Comentario a los resultados obtenidos IV.-144 IV.7.- Bibliografía y apéndices IV.-149 CAPÍTULO V. PARAMETRIZACIÓN PRESTACIONAL DE ENSAYOS DE ESTANQUEIDAD V.1.- Introducción V.-2 V.2.- Parámetros de exposición utilizados en los ensayos de estanqueidad V.-6 V.3.- Cálculo de parámetros de exposición en condiciones de servicio V.-11 V.4.- Análisis del periodo de retorno asociado a la exposición V.-20 V.5.- Parámetros de ensayo asociados a un periodo de retorno combinado V.-33 V.6.- Generalización de la parametrización V.-53 V.7.- Análisis comparativo de diferentes ensayos de estanqueidad V.-64 V.8.- Comentario a los resultados obtenidos V.-73 V.9.- Bibliografía y apéndices V.-78 CAPÍTULO VI. CARACTERIZACIÓN DE LA PRESTACIÓN TÉRMICA EN CERRAMIENTOS VI.1.- Introducción VI.-1 VI.2.- Caracterización de la prestación térmica de los cerramientos VI.-4 VI.3.- Determinación del factor de conversión de temperatura VI.-7 VI.4.- Determinación del factor de conversión de humedad VI.-14 VI.5.- Determinación de la conductividad prestacional de diseño VI.-28 VI.6.- Validación de la aproximación prestacional analítica planteada VI.-38 VI.7.- Comentario a los resultados obtenidos VI.-52 VI.8.- Bibliografía y apéndices VI.-57 iv CAPÍTULO VII. CONCLUSIONES VII.1.- Aportes y contribuciones obtenidas VII.-2 VII.2.- Mejoras aplicables al marco normativo VII.-11 VII.3.- Conclusiones al trabajo realizado y líneas futuras VII.-14 NOMENCLATURA I.- 1 CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN I.1.- Alcance del trabajo I.-2 I.2.- Objetivos de la tesis I.-6 I.3.- Estructura del documento I.-11 Parametrización de la exposición a la humedad y de los ensayos de estanqueidad en cerramientos de edificación. Caracterización prestacional de su comportamiento higrotérmico.   I.- 2 I.1.- ALCANCE DEL TRABAJO La investigación realizada profundiza en el campo de la protección frente a la humedad en los edificios, aspecto abordado recientemente a nivel normativo en nuestro país a través del Código Técnico de la Edificación, en sus Documentos Básicos HS1- Protección frente a la humedad y HE1-Ahorro de energía. De entre las posibles fuentes de humedad presentes en la edificación, el estudio se centra fundamentalmente en el análisis de la humedad atmosférica, principal fuente de aporte de humedad en estado líquido sobre elementos de la envolvente edificatoria sobre rasante y debida a las precipitaciones atmosféricas que inciden sobre los edificios. Este aporte de agua atmosférica sobre la envolvente edificatoria, provoca por la posterior penetración de humedad en el cerramiento, lesiones que acortan su vida útil e incrementan los gastos de mantenimiento en los edificios. Otro efecto añadido es la reducción de las prestaciones de aislamiento y ahorro energético de la envolvente, lo que redunda un mayor consumo de energía por parte de las instalaciones de acondicionamiento térmico dispuestas en el edificio. Estos problemas son especialmente relevantes en los cerramientos verticales de la edificación, ya que estas partes de la envolvente térmica no cuentan con materiales impermeabilizantes específicamente dispuestos para impedir el paso de humedad. Otros componentes de la envolvente, tales como muros de contención, suelos o cubiertas, en los que se considera la posibilidad de un contacto continuado con agua líquida, cuentan obligatoriamente con estos materiales impermeabilizantes, de tal forma que su estanqueidad depende directamente de la durabilidad de los materiales y de su adecuada puesta en obra. Los cerramientos verticales, sometidos únicamente a aportes de agua puntuales, producidos por la intensidad de la precipitación y la velocidad del viento simultáneo a la misma que desvía agua sobre el cerramiento (lluvia batiente), no se impermeabilizan y por ello están sometidos a riesgos de penetración de humedad al interior del edificio más acusados, que deben ser minimizados mediante el adecuado diseño de la solución constructiva. Los cerramientos verticales o fachadas, constituyen por lo tanto la parte más sensible de la envolvente edificatoria y en ellos, la adecuada prestación de protección frente a la humedad depende en exclusiva de la optimización del diseño planteado para la solución constructiva. Por ello, el trabajo desarrollado en esta Tesis Doctoral se centra en el estudio y caracterización de los parámetros que determinan la exposición del cerramiento a la humedad, así como en el desarrollo de procedimientos de verificación del cumplimiento de la protección frente a la humedad atmosférica por parte de los cerramientos verticales del edificio. Suelen distinguirse dos líneas de trabajo en relación al estudio de la protección frente a la humedad atmosférica en cerramientos verticales: I. Introducción    I.- 3 x Evitar la formación de condensaciones intersticiales o superficiales en los componentes del cerramiento. x Evitar la penetración de agua en estado líquido a través de la fachada. Para alcanzar ambos objetivos de una forma óptima y adaptada a las necesidades de cada cerramiento, es preciso disponer de dos requisitos indispensables: x Una precisa estimación de la exigencia o condiciones de contorno sobre el cerramiento. x Un procedimiento de verificación de la protección, técnico y riguroso, que permita extrapolar los resultados obtenidos a otras condiciones de contorno y configuraciones de cerramiento. No obstante, el humedecimiento de las fachadas por parte de la lluvia batiente, es un fenómeno de compleja caracterización por la multitud de parámetros que influyen en el mismo: climatología del emplazamiento, altura, entorno y orientación del cerramiento, presencia de elementos arquitectónicos… En él además confluyen varios fenómenos meteorológicos como son la precipitación, la velocidad de viento simultánea a la precipitación o la dirección de dicho viento, que determinan todos ellos la magnitud de la lluvia batiente que incide sobre el cerramiento. Se aúnan a estas dificultades los complejos mecanismos de transferencia de humedad que se desarrollan en el interior de los medios porosos de los materiales y que están fuertemente condicionados por condiciones intrínsecas al material, como son su porosidad, capilaridad, absorción, capacidad de almacenamiento de humedad, pero también por aspectos coyunturales como su grado de saturación, temperatura o situación de histéresis en el almacenamiento de humedad. Estas dificultades, especialmente acusadas para la caracterización de la penetración de agua en estado líquido a través de la fachada, provocan que los ámbitos normativos internacionales afronten la exigencia de protección desde una perspectiva prescriptiva, basada en estimaciones aproximadas y condicionada por la utilización de soluciones constructivas tradicionales y basadas en la experiencia previa para los cerramientos. A este respecto, las regulaciones normativas establecidas por el DB-HS1 del Código Técnico de la Edificación español, como consecuencia de su reciente aparición, se demostrarán si cabe especialmente inadecuadas y escasamente prestacionales. El estudio pormenorizado del ámbito normativo español e internacional como primera tarea abordada, ha de permitir identificar las principales deficiencias existentes en relación a la precisa estimación de la exposición a la humedad. Estas deficiencias comienzan al obviar el parámetro de la lluvia batiente sobre el cerramiento, como el factor que determina dicha exposición, caracterizando de este modo inadecuadamente la exigencia. Parametrización de la exposición a la humedad y de los ensayos de estanqueidad en cerramientos de edificación. Caracterización prestacional de su comportamiento higrotérmico.   I.- 4 Identificadas estas deficiencias, ha de ser posible proponer mejoras alternativas capaces de determinar rigurosamente la exposición a la humedad a través de la lluvia batiente esperada sobre cada emplazamiento y condición de servicio del cerramiento. Igualmente, será posible corregir otros aspectos derivados de la falta de prestación e integración entre las diferentes partes del Código español en relación a la protección frente a la humedad. En relación a la verificación del cumplimiento de protección frente a la penetración de agua líquida, dada la complejidad de los mecanismos de transporte que intervienen, todas las normativas a nivel internacional han optado por homologar las diferentes soluciones constructivas de cerramientos mediante ensayos de estanqueidad. Estos ensayos, caracterizados por someter a los sistemas de cerramiento a situaciones de exposición a la penetración de agua, utilizan parámetros de exposición constantes y estandarizados, que por su funcionalidad y reproducibilidad, no son representativos de todas las posibles exposiciones reales que pueden darse en condiciones de servicio. Dado que en la actualidad no se simulan todas las infinitas condiciones de exposición que pueden darse sobre cada cerramiento, los resultados obtenidos por los mismos no son enteramente satisfactorios y no permiten determinar con precisión la prestación del cerramiento en condiciones de utilización real. Igualmente al utilizar parámetros de exposición diferentes en cada ámbito normativo, tampoco es posible comparar en base a un criterio objetivo y común los resultados obtenidos mediante dos ensayos diferentes. Las dificultades para determinar con precisión la cantidad de agua batiente esperada sobre los cerramientos, han impedido igualmente determinar parámetros de ensayo que simulen con rigor las condiciones de exposición que se espera se produzcan en cada una de las posibles condiciones de servicio para el sistema de cerramiento sometido a ensayo. El desarrollo de esta Tesis Doctoral ha de permitir establecer una relación inequívoca entre los resultados obtenidos en estos ensayos y la prestación de estanqueidad ofrecida por el cerramiento en cualquier emplazamiento y condición de servicio real. Inversamente, ha de ser capaz de determinar con precisión los parámetros de exposición que han de ser superados en cualquier ensayo, para garantizar una determinada prestación en las condiciones de diseño planteadas para el cerramiento. Este desarrollo posibilitará la comparación en base a un criterio de prestación entre los resultados de diferentes ensayos de estanqueidad, posibilitando la utilización de un único ensayo para la homologación internacional de cualquier sistema de cerramiento. La utilización de los resultados de prestación obtenidos para los cerramientos mediante los ensayos de estanqueidad, permitirá igualmente proporcionar un procedimiento de verificación capaz de sustituir de forma prestacional, la actual de utilización de soluciones aceptadas prescriptivas por parte del Documento Básico HS1 del Código Técnico de la Edificación. I. Introducción    I.- 5 Estos ámbitos de mejora en el campo normativo en relación a la protección frente a la humedad, se amplían al caracterizar la relevante influencia que las condiciones de humedecimiento y temperatura presentes en los cerramientos tienen sobre el comportamiento higrotérmico de la envolvente de los edificios. La utilización por parte del Código Técnico de la Edificación español de un valor de temperatura y contenido de humedad inadecuados para caracterizar la conductividad térmica de los materiales de construcción, provoca un significativo error de cálculo que redunda en un incremento del consumo energético en nuestros edificios. A pesar del reciente desarrollo de herramientas informáticas capaces de optimizar los cálculos térmicos realizados para los edificios españoles, en virtud de las directivas europeas de ahorro energético, este incremento de precisión se ve desvirtuado por la utilización de datos de partida como la conductividad de los materiales, no adaptados a las características de la climatología española ni determinados en base a las condiciones climáticas de cada emplazamiento. La estimación aproximada de las condiciones reales de temperatura y contenido de humedad existentes en los materiales de construcción de cada posible emplazamiento español, habrá de permitir evaluar prestacionalmente el error cometido, así como determinar los factores de corrección que deben ser aplicados para minimizarlo en cada diferente localización y climatología. Los tres aspectos indicados, perfilan en su conjunto la línea principal de investigación abordada en documento, que se ve completada con una mayor profundización en la materia y con el desarrollo de otros aportes originales paralelos, de interés tanto en el ámbito nacional como internacional. Parametrización de la exposición a la humedad y de los ensayos de estanqueidad en cerramientos de edificación. Caracterización prestacional de su comportamiento higrotérmico.   I.- 6 I.2.- OBJETIVOS DE LA TESIS Para definir cerramientos más optimizados y prestacionales, es necesario abordar dos tareas fundamentales: x Determinar de forma exacta, objetiva y precisa las condiciones de exigencia por humedad atmosférica sobre los cerramientos en cualquier emplazamiento y condición de servicio. x Desarrollar un método de verificación técnico y riguroso que permita evaluar el grado de cumplimiento del objetivo de protección frente a la humedad atmosférica de cualquier posible cerramiento, bajo dichas exigencias. En la actualidad, ninguno de los dos aspectos se da en la normativa española de construcción definida por el Código Técnico de la Edificación y el segundo aspecto se da únicamente de forma parcial y aproximada en las restantes normativas internacionales. Ambos ámbitos de mejora se abordan a lo largo de los capítulos del presente trabajo de investigación. Para estimar de forma más precisa y exacta la exposición a la humedad atmosférica en cualquiera de los cerramientos de nuestro país, es necesario estudiar los parámetros climáticos que intervienen en la deposición y penetración de agua través de los mismos. A este respecto, la Agencia Estatal de Meteorología (AEMET) tiene por objeto en nuestro país el desarrollo, implantación y prestación de los servicios meteorológicos de competencia del Estado, así como el apoyo al ejercicio de otras políticas públicas y privadas que contribuyan a la seguridad de personas y bienes y al bienestar y desarrollo sostenible de la sociedad española. Para este trabajo se ha contado con la extensa información recopilada y facilitada tanto de forma pública como en virtud a un acuerdo de colaboración, por la Agencia Estatal de Meteorología en relación a múltiples emplazamientos de nuestro país. De este modo ha sido posible el estudio pormenorizado de la incidencia de la precipitación, de la velocidad del viento simultáneo a la precipitación y de la duración de esta exposición al humedecimiento, en los cerramientos de nuestro país. Para estimar la exposición a la humedad de los cerramientos de forma realista, exacta y objetiva, habrán de ser adoptados los procedimientos de determinación de la exposición aceptados internacionalmente y que se basan en el cálculo de la lluvia batiente o cantidad de agua de lluvia que se espera sea recogida sobre el cerramiento vertical. No obstante, estos han de ser adaptados a los datos climáticos disponibles en nuestro país, definiendo por primera vez en España una caracterización de la exposición a la humedad basada en la cantidad real de agua recogida sobre cada cerramiento en cada emplazamiento. Paralelamente a esta adaptación, se optimizan y desarrollan estos procedimientos de determinación de la exposición, abordando aportes también de utilidad, en el ámbito internacional del campo de conocimiento. I. Introducción    I.- 13 Por último se adjuntan una serie de anejos , que presentan contenidos relacionados con los capítulos anteriores a los que complementan en forma de tablas e información gráfica, referidas tanto a los valores de exposición a la penetración humedad en cerramientos identificados en nuestro país, como a la determinación de coeficientes correctores para la adecuada estimación de la conductividad de los materiales utilizados para la ejecución de fachadas en España. También se aporta información adicional sobre los aportes de investigación obtenidos por medio del presenta trabajo doctoral, entre las que se incluyen cinco artículos enviados a revistas internacionales. Si bien actualmente estos artículos se encuentran en proceso de revisión por pares en diferentes revistas de prestigio, uno de ellos ha sido ya publicado por Building and Environment , revista científica del grupo ELSEVIER que cuenta con un factor de impacto de 2.129 y una clasificación Q1 dentro del índice JCR en el ámbito de la Construcción y la Tecnología de la Edificación. Cada uno de los capítulos de este documento cuenta en su parte final con un apartado destinado a incluir tanto la bibliografía utilizada para la redacción de cada uno de ellos, como para indicar las tablas y figuras elaboradas durante la realización del capítulo.  II.- 1 CAPÍTULO II HUMEDAD ATMOSFÉRICA EN LA CONSTRUCCIÓN II.1.- Introducción II.-2 II.2.- Relevancia de la protección frente a la humedad II.-6 II.2.1.- Fuentes de humedad y síndromes patológicos II.-6 II.2.2.- Incidencia estadística de la humedad en edificación II.-43 II.2.3.- Afecciones indirectas en la envolvente edificatoria II.-53 II.3.- Caracterización de la solicitación por humedad atmosférica II.-81 II.3.1.- Condiciones ambientales exteriores de exposición II.-86 II.4.- Mecanismos del transporte de humedad en materiales de construcción II.-112 II.4.1.- Fenómenos asociados al transporte de humedad II.-117 II.5.- Propiedades higrotérmicas del material de construcción II.-135 II.6.- Caracterización higroscópica del material de construcción II.-155 II.7.- Estrategia de trabajo utilizada II.-171 II.8.- Bibliografía y apéndices II.-173 Parametrización de la exposición a la humedad y de los ensayos de estanqueidad en cerramientos de edificación. Caracterización prestacional de su comportamiento higrotérmico.   II.- 2 II.1.- INTRODUCCIÓN La humedad se encuentra relacionada, como causa directa o indirecta, con un gran número de lesiones patológicas de ocurrencia habitual en la edificación. Ésta se manifiesta de muy diversas formas para limitar la durabilidad de los elementos constructivos, mediante ataques físicos, químicos y mecánicos. Estas lesiones se relacionan con procedimientos físico-químicos que se desarrollan en el interior de los elementos constructivos y que tienen como principal escenario, la envolvente exterior del edificio y como principal actor, la presencia de humedad en estado líquido. En ocasiones, actúa como principal protagonista de los ataques, si bien en otras situaciones, su presencia es utilizada como vehículo catalizador o como soporte para otras agresiones no directamente producidas por la acción del agua. Es por ello que la prevención de la presencia indebida de agua en la edificación es una medida fundamental para aumentar la durabilidad de las construcciones. Como tal, dicha prevención ha sido regulada por múltiples normativas de construcción, entre ellas y desde 2006 la española, así como analizada por múltiples autores: “La importancia de la protección frente a la humedad no precisa de una elaborada justificación. Simplemente es necesario destacar que aproximadamente un tercio de las patologías en las construcciones, son derivadas directamente de los problemas de humedad, y que del resto de patologías, otro tercio derivan indirectamente de las mismas causas”. (Linares y Tenorio, 2009). “Water is the prime cause of deterioration in building materials and constructions and the presence of moisture encourages growth of mould that is injurious to health”. Standard 3.4 Mandatory. Scottish Building Standards. “By 1997, several fields surveys in north America had indicated that rain penetration in exterior walls and poor construction contributed to the shortening of the service life of recently built exterior walls of low-rice buildings with high exterior moisture loads”. Final Report from task 8 of MEWS Project (T8-03) – Hygrothermal response of exterior wall systems to climate loading: Methodology and interpretation of results for stucco, EIFS, Masonry and siding clad wood-frame walls (Beaulieu et al., 2002). Son las peculiares condiciones físico-químicas del agua, debido al carácter polar de su molécula, las que la hacen especialmente nociva para las envolventes edificatorias. Su capacidad para disolver gran variedad de sustancias la convierte en el vehículo idóneo para el transporte de sales y otras sustancias en su recorrido a través de la envolvente. Estas sustancias, una vez depositadas, pueden llegar a afectar y alterar químicamente las superficies de los cerramientos o a degradar la estructura interna de los propios materiales porosos. Este efecto es particularmente acusado en el caso del agua de lluvia, la cual arrastra en su caída partículas contaminantes, sulfuros, sulfatos y anhídridos carbónicos, que son depositados en el interior de los cerramientos humedecidos por la precipitación atmosférica. La acción del viento, en conjunción con la lluvia, potencia este efecto, II. Humedad atmosférica en la construcción    II.- 3 erosionando los materiales y provocando una mayor penetración del líquido en el interior de los cerramientos. También por las singulares características químicas de la molécula de agua, la tensión capilar que se produce tiene una mayor relevancia que en otros líquidos, favoreciendo su rápida penetración en el sistema poroso de los materiales de construcción. Por todo ello, las especiales condiciones físicas y químicas del agua, favorecen que la naturaleza de las lesiones sobre la edificación sea muy variada, identificándose síndromes físicos, químicos e incluso mecánicos. De forma somera, se analizarán a lo largo de este capítulo las posibles fuentes que posibilitan la presencia de humedad en los materiales de edificación, así como se analizarán igualmente los más relevantes síndromes patológicos relacionados con su presencia indebida. Por desgracia, el agua es un elemento ampliamente presente en las construcciones, debido fundamentalmente a las inevitables precipitaciones atmosféricas, provenientes del entorno natural del edificio y que penetran en el cerramiento. Pero también la propia naturaleza de los procesos constructivos utilizados en el sector de la edificación, que requieren un importante volumen de agua en su ejecución, la presencia de agua en el terreno en contacto con elementos estructurales o de cerramiento y la condensación del vapor de agua transportado por el propio aire, pueden ser responsables de múltiples síndromes y afecciones a la envolvente. A pesar de ello, son las precipitaciones atmosféricas sobre el edificio, por sí mismas o con la ayuda del viento en el caso de cerramientos verticales (lluvia batiente o wind driving rain WDR), las principales responsables de las variaciones de contenido de agua que se producen en los cerramientos sobre rasante de nuestros edificios. La exposición a esta humedad atmosférica interviene decisivamente como catalizador de otras afecciones a la durabilidad de la envolvente del edificio y es igualmente responsable de infiltraciones de agua a través de fachadas, cubiertas o carpinterías al interior de la envolvente, si existe alguna deficiencia en su impermeabilidad. Es por ello que la caracterización de las condiciones de solicitación producidas por la humedad atmosférica es sumamente relevante para establecer estrategias de diseño y construcción que minimicen su afección, aumentando la durabilidad de los materiales de construcción e incrementando la habitabilidad y salubridad de los espacios interiores a los edificios. No obstante, la humedad atmosférica no solo es responsable de múltiples afecciones directas a la envolvente (apreciables por los daños físicos producidos y por la reducción obvia de las condiciones de habitabilidad y salubridad de los espacios interiores), sino que también es responsable o interviene decisivamente en otras afecciones de índole indirecta, no por ello menos importantes. Elevados contenidos de humedad en los materiales, aunados a temperaturas elevadas, determinan importantes reducciones en la resistencia térmica de la envolvente edificatoria, incrementando el consumo energético en los edificios, el coste económico asociado y la emisión de gases contaminantes a la atmósfera. Parametrización de la exposición a la humedad y de los ensayos de estanqueidad en cerramientos de edificación. Caracterización prestacional de su comportamiento higrotérmico.   II.- 4 Estas afecciones indirectas, habitualmente soslayadas ante otras más obvias y aparatosas, son igualmente importantes dentro del marco actual establecido por la necesidad de un desarrollo más sostenible y por ello, son igualmente analizadas a lo largo de este capítulo. En definitiva, las lesiones patológicas y afecciones provocadas por la humedad, no se derivan de un único proceso o fuente concreta (a pesar de que la humedad atmosférica es el parámetros más relevante), sino que varios de ellos suelen estar relacionados o bien se van sucediendo unos a otros aumentando su gravedad como consecuencia del mantenimiento de las condiciones que han originado la problemática. Otras ocasiones, la existencia de síndromes previos no relacionadas directamente con la presencia de humedad, establecen las condiciones idóneas para su penetración y el desarrollo de lesiones relacionadas. A esta variabilidad, se añade la conjunción de diversos fenómenos físicos, tales como heladas, ataques químicos, desarrollos biológicos… que configuran un amplio abanico de acciones sobre los cerramientos, cuya evolución depende de los procesos físicos implicados y de las características y diseño que el cerramiento presente ante los mismos. Si bien las causas físicas últimas de todos estos procesos patológicos no pueden ser evitadas, por corresponder a fenómenos atmosféricos intrínsecos a las propias condiciones de contorno de los edificios, sí es posible incidir en las condiciones de la construcción que propician o permiten su desarrollo lesivo. En muchos de estos síndromes, la utilización de materiales con las adecuadas propiedades físicas y químicas y la correcta disposición y diseño de los diferentes elementos del cerramiento, puede paliar y prevenir en gran medida la incidencia de estas afecciones. No en vano, son la mala calidad de los materiales o su inadecuada disposición, puesta en obra y mantenimiento, los principales responsables de las patologías que se pueden detectar habitualmente en relación a la humedad. Por todo ello que a lo largo de este capítulo se describen los principales parámetros higrotérmicos e higroscópicos que caracterizan a los materiales de construcción, al tiempo que se profundiza en la compleja interrelación de fenómenos y mecanismos que se conjugan en el transporte de humedad a través de sistema poroso de la envolvente edificatoria. La comprensión de estos mecanismos de transporte y el análisis de su progresión en el interior de los materiales que configuran la envolvente edificatoria es necesaria para identificar la complejidad inherente a la caracterización matemática de estos procesos, en contraposición a otros procedimientos de transferencia como el térmico, perfectamente caracterizados y parametrizados en la actualidad. En definitiva, para determinar las propiedades y configuración necesarias en los cerramientos para garantizar una adecuada protección frente a la humedad, es necesario tanto estimar con adecuada precisión las acciones derivadas de la humedad a las que los mismos se van a enfrentar (principalmente humedad atmosférica), como conocer los mecanismos mediante los cuales la humedad afecta a las prestaciones de los cerramientos. Solo así será posible establecer diseños prestaciones, ajustados a las necesidades y razonablemente económicos para los sistemas constructivos utilizados en la envolvente edificatoria. II. Humedad atmosférica en la construcción    II.- 5 No en vano, diversos estudios han demostrado que la gestión y rendimiento de las soluciones constructivas frente a la humedad, se ve afectada por tres parámetros fundamentales (Beaulieu, 2002): x Las condiciones climáticas existentes a ambos lados de la solución constructiva. x La configuración de las hojas del cerramiento y sus condiciones higrotérmicas e higroscópicas. x La gestión de la humedad que incide sobre elementos de discontinuidad en la envolvente, tales como ventanas, perforaciones, dinteles… y otros detalles de acabado. Identificar solicitaciones sobre el cerramiento y predecir con exactitud el comportamiento de los mismos ante dichas solicitaciones, constituye por lo tanto un punto de indudable interés, que se desarrolla integra y científicamente a lo largo de los diferentes capítulos que integran este trabajo doctoral. La justificación de su necesidad de este estudio es por otra parte indudable, en vista de la amplia variedad de afecciones que se relacionan con la humedad y que se describen en este capítulo. En gran medida, todas ellas podrían paliarse mediante una adecuada caracterización constructiva y un cuidado diseño higrotérmico, lo que da pie, como primer paso de dicha tarea, a presentar de forma amplia y general, los parámetros básicos recopilados en este capítulo. Parametrización de la exposición a la humedad y de los ensayos de estanqueidad en cerramientos de edificación. Caracterización prestacional de su comportamiento higrotérmico.   II.- 6 II.2.- RELEVANCIA DE LA PROTECCIÓN FRENTE A LA HUMEDAD A lo largo de este apartado se identificarán las principales afecciones de la humedad sobre los edificios, analizando tanto las afecciones más directas y obvias, habitualmente resultantes en síndromes patológicos que precisan de un mantenimiento y adecuada subsanación, como las afecciones indirectas, habitualmente relacionadas con la reducción de alguna de las prestaciones de la envolvente y que suelen pasar inadvertidas a los usuarios de los edificios. Un análisis estadístico de la incidencia de estas primeras afecciones directas, dará cuenta del importante papel que la humedad representa en la mayoría de los procesos patológicos y judiciales que se abren en el ámbito de la construcción. Para ello, diferentes fuentes nacionales e internacionales han sido consultadas. En todas ellas, queda patente la necesidad de mejorar la protección frente a la humedad en los edificios, como medio efectivo para reducir los costes de mantenimiento y mejorar la calidad de las edificaciones actuales. El aparatado se completa igualmente por la valoración de la afección indirecta más relevante ejercida por la humedad y que se relaciona con la disminución de las prestaciones térmicas ofrecidas por los cerramientos. Para ello, se analizará el caso concreto de nuestro país, demostrando la importancia de reducir no solo las afecciones directas, sino de controlar adecuadamente las indirectas. Se comprobará igualmente a lo largo del presente aparado, como la humedad atmosférica, principalmente en forma de precipitación, juega un papel fundamental para generar o permitir la ocurrencia de estos procesos de afección sobre la envolvente edificatoria. II.2.1.- FUENTES DE HUMEDAD Y SÍNDROMES PATOLÓGICOS Los ataques a la durabilidad de los cerramientos más representativos, son aquellos en los que la propia presencia de humedad representa el origen directo de la lesión provocada, sin necesidad de ningún medio adicional. No obstante, la presencia de humedad conlleva con frecuencia el desarrollo simultáneo de acciones nocivas por parte de otros agentes externos involucrados. La humedad patológica puede definirse como la presencia no deseada de agua en estado líquido, en lugares o periodos de tiempo variables (Broto, 2005). Estas humedades indeseadas son responsables de síndromes muy habituales, como cambios de color, manchas, hongos, disgregaciones de material, erosiones, desprendimientos, deformaciones… pero también son responsables indirectas de lesiones constructivas de mayor gravedad. En cualquier caso, las humedades patológicas en la edificación rara vez pueden atribuirse a una única causa, siendo frecuente que varias fuentes de agua y condiciones en la construcción, se combinen para dar como resultado una determinada lesión patológica. Puede sin embargo establecerse que aquellos síndromes que se presentan en similares elementos constructivos, son frecuentemente atribuibles a una misma patología. Según el elemento constructivo analizado, la naturaleza y gravedad de las lesiones identificadas, se verá también modificada. II. Humedad atmosférica en la construcción    II.- 7 Mayoritariamente, todas las disposiciones normativas en el ámbito de la construcción, tanto en el ámbito nacional como internacional, coinciden al agrupar las afecciones de la humedad sobre la edificación en dos grandes grupos: x Generadas por la acción de la condensación. x Generadas por la acción de la penetración de agua. La misma disposición de adoptará en el presente trabajo, que se centra fundamentalmente en aspectos relacionados con el segundo grupo, cuya prevención normativa se realiza en la actualidad de forma menos prestacional y rigurosa en cualquier normativa internacional. Ambas afecciones se encuentran claramente relacionadas con la humedad atmosférica si se analizan las partes del edificio situadas sobre la rasante del terreno. Esta fuente de humedad atmosférica aporta una cantidad variable de humedad sobre los materiales de construcción, dependiendo del clima, estación del año, régimen de eólica y de precipitaciones, proximidad a grandes superficies de agua… Esta continua variación dependiente de la climatología atmosférica hace que se establezca un constante equilibrio higrotérmico en los materiales que componen la envolvente del edificio, que puede provocar la saturación de los medios porosos de los materiales en condiciones de lluvia y nevada o su secado y evaporación en días cálidos y soleados. Condiciones extremas de temperatura y humedad relativa serán las principales responsables de afecciones generadas con la acción de la condensación, mientras que aportes de agua de lluvia significativos, se traducirán en un mayor riesgo de penetración de agua al interior de las edificaciones. El primero de los grupos, derivado de la condensación de agua, se caracteriza por la transferencia de humedad en estado gaseoso, que puede pasar a estado líquido al darse determinadas condiciones térmicas en el interior del cerramiento o en la superficie interior del mismo, provocando los síndromes por condensación. El comportamiento térmico del cerramiento es de gran relevancia en este mecanismo patológico, así como las condiciones atmosféricas internas y externas de humedad relativa y temperatura. La mayoría de las normativas abordan su prevención mediante el control de la transmitancia térmica del cerramiento según las condiciones internas del recinto, disponiendo barreras al paso del vapor en el caso de que se prevean posibles condensaciones. Para analizar la transmisión de vapor han sido desarrollados diferentes métodos de verificación y simplificaciones analíticas, que permiten prever con precisión aceptable la ocurrencia de condensaciones de vapor de agua. El segundo de los grupos, se caracteriza por la presencia de transferencia de humedad en estado líquido, desde la fuente de la humedad (generalmente exterior, provocada por la precipitación atmosférica) hasta elementos sensibles de la edificación como espacios interiores, acabados y revestimientos. Los materiales empleados en la ejecución de los cerramientos, su puesta en obra y detalle constructivo y su posterior mantenimiento son los principales factores que Parametrización de la exposición a la humedad y de los ensayos de estanqueidad en cerramientos de edificación. Caracterización prestacional de su comportamiento higrotérmico.   II.- 8 actúan sobre la posibilidad de penetración de agua en estado líquido. Con grandes diferencias entre unas y otras, todas las normativas abordan su prevención mediante la prescripción de utilizar soluciones constructivas más o menos elaboradas para impedir el paso de humedad, basadas en las tradiciones constructivas locales sancionadas por la práctica. Estas soluciones constructivas de carácter prescriptivo, se complementan a su vez con recomendaciones y prescripciones que inciden en la ejecución de puntos sensibles de la envolvente, como huecos de carpinterías, encuentros en cubiertas, arranques de fachada… Si se analizan las fuentes de la humedad relacionadas con la aparición de problemas en la edificación, es posible identificar claramente los dos grandes grupos de afecciones descritas con anterioridad. Tabla II.1.- Porcentaje de aparición de las humedades según su tipo. Fuente: Broto 2005. TIPO DE NATURALEZA DE LA AFECCIÓN % Humedades de condensación 44 Humedades de penetración (ascensión capilar y filtraciones) 52 Humedades accidentales 4 De la anterior tabla se observa como ambos grupos, condicionados en gran medida por las condiciones atmosféricas, representan el 96 % de las afecciones que se manifiestan de diferentes formas en la envolvente edificatoria. Otras fuentes de afección, como las accidentales, provocadas por usos indebidos de las instalaciones del edificio o por roturas no previsibles en las conducciones de agua, apenas son representativas. Independientemente de la relación directa con el origen último de la humedad (habitualmente como se ha dicho, atmosférica), a continuación se describen de forma somera las principales fuentes de procedencia de la humedad en el edificio, mencionando los procesos patológicos que pueden provocar en los materiales que componen la envolvente, así como con una breve enumeración de algunas medidas paliativas más habituales para neutralizar la fuente de humedad. Humedades de construcción A pesar de que hoy en día la utilización de elementos prefabricados va cobrando una mayor importancia relativa, sigue siendo predominante la utilización de sistemas constructivos que precisan de un elevado aporte de agua para su colocación y puesta en funcionamiento. La presencia de una elevada cantidad de agua en los materiales utilizados y ensamblados en la obra como consecuencia de su conformación “in situ”, es causa frecuente de lesiones si no se permite su evaporación adecuada y la misma queda retenida en el interior de los elementos constructivos. El origen de esta humedad se debe a diversos factores: II. Humedad atmosférica en la construcción    II.- 15 este nivel, los elementos constructivos actúan como medio continuo para el mecanismo de transporte de humedad desde el subsuelo hasta el aire exterior. Figura II.5.- Soluciones correctas e incorrectas para facilitar la evaporación de la humedad ascendente de un muro de sótano: Broto, 2005. Las manchas de humedad se producen como consecuencia del depósito prolongado en la superficie del cerramiento, donde el agua se evapora o es exudada, de sales transportadas por el agua. Estas sales solubles, orgánicas e inorgánicas, quedan adheridas a la capa porosa más externa del material, alterando su coloración original, generando oscurecimientos e incluso de material en los recubrimientos y pudiendo afectar a la adherencia química de los mismos. Estas eflorescencias superficiales, pueden producirse también en el interior del material poroso, cuando se dan condiciones para la evaporación del agua sin necesidad de que ésta llegue a la superficie del cerramiento. En estos casos las sales quedan depositadas en el interior de los poros, produciendo criptoeflorescencias, que pueden afectar igualmente la estabilidad química del material y pueden alterar las condiciones del medio poroso, generando tensiones internas y disgregación del material. Resulta obvio afirmar que aquellos materiales con un sistema poroso accesible y abierto, buena ventilación y sometidos a alta radiación solar, son particularmente susceptibles de ser afectados por estos síndromes, al presentar un recorrido franco para la ascensión de la humedad desde el terreno por capilaridad y posibilitar una evaporación no superficial. La utilización de cerramientos y revestimientos exteriores poco porosos, es por lo tanto la mejor medida preventiva para evitar la aparición de humedades en fachadas. La impermeabilización de los elementos estructurales en contacto con el terreno, el uso de forjados sanitarios adecuadamente ventilados y cerramientos en contacto con el terreno no excesivamente sobredimensionados, contribuye igualmente a evitar y la ascensión capilar de humedad a través de los materiales o en su defecto, a que esta ascensión se reduzca en la medida de lo posible. El drenaje del propio terreno en contacto con el elemento constructivo, mediante geo-compuestos, materiales drenantes, drenes para recogida de agua insertos en el terreno o la propia protección superficial del entorno de la edificación aumentando las aguas de escorrentía, puede igualmente paliar esta afección, si bien no evitarla completamente. Parametrización de la exposición a la humedad y de los ensayos de estanqueidad en cerramientos de edificación. Caracterización prestacional de su comportamiento higrotérmico.   II.- 16 Humedades de filtración Un segundo procedimiento para la penetración directa de agua no se debe al aporte de agua proveniente del terreno, sino al derivado de la acción de las precipitaciones atmosféricas sobre los elementos constructivos. Estas precipitaciones, como en el caso anterior, pueden derivar en infiltraciones indebidas de agua desde el exterior, a través de los elementos que conforman la envolvente. Para ello, la penetración puede producirse a través de los capilares de los materiales de construcción, de forma similar al mecanismo anterior (ascensión por capilaridad). Si bien las precipitaciones atmosféricas pueden producirse tanto en forma de lluvia, como de nieve o granizo, solo en estado líquido, el agua puede desplazarse a través de la matriz porosa de los materiales. La acción conjunta del viento simultáneo a las precipitaciones (lluvia batiente), resulta especialmente perjudicial, favoreciendo la penetración del agua en el poro y con ello una mayor incidencia de la filtración, dando lugar a síndromes tanto más severos, cuando mayores son las fisuras y aberturas presentes en los materiales de la envolvente y más severas son las condiciones pluviométricas y eólicas. A menor tamaño de dichas aberturas o tamaño de poro en el material, menor será la influencia de la lluvia y el viento. A pesar de lo que pudiera parecer, las consecuencias de estas humedades pueden aparecer de forma diferida en el tiempo y en localizaciones no necesariamente cercanas a los puntos en los que se produce la filtración de agua en el cerramiento. Especialmente en nuestro país, donde el uso de cerramientos con cámara de aire no ventilada se encuentra muy extendido, es habitual la filtración de agua exterior hasta dicha cámara, para luego discurrir hacia la parte inferior de la misma. En caso de no disponer en la cámara los preceptivos mecanismos de aireación y/o drenaje, el agua encontrará en su discurrir obstáculos que propiciarán su retención y posterior migración por capilaridad de nuevo a otros elementos, pudiendo aparecer humedades en puntos de la edificación diferentes de la fachada, tal y como pasaba con las humedades de condensación. Dinteles, frentes de forjado o alfeizares aparecen como zonas habitualmente húmedas del cerramiento vertical, aun cuando la penetración de la humedad se esté produciendo en otras zonas de la fachada. La existencia de grietas, fisuras, defectos en la cobertura de los tejados o en la disposición de láminas impermeables en las cubiertas planas, virios rotos o carpinterías no estancas, no viene sino a contribuir a la entrada de agua en la edificación, con vías mucho más directas que la derivada de la capilaridad a través del medio poroso del material. Esta fuente de humedad, es la responsable fundamental de síndromes frecuentes como las eflorescencias, pero también de otros más graves, como corrosión o pudrición de revestimientos, vigas metálicas o de madera. Así por ejemplo, se recomienda no superar humedades relativas superior al 60% sobre la superficie de los cerramiento durante varios días, por el peligro inherente al posible desarrollo de corrosiones en los elementos metálicos que pudieran existir (AENOR, 2002a). Por su parte, la lenta erosión y disgregación química de los morteros en las fábricas externas, contribuye a su envejecimiento prematuro, lo que redunda en una mayor porosidad de los mismos, con el consiguiente incremento de estos problemas. Lógicamente, todos estos problemas se relacionan directamente, con la climatología atmosférica asociada al emplazamiento del edificio, siendo más acusadas cuanto mayor es la cantidad de agua recibida sobre los materiales no protegidos. II. Humedad atmosférica en la construcción    II.- 17 Los cerramientos verticales del edifico (fachadas y medianerías), a diferencia de las cubiertas, no se hayan habitualmente provistas de láminas impermeables dispuestas para impedir el paso de la humedad. Es por ello, que la cantidad de agua batiente recibida por los cerramientos verticales del edificio, influye decisivamente en la ocurrencia de estos efectos de infiltración y en la amplia variedad de síntomas que le son asociados. La determinación de esta solicitación por agua atmosférica sobre los cerramientos verticales, ligada al la climatología de cada emplazamiento, constituye por lo tanto un aspecto de gran interés para definir diseños y soluciones constructivas adecuadas a cada emplazamiento. Esta dependencia de las condiciones atmosféricas externas habituales, constituye una característica diferenciadora respecto al resto de fuentes de humedad analizadas, en las que la solicitación depende de otros factores (térmicos, de ventilación y humedad interior para condensaciones; humanos y de mantenimiento para humedades accidentales; constructivos para las humedades de obra; asociados a la presencia de agua en el terreno…). Debido a esta dependencia, es posible establecer una correlación entre la solicitación establecida para un determinado emplazamiento y el diseño y sección constructiva más adecuada para evitar estos problemas de infiltración. Para ello, el primer paso debe ser caracterizar de forma precisa dicha solicitación. Esta tarea se aborda con mayor detalle en el capítulo IV de este trabajo, aunque en el apartado II.3 se analizan las bases vigentes actualmente para su análisis. Posteriormente, se hace necesario identificar el comportamiento de diferentes posibilidades constructivas ante dichas solicitaciones, para a partir de dicha solicitación prevista, proponer metodologías de diseño prestacionales y optimizadas a dichas exigencias. Esta tarea se aborda con mayor detalle en el capítulo V de este trabajo. Figura II.6.- Juntas de mortero de agarre en un muro de ladrillo a la vista y su comportamiento frente a la acción de la lluvia: Broto, 2005. Paralelamente, la utilización de revestimientos exteriores de escasa porosidad, geometrías adecuadas para impedir la acumulación de agua en el cerramiento, disposición de elementos arquitectónicos de protección como aleros, cámaras interiores óptimamente ventiladas o con capacidad de drenaje y el adecuado mantenimiento de los defectos, grietas y fisuras que la envolvente pueda presentar, constituyen medidas generales efectivas para minimizar la filtración de humedad al interior de la construcción. Parametrización de la exposición a la humedad y de los ensayos de estanqueidad en cerramientos de edificación. Caracterización prestacional de su comportamiento higrotérmico.   II.- 18 II.2.1.1.- Síndromes patológicos relacionados con la humedad De forma similar a la esta variedad de fuentes de la humedad existente en la edificación, existe una amplia caracterización de patologías que pueden desarrollarse a partir de las mismas. Erosiones, deformaciones, fisuraciones y agrietamientos, pérdida de material, desprendimientos, ataques químicos, corrosión, afecciones estéticas o desarrollos biológicos, son solo las lesiones más representativas que pueden derivarse de la acción de la humedad. A continuación se analizan esquemáticamente aquellos síndromes que surgen en la edificación como consecuencia de la presencia de la humedad. Dada la extensión del campo relacionado con síndromes y patologías en construcción, solo se describirán brevemente los procesos físico-químicos que las hacen posibles, caracterizando su causa última, así como las medidas de minimización y prevención más habituales. Figura II.7.- Interdependencia de las propiedades de permeabilidad del hormigón y su durabilidad. La manufactura del hormigón se refiere a sus constituyentes, métodos de preparación y tratamientos posteriores. Fuente: Basheer, 1994. II. Humedad atmosférica en la construcción    II.- 19 Síndrome erosivo El agua proveniente de la precipitación juega un papel muy relevante en la progresiva erosión de los materiales en contacto con el exterior, al igual que el viento. Se da lugar así a redondeamientos en las aristas de los materiales, a la lenta disgregación de los materiales porosos y al desconchamiento de acabados. El impacto de las gotas de lluvia junto con el viento concomitante o granizo sobre la superficie exterior de fachadas y cubiertas, desgasta el material, provocando el arrastre de partículas en las fachadas, desprendidas de los materiales originales. La energía cinética de estos impactos, repetidos a lo largo del tiempo, es suficiente para desgastar el material, produciendo la perdida de materia. Así, cuando la agresión es frecuente durante largos periodos de tiempo, los revestimientos pueden perder parte de sus características resistentes, dando lugar a fisuras y agrietamientos. Sobre la rasante este efecto erosivo se ve condicionado también por el crecimiento y desarrollo de vegetación, cuyas raíces penetran a través de grietas, fisuras o juntas entre piezas de revestimiento. Esta penetración proporciona puntos de paso al agua para penetrar en el cerramiento, sirviendo como sustrato para un desarrollo más vigoroso de la planta. Su propio crecimiento, aunado a la mayor presencia de agua bajo el revestimiento, termina por producir tensiones inadmisibles, responsables de desprendimientos y disgregación del material. A pesar de la predominancia de erosiones externas, éstas pueden producirse también en el interior de la matriz del material, como consecuencia de los procesos de humedecimiento y secado a los que se ve sometido el material. Al penetrar el agua por filtración en los poros del material, éste incrementa su volumen, para reducirlo al evaporarse la misma en un periodo caluroso. La repetición del fenómeno, origina ciclos de tensiones que afectan al material, erosionando y disgregando su estructura interna. La variación térmica por los ciclos diarios y estacionales generan dilataciones y contracciones sobre los elementos constructivos, tanto mayores, cuando mayor sea su contenido de agua. Debido a ello, se producen movimientos diferenciales en los materiales de diferente naturaleza y en consecuencia, grietas y fisuras con el paso del tiempo, que en ningún caso debe permitirse que afecten a las hojas interiores del cerramiento. El propio proceso de construcción, suele estar detrás de estas tensiones por humedecimiento-secado, cuando la parte externa del cerramiento se seca con mayor velocidad que la interior, contrayéndose diferencialmente respecto de la primera, sin necesidad de un ciclo externo de precipitación-radiación solar. De ahí, que el proceso de secado de la obra, deba realizarse de forma lenta y progresiva, minimizando de este modo las tensiones generadas y las fisuras consecuentes. La presencia de agua en el sistema poroso, es especialmente peligrosa en casos de muy bajas temperaturas exteriores, ya que la congelación de la misma conlleva fuertes tensiones sobre las paredes porosas del material, que acaban en disgregación del material por helacidad. Hemos de recordar que el aumento de volumen en la congelación del agua supera el 8%, por lo que las tensiones y erosiones internas sobre el material no son despreciables, llegando a provocar fracturas y desprendimientos en el elemento constructivo. Parametrización de la exposición a la humedad y de los ensayos de estanqueidad en cerramientos de edificación. Caracterización prestacional de su comportamiento higrotérmico.   II.- 20 Figura II.8.- Desconchamiento de ladrillos por acción del congelamiento del agua contenida en los poros del material. Fuente: Broto, 2005. A pesar de todo, es la también acción conjunta de la precipitación con el viento, la principal responsable de estos problemas. El viento no viene sino a intensificar los efectos antes mencionados, incrementando la violencia de las erosiones exteriores y favoreciendo la mayor penetración del agua en el interior del material. El agua dirigida por el viento (lluvia batiente o wind driven rain ), puede igualmente alcanzar puntos de la envolvente, habitualmente resguardados de la precipitación por elementos arquitectónicos, encontrando nuevos puntos para la filtración. Figura II.9.- Desprendimiento de revestimiento continuo exterior y erosión de fábrica de adobe como consecuencia de la acción continuada de humedad por precipitaciones atmosféricas. La presencia del viento, resulta igualmente relevante en los procesos de secado de los cerramientos, más intensos y efectivos en presencia del mismo. Así, el agua puede evaporarse en puntos más internos del material poroso, favoreciendo la aparición de de II. Humedad atmosférica en la construcción    II.- 21 otros síndromes como ciptoeflorescencias y aumentando la velocidad del secado y magnitud de las tensiones por ciclos de humedecimiento-secado. La radiación solar, juega igualmente, un importante papel en estos procesos erosivos. Así pues, si bien el agua no es la única protagonista de las erosiones en los cerramientos, su presencia es constante en casi todas las formas de erosión, por lo que la estimación precisa de la cantidad de agua incidente sobre los cerramientos habría de permitir caracterizar eficazmente la magnitud del ataque erosivo sobre los materiales. Dado que las agresiones atmosféricas sobre fachadas y cubiertas son inevitables, las únicas medidas paliativas para prevenir estas degradaciones consisten en el adecuado mantenimiento y renovación de los revestimientos externos, la utilizaciones de materiales de elevada resistencia y escasa porosidad y la disposición de elementos arquitectónicos que ofrezcan cierta protección frente a la acción directa de la precipitación, como aleros y cornisas. Síndrome estético La humedad atmosférica, sirve igualmente como medio transporte para la deposición de un gran número de partículas presentes en ambiente, que al fijarse al cerramiento, generan afecciones estéticas sobre el mismo y pueden dar lugar a reacciones químicas no deseadas con los materiales de construcción. La suciedad en un cerramiento, se define como la acumulación sobre su superficie de partículas contenidas en el aire exterior, dando lugar a la percepción visual de contraste cromático. No obstante, esta acumulación puede producirse igualmente en el interior de los poros de la matriz del material, si el agua participa en este proceso, transportando las partículas hacia el interior del mismo. Dejando a un lado reacciones químicas, el ensuciamiento es el efecto más visible de esa deposición de partículas. La penetración de sales y partículas de contaminación disueltas en el agua, en el interior de la estructura porosa, da como resultado la aparición de manchas y suciedad localizada en los cerramientos, en aquellos puntos en los que discurre habitualmente el agua de precipitación. Las partículas presentes en el aire con mayor incidencia para los cerramientos, proceden de fuentes artificiales, como el tráfico urbano o la combustión de los sistemas de calefacción. Algunas actividades industriales, pueden igualmente generar un importante volumen de partículas. Monóxido de carbono, hidrocarburos, cenizas, arena, hollín, óxido de nitrógeno, alquitranes, polvo, polen… son las partículas más frecuentes y son además las de mayor poder colorante, generando un color pardo o gris que denota la evidencia del ensuciamiento sobre la fachada. Este síndrome es especialmente virulento en entornos urbanos e industriales, por la concentración y proximidad de las fuentes generadoras de partículas. Las partículas de menor tamaño necesitarán la presencia de precipitación para poder fijarse a los cerramientos, siendo arrastradas en la caída de las gotas de agua e introduciéndose con gran facilidad con ella en el poro del material. Las partículas más grandes, dado su mayor peso, son depositadas por el viento en las superficies, sin necesidad de la intervención de agua, generando una pátina de suciedad seca. Una vez transportadas al interior del medio poroso por la acción del agua, éstas forman una capa de suciedad en el interior del material al evaporarse el agua, que Parametrización de la exposición a la humedad y de los ensayos de estanqueidad en cerramientos de edificación. Caracterización prestacional de su comportamiento higrotérmico.   II.- 22 también puede aparecer en la superficie exterior y que aflora ante episodios de lluvia intensa, cuando una lámina de agua se extiende por la fachada. Figura II.10.- Estado de saturación en la superficie rugosa de un antepecho, provocado por lluvia intensa e impacto de agua de lluvia sobre superficie saturada. El agua también juega un importante papel limpiador sobre la superficie, cuando se dan las condiciones apropiadas para ello. Así en primera instancia, la precipitación incidente sobre los cerramientos penetra en los poros más superficiales por capilaridad, posibilitando el transporte de suciedad al interior. Pero si la precipitación se mantiene con suficiente intensidad, los poros superficiales alcanzan un estado de saturación, propiciando que gran parte de la humedad se deslice por la superficie, arrastrando las partículas adheridas y limpiando la misma. Según algunos autores, en este estado de fuerte precipitación, el discurrir de la lámina de agua sobre la superficie del cerramiento, puede generar un efecto Venturi sobre los poros del material, succionando parte del agua superficial contenida y con ello las partículas que transporta (Broto, 2005). A mayor precipitación y velocidad de la lámina superficial, mayor será el lavado y limpieza de la superficie. No obstante este efecto succionador solo se considera posible a juicio del autor (superando las fuerzas de capilaridad hacia el interior del material), cuando el tamaño del poro o fisura sea sustancialmente grande. A ello se debe la dificultad de limpiar estas superficies aun a pesar de aplicar grandes cantidades de agua sobre su superficie, puesto que ésta de no aplicarse a presión, es incapaz de arrastrar hacia el exterior la suciedad interna del poro. Aquellas zonas del cerramiento protegidas de la precipitación o en las que el discurrir de la lámina es interrumpido por elementos constructivos, la magnitud del lavado es deficiente. Se da así lugar a zonas con lavado diferencial en la fachada, que muestran áreas de ensuciamiento mucho más acusado que el resto. Los problemas de este tipo son claramente identificables bajo alfeizares, dinteles, vierteaguas, antepechos, cornisas, molduras, albardillas… en las construcciones de cualquier de nuestras ciudades. La aparición de zonas de lavado diferencial o escurriduras, se produce al ser arrastradas las partículas acumuladas en una superficie singular de la fachada, sobre el plano vertical. Si la velocidad de la lámina de agua al caer no es muy elevada o la precipitación no es intensa, las partículas penetran en el poro del material provocando el ensuciamiento de la fachada. En zonas libres de obstáculos o con gran incidencia de viento, la velocidad de la lámina de agua es más elevada, lo que impide esta deposición arrastrando la suciedad superficial previamente existente. II. Humedad atmosférica en la construcción    II.- 23 Figura II.11.- Lavado diferencial o “churretones” en fachada, como consecuencia del escurrimiento a baja velocidad de agua y carencia de goterón, desde una terraza superior. Figura II.12.- Análisis del escurrimiento de agua a lo largo de un paramento vertical exterior. Fuente: Broto, 2005. El viento, al igual que el agua, juega un importante papel de limpieza y ensuciamiento sobre las paredes, siendo el principal responsable del transporte de las partículas hasta las edificaciones, favoreciendo también el efecto limpiador de la lámina de agua, incrementando su velocidad y energía cinética en caso de precipitación. También en la superficie exterior de las fachadas puede darse similar fenómeno de ensuciamiento si se produce condensación de agua líquida sobre el material (rocio). No obstante, el agua de condensación rara vez permite generar una lámina de agua líquida continua sobre el material, por lo que su poder de limpieza es considerado nulo, aportando únicamente un efecto ensuciante sobre la fachada. Este efecto se considera relevante en periodos con una humedad relativa superior al 65%, que pueden dar lugar a condensaciones puntuales en caso de bajas temperaturas (Broto, 2005). Dado que gran parte de la humedad se concentra en los poros superficiales del material, cuanto menos poroso sea el material de revestimiento, menor será el ensuciamiento y más rápidamente y con menor cantidad de precipitación se saturarán los poros superficiales dando lugar a la lámina de agua limpiante. Si por el contrario el Parametrización de la exposición a la humedad y de los ensayos de estanqueidad en cerramientos de edificación. Caracterización prestacional de su comportamiento higrotérmico.   II.- 24 material es muy poroso, gran parte de la suciedad se introducirá en el material, siendo además necesario un importante caudal de precipitación para que se sature el material y la escorrentía limpiante se forme. La geometría de estos poros superficiales, la rugosidad y textura superficial del revestimiento y la existencia de relieves y singularidades en la fachada, serán también parámetros relevantes en el ensuciamiento, al favorecer el depósito de partículas y alterar el recorrido del flujo limpiador de precipitación. La inclinación del cerramiento y su altura (exposición directa al lavado por lluvia), influyen igualmente en el grado de ensuciamiento de las fachadas. Síndrome por deformación Son también recurrentes los problemas de deformaciones, agrietamientos y abombamientos en materiales de revestimiento a consecuencia de dilataciones y contracciones más acusadas que la de los elementos sobre los que se fijan. La colocación a tope de cerramientos de madera tradicionales, con escasa holgura para los movimientos de contracción-dilatación derivados de un incremento de su contenido de agua, hace que éstos se levanten ante un incremento de volumen inesperado o dejen espacios entre los elementos. También son habituales los problemas de fisuración en hormigones y morteros, por su elaboración y curado con una cantidad de agua no idónea o su velocidad de secado inadecuadamente rápida. Figura II.13.- Deformaciones típicas en parquet en contacto con la humedad, como consecuencia de la deformación por incremento de volumen. La humedad es también causante de esfuerzos mecánicos en los materiales, que producen deformaciones de los elementos constructivos, grietas y fisuras en su superficie, desprendimientos y desgaste progresivo del material. Éstos efectos se manifiestan con mayor profusión en esquinas, huecos, retranqueos y nichos, donde materiales con diferente rigidez tienen su encuentro o en zonas expuestas de fachada, donde las variaciones de temperatura y de humedad que pueden darse a lo largo del día pueden tener oscilaciones de hasta 40 ºC y un 80% de humedad relativa y la disposición constructiva impide la aparición de fisuras y grietas. Ambos efectos de deformación (térmica y por acción de la humedad), se oponen entre sí, al reducirse progresivamente la cantidad de humedad en los II. Humedad atmosférica en la construcción    II.- 31 Figura II.21.- Ejecución de un revoco. Fuente: Broto, 2005. En el caso de pinturas, cuya adherencia se debe a reacciones químicas sobre el soporte, la entrada de humedad en la interfaz puede alterar las uniones químicas establecidas disminuyendo la adherencia de la pintura. Dado que su espesor es muy reducido, la dilatación por esta humedad, puede fácilmente romper la adherencia entre pintura y soporte. Es un caso muy frecuente en obra cuando se pinta sobre pareces y techos que no han tenido el tiempo suficiente para un adecuado secado, que la pintura no tarde en desprenderse. La acumulación de humedad entre la interfaz de pintura y soporte y la consecuente ruptura de los enlaces químicos creados, la dilatación y empuje del agua acumulada, están igualmente detrás de estas lesiones. Si la pintura se aplica sobre soportes metálicos, es la corrosión producida en dicho interfaz, la responsable de la perdida de adherencia de la pintura y la ruptura de los enlaces químicos. El uso de pinturas de poro abierto, que impiden la filtración de agua pero sí permiten el libre recorrido de vapor de agua, constituyen una solución efectiva para impedir la acumulación de humedad en la interfaz, si su aplicación se ejecuta correctamente y no se dan situaciones de condensación. También el uso de productos hidrofugantes en los soportes, previos a la aplicación y compatibles con la pintura, contribuye a minimizar los problemas de este tipo. Si nos centramos en los revestimientos con anclaje o cuelgue mecánico, los principales síndromes de desprendimiento se deben a la corrosión de los anclajes que han de soportar las piezas exteriores, hasta el punto en el que éstos son incapaces de soportar el peso del revestimiento. Es necesaria la adecuada ventilación de la cámara situada tras el revestimiento o la buena ejecución de las juntas entre piezas de revestimiento, impidiendo la penetración de agua desde el exterior, para evitar estos procesos de degradación. En cuanto a los revestimientos interiores, como escayolas y yesos, dada su naturaleza higroscópica (capacidad de absorber y ceder humedad al ambiente), tampoco son infrecuentes los problemas derivados de un exceso en su contenido de humedad, con el consiguiente ablandamiento o desprendimiento respecto del soporte, como sucede habitualmente, al producirse una humedad accidental en falsos techos o ante condiciones de condensación en la superficie interior de las estancia del edificio con mayor contenido de humedad relativa. P  I I í n l o t e r e s i a g c e c a s a n f i a l a ñ e r l a o v F e s e j a t m c o P a r I .- n d o ogí e n g e a c i st gu e r c a r a a l e o c i s u l t e ña r o s a s f i e z F i g s u s n j e c tm m a t om r a m 3 2 o l e í s t g a c c i e m u a, c a a c t e s c r i u r a e r a a d e s i ó s a i s u z , f g u r R u p e n e c c u c m o s t e r mp m e t 2 e , t ic o l u i o n m a e v d t e r s o i s t a s p a ci o e e ó n a le s u r a f a v r a I d R e c e r fi c e s c i ó s f é r ia o n t ri z e n o , ug n e p o v a p d e r ís t o l u t al i p r o on e l p p r s ( a ), v o r I I. 2 d el c ri s f i ci a sa r ó n é ri c l n e n z a c S í L a n l o a l g a r s q E n o r o po l ti c E s u b l i z a ofu E s n e s po r o g (y s o r e c 2 2 . v o s t a a l E n r i a d c a E n p a n t e c i ó í n d a s o s l t r r . q u í n e o s o r á l a c a st e l e s a n f un s t e s q o si b g r e e l o n c e n . - D o lu m a li z d e n c a l a d e , a n a r a e q ó n d d r c o c u r a n T a ím e l o d á n d s u y p e s s e n e n n d a e ú q u í b l e e s i c o l a n u De me z a c e l m cu a i l a a l a c o a p q u í d e o m o n u a l n s p a n m i c c a de d o s up po ín n e n l a s, ú lt i ím e d i v a o n s a s u n a e sa e n p c ió n m a t u al q i n t a o a r o n d p r o ím l a me st r l e s p o r to c a s a s o e l m s e p e r o st e dr e l l a e l im m ic d e s a d s e c re a c rr o p o n o t e r qu t e r o b r r ot u d i c od m ic o a e x e d e p r u c s l a r t a l s p o d ma e l r fi c e r i o m a g s u l fe m o as s p r d e l cu s p c r e o ll o r c o h r ia u ie r r v e r a, u r a c i o d u c o , x p o d i f p o r c c i a h a r as at o d e a t e l a g c i e i o r me g u u p e f en sí n s h re n l m u e n p o n e c i o d c ri s h id r l p r c e n c a a d o n e c i r p o o s i f ic a r s i o n h u m lo s e o l ó l a e ri a gu e r e s e s e a , e r f n ó m nd h a b nd m i s n te n s a i e n d e s t a r a t p o r c a s c i ó a l a d e e s r l o r i ci ó a c i al e n e me s e e fl o óg a s a l, u a e d e s a e d q u f ic me d r o b i t d i m sm a u a b l n t e e fl a li z t a c r t e s o ó n a c o n o l a lo ó n i ó n es s p e d e l e o r e g ic a e f s o en e l a ta q d e u e ie e n o om t u a m i e m o . um l e s e f i f l o r z a c c ió e ns , p d e in o n o r m d c u a l n . C y pu a d em e s c a s . f lo r on n l a m qu fi n p u d e o e m e a le e n t . L m e n s d i lt r r es c c ió n d io n p p a r e l fi l d u ma d is o ua l a h C a r a t u e d d d m e n c e . r e s n a r a s m a t u e s n e ue e l e s c e s s t o L a s n t o d e r a c c e n n o d e n e s p o r r a l a h l tr a u c c a l e o l u a l, l hu r a c t a q d e n d e s n t o n c s c e r r a u p t e r s q c o e d e m co s m p r d e s t o d e s c i ó n c o h la s ; 6 r o s e l hu a c i c i o e s , u c i la u m e c te r qu n t e m o s n c i a e n a s t p e r r i a q uí m om e n m at e o n o mu r o d e l e n d e s t o ó n i a s h i d r s a 6 , A s . F l d um i ó n o n e , e i ó n i n e d a r i z u e t a m mp ne a s ci a t ra r fi c a l, mi m o p r e r i o c i u c h d u c l a n si o s u o s y s : 1 d r a t a l y Ac F u e d e s m e d n d e s e l n n ci d a d z ac qu mb p e ñ e c e c o a s , d a c i e p i c o l a r o v i a l i d o h o c i d c a on u v e p pe 1 , d t a c y a u c c e e n t s a r d a d de o gr d e de y ió n u í m b ié ñ a e s a om , l a a s h e d p r o o s . a c v e n l , s o c m d a s a p a n e s v o l p is o e n e d e p c i ó um e so t e: r r o d , e a a l r a d e e n c de n p m i n u n a ri o m o a s ha d e l o v o . c ri s n i r s i n c o m m á s s p a m s i n l u m od e t r p ó s ó n; m e n d e A S o ll o bi agu l a d o la c i a l o p re c o se n p o s l a s a a ci a l c e o c a s t a r d n o mo s p po má n t e me d i o r a c s it 3, n t o e l a SE o d e n u a c o d s a d o s e st a o r o p a p p a s a l e a e e r r an a li z d e e n o c p e l o r á s e r n e n o s d c i ó o d Fr o de a h E F A d e n s e d o n d d e s a d e l e n s a ci o b j p e l ar a c e s e l r a m n d o z a c d i n e c ri p l i g r la e x n a s e n de ó n d d e F r a c e v h u m A , 2 e f ea el d e n h u a l e l a s s a y o n j e t l c a p c o r s o e x mi o c i ó i f e e l i p t o r o s x t e s p n e e d de s a c t u v o l m e 20 f l o a é s e x n s a um e s, s m y o s n al t o c at p o r r o o l u x t e i e n s u ó n e re n i n t o e s o sa e r n p r o e l e d e s e l a le s u r a l u m d a 0 1 1 o r e s t a x t e a c m e d e m i s s d d e d e al i si b o si o u b l e ri o n t o u n e n n t e t e r fl o o q le s n a o v o e s p s p r agu s e n a ci ó m e n a d p 1 . e s c a d e r i ió n d a d e s sm e e e s u e a i z a b i l on l e s o r o . L c r n l e s r i o o r e q u e s y d e o c p a c r e n u a n e ó n n ; 5 p a t c e n d e b i o r n i d v m a s e st a u c a t a a d o l it a n e s s p d e La r is t l a f u o r d e s c e e y e l m a d c i o n d i e n e l i d e 5 , D t o l n c i b i d r p i n t e x v ar s , s a n q c o m a q u o r a r s , p re e l m a s s t al s u u e n d e c e n e l p a ma d a s o l im n e i nt e e l c Di l ó g i a s d a p o r t e r x is ia b s e q u m p u e d e q u s o se mi s a l iz a u p e n t e s u n c i p r i l a a t e s p i m m ie n e l c e r i c r i i s g g ic a s y a r l r st i te n b l e v e ei d or t s q e l u e o n nt i s m l e s a c i e r f e s . u s i a . im a e ri p o r m it a n t o c e r i o r i st a g re g a e y c la l a i c i n t e e e c d a d t a m qu as l a e j es mo s s o ió n f i c . C s i s . m e r a f e i al r l a a d o y rr a r d e a l c ga e x t c r i p r a c i al e p a c o n d e m i e u í m r e a r e j e m e n o p on n , c ie C u a s te r o, e c c y a c d o y r am e l p c o n ci ó t er n pt o r o p c c i o en a r a n d i e n c e n t m i c e a c e a c mp n e p o r n a s d e an m a d c i ó l a c ri d e r o t m i e p o n f i ó n n a o e p i a i ó n s u n e a c i c i c e r t o h c o s c c i c c i p l o e l r l a sí s u e l n d o a p d a d ó n a c st a e l p t u r e n t ro ; i n a d e h a e fl o a h n d u p e e l c a i o n r r a h i g s d i o n i ó n o s i n a a d e c m o e po d o e s c o n a li p o r r a , t o. ; 2 a d o e l a a c i o r e h u m d e e r f i n d a n a d a m i g r o d e n e s n q d n t e a c c e p o c o l m a t e st a o r o q u s t é n s i z a r o , q 2 , A o ; 4 a c a i a n e s c me l a f i c n te r a t do i e n o té r d i s o qu d e e ri o c i ó o s i l o r t er as o s o u e é ti c igu a ci i n q u e A u m 4 , a p n u c e n ed a c ia l r i o t i p o p n to rm i v e o b u í m e s o r ó n i t a r a c i a l s a o o a c a , u i e ó n n t e e a me p a e v o nc d a d l l u l . o r p o o r s d m ic o e r s b i e m i c s t a d e d e a d a c i ó l d a l e o d l a , s e n t n d e r n a s e nt o o s c ia s d d u v i d e d r l a d e o .  s a e n c a a s e l e l a s ó n d e e s d e a s s e t e d e n o s u o s , d e i a e l d e a s II. Humedad atmosférica en la construcción    II.- 33 condiciones de humedad relativa alcanzadas en las diferentes capas del cerramiento. Así, el proceso podrá alcanzar únicamente profundidades de algunos milímetros en el material o bien extenderse a capas mucho más profundas. Las sales disueltas en la humedad contenida en el material, son transportadas por la misma hacia la superficie del mismo cuando el material se seca, siendo depositadas al evaporarse el agua por incidencia de la radiación solar y el viento. El proceso de deposición y cristalización de la sal, contribuye a que ésta se adhiera al material y conlleva con frecuencia una coloración característica de cada sal. En materiales de gran porosidad, la evaporación del agua contenida puede realizarse sin que ésta alcance la superficie del material, siendo depositada la sal en el interior del medio poroso. La incidencia de viento y una alta radiación solar, contribuyen a esta evaporación prematura. Figura II.23.- Aparición de eflorescencias en ladrillos. Es en las partes más expuestas de las obras de fábrica donde primero afloran las sales solubles: Broto, 2005. La existencia de cierto grado de humedad es inevitable en la obra, especialmente la adquirida en el proceso de construcción. En el caso de humedad por condensación intersticial, la lesión aparecerá con especial virulencia sobre los puentes térmicos de la edificación, al ser estos puntos donde se concentran las condiciones más favorables para la condensación y aparición de agua líquida. Varías pueden ser las fuentes de estas sales solubles, si bien en la mayoría de los casos, se encuentran contenidas en los propios materiales de construcción. Otras veces, las sales son depositadas sobre las envolventes de los edificios cuando estas se encuentran presentes en la contaminación atmosférica habitual de grandes centros urbanos y áreas industriales (polvos, hollines, cenizas y aerosoles). En este caso, serán el dióxido de azufre y el dióxido de carbono las sales más representativas y las responsables de posteriores reacciones químicas en los cerramientos para dar lugar a sales solubles como carbonatos y sulfatos. El propio terreno, fuente inagotable de sales, pueden a su vez ser fuente de otras sales solubles en el agua que se trasladan por ascensión capilar. Como las derivadas del terreno, en repetidas ocasiones las sales depositadas sobre un material, no provienen estrictamente de dicho material, sino de otros que le son adyacentes o interiores. Dado que la humedad puede desplazarse a través de los componentes del elemento constructivo, las sales contenidas en alguno de ellos, pueden ser transportadas también hasta el punto en el que se produzca la evaporación, generalmente en la capa en Parametrización de la exposición a la humedad y de los ensayos de estanqueidad en cerramientos de edificación. Caracterización prestacional de su comportamiento higrotérmico.   II.- 34 contacto con el ambiente exterior (por ejemplo en el caso de ascenso de agua por capilaridad desde el terreno y evaporación sobre la rasante). Otro ejemplo recurrente se produce en las eflorescencias del perímetro de los ladrillos que conforman las fábricas, en los que las sales provienen del mortero de agarre. También la falta de hidratación del ladrillo en el momento de su colocación, puede hacer que éste absorba indebidamente agua del mortero y con ella, las sales disueltas. Figura II.24.- El riego frecuente de la terraza posterior, arrastra las sales disueltas en el mortero de la fábrica, provocando eflorescencias a la altura del suelo en el muro de rampa de garaje. Respecto a las sales contenidas en los materiales de construcción habituales, la mayoría se genera en los procesos de fabricación necesarios, bien por las propias materias primas empleadas, por las sales disueltas en el agua utilizada o por los procesos necesarios para su conformación final. En los hormigones y morteros es frecuente la presencia de carbonato cálcico, tanto más acusada a mayor porosidad y contacto con la humedad del elemento constructivo. Los aditivos utilizados serán los principales responsables de las eflorescencias, siendo relativamente habituales los sulfatos. Respecto a los elementos de albañilería, en ladrillos cerámicos es frecuente encontrar sulfato cálcico, aunque las arcillas empleadas, combustibles de la cocción y morteros y aguas utilizados para su colocación, pueden hacer aparecer una amplia variedad de sales. En aplacados y terminaciones pétreas, será el sulfato cálcico el elemento más habitual, al ser la caliza una piedra de amplia difusión en la construcción. La naturaleza de cada sal determinará la gravedad del problema y la afección estética producida. Ciertas sales depositadas superficialmente poseen una escasa adherencia química y mecánica al material, por lo que la acción de la precipitación atmosférica es suficiente para eliminarlas. No obstante, otras presentan una gran adherencia, al incrustarse en los poros del material o partir de una situación de criptoeflorescencia. En estos casos, las operaciones de limpieza necesarias pueden precisar cierta agresividad sobre el material, incluyendo medios mecánicos o químicos. II. Humedad atmosférica en la construcción    II.- 35 Figura II.25.- Detalle de eflorescencias y procesos bioquímicos sobre albardilla cerámica en muro a la intemperie. Debido a la relación de la lesión con los ciclos de humedad, aunque esta pueda ser eliminada de forma sencilla de los materiales, su reaparición es periódica, coincidiendo con las temporadas del año de mayor precipitación y evaporación (primavera). Así, ante un nuevo aporte de agua (generalmente atmosférico coincidiendo prioritariamente con el invierno y primavera), nuevas sales serán disueltas y transportadas hacia la cara exterior del material, repitiéndose el proceso, si bien cada vez con menor virulencia. Entre las sales de mayor trascendencia por su habitualidad y gravedad del síndrome, deben citarse los sulfatos, bien sean cálcicos, magnésicos, potásicos o sódicos. Aunque unas son más solubles que otras, todas ellas se encuentran con frecuencia en materiales utilizados en la obra, pudiendo asociarse entre ellas en mezclas relativamente solubles, por lo que su incidencia como lesión suele ser muy extendida. Del mismo modo estas sales pueden encontrarse en diferentes estados de hidratación, lo que viene a agravar el problema por sus importantes variaciones de volumen, en función del contenido en humedad que presenten, siendo responsables de elevadas tensiones y graves daños micro-estructurales en la matriz porosa del material. El sulfato potásico puede incrementar su volumen un 35% según su estado de hidratación, mientras que el sulfato sódico puede multiplicar su volumen por 4, destruyendo poros y erosionando la resistencia del material. Los carbonatos, cloruros y nitratos, son otros compuestos menos extendidos en las sales de los cerramientos, aunque también pueden darse en envolventes de edificaciones cercanas al mar o a superficies de aguas estancadas o fecales. Los carbonatos de sodio y potasio en el material, son poco solubles y por lo tanto inertes en este síndrome, pero pueden transformarse en sulfatos, incrementando de este modo su solubilidad. Algunas de las sales mencionadas, son responsables igualmente de ataques químicos sobre los materiales, especialmente los pétreos, formando ácidos como el clorhídrico, sulfúrico, óxido de nitrógeno… Parametrización de la exposición a la humedad y de los ensayos de estanqueidad en cerramientos de edificación. Caracterización prestacional de su comportamiento higrotérmico.   II.- 36 Figura II.26.- Eflorescencias derivadas del escurrimiento de agua fecal sobre fachada de ladrillo caravista y derivada de aguas cloradas en el forjado de soporte para una piscina. Se deduce por lo tanto, que la lesión por eflorescencias y criptoeflorescencias, será tanto más infrecuente cuanto menor sea la porosidad y capacidad de absorción de agua por parte del material y cuanta menor exposición tenga el cerramiento a la acción de una fuente de humedad y de las condiciones climáticas externas. Dado que las reacciones químicas necesarias no se producen en ausencia de humedad, cuanta menor sea la capacidad de absorber humedad del material, menor será también la incidencia de las eflorescencias. Como conclusión, para que se dé un síndrome de eflorescencia o criptoeflorescencia en un cerramiento, deben darse varias condiciones necesarias, pero no suficientes. Por un lado, deben existir sales solubles en el agua, lo que puede controlarse adecuadamente mediante la utilización de materiales apropiados, si bien la contaminación ambiental puede influir en la presencia de dichas sales. En el caso habitual de ladrillos cerámicos de arcilla cocida, el ensayo UNE 67029:1995 (AENOR, 1995), “Ladrillos cerámicos de arcilla cocida. Ensayo de eflorescencia”, permite determinar esta propiedad, lo que resulta de especial interés en los ladrillos caravista, tan extendidos en nuestro país y tan expuestos a las condiciones climáticas de humedad. Tabla II.2.- Caracterización del grado de eflorescencia de los ladrillos cerámicos de arcilla cocida según intensidad de eflorescencia aparecido y superficie afectada. Fuente: UNE 67029 EX, 1995. INTENSIDAD SUPERFICIE AFECTADA >25% >5% a 25% <5% Velo fino Ligeramente eflorescido No eflorescido No eflorescido Velo grueso Eflorescido Ligeramente eflorescido Ligeramente eflorescido Mancha Muy eflorescido Eflorescido (ligeramente efloerscido, si sólo afecta a aristas) Ligeramente eflorescido II. Humedad atmosférica en la construcción    II.- 37 En dicho ensayo, por comparación simple de 5 ladrillos prueba con un ladrillo patrón no ensayado, se determina el grado de eflorescencia de los ladrillos. Para ello, los ladrillos son sumergidos parcialmente por su cara interior durante una semana. Tras un periodo de secado de 24 horas, son sometidos durante 24 horas más a un proceso de secado en estufa de desecación, comprobando entonces las eflorescencias superficiales aparecidas. Se deduce del procedimiento operatorio del ensayo, que la migración de las sales disueltas en el agua y su cristalización superficial, puede producirse apenas dos días después del humedecimiento en condiciones habituales de humedad relativa (60 a 80 %) y con un secado enérgico exterior por elevada temperatura o radiación. Por último, para que el problema se produzca debe establecerse un mecanismo de migración del agua contenida, de tal forma que las sales disueltas se desplacen hacia capas superficiales del cerramiento, dando lugar a la evaporación del agua líquida. Como en el caso anterior, evitar que el agua pueda acceder a materiales internos del cerramiento, minimizará en gran medida el transporte de sales desde ellos hacia el exterior. Síndrome por corrosión Son comúnmente conocidos los problemas de corrosión derivados de la presencia de humedad en contacto con los elementos metálicos de la envolvente, problema éste especialmente grave, cuando se produce en los elementos con funciones de resistencia estructural. La corrosión puede definirse como la interacción de un metal con el medio húmedo que lo rodea, produciendo el deterioro de sus propiedades físicas y químicas. El contacto prolongado de la humedad ambiental con las armaduras interiores del hormigón armado, constituye un síndrome de especial gravedad, al provocar la corrosión de estas armaduras, la disgregación del hormigón en contacto con las mismas y en definitiva, la invalidez para el servicio del elemento estructural. Sus principales consecuencias son la diminución progresiva de la sección del material, el aumento consecuente de sus tensiones, disminución de resistencia y la aparición de roturas y disgregaciones superficiales de la capa de metal corroído. Se trata de uno de los síndromes más extendidos y en el cual la humedad adquiere una importancia fundamental. La lesión electroquímica afecta a dos zonas de la superficie del material (ánodo y cátodo), conectadas por un fluido conductor (agua), entre las que se establece una pila electroquímica. Como resultado de las reacciones químicas establecidas en ambas zonas, se liberan iones y electrones, que degradan progresivamente el material en la zona del ánodo. Este fenómeno de degradación no afecta únicamente a la capa superficial del material, sino que puede continuar hasta su disgregación completa. La presencia habitual de sales disueltas en el agua, como se ha visto en el anterior síndrome, incrementa la conductividad del fluido conductor, potenciando el mecanismo de corrosión. Dada la frecuente exposición de elementos metálicos a la intemperie en cerramientos de la edificación (barandillas, vierteaguas, albardillas, herrajes de carpintería, tapajuntas…), la corrosión es un problema frecuente cuando los elementos metálicos no han sido adecuadamente protegidos o cuando esta protección no se ha aplicado concienzudamente. Parametrización de la exposición a la humedad y de los ensayos de estanqueidad en cerramientos de edificación. Caracterización prestacional de su comportamiento higrotérmico.   II.- 38 Tabla II.3.- Corrosividad de los ambientes a los que puede estar sometida una estructura metálica. Fuente: Broto, 2005. AMBIENTE CORROSIVIDAD Alta Media Baja Inmersión Agua de mar * Agua dulce estancada * Agua dulce corriente * Enterradas en terrenos Salinos o costeros * Ácidos * Húmedos (neutros) * Secos * Atmósferas Costera * Industrial Urbana * Rural * Uno de los tipos más frecuentes de corrosión se da entre la capa de oxidación superficial del material (con alto potencial eléctrico) y el metal no oxidado que subyace bajo ella. Al humedecerse la capa superficial y permitir el paso del agua hasta la capa no oxidada, se genera la pila electroquímica para la corrosión. En otras ocasiones, son dos metales de diferente potencial eléctrico, los conectados por el agua. Es el caso de herrajes de latón en carpinterías de aluminio, con una pintura protectora más colocada. Aunque menos frecuente, puede producirse cierto grado de corrosión por aireación diferencial del metal, cuando una parte seca del mismo actúa como cátodo y otra (húmeda), como ánodo. La acumulación de agua en zonas horizontales del metal, como resultado de condensaciones o precipitaciones, suele estar detrás de estas “picaduras” puntuales. También si el metal permanece sumergido en el agua de forma continuada, se produce un proceso de disgregación del metal, al combinarse sus iones con el hidrógeno del agua, lo que también provoca una lenta pérdida de material. Es infrecuente, no obstante la existencia de elementos metálicos sumergidos en las edificaciones o al menos, sin la adecuada protección superficial (recubrimiento) y mantenimiento. Además de la consecuente afección estética y resistente sobre el metal afectado, es necesario destacar que el elemento corroído ocupa un volumen mayor al del elemento original. Así, en armaduras interiores al hormigón, afectadas por procesos de corrosión por escaso recubrimiento o fisuración severa, este incremento de volumen provoca fisuras mayores, grietas y la destrucción de la adherencia armadura-hormigón, base del adecuado funcionamiento estructural y resistente del hormigón armado. Evitar la aparición de síndromes de fisuración sobre los elementos o minimizar su tamaño para que las armaduras no se vean expuestas a las condiciones atmosféricas externas, es la mejor medida preventiva frente a su corrosión. Es conveniente dotar al hormigón del espesor de recubrimiento adecuado y aplicar sobre el mismo, tratamientos superficiales hidrofugantes, como la colmatación de poros, de estar en contacto permanente con la humedad y en casos extremos, proceder a una protección catódica. En la actualidad se utilizan aleaciones resistentes a este fenómeno, pero aún así suele ser frecuente en el caso de herrajes y carpinterías, aplicar pinturas o revestimientos de protección sobre los elementos, para evitar la corrosión o retrasarla en la medida de lo II. Humedad atmosférica en la construcción    II.- 39 posible. Dicha pintura requiere de un mantenimiento y repintado periódico, que ha de realizarse para evitar una futura aparición del problema. Síndrome bioquímico Con frecuencia, el desarrollo de organismos vegetales sobre los elementos constructivos como consecuencia de una humedad excesiva en el sustrato, contribuye a la degradación de los materiales, mediante un ataque fundamentalmente químico, propio de su actividad orgánica. La naturaleza de estos organismos es muy variada, pudiendo abarcar desde microorganismos como bacterias (especialmente en materiales pétreos), hasta musgos, líquenes, mohos y plantas mayores, las cuales, en su proceso biológico, desprenden sustancias químicas responsables de cambios de coloración, olores y erosiones sobre el material. Además de segregar ácidos orgánicos sobre los materiales que les sirven de soporte y sustrato, tienen la capacidad de mantener la humedad de forma permanente en éstos, agravando otros síndromes. Para el desarrollo de estos problemas bioquímicos, las condiciones necesarias son variables en función del tipo de organismo. Dado que existen multitud de mohos y microorganismos que pueden proliferar sobre las superficies de los cerramientos, es difícil establecer condiciones mínimas a partir de las cuales es previsible su formación. La naturaleza del hongo, las temperaturas registradas y niveles de humedad relativa, iluminación incidente, nutrientes del sustrato y mantenimiento de dichas condiciones, son factores que afectan y regulan la aparición de este síndrome biofísico. Mientras que los hongos precisan de una buena aireación y temperaturas suaves para su aparición y crecimiento, los mohos proliferan en condiciones de alta temperatura, baja ventilación y elevado aporte de nutrientes en el sustrato. Con frecuencia se estima que la humedad relativa del aire interior debe mantenerse durante varios días por encima del 80%, para que se produzca la aparición de mohos sobre las superficies interiores (AENOR, 2002a) (España, 2006), pero no especifica concretamente el número de días que ha de durar esta exposición. En estas condiciones, las posibilidades de desarrollo de un moho, se reducen a límites aceptables, inferiores al 5% (Díaz y Tenorio, 2005). Figura II.27.- Pueden establecerse diferentes umbrales para el desarrollo de mohos en base al tipo de sustrato, siendo más favorable para su desarrollo las bases orgánicas, maderas o maderas empapeladas. Fuente: Little, 2010. Parametrización de la exposición a la humedad y de los ensayos de estanqueidad en cerramientos de edificación. Caracterización prestacional de su comportamiento higrotérmico.   II.- 40 No obstante, otros estudios, como los desarrollados por el prestigioso Instituto Fraunhofer, avalan condiciones menos exigentes para el desarrollo de mohos en los cerramientos. Tal y como se muestra en la figura anterior, las condiciones generales para su desarrollo varían en función del sustrato presente, la temperatura y la humedad relativa del ambiente, pudiéndose definir varios umbrales de desarrollo. Así, en determinadas condiciones de substrato, una humedad relativa del 80% en el material podría ser suficiente para el desarrollo del moho, siempre que la temperatura fuera suficientemente elevada. Además de las condiciones ambientales, la tipología del moho tiene también una importante relevancia. Se tiene constancia de variedades de mohos poco comunes, que pueden llegar a desarrollarse a temperaturas entre 0 y 60 ºC, si bien en su gran mayoría, estos se desarrollan entre 25 y 40 ºC, rango de temperaturas habitual en el interior de viviendas con problemas de ventilación y renovación de aire. Diferentes autores como Geving (1997) o Trechsel (1994, 2001), han arrojado luz sobre la probabilidad de formación de hongos en diferentes sustratos, siendo la madera el material constructivo más profusamente estudiado. En cualquier caso, además de la humedad ambiental, para todos ellos también el contenido de humedad del sustrato es un factor crucial, siendo necesario un contenido siempre superior al 20-30% para todos ellos. Es por ello, que siempre suelen desarrollarse preferentemente en zócalos, esquinas, huecos de ventanas cerradas o interiores afectados por goteras, donde el contenido de humedad es elevado y continuado por una menor aireación y radicación sobre el material. Además de la afección sobre los materiales de construcción, sus procesos orgánicos pueden ser igualmente responsables de afecciones para la salud humana, provocando mayor incidencia de reacciones alérgicas, se desarrollen en la superficie exterior o en alguna de las hojas intersticiales del cerramiento. En la madera, los ataques biofísicos producidos por organismos que precisan de la presencia de agua para su desarrollo, pueden ser especialmente graves si se dan condiciones de oscuridad, mala ventilación y alta temperatura. Se considera que una humedad en la madera superior al 20%, determina cierto riego de proliferación de hongos, que no obstante han de necesitar también alimento en su sustrato y una temperatura entre 2 y 40ºC. Figura II.28.- Pudrición por efecto del ataque de hongos a la celulosa de la madera y galerías realizadas por la acción de insectos xilófagos en el mismo sustrato. II. Humedad atmosférica en la construcción    II.- 47 estimación realizada por Morrison Hershfield (1996) para cerramientos ubicados en la Columbia británica, donde se determina que en torno al 90% de los síndromes detectados pueden relacionarse de una u otra forma con la acción de la humedad. Todo ello hace ver que la humedad y el comportamiento higrotérmico inadecuado de los cerramientos y sus materiales, es responsable de forma directa o indirecta de buena parte de los problemas que afectan a los edificios. Puede también considerarse de forma concreta, la humedad es la principal causa en la deterioración y pérdida de prestaciones de la envolvente de los edificios (prioritariamente de la prestación térmica), siendo la lluvia la principal responsable. No es de extrañar por lo tanto que la mayor parte de las afecciones por humedad se localicen en muros, fachadas exteriores y cubiertas, dado que son estos los elementos de la envolvente más expuestos a la acción directa de las precipitaciones atmosféricas. Figura II.32.- Distribución de síndromes por naturaleza del cerramiento en Noruega. Ha de mencionarse que en España, las fachadas con estructuras de madera (timber), son prácticamente inexistentes. Fuente: Kvande y Lis Ø , 2009. Analizando de forma exhaustiva la incidencia de diferentes síndromes por humedad sobre diversas tipologías de muros exteriores (fachadas y medianerías sobre rasante), estudios como el de Kvande y Lis Ø (2009), han identificado una importante incidencia de las mismas sobre cerramientos de hormigón ( concrete walls ) y fábrica caravista o revestida ( brick cavity or veneer walls ). Ambas tipologías representan el 49% de los síndromes analizados, siendo el segundo y tercer grupo de mayor incidencia, solo por detrás de los cerramientos constituidos por entramados de madera. Este resultado da muestra de la especial sensibilidad de los cerramientos de albañilería (revestidos o no), frente a las acciones de la humedad y la consiguiente importancia de incluir mejoras en su diseño y comportamiento en un ámbito tan dependiente de este tipo de edificación como es la construcción española. Parametrización de la exposición a la humedad y de los ensayos de estanqueidad en cerramientos de edificación. Caracterización prestacional de su comportamiento higrotérmico.   II.- 48 La naturaleza de los síndromes analizados por Kvande en su estudio para edificaciones noruegas, coincide también con la enumeración de síndromes reflejada en el apartado anterior, identificándose la distribución presentada en la figura II.33. Como se aprecia, la mayoría de estas deficiencias se relacionan con los mecanismos patológicos ya descritos, destacando las deformaciones indebidas, tanto térmicas como por absorción de agua (A), la merma de la durabilidad de la albañilería (E), la falta de adherencia (G), la corrosión (H), los asentamientos indebidos (J), la absorción capilar (K), los problemas estéticos (L) o las eflorescencias y ataques químicos (M). Los grupos de causas B, C, D, F y M, corresponden a su vez con deficiencias en los sellados, barreras impermeabilizantes, adherencia de revestimientos pintados, problemas de drenaje de las cámaras del muro o condensación en los puentes térmicos, que por sí mismas, posibilitan el desarrollo directo de afecciones relacionadas con un excesivo contenido de humedad. Figura II.33.- Principales causas de los defectos identificados en cerramientos exteriores. Fuente: Kvande y Lis Ø , 2009. II.2.2.1.- Incidencia de los síndromes por humedad según fase de la obra Un método eficaz para catalogar y analizar la incidencia de los síndromes sobre un edificio consiste en distribuir las mismas en función de la fase de la obra en la cual se originaron las causas de dicha afección. Así es posible definir síndromes atribuibles a defectos asociados al proyecto (debidos por lo tanto a la mala estimación de solicitaciones, planteamiento de soluciones constructivas deficientes o normativa inadecuada), asociados a la ejecución del edificio (asociadas a una incorrecta manipulación y puesta en obra de los materiales) y asociados a un deficiente mantenimiento durante la vida útil del edificio. Es el primer grupo, asociado a defectos en el proyecto, el de mayor interés para este trabajo, dado que estos problemas se pueden asociar fundamentalmente con los tres ejes que vertebran esta Tesis Doctoral: inadecuada estimación de las solicitaciones, II. Humedad atmosférica en la construcción    II.- 49 inadecuada prescripción normativa e inadecuada verificación del comportamiento de la solución planteada ante dichas solicitaciones. Los defectos atribuibles a una falta de mantenimiento o ejecución incorrecta, aunque muy relevantes para prevenir problemas asociados a la humedad, quedan fuera del alcance de este estudio, debiendo afrontarse desde otras vías diferentes a las aquí planteadas, como una mejor formación de los operarios en obra, incremento de la construcción industrializada, mayor control en obra y periodicidad del mantenimiento entre otras muchas. Para analizar estadísticamente las afecciones asociadas a las diferentes fases de la construcción, el citado estudio de Escribano (1994), resulta especialmente valioso, ya que establece un criterio objetivable para la consideración de los síndromes y sus causas. Para ello, se analizan los fallos judiciales establecidos en relación a denuncias derivadas de diferentes síndromes en la edificación, los cuales, vienen lógicamente validados por diferentes informes periciales en cada caso. La sentencia condenatoria permite de manera unívoca identificar la fase responsable de la patología, al agente y la propia patología, con un alto grado de objetividad. Centrándonos en los siniestros en fase de proyecto, en torno a un 50% de los fallos judiciales, atribuyen la causa a deficientes detalles constructivos, mientras que otro 12% se atribuye a defectos normativos. Ambos parámetros se relacionan directamente con los resultados de este trabajo. Figura III.34.- Proporcionalidad entre grupos de defectos imputados al proyecto, según sentencias judiciales. Fuente: Escribano, 1994 La ausencia de procedimientos de verificación prestacionales para la comprobación de las soluciones constructivas propuestas, la ausencia de soluciones constructivas recomendadas por norma alguna (recordamos que el estudio es anterior a la entrada en vigor del CTE) o la simple imposibilidad de determinar de forma exacta la solicitación y acciones a las que el material del cerramiento se va a enfrentar, son los factores fundamentales tras la incorrecta definición de los proyectos edificatorios. En el caso concreto de los detalles constructivos, la falta de previsión o insuficiente sellado de las juntas del edificio y puntos de encuentro entre distintos materiales y sistemas constructivos, la inadecuada elección de soluciones, la falta de especificaciones para los materiales o una inadecuada previsión de las solicitaciones existentes tienen como consecuencia más generalizada la aparición de humedades por 0 1 02 03 04 05 06 0 NORMATIVA CALCULOESTRUCTURAL ESTUDIODELSUELO DETALLESCONSTRUCTIVOS Parametrización de la exposición a la humedad y de los ensayos de estanqueidad en cerramientos de edificación. Caracterización prestacional de su comportamiento higrotérmico.   II.- 50 filtración o por condensación. Estos efectos se concentran principalmente en cerramientos verticales, espacios bajo cubierta y huecos al exterior o intersección entre elementos constructivos en los cerramientos verticales, como frentes de forjado, dinteles y vuelos. Figura II.35.- Relación entre la sintomatología detectada en los siniestros cuya causa principal son los defectos del proyecto. Fuente: Escribano, 1994 Entre los defectos imputables al proyecto, la sintomatología más frecuente corresponde a las fisuraciones en los materiales, con casi un 28% de las denuncias por parte de los usuarios. En segundo lugar (19%) se encuentran las humedades propiamente dichas en los espacios interiores, ocasionadas por condensaciones superficiales e intersticiales o por filtraciones de agua desde el exterior o desde el terreno. En cualquier caso, ambas sintomatologías, fisuraciones y humedades, se relacionan íntimamente, dado que las propias fisuraciones pueden provocar humedades y a su vez ser provocadas por un deficiente comportamiento frente a la humedad atmosférica. En términos económicos, la resolución de los síndromes debidos a los dos grupos anteriores (fisuraciones y humedades), representan el 65% de los pagos efectuados por defectos atribuibles al proyecto, a pesar de que un 47% de las denuncias se corresponden con estas sintomatologías. Por lo tanto, las afecciones asociadas a humedades, representan además procedimientos de costosa subsanación, en comparación con otras deficiencias que pueden contenerse en el proyecto. 0 5 10 15 20 25 30 DEF.INSTAL. VARIOS DEF.ESTRUCT. ROTURAS REPLATEO REC.HONOR. HUMEDADES FISURACIÓN II. Humedad atmosférica en la construcción    II.- 51 Figura II.36.- Porcentaje de los pagos efectuados por siniestros derivados de defectos del proyecto, en función de los síntomas detectados. Fuente: Escribano, 1994 Analizando los síndromes denunciados atribuibles exclusivamente a la ejecución de la obra, se puede constatar que el 37% de las mismas corresponden a la existencia de humedades, siendo este el grupo más numeroso. El segundo grupo en importancia lo constituyen las fisuraciones, con un 19% sobre el total. Ambas sintomatologías se asocian con una defectuosa colocación de los elementos, la falta de protección de los materiales durante la ejecución de los trabajos o movimientos no previstos en los cerramientos y la estructura. Se deduce de estos datos que la colocación de los materiales en obra, es una etapa de crucial importancia para configurar una envolvente suficientemente estanca para el edificio. Figura II.37.- Relación entre la sintomatología detectada en los siniestros cuya causa principal son los defectos en la ejecución. Fuente: Escribano, 1994 Como ya sucedía en el análisis de las sintomatologías atribuibles a problemas en el proyecto, las humedades y la fisuración representan también la cuantía más 0 1 02 03 04 05 06 07 0 REPLANTEO REC.HONOR. DEF.INSTAL. VARIOS DEF.ESTRUCT. HUMEDADES ROTURAS FISURACIÓN 0 1 02 03 04 0 DEF.INSTAL. ESTRUCT. VARIOS DESP.REVE. FISURACIÓN HUMEDADES Parametrización de la exposición a la humedad y de los ensayos de estanqueidad en cerramientos de edificación. Caracterización prestacional de su comportamiento higrotérmico.   II.- 52 relevante de los pagos compensatorios efectuados, representando un 63% sobre el total, porcentaje muy similar al anterior, a pesar de que representan únicamente el 56% de las denuncias. Figura II.38.- Porcentaje de pagos efectuados por siniestros derivados de defectos en la ejecución en función de los síntomas detectados. Fuente: Escribano, 1994 Centrándonos en las cuestiones referidas al mantenimiento del edificio, casi la mitad de las denuncias se deben a sintomatologías relacionadas con las humedades (46%), mientras que otro 40% se deben a fisuraciones. Ambos grupos constituyen de nuevo la práctica totalidad de las problemáticas detectadas por deficiencias en el mantenimiento y buen uso de la construcción. Estos resultados indican la relevancia del adecuado mantenimiento de revestimientos, sellados, impermeabilizaciones y aislamientos para prevenir la aparición de fisuras por las que pueda penetrar el agua. Figura II.39.- Relación entre la sintomatología detectada en los siniestros cuya principal causa es el uso de la obra. Fuente: Escribano, 1994. En aquellos casos en los que la afección no pudo ser achacada de forma precisa a defectos de proyecto, ejecución o mantenimiento, sino a otros factores, Escribano 0 1 02 03 04 0 DEF.INSTAL. DESP.REVE. VARIOS ESTRUCTURA HUMEDADES FISURACIÓN 0 1 02 03 04 05 0 INSTALACIONES ACABADOS FISURACIÓN HUMEDADES II. Humedad atmosférica en la construcción    II.- 53 estimó de nuevo a las fisuraciones como el porcentaje de denuncias más elevado, llegando a un 50% en su estudio. Figura II.40.- Relación entre la sintomatología detectada en los siniestros cuya causa principal corresponde a otros factores. Fuente: Escribano, 1994. En el caso de las sintomatologías de humedades, éstas raramente se achacan a otras deficiencias diferentes de la ejecución, mantenimiento o proyecto, por lo que apenas representan un 3% de las denuncias en este grupo. El análisis de la distribución de las afecciones patológicas por humedades en nuestro país, muestra un reparto homogéneo en la geografía nacional independientemente de las condiciones climáticas habituales en la zona. Así, computando las afecciones atribuibles al proyecto, a la ejecución y al mantenimiento del edificio, las denuncias por humedad representaron un porcentaje del 32% de las denuncias efectuadas en el norte del país, mientras que el mínimo se registró en el centro del país, con un total del 25% de las denuncias interpuestas. Tabla II.4.- Porcentaje de la siniestralidad por zonas, con respecto a la misma y a su totalidad, en función de la sintomatología detectada. Fuente: Escribano, 1994. ZONA NORTE CENTRO ESTE SUR parc. % parc. % parc. % parc. % Total Fisuración 36.96 12.8 40.63 2.9 44.71 5.7 45.55 17.7 39.2 Humedades 32.07 11.0 25 2.3 25.88 4.3 26.70 13 30.7 Roturas 14.13 3.3 9.38 1.1 14.12 2 9.95 3.9 10.4 Varios 9.24 3.5 12.5 1.0 9.41 1.6 9.42 3.9 10 Def. instal. 3.26 1.2 6.25 0.4 2.35 0.4 1.57 1.5 3.6 Def. estruct. 2.17 0.8 6.25 0.4 0 0 1.57 1.7 2.9 Rec. honor 1.63 0.6 0 0 1.18 0.2 3.66 1.4 2.2 Replanteo 0.54 0.2 0 0 2.35 0.2 1.57 0.6 1 PARCIAL 100 33.4 100 8.2 100 14.5 100 43.8 100 Dado que el momento de realización de este estudio estadístico, no existía normativa reguladora de las soluciones de cerramiento frente a la exigencia por humedad, la disposición de una u otra solución constructiva se realizaba en base a la experiencia previa, siendo característicos de cada zona determinados tipos de cerramientos sancionados por la práctica. 0 1 02 03 04 05 06 0 HUMEDADES ACABADOS MOVIMIENTOS FISURACIÓN Parametrización de la exposición a la humedad y de los ensayos de estanqueidad en cerramientos de edificación. Caracterización prestacional de su comportamiento higrotérmico.   II.- 54 En vista de los resultados regionales recopilados, todas las soluciones habitualmente dispuestas en cada región presentaban similares tasas de afección por humedad. Se deduce por lo tanto que de forma general a todo el país existe la necesidad de mejorar el comportamiento de las soluciones sancionadas por la práctica frente a las solicitaciones para las cuales se disponen. Por todo ello es necesario mejorar la caracterización tanto de la solicitación considerada en el diseño, como del comportamiento de las diferentes soluciones constructivas ante las solicitaciones. Solo de este modo podrán establecerse diseños óptimos y adecuados para los cerramientos, tarea en la que se enmarca este trabajo. Como ya se ha comentado anteriormente, son comparativamente muy pocas las obras ejecutadas según proyectos elaborados con posterioridad al año 2006 (año de entrada en vigor del CTE y de sus condiciones de protección frente a humedad), por lo que puede considerarse que los datos presentados por Escribano en 1994, son similares a los existentes en la actualidad. Definido el importante volumen de negocio de la construcción en nuestro país y la importancia que estas las afecciones por humedad tienen sobre el parque edificatorio español, se justifica la necesidad de desarrollar una investigación orientada a mejorar la prestación de las envolventes en este sentido, que garantice su durabilidad y una mayor habitabilidad y salubridad en el interior de los edificios. II.2.2.2.- Otras consideraciones respecto a la incidencia de las humedades En otro ámbito de la salubridad, el estudio de la incidencia de la humedad sobre las afecciones respiratorias de los ocupantes de los edificios, es en la actualidad un tema de gran interés, directamente relacionado con la calidad de los cerramientos dispuestos en los edificios. Una inadecuada humedad relativa interior, el desarrollo de mohos, hongos y otros microorganismos o la aparición de eflorescencias, coloraciones y reacciones químicas producidas por la presencia inadecuada de agua, tienen una influencia negativa sobre la salud. Son numerosos los estudios que alertan sobre el peligro de habitar en edificaciones afectadas de forma crónica por humedades, dadas las reacciones alérgicas, infecciones y agravamiento de enfermedades crónicas respiratorias como el asma, que se derivan. A este respecto la Agencia Europea Oficial de Estadística (EUROSTAT), estimó en 2001 que gran parte de la población europea vive en edificaciones sometidas a diferentes grados de afección por humedad, oscilando entre el 4,9% de los finlandeses hasta el 35,7% de los portugueses o el 37,5% de los polacos (Haverinen-Shaughnessy, 2007). La propia organización mundial de la salud ha calificado recientemente a la humedad excesiva en los edificios como una de las principales causas de riesgo para la salud asociadas a la industria de la construcción, siendo el principal causante de enfermedades como el asma (WHO, 2011). II. Humedad atmosférica en la construcción    II.- 55 Este tipo de afecciones se dan con mayor incidencia sobre personas con un modo de vida sedentario, dada la mayor permanencia en espacios interiores (niños y ancianos). Más información relativa a la incidencia estadística de la humedad en las viviendas sobre el desarrollo de afecciones a la salud puede obtenerse de los extensos trabajos de investigadores como Jaakkola, Pekkanen, Haverinen, Zock, Cho o Kercsmar entre muchos otros. No obstante, a pesar del indudable interés de este campo de investigación y la clara interrelación existente con el adecuado diseño y ejecución de los cerramientos que integran la envolvente del edificio, resulta de mayor interés, siguiendo el desarrollo del punto anterior, proseguir analizando la influencia de la humedad desde un punto de vista meramente constructivo. II.2.3.- AFECCIONES INDIRECTAS A LA ENVOLVENTE EDIFICATORIA La envolvente edificatoria se compone de todos los cerramientos del edificio, entendidos estos como los elementos constructivos que lo separan del exterior, ya sea aire, terreno u otros edificios (España, 2006). Bajo estas condiciones, puede entenderse la envolvente del edificio como su piel externa, capaz de aislar el ambiente interior de los fenómenos atmosféricos y condiciones inadecuadas del exterior. Dado que la mayor parte de las fuentes de humedad causantes de síndromes y afecciones al edificio, provienen de fuentes externas al mismo o bien afectan únicamente a esta piel externa (humedad del terreno, precipitación, fenómenos de condensación…), el estudio pormenorizado de esta envolvente revela un gran interés. Dentro de la definición de envolvente, podemos encontrarnos con una amplísima casuística de condiciones, materiales y soluciones constructivas posibles, que abarcan la mayoría de los ámbitos de la construcción. La primera clasificación tipológica puede realizarse por su posición en el edificio, diferenciando entre cubiertas, suelos, fachadas o muros enterrados, tal y como establece el DB-HS1 del CTE. Similares clasificaciones podían establecerse atendiendo a otros parámetros, como el material utilizado en el revestimiento exterior, horizontalidad o verticalidad del elemento, ambiente exterior con el que se pone en contacto, solución estructural utilizada en su definición, número de hojas o componentes de las que está constituido… No obstante, supone de mayor interés analizar las motivaciones que subyacen y determinan su diseño, las cuales vienen definidas por las prestaciones que debe satisfacer en cada caso concreto. Estas prestaciones se verán condicionadas tanto por el ambiente interior a proteger, como por las condiciones externas existentes fuera de la envolvente de las que se pretende aislar. Las prestaciones o funciones adscritas a la envolvente, son hoy en día muy amplias, partiendo de una configuración estética adecuada, garantía de seguridad estructural, privacidad, obtención de una durabilidad suficiente que minimice su mantenimiento, accesibilidad para los equipos de extinción de incendios... No obstante, son las prestaciones funcionales de la misma las que están recibiendo una mayor atención legislativa mediante regulaciones como el Código Técnico de la Edificación. P  I I F d d e n e l l i l o e n l a t é P a r I .- F i g d e O d es ne l b i m o s n e a s é r m r a m 5 6 g u r O r d d e d e e r g b i e it a m e s t c o m i c m e t 6 r a I d e l a e l u g ét i e n e a c i m at e t e o n d c a t ri z I I. 4 n a a s o ue i c a e s t i ó n e r i as p d i c s a z a c 4 1 . a ci ó o c i T a ego a , p t a r n d i a l pe L a c i o a l t c i ó - R ó n i e d a l o l pa r t é d e l e s e ct a h o n t i e ó n d R e q d e d a d v e l a a r a é r m l a s q o. h u m es em d e q u i e l a d y e z , d e a l a mi a t r q u e me d m p o l a isi a E la , l a e m a c i c o r a n e c e d d e o q a e x e d to s E d i f p r a p ma c u a o d n s m o n a d c o q u e x p o d i f s b if i c r o t p r e ayo a l d e n m i n fi d , d o n d e m o s i f ic a ás c a c t ec c e s t o r se n t r si ó gu d e b du mo i ci ó a c i ic o c ió n c i ó t a c a t d e r o ó n u r a b i d u ct o d i ó n i ó n o s d n , ó n c i ó t e n eb d e n t é a n d o iv i i fi c a l n . C d e c o d e ó n n c b e l e l é r m el a i d a c a l a h C a r l a o n e l m f u ió n l i m e d m i c c e s u a d l a hu r a c a e d el f m e d u n c n m i t d i f ca e r r u p d t é a s p u m e c te r d i f f i n d i o c i o re t a r f ic a r a m p r e é r m p r o e d a r i z f ic a n d o a o n a ci e r a io t r m i e s e mi op a d z ac a c i d e g a m b a l r e n t a d e , s r a v e n e n c i c a p ie y ió n i ó n g a r b i e r e l t e , e c u s e a v é s n t o c i a a d d a de n p n r e r a n e n t l a c , l u a d a n s d ), a e d e a d e l o p re e c o n ti z t e, c i o a d a c u d e e s n l l o e s o s e st a o g i z a r m e o n a c o m e ua la s c l a o s d e e n s a ci i d o r l a e d i a d o n s en a le s e n o n m m e i n s a y o n o s p a s i a n a c s ti t n te s s nv n s e m at r m is m n e r y o s n al p o r s e g n te co t u y l a s e a v ol v e c u r i z mo r c i s d d e r l a g u r l a o n y e a e an ve u e n z i n o s i a e e e s u a L r i d a a s p la l a e n e n l a e n t n t e n t e , r té r e st a u c L e y d ad p r e e n a l e r g a s t e ( em e r n r e d rm a n q c o m y 3 d d e e st a nv l i m g í a c o ( c o m e n n a d u c m i c q u m p 3 8 /1 e l a a c i v ol v m i t a n on on n t e d e c i e c a ei d or t / 1 9 a s p i o n ve t a c n e c n di n d u e u e l e n d e n d a d t a m 9 9 9 p e n e s e n t c i ó c e s i ci o u c t u n l o s d o n e d e m i e 9 d e e rs o s d t e m ó n s a r on t i v p a s m o s l c e n c e n t e 5 o n d e l má d e r ia n e s v i d a r á m a t s u s c e r c e r t o h 5 d e as , l os á s e l p a s e d a d ám t e r s p r r a r r a h i g e n , e e d r e l a a r a e x t d t é m e t r i a p r e a m a m i g r o n o v l b d i fi e l e d e a a t e r é r m t r o a le s e s t ie n i e n o té r v i e b ie n f i ci o e v a e m a l c r n a mi o c r s, t a c n t o n to rm e m b n e s o s . a n t m a n c a n a s. i c a r u c al t c i o o . s d m ic o b r e s t a . t e nd n z a L a d c i a t e r o n e P o d e o .  e , a r y d a a r L a d e a l r a e s o r II . c o d e f a d e 5 0 G pr t a E s c o . H F o n t e c a b r e t e 0% G r u r o d a nt s r o n f H u m F ig u c t e n c u á r ic e r m % d u p o d u o, r e s f o r F m e u r a o n n i d á l e a n m i n d e o U ct o l a s p o rm F i g d a a I n di c N d o e s n te n a H D U r a o s a c o n m i d g u r a d a I I. 4 c i o No d e s e s t ci ó R ) Do a l i o b c o n sa b d a d r a a t m 4 7. o n e o o e h e a n t i e ón ) , t o s i ta bv n d u b i l d d II. m o - E e s e ob hu n l o e n d n d t al i m y v ia u c l i d d e l 4 8 sf é E x t e n b st a u m e o s d e n d e l p r mp D me ti v d a d l p 8 .- é ri c t r a l a an ed e n n a l a r á c p o r DO en v i d d d ro V a c a a ct o s q n te , d a d n s a a d c o c t i r t a OW n te d a d d e d u a lo p e n o d q u e , e d e ay d e c o n d i c a a n t W C s e d d l o u c t r e p o l n l a d e l e e e n t e n y o s c l a du a n t e s Ch e a d e o s t o e n l ie s a c o l a l fa t r e b a s y a r a u ct n o q s f h e m aju s u fa b o f in f s t i o n n o f a b r e l a s e y p a r i v i qu f a b m i c u st u s b r i f re c f o r re n st r o r m r i c os e a p r o s u i d a u e d b ri c c a l a a p r i c a c i d r m a n o r u c m a c a n a a l c o c e u s d a d d a ca l C a l r o d a n t d o a c i e x c ci ó U N n te a n t cu e d i da ( q e x a nt e Co l o s du t e s a i ó n x tr u ó n NE d e t er i u al im a to q u e x p r e s m p s e u c t o s d l o n c o u i d E - E e b e i o r s e m ie n s e e s r e s c pa e n s o s d e t o s m om d o EN e d r e s e d n t o e n s e s a m c o n a n y s a y s e t e r mi m e r g r N I S d ec s p d e b o s c o r e me n s u y ), y o e e r m i s m r ci a r a n S O la r p a r b e p a on e al e n t u l t h s d e x p in a mo a l p n f o 1 3 r a r r á m d e a r a n di iz a t e t a d h a n d e p r e a r o s. pa o r m 3 1 6 r l a me e c a d ci o an re d o s n a d e e s a e s a r a m a t 6 4 : a r e t r la r d e t on n e n gu s a a s e e t e a e s t o a c o t o. : 2 0 r es i r o s r a r t e r n e s n c u l a a l egu e r m e n o s o n d F u 0 0 9 i st e s n r e rm s s i c o a d a r e u r a m i b a v a d u c F u e n 9 ( A e n c n o e l p m i n im n d a p e s p a d o n a a s e a l o c t i n t e ( AE c i a a p p r o n ar m il a d i c p o r p e c o q a c i e a o r e i vi d e : EN a y pa od l a a r e c i o r l a c t o qu i ó n a c e s d d a d U R N O R c o a re d u c a s e s n e a n o d u e l n e c o n de d t R S A R , 2 o n d c e c t o m a e s n o r d e l a e st i nd e cl a t ér m A . 20 d u c e r o , i a g la d e rm e c o i p u d ic a r a m i c 0 0 9 c ti v e fe i n d g n i s d e h m a. st a o n d u l a io n a d c a 9 a) , v i d f e r e d e p i tu d e h u m a c du a d ne o s d e , r d a d en p e u d e l o me c u u c t d o s e s h s y e c l e l a d t é ci a nd e s. o s e d a u e s t iv i s y hú y d l ar a I a ti v é r m a a d i e S i e n a d s ti ó i d a y q úm d e m ad I I. v a m i c a l g e n t i b n s a a ó n ad q u e m e d mo d a e - 6 a l c a . g u n e m b i e ayo 2 3 ( U d d e p d a s o st r e n 6 3 l a s . na m e e n o s 3 º C Ur d e p o r s o r a r s a a e nt l o d C y r s a s u r l o o b r l a l e s e y a , u s o b . a Parametrización de la exposición a la humedad y de los ensayos de estanqueidad en cerramientos de edificación. Caracterización prestacional de su comportamiento higrotérmico.   II.- 64 Tabla II.7.- Algunas normas de referencia para la especificación de productos aislantes térmicos para aplicaciones en edificación y condiciones de determinación de la conductividad y resistencia térmica declarada. Material aislante Norma UNE especificación Norma UNE ensayo Temperatura  DECLARADA Seguridad Lana mineral MW 13162:2009 12667:2002 y 12939:2001 10 ºC 90 % Poliestireno expandido EPS 13163:2009 Poliestireno extruido XPS 13164:2009 Espuma rígida de poliuretano PUR 13165:2009 Espuma fenólica PF 13166:2009 Vidrio celular CG 13167:2009 Lana de madera WW 13168:2009 Perlita expandida EPB 13169:2009 Corcho expandido ICB 13170:2009 Fibra de madera WF 13171:2009 La norma UNE-EN 12667:2002 (AENOR, 2002) “Determinación de la resistencia térmica por el método de la placa caliente guardada y el método del medidor de flujo de calor” por ejemplo, establece como condiciones sugeridas de laboratorio una temperatura de 296±1 ºK, en la que debe dejarse las muestras para que alcancen el equilibrio con el habitáculo y una humedad relativa de 50±10 %. La norma UNE-EN 12939:2001 (AENOR, 2001), refiere similares condiciones, adaptadas para materiales de aislamiento de mayor espesor, dado que el parámetro no puede ser determinado por la suma de los valores referidos a espesores menores. El valor obtenido a partir de estos ensayos, debe por lo tanto transformarse a una temperatura y condiciones de contorno adecuadas a alguna de las hipótesis señaladas en la tabla II.6 y figura II.47, para la establecer un valor de comercialización del producto o valor declarado. Así, aunque los ensayos para la caracterización de los valores pueden adoptar otras condiciones ambientales, las condiciones declaradas deben especificarse de acuerdo a una de las combinaciones I (con temperaturas de 10±0,3 ºC), utilizando para ello las ecuaciones II.1 y II.2. Frente a este valor declarado, se define el valor térmico de diseño ( DISEÑO ) o valor de la propiedad térmica bajo condiciones específicas exteriores e interiores que pueden considerarse típicas de la situación de servicio del material en un componente de la edificación. Dicho valor puede obtenerse de tres formas distintas, tal y como recoge la norma UNE-EN ISO 10456:2012: x Utilizando los mismos ensayos para determinar los valores declarados, para la determinación de la conductividad en otras condiciones, similares a las de uso futuro de la edificación. x Por estimación o correlación obtenida a partir de los datos declarados. x Utilizando directamente como valores de diseño los datos declarados, siempre y cuando sean adecuados para las condiciones de uso correspondientes. En la actualidad, es el propio Código Técnico de la Edificación, quien especifica la utilización de la tercera opción para estimar las condiciones de diseño, II. Humedad atmosférica en la construcción    II.- 65 abogando así por la configuración más simple (igualando a la condición declarada I b), pero también la más imprecisa y poco prestacional. La combinación ambiental que ha de utilizarse para la presentación y utilización de los valores de conductividad de diseño, se recoge en su apartado DB-HE1.4.1.8: “En todos los casos se utilizarán valores térmicos de diseño, los cuales se pueden calcular a partir de los valores térmicos declarados según la norma UNE EN ISO 10456:2001. En general y salvo justificación los valores de diseño serán los definidos para una temperatura de 10ºC y un contenido de humedad correspondiente al equilibrio con un ambiente a 23ºC y 50 % de humedad relativa”. Similar tratamiento se aplica en otros documentos amparados por el CTE, como el Catálogo de Elementos Constructivos, donde las características de materiales y productos atienden al mismo criterio: “Como se indica en el capítulo 4 Productos de Construcción de dicho documento (DB HE-1), los valores térmicos de diseño se pueden calcular a partir de los valores térmicos declarados -obtenidos del marcado CE o de documentos oficialmente reconocidos para cada tipo de producto- según el método descrito en la norma UNE EN ISO 10456:2001. En general y salvo justificación los valores de diseño serán los definidos para una temperatura de 10ºC y un contenido de humedad correspondiente al equilibrio con un ambiente a 23ºC y 50 % de humedad relativa”. En este último documento, se ofrecen valores térmicos de diseño, calculados bajo las condiciones indicadas (Ib), al mismo tiempo que se presentan los factores de corrección utilizados para su cálculo a partir de las condiciones declaradas especificadas por las diferentes normas específicas de cada producto. Figura II.49.- Como se aprecia, se aplica únicamente una conversión por humedad (F M =1,07) al producto, de donde se deduce que las condiciones declaradas establecidas por norma UNE-EN 10456:2012, corresponden al grupo de condiciones Ib. Fuente: IETcc, 2011. Paradójicamente como se aprecia en la figura II.50, otros productos como los aislamientos térmicos, no presentan en el documento ningún factor de conversión por temperatura o humedad, a pesar de que, no se obliga a proporcionar los valores declarados de los mismos, en condiciones húmedas. Parametrización de la exposición a la humedad y de los ensayos de estanqueidad en cerramientos de edificación. Caracterización prestacional de su comportamiento higrotérmico.   II.- 66 Figura II.50.- Como se aprecia, no se aplica conversión alguna por humedad al producto aislante térmico, a pesar de que no existe ninguna obligación de presentar el valor declarado en condiciones diferentes de las secas. Fuente: IETTcc, 2011. Esta diferenciación entre condiciones declaradas y de diseño, lleva no obstante a errores durante la ejecución del proyecto, por desconocimiento u omisión. Así, no existe ninguna obligación normativa para utilizar los valores de diseño recopilados en el Catálogo de Elementos Constructivos del CTE (CEC), por lo que en muchas ocasiones, se utiliza el valor ofrecido por el fabricante (declarado y por lo tanto en condiciones diferentes a las de diseño), en la creencia de que dicho dato será más ajustado que genéricamente aportado por el CEC. El cálculo térmico resultante, es por lo tanto inadecuado, estimándose para el cerramiento una prestaciones térmicas diferentes a las realmente existentes. Por otro lado, tampoco las condiciones de diseño de los materiales en España, tal y como se demostrará a continuación, poco o nada tienen que ver con una situación de 10ºC y humedad contenida a 50% de humedad relativa y 23ºC, propuesta por el CTE. La temperatura de 10ºC en los materiales del cerramiento, supuesta una temperatura interior de 20ºC, solo se da (simplificando enormemente el cálculo) con temperaturas ambientales muy bajas (cercanas a 0ºC), propias de latitudes del norte y centro de Europa, de donde se importan estas regulaciones normativas. No obstante, en España, las temperaturas medias son mucho más cálidas y por lo tanto, peores las prestaciones térmicas de los materiales al ser mayor su temperatura. II. Humedad atmosférica en la construcción    II.- 67 Por otro lado, el contenido de humedad de los materiales se establece a una humedad relativa del 50%, valor este, que como se demostrará más adelante, resulta igualmente muy poco conservador para el conjunto del cerramiento. La necesidad de utilizar una temperatura de 23ºC se deriva de las condiciones para la realización del ensayo de obtención de la curva de sorción, que se especificaran más adelante en este capítulo II y en el capítulo VI. Así pues, además de inducir a error, el cálculo térmico realizado es igualmente impreciso, considerando condiciones en los materiales más favorables que las realmente existentes. De esta forma, la norma española no establece distinción alguna entre las condiciones “ideales” de los materiales y sus condiciones de trabajo, amparando así un relevante error de cálculo derivado de la temperatura y el contenido de humedad del material. Dentro de la envolvente edificatoria, los cerramientos verticales son los más expuestos a variaciones en la humedad de los elementos, dado que no se dispone en ellos barreras impermeables para evitar la filtración de la humedad, a diferencia de cubiertas, suelos o muros en contacto con el terreno. El CTE, al asumir como condiciones de diseño, una de las combinaciones de valor declarado (Ib), soslaya la intención de las normas europeas de producto, que pretenden garantizar al usuario final unas propiedades aislantes de los productos en las condiciones de trabajo reales de dichos productos. Dado que ambos valores responden a conceptos diferentes, declarado para establecer condiciones unitarias en la caracterización del producto y de diseño, para su utilización adaptada a las prestaciones requeridas del proyecto, no resulta justificable que ambos parámetros se igualen en un mismo valor unitario. También se incumple la norma UNE-EN ISO 10456:2012, dado que la utilización de valores declarados como valores de diseño, no es adecuada en nuestra climatología, como se demostrará en este mismo apartado. En el capítulo VI se propondrá una mejor estimación de las condiciones de diseño en nuestro país para caracterizar la conductividad térmica de los materiales, a partir de una aproximación analítica de gran simplicidad. Propiedades de almacenamiento de agua en los aislantes térmicos El elemento más sensible a este error asociado al valor de conductividad, es sin lugar a dudas el aislamiento térmico dispuesto en la envolvente, dado que son los materiales de mayor relevancia para obtener la prestación térmica necesaria. Así, la alteración de sus propiedades térmicas por consecuencia de la humedad y la temperatura es mucho más grave que en otros materiales. La utilización de aislantes térmicos con escasa capacidad de absorción de humedad en su sistema poroso (no hidrófilos) o bien la protección de los mismos frente a la humedad exterior en la envolvente, para evitar su humedecimiento y minimizar la alteración conductiva, es un factor clave en el diseño del cerramiento y por lo tanto, de la prestación de protección frente a la humedad, si se quiere garantizar simultáneamente un adecuado comportamiento higrotérmico. La cantidad de agua absorbida por un aislante térmico, dependerá en gran medida de la estructura de su matriz porosa interna. Así, materiales conformados a base Parametrización de la exposición a la humedad y de los ensayos de estanqueidad en cerramientos de edificación. Caracterización prestacional de su comportamiento higrotérmico.   II.- 68 de fibras, como las lanas minerales, presentaran elevados valores de absorción, mientras que espumas plásticas en celda cerrada, presentan variaciones en su contenido de humedad más reducidas, sean cuales sean las condiciones de contorno a las que se vean expuestas. Diferentes procedimientos son utilizados para determinar la absorción de agua por parte de cada material aislante, distinguiéndose tanto según la fuente de humedad a la que se someten los mismos (vapor o agua líquida), como por la forma de su aplicación: inmersión total o parcial de la muestra, exposición a la difusión de vapor o sometimiento del material a ciclos de hielo - deshielo. Figura II.51.- Conductividad térmica (mw/mK) según contenido en humedad (% en volumen), para cuatro aislantes térmicos habituales, según norma EN ISO 10456:2001. Fuente: AIPEX, 2011. Por el ensayo UNE-EN 12086:1998 (AENOR, 1998), “Productos aislantes térmicos para aplicaciones en la edificación. Determinación de las propiedades de transmisión del vapor de agua”, los materiales se ven sometidos, bajo condiciones de temperatura estables a 23ºC, a la difusión de vapor como consecuencia de inducir diferentes condiciones de humedad relativa en los extremos de la probeta. La repetición de sucesivas pesadas de la probeta, permite conocer la cantidad de vapor de agua que se transmite a lo largo del material de uno a otro extremo de la probeta. El citado ensayo permite obtener del material algunas propiedades tales como la permeancia al vapor de agua (W), resistencia al vapor de agua (Z), permeabilidad al vapor de agua () o factor de resistencia a la difusión de agua (μ), los cuales se analizarán con mayor detalle en este capítulo. A mayor diferencia de presión de vapor entre ambos lados de la probeta (P v ), mayor es la difusión que se produce y mayor el transporte de humedad hacia el lado de la probeta puesta en contacto con el desecante. La presión y temperatura de realización del ensayo, influyen igualmente en los datos obtenidos a través del mismo. Una variante de este ensayo la constituye la norma UNE-EN 12088:1997 (AENOR, 1997b), “Productos aislantes térmicos para aplicaciones en la edificación. Determinación de la absorción de agua a largo plazo por difusión”, en el que las probetas se encuentran sometidas a un gradiente de presión de vapor P v y temperatura T, durante un periodo de 28 días, a efecto de simular condiciones continuadas de muy elevada humedad relativa (cercana al 100%). II. Humedad atmosférica en la construcción    II.- 69 El ensayo representa la máxima cantidad de agua que pueden llegar a absorber estos materiales, en una situación normal, caracterizada por la ausencia de agua líquida en el cerramiento. Figura II.52.- Resultados del ensayo de absorción de agua por difusión, según UNE-EN 12088:1997 para productos aislantes térmicos convencionales (% en volumen). El elevado contenido de agua se debe a las condiciones cercanas a la saturación (100% HR) utilizadas. Fuente: AIPEX, 2011. Los resultados, pueden expresarse en base a contenido de agua por superficie o por volumen de la probeta, de acuerdo a las siguientes expresiones: ௗ௣ ௠ మఴ೏Àೌೞ ି௠ బ ௥௘௔ ௣௥௢௕௘௧௔ [kg/m 2 ] ௗ௩ ௠ మఴ೏Àೌೞ ି௠ బ ௏௢௟ ௣௥௢௕௘௧௔ ଵ଴଴ ఘ ೌ೒ೠೌ [ m 3 agua / m 3 prob ] [-] Siendo: m o , Masa inicial de la probeta. m 28 , Masa de la probeta tras ser sometida a 28 días de absorción. El ensayo definido por la norma UNE-EN 12087:1997 (AENOR, 1997a), “Productos aislantes térmicos para aplicaciones en la edificación. Determinación de la absorción de agua a largo plazo por inmersión”, pretende establecer la misma caracterización, esta vez, sometiendo a la probeta a condiciones de contacto con agua líquida. Esta inmersión, que puede ser completa o únicamente parcial, puede expresarse, como en caso anterior, en función de la superficie del material o en base a su volumen (valor porcentual). En este ensayo, la densidad del material y su estructura porosa tienen una influencia capital en la cantidad de agua absorbida, impidiendo en la mayoría de los casos, el desplazamiento libre del agua líquida por los espacios intersticiales de la matriz porosa del producto. Debido a ello, los resultados de absorción obtenidos suelen ser menores a los del ensayo anterior, donde el vapor tiene mejor acceso a todo el volumen del material. Parametrización de la exposición a la humedad y de los ensayos de estanqueidad en cerramientos de edificación. Caracterización prestacional de su comportamiento higrotérmico.   II.- 70 Figura II.53.- Resultados del ensayo de absorción de agua por inmersión, según UNE-EN 12087:1997 para productos aislantes térmicos convencionales (% en volumen). Los resultados para lanas minerales se han ensayado únicamente para un periodo de 48 horas. Fuente: AIPEX, 2011. En consecuencia, salvo lanas minerales, con una matriz porosa abierta o poliestirenos expandidos de baja densidad, los productos aislantes presentes en el mercado en la actualidad, presentan un buen comportamiento frente al agua líquida, por lo que la reducción de sus propiedades térmicas es más moderada, con un menor incremento de su conductividad térmica. Otra forma de absorber humedad se describe mediante el ensayo UNE-EN 12091:1997 (AENOR, 1997c), “Productos aislantes térmicos para aplicaciones en la edificación. Determinación de la resistencia a ciclos de congelación y descongelación”, que si bien no se orienta a la obtención de valores de absorción, permite obtener valores de almacenamiento de agua por la acción de ciclos de hielo y deshielo sobre el material. Figura II.54.- Resultados del ensayo de absorción de agua por ciclos de hielo-deshielo, según UNE- EN 12091:1997 para productos aislantes térmicos convencionales (% en volumen), tras ensayo de inmersión. Fuente: AIPEX, 2011. En él, el material se somete a ciclos continuos (300) de una hora, con variaciones de temperatura de 20ºC a -20ºC, una vez se ha sometido a uno de los dos II. Humedad atmosférica en la construcción    II.- 71 ensayos anteriores (material humedecido por lo tanto en condiciones iniciales). El ciclo de enfriamiento se realiza en seco, mientras que el calentamiento se hace sumergido en agua. Similares condiciones de ensayo, se desarrollan en otros países en base a sus propias normativas nacionales. Figura II.55.- Compendio de condiciones de ensayo a helacidad en el ámbito europeo. A pesar de variaciones en las condiciones de congelación y descongelación y en el número de ciclos de exposición, todos ellos siguen una metodología similar. Los anteriores ensayos permiten establecer una caracterización comparativa de las prestaciones de los diferentes aislamientos térmicos en contacto con la humedad. No obstante, otro ensayo debe ser igualmente mencionado, dadas las referencias establecidas en el propio Código Técnico de la Edificación al mismo como equivalente de los anteriores: A efectos de disposición de los materiales aislantes térmicos en la envolvente, la norma define como aislante no hidrófilo, como aquel que tiene una succión o absorción de agua a corto plazo por inmersión parcial menor que 1kg/m 2 , según ensayo UNE-EN 1609:1997 (AENOR, 1997d) o bien una absorción de agua a largo plazo por inmersión total menor que el 5%, según ensayo UNE-EN 12087:1997 ya presentado. La norma UNE-EN 1609:1997 “Productos aislantes térmicos para aplicaciones en la edificación. Determinación de la absorción de agua a corto plazo. Ensayo por inmersión parcial”, establece unas condiciones de ensayo similares a su homónimo a largo plazo, pero con una duración de solo 24 horas. La caracterización no hidrófila de un aislamiento, se obtiene por lo tanto si el material es capaz de mantenerse relativamente seco durante un periodo de 1 día, sometido a la acción superficial de agua. A este respecto, casi todos los aislantes plásticos ostentan la consideración de no hidrófilos, aunque ello no significa que sus prestaciones térmicas no se vean afectadas por la acción de la humedad (aunque se verán afectadas en menor medida que otros aislantes tales como lanas minerales y productos aislantes naturales, tales como lana de oveja). La simplificación adoptada al estimar como referencia un contenido de humedad en equilibrio a 23ºC y 50% de HR, no queda del lado de la seguridad e introduce un importante componente de indeterminación en el cálculo. En consecuencia, Parametrización de la exposición a la humedad y de los ensayos de estanqueidad en cerramientos de edificación. Caracterización prestacional de su comportamiento higrotérmico.   II.- 72 actualmente se están considerando conductividades térmicas que no se cumplen durante la vida útil del edificio, representando una variación significativa de la prestación, por escasa que sea la absorción de agua por parte de los materiales aislantes. Dejando a un lado los materiales aislantes térmicos, diferentes normas recogen metodologías particulares para evaluar el grado de absorción de humedad, en función de la naturaleza concreta del material. La expresión y fundamentos del ensayo, coinciden no obstante, con los señalados hasta ahora. Tabla II.8.- Ensayos de caracterización de la absorción de agua para una amplia gama de materiales de construcción. NORMA MATERIAL UNE 67027:1984 Ladrillos de arcilla cocida UNE 83982:2008 Hormigón endurecido UNE-EN 382-2:1994 Tableros de fibras UNE-EN 772-7:1999 Fábrica de albañilería UNE-EN 772-11:2001 Fábrica de albañilería UNE-EN 1015-18:2003 Morteros para albañilería UNE-EN 1925:1999 Piedra natural UNE-EN 13755:2008 Piedra natural UNE-EN 14617-1:2005 Piedra aglomerada UNE-EN 12808-5:2009 Material de rejuntado de baldosas cerámicas UNE-EN 10545-3:1997 Baldosas cerámicas UNE-EN 1097-6:2001 Áridos de construcción UNE-EN 1170-6:1998 Hormigón prefabricado armado con fibra de vidrio Como corolario, ha de mencionarse también que en cualquier caso, la absorción de humedad por parte de todos los materiales que forman parte de la envolvente, no solo afecta a la conductividad térmica del material incrementando su conductividad, sino que también incide sobre su inercia térmica y por lo tanto sobre su comportamiento térmico diferido en relación a las prestaciones inicialmente estimadas. Rango de variación de la conductividad de diseño respecto a la conductividad declarada Partiendo de las figuras mostradas anteriormente que representan los valores de absorción de agua por parte de los diferentes materiales de aislamiento térmico, es posible estimar el rango de error máximo que puede llegar a alcanzarse en condiciones de trabajo del material, si se parte de valores de conductividad definidos en base a 10ºC y condiciones secas. Para ello nos apoyamos en la norma UNE-EN ISO 10456:2012. A pesar del escaso porcentaje en volumen de agua absorbida por estos materiales, esas cantidades son suficientes para provocar importantes pérdidas en las prestaciones térmicas de los mismos, respecto a unas condiciones ideales secas. Tabla II.9.- Datos de partida para la comparación del error posible en la caracterización de la conductividad térmica, derivado del contenido de humedad, para cuatro aislamientos térmicos. II . pr ( c c o pí d e d i m e n m r e c a e s v e u t . H r o g c ál om í rr i e im m a n n l m á s e c u a p a s p e e r t t il i F H u m g r a c u m p l i c o ta l m e n n t e l a n s a u r r a z e r a t ic a i z a F ig u m e am u l o l e j o s , l p n si e n i no a d e r ir d a d a a l e ad a u r a d a P m a s o id A , d p r e o n i d a P o r m e c u a l P d e a s e s , a s a I a d a Pa s d té a d Ad d a d e c n a l a s. Po ma ua l a Pa d e d e , p e n I I. 5 a t m a r a de r m d , c d e m d o is i l e s o r t a U a d o u t a r a e t e e c p e r n e 5 9. m o a e e c m i c c o s má q u i ó n s e t o d UN o , t il i a e e r m c o n r m i e l c - P sf é l t c á l c o , s t e á s u e n e x a do N E - c o z a e ll o m i n n t e i ti e c á l P a r é ri c t é c l c u , e y e l a d e a c t o e l - E o n a ci o , n a r e n i en l c u r á m c a c n i u l o e s y t i e n a p e c t a s l l o E N e ó n a r g i d o n d o u l o me e n i c o o n s tr u i e m l a p r á c á s y o , s 1 0 l o n d l o g r o o d o d o . e tr o n l a o d nu uc mp a á c t lc u y s e 04 ob d e h o l o s d e d e o s a c o d is um c t u p o p r t ic a u l o d e v a 4 5 6 bj e he l a r er e h e s m á o n e ñ m ér i u r a d e r á c a c o , e u a a 6 : 2 t i v e rr a rgo am u m s t a á s st r ñ a d i c o a l, e e j c ti c c o n y un a a 2 0 v o am o d m e n me a f o i m p r u c d o r o i e j e c c a , n s a n a s a d o 1 2 d m i e d e l n t e e d a o r m m po c ci ó r , e n i n s c u , l tr u q u s c o p t 2 p d e e n t l c e p a d ma o rt a d ó n ar q n c s t a u ci ó l o s u c t u e c o n t a r p a r m t a s c a p pa y a a a n t d is e qu c a a la c ón s b t i v l nd r e n r a d m e j s i n p í t a r a t e aju t e s e ñ o u it e d a c i o n d be v a a d ic n e de or n f o t u l a c e m p u st s d e o d e c t a v o n d el e n e a c m io n e s t e te r ar o r m l o c a d pe a r e i n d el p t o v e z es p r e fi c t u m is ne t e rm e má V d a e r a p r nfl pr o z … r o y ci o u al m a e s tr a m i n e l c á ti c V I e m a t u r e s f l u e r o d i n m … ), y e c o s n o a d e a b n a r cá ca se mp ra s t a e n c d u c nge m á s c t o d o p s e e a jo r u á lc u a s d e p p l a e n a ci c ia c to . e n i s n in c o . d e r pe e e c o o u u n u l o d e p r e a z a n l o n e n . i e r n u m c r e r i v e r m en o n t u n v a o c á e s e am l o s n a l n l a r o , me em v a d m i t n c u t o r a a a l o té r á l c e n t m i e s m lm a v , l a e r o m e n d o s t e u e n r n o a p r o r rm c u l t a e n t ma m e n v a r a u o s o n t a s a p n t r o ro d e m i c l o u n t o a te n t e r ia c u t i o s a s u p r o r a d e x i m e c c o n u n a e s r i a e l a c i ó i li z á e u el o v e a l e fi n ma c o n a c um m s p a a l e a c ó n d z a c ám n e n e c h l e j n i d a c i n d u c t u m é r m e t añ e s d c o n d e c i ó m b i g n s h a r a d d a s i ó n uc u a l r ic t o d ñ ol de nd l a ó n i to g r a s e r r l d a s , n a c ti v l d o. d o , l e l o d u c a s c d e s a n r l a d c o a n v i d d e l o lo l a s o s c ti v c o n e e d e m ge po d e on a l í d a d l e g í a s c c e v i d n d i I e s t e l me e n e o t e t o n tr o í ti c d d e d i a c o n e r r d a d i ci o I I. t e p r ed e r a e n c o l e o l a c a d e i fi es p nd r a m d t o n - 7 ti p r o y d id a l m c i a e r a a b l ba d i ci o pa d ic i m i e t é r es 7 9 p o y e a m e a li d a n c l e s a s a i s e o a ñ o i o n en rm d e d e ct o l e nt d a d c i a s y a d e ñ o si n o l a ne n t o m ic e e o a e d a s y a o n a , s s a Parametrización de la exposición a la humedad y de los ensayos de estanqueidad en cerramientos de edificación. Caracterización prestacional de su comportamiento higrotérmico.   II.- 80 En todo caso, los aspectos presentados permiten plasmar algunas conclusiones de relevancia acerca de la interrelación de humedad y temperatura en la prestación de aislamiento térmico en el cerramiento: x El material más sensible ante variaciones de temperatura y humedad es el aislamiento térmico, dado que es este componente el responsable de aportar en gran medida la resistencia térmica de la envolvente. Se establece por lo tanto la necesidad de salvaguardarlo de incrementos excesivos de humedad. x La magnitud del error es tanto más significativa cuando más cálida es la climatología del emplazamiento y peor la protección frente a la humedad. La magnitud del error se magnifica si se analizan las enormes cantidades de energía destinadas a la climatización de edificios en el conjunto del país. x Las condiciones de trabajo de los materiales de construcción, son más desfavorables en cuanto a su comportamiento térmico, que las declaradas por los fabricantes en los productos aislantes, por lo que es prioritario utilizar valores ajustados de conductividad de diseño, tal y como se propondrá en el capítulo VI. x En caso de no utilizarse un valor de diseño para el cálculo de la envolvente, deberían definirse valores térmicos declarados del producto, más cercanos a las condiciones de trabajo en la climatología española. En su lugar, podría exigirse resistencias térmicas R T más desfavorables, introduciendo un coeficiente o grado de seguridad en el cálculo térmico del cerramiento. x Independientemente de la variación de propiedades debida a la temperatura, disponer revestimientos exteriores con mayor resistencia a la penetración de agua y menor capacidad para permitir el paso de vapor a través del cerramiento, minimizarán la alteración sufrida en las prestaciones térmicas como consecuencia de la humedad. Como afección térmica secundaria, dado que varía el contenido de humedad en el material, también varía la masa y con ella la inercia térmica del mismo. Dado que la inercia térmica se relaciona entre otros aspectos con la capacidad calorífica de los materiales, además de con su conductividad térmica, la variación de presencia de agua en el cerramiento (sustancia de gran poder calorífico), provoca invariablemente, una alteración de la inercia térmica en el mismo. También el comportamiento térmico de la envolvente, altera igualmente el desarrollo de afecciones en los elementos de construcción. Así, las temperaturas que se dan en cada punto del cerramiento, influyen sobre la velocidad de las reacciones químicas que pueden producirse, solubilidad de sales presentes, evaporación, condensación o congelación de humedad en el sistema poroso, permeabilidad al paso del agua... generando un abanico infinito de dependencias cruzadas que pueden ser minimizadas, garantizando una adecuada protección frente a la humedad de los cerramientos edificatorios. II. Humedad atmosférica en la construcción    II.- 81 II.3.- CARACTERIZACIÓN DE LA SOLICITACIÓN POR HUMEDAD ATMOSFÉRICA La envolvente térmica, se encuentra sometida a una acusada interacción higrotérmica en sus superficies interiores y exteriores. La variación de las condiciones ambientales de su entorno provoca modificaciones de sus condiciones de humedad y temperatura, almacenando o cediendo humedad y calor al exterior. Habitualmente se distingue entre las condiciones ambientales interiores a la envolvente, condicionadas por la actividad humana desarrollada en los edificios y las correspondientes a la acción atmosférica exterior. La consideración de las condiciones interiores se ha circunscrito habitualmente al cálculo de condensaciones intersticiales y superficiales, asumiendo la inexistencia de presencia de agua líquida en contacto con la cara interior del cerramiento (exceptuando situaciones accidentales). Las condiciones ambientales interiores pueden variar en el tiempo en función del uso establecido para el recinto interior. La utilización concreta del recinto (cocina, baño, estar, dormitorio….), el tiempo de utilización, número de ocupantes, estanqueidad al aire exterior, periodos de abertura de ventanas, hábitos de utilización, calefacción existente,… propician que las condiciones interiores no sean constantes y su valor sea diferente en cada caso. A este respecto, son varias las normativas que tratan de estandarizar las condiciones de diseño interior a considerar en el análisis de la envolvente, orientadas a la prevención de condensaciones intersticiales y superficiales. Concretamente, la recogida por el CTE se fundamenta en la norma UNE-EN ISO 13788:2002, a la cual se hace referencia en el propio texto legislativo y que se inspira a su vez en una norma DIN previa. Según la misma, la temperatura interior en el recinto puede considerarse como 20ºC a lo largo de todo el año, mientras que la humedad relativa, oscila en función de la naturaleza del uso al que se destine el local. Si bien no existe otro tipo de regulación relativa al respecto, es indudable que las condiciones de temperatura en el interior de un local distan de situarse en dicha temperatura constante durante todo el año... La existencia de locales carentes de calefacción, así como la influencia de la estacionalidad del clima en locales no climatizados (temperatura interior estival superior a 25ºC en nuestro país en ausencia de A/A), hace que las condiciones descritas por la norma no se ajusten enteramente a la realidad existente. Otras normas como EN 15026:2007 (CEN, 2007), establecen una cierta dependencia entre la temperatura exterior al recinto y la temperatura interior, fijando 20ºC siempre y cuando la temperatura exterior se sitúe por debajo de 10ºC. No obstante, al pasar de 20ºC en el exterior, debe adoptarse 23ºC como temperatura interior. Otras normas estadounidenses, como BSR/ASHRAE Standard 160, permiten considerar como solicitación interior las condiciones impuestas en el sistema de calefacción/refrigeración por el usuario, dato por otra parte, desconocido en el momento en el que se realiza el diseño. Parametrización de la exposición a la humedad y de los ensayos de estanqueidad en cerramientos de edificación. Caracterización prestacional de su comportamiento higrotérmico.   II.- 82 Adoptar estas simplificaciones de las condiciones interiores conlleva la posibilidad de que se den situaciones más desfavorables que las contempladas para la aparición de condensaciones intersticiales y superficiales. Para la determinación de la humedad relativa interior, el CTE establece cinco tipos de espacios, en función de su clase de higrometría, a cada uno de los cuales asigna una humedad relativa determinada, constante en el interior del recinto. Tabla II.12.- Clases de higrometría interior y humedad relativa considerada por el CTE para el cálculo de ocurrencia de condensaciones intersticiales. En la gráfica se indica la variación de la humedad interior en función de las clases de higrometría y temperatura exterior. Fuente: UNE-EN ISO 13788:2002. HIGROMETRÍA CARACTERIZACIÓN HR Tipo de espacios 5 70 % Lavanderías, restaurantes, piscinas 4 62 % Viviendas de alta ocupación, pabellones, cocinas 3 55 % Viviendas de baja ocupación 2 55 % Oficinas, tiendas 1 55 % Zonas de almacenamiento Otro método alternativo, permite establecer la humedad relativa en función de las condiciones exteriores del cerramiento, sumando una cierta presión de vapor p o contenido de humedad del aire en volumen v, a los existentes en el exterior del edificio. Este incremento se obtiene conocida la temperatura media mensual exterior y la clase de higrometría en el local considerado, a partir de la figura siguiente. Ambos deben ser mayorados por 1,1 como coeficiente de seguridad. ௩ ǡ௜௡௧௘௥௜௢௥ ௩ǡ௘௫௧௘௥௜௢௥ [Pa] ௜௡௧௘௥௜௢௥ ௘௫௧௘௥௜௢௥ [kg/m 3 ] Figura II.60.- Incremento de presión de vapor o contenido de humedad en el aire en relación a la clase higrométrica del recinto interior considerado. Fuente: UNE-EN ISO 13788:2002. II. Humedad atmosférica en la construcción    II.- 83 También es posible obtener la humedad relativa, conocida la temperatura interior, el ritmo de producción de humedad en el interior del local [kg/h] y la tasa de renovación de aire [h -1 ]. Para este cálculo, debe mayorarse la humedad relativa resultante por 1,05 para absorber posibles imprecisiones en el método. ீ ௡௏ [ k g / m 3 ] Siendo: G ritmo de producción de humedad interior [kg/h]. n tasa de renovación de aire [h -1 ]. V volumen del recinto interior ocupado por el aire [m 3 ]. Tabla II.13.- Tabulación experimental de producción de humedad interior habitual, en función de tres rangos de actividad. Fuente: Gavira y Linares, 2005. Rango Producción de humedad interior [kg/h] Producción alta de vapor 0,833 Producción media de vapor 0,416 Producción baja de vapor 0,208 Conocido alguno de los anteriores valores, puede estimarse dada la temperatura interior del local (20ºC dadas las previsiones anteriores), la humedad relativa para los cálculos higrotérmicos necesarios para determinar la aparición de condensaciones. Similares aproximaciones se recogen en otras normas como EN 15026:2007, donde se establece una humedad relativa a considerar dependiente de la temperatura exterior existente (oscilando entre 30% para temperaturas menores a -10ºC y 60% para temperaturas superiores a 20ºC). La norma BSR/ASHRAE Standard 160, por su parte, establece tres métodos posibles para estimar la humedad relativa interior, en función de la complejidad del sistema y grado de precisión que se pretenda obtener. La más sencilla de ellas presupone una humedad relativa oscilando entre 40% para temperaturas menores a -10ºC y 70% para temperaturas superiores a 20ºC, de forma muy similar a lo establecido por la norma EN 15026:2007. El segundo de los métodos, se basa en la estimación del aumento de presión de vapor producido respecto de la presión de vapor exterior, de forma análoga al procedimiento expuesto anteriormente. Igualmente, para la estimación de P, se parte de de la producción de humedad en el interior del recinto G y de la renovación de aire, utilizando un factor de conversión: ௖൉  ீ ோ [ k g / m 3 ] Siendo: G ritmo de producción de humedad interior [kg/s]. R renovación de diseño del recinto [m 3 /s]. Parametrización de la exposición a la humedad y de los ensayos de estanqueidad en cerramientos de edificación. Caracterización prestacional de su comportamiento higrotérmico.   II.- 84 c 1,36·10 5 Pa m 3 /kg. Tabla II.14.- Estimación simplificada de la producción de humedad en función por vivienda, en función del número de habitaciones u ocupantes. Debe añadirse 0,15·10 -4 kg/s de humedad por cada elemento de hidromasaje existente en la vivienda. Fuente: ASHRAE 160. Nº de habitaciones Nº de ocupantes Producción de humedad [kg/s] 1 2 0,9·10 -4 2 3 1,4·10 -4 3 4 1,6·10 -4 4 5 1,7·10 -4 + 1 + 1 / hab. + 0,1·10 -4 La norma deja abierta la posibilidad de utilizar métodos de estimación numérica mediante herramientas informáticas, para predecir los balances higrotérmicos existentes en el cerramiento, una vez dispuestas las condiciones ambientales externas e internas deseadas. La caracterización de estas condiciones es necesaria, para prevenir síndromes derivados de condensaciones intersticiales y superficiales. Para estos problemas, la correcta determinación de las condiciones interiores resulta vital, al establecer las condiciones de temperatura y saturación de vapor bajo las cuales se desarrolla la afección. Su caracterización también es relevante, dado que constituye una condición de contorno más o menos estable (en comparación con la situación exterior), para determinar la situación media de humedad y temperatura que se produce en el interior de la envolvente. A este respecto, se denomina humedad de equilibrio, a la humedad que se establece entre el material y el medio que lo rodea, debido a los procesos higrotérmicos que se desarrollan en la región higroscópica por difusión de vapor (Monjó, 2006). Esta humedad de equilibrio, definida por las condiciones ambientales interiores (idealmente constantes) y exteriores (adoptando valores medios), caracterizaran las condiciones de funcionamiento típicas del cerramiento, dependientes de la climatología, exposición y uso del recinto interior. Conocidas estas condiciones medias, puede establecerse una situación típica en el cerramiento, a utilizar para su diseño prestacional frente a situaciones habituales. Tal es el caso de la caracterización propuesta en el capítulo VI, donde partiendo de unas condiciones interiores constantes (20ºC y HR 55%) y unas condiciones externas medias anuales, se estiman los valores de conductividad que deben ser considerados para desarrollar un cálculo térmico prestacional en la envolvente. En relación a la penetración frente al agua líquida, si bien podría diferenciarse entre elementos de la envolvente bajo y sobre la rasante del terreno a efectos de caracterizar sus condiciones ambientales, este trabajo se va a centrar fundamentalmente en la caracterización de la solicitación por humedad atmosférica, siendo como es principalmente la lluvia acompañada de viento, la principal causa de los síndromes presentados con anterioridad. II. Humedad atmosférica en la construcción    II.- 85 Dentro de los elementos de la envolvente ubicados sobre la rasante, van a ser igualmente los cerramientos verticales o fachadas, los elementos constructivos sobre los que se va a analizar con gran detalle la naturaleza de la exposición atmosférica a la que se enfrentan. Esta concreción tiene como causa fundamental, la forma actual de garantizar la protección frente a la humedad en los diferentes elementos de la envolvente edificatoria: Tanto en cubiertas como en muros en contacto con el terreno y por lo tanto situados bajo su rasante, los materiales que conforman la envolvente pueden verse sometidos a largos periodos de tiempo en contacto con humedad en estado líquido, como resultado de un elevado nivel freático en el terreno o el mantenimiento de remanentes de agua en el caso de cubiertas con escasa inclinación. Esta obligatoriedad es especialmente necesaria en cubiertas planas, donde una cantidad no despreciable de agua líquida puede permanecer durante largos periodos de tiempo en contacto con la envolvente antes de su eliminación o evaporación, pero puede extenderse igualmente a determinadas cubiertas inclinadas, según su pendiente y material de cobertura (España, 2006). Similares situaciones se tienen en aquellas cubiertas ajardinas, sometidas a riego periódico, dado que las condiciones de contorno son muy similares a pesar de la menor profundidad del sustrato. Estas condiciones particulares de trabajo de estas partes de la envolvente, obliga a la colocación de elementos impermeables, capaces de frenar la absorción capilar de agua por parte de los materiales de construcción desde el exterior al interior del edificio. En estos casos, la protección frente a la humedad queda determinada por la durabilidad de dicho elemento impermeable y por la idoneidad de su puesta en obra, de tal forma que no existen una relación directa entre la disposición de los diferentes elementos de la envolvente y el grado de prestación alcanzado por los mismos en relación a la protección frente a la humedad. A consecuencia de la disposición de estos elementos impermeables, la interacción capilar de la envolvente con su entorno exterior se ve anulada, manteniéndose únicamente una interacción térmica y según las propiedades de la lámina, una cierta interacción higroscópica. La finalidad de estos sistemas de impermeabilización, es por lo tanto garantizar la estanqueidad completa de la envolvente en esta situación de humedad líquida prolongada. La prestación por lo tanto radica en una situación de todo/nada, que se cumple cuando el sistema dispuesto impide el paso del agua (sin adaptación a una prestación graduable). Es por ello, que a efectos de la mejora del diseño prestacional de las envolventes y análisis de las solicitaciones, tales casos (humedad bajo rasante o en cubiertas) no resulta interesante para esta investigación. La imposibilidad de establecer un sistema prestacional graduable para caracterizar la solicitación frente a la humedad en este tipo de elementos sometidos a ambientes externos saturados prolongadamente (cubiertas y suelos), excluye su estudio del ámbito del presente trabajo. En estos ambientes, la envolvente deberá ser solventada por sistemas como las impermeabilizaciones mencionadas, donde el mantenimiento de la prestación de Parametrización de la exposición a la humedad y de los ensayos de estanqueidad en cerramientos de edificación. Caracterización prestacional de su comportamiento higrotérmico.   II.- 86 protección frente al agua depende fundamentalmente de aspectos relacionados con la técnica constructiva, puesta en obra y durabilidad de los elementos impermeabilizantes, pero no con del diseño prestacional de la propia envolvente. En cerramientos verticales, carentes de estos elementos impermeabilizantes, la prestación de protección frente a la humedad atmosférica depende mucho más de la determinación exacta de la solicitación y el adecuado diseño del conjunto, que del buen funcionamiento y puesta en obra de un material concreto, al no disponerse tales elementos de impermeabilización. Es por ello que la adecuada definición de estos parámetros, revista de mayor importancia. II.3.1.- CONDICIONES AMBIENTALES EXTERIORES DE EXPOSICIÓN En cerramientos verticales sobre la rasante tales como fachadas, la presencia de agua líquida en la superficie da lugar a procesos de absorción capilar, que no se mantienen de forma prolongada sobre la envolvente. La evaporación del agua líquida como consecuencia de la temperatura, aireación y radiación solar directa recibida y la propia escorrentía del agua de precipitación a lo largo de la fachada hasta el suelo o los obstáculos arquitectónicos, propicia que el agua líquida superficial en fachadas, se mantenga poco más allá de la duración de la propia precipitación. En consecuencia, no es habitual en nuestras técnicas constructivas (basadas fundamentalmente en cerramientos cerámicos pesados), disponer elementos de impermeabilización del cerramiento vertical, sino que se tiende a disponer un cerramiento lo suficientemente resistente al paso de humedad como para impedir una afección apreciable durante la duración de dicha solicitación, a la espera de su posterior secado y vuelta a las condiciones iniciales. Es por ello que la influencia de las condiciones climáticas externas sobre el cerramiento resulta de gran relevancia, al marcar la duración e intensidad de estos periodos de exposición por humedad. De ahí, su análisis reviste un mayor interés que las condiciones existentes en cubiertas y muros en contacto con el terreno, cuya protección requiere en todo caso de una impermeabilización completa (caracterización todo/nada), por la permanencia en el tiempo de las condiciones de contacto con la humedad. Dada la variabilidad de las condiciones climáticas, es posible establecer diferentes grados de solicitación (tal y como hacen en la actualidad numerosas normativas), con objeto de diferenciar aquellos cerramientos sometidos a fuertes exposiciones (que por lo tanto precisan una mayor prestación en el cerramiento), frente a aquellos cerramientos con solicitaciones por humedad, puntuales y poco acusadas. Son varias, las condiciones climáticas exteriores que se interrelacionan con el comportamiento frente a la humedad. Entre las más relevantes podemos citar la temperatura, humedad relativa, precipitación, presión atmosférica, viento o radiación solar. Todas ellas, juegan un papel relevante en las condiciones de contorno que regulan II. Humedad atmosférica en la construcción    II.- 87 el transporte de humedad (capilar e higroscópica) en el cerramiento y por lo tanto deben ser analizadas. No obstante, son la precipitación (agua líquida superficial) y la presión del viento (condicionada por su velocidad), las principales responsables de síndromes por infiltración de agua líquida a través del cerramiento, así como de los contenidos de humedad más apreciables. A este respecto, el transporte de humedad en forma de vapor, regido fundamentalmente por la humedad relativa ambiental y la temperatura, supone comparativamente, un flujo de humedad muy inferior al causado por la precipitación (transporte de humedad en fase líquida). Respecto a la precipitación, la localización geográfica del edificio, altura, topografía del entorno, exposición del cerramiento respecto a vientos dominantes, inclinación del cerramiento, presencia de elementos arquitectónicos en fachada como aleros, intensidad, duración y frecuencia de la precipitación…, son factores relevantes en la cuantificación de la solicitación sobre la fachada. La velocidad del viento y su dirección contribuyen lógicamente a determinar la cantidad de precipitación que incide sobre el cerramiento, puesto que en condiciones de ausencia de viento, la lluvia deposita una escasa cantidad de agua sobre la envolvente vertical (la caída de las gotas sería completamente vertical y paralela al cerramiento). Al contrario sucede cuando la lluvia se presenta de forma racheada, con una importante componente horizontal en su dirección de caída. Este hecho, ha llevado al desarrollo en muchos países (todavía no en España, previamente a la realización de este trabajo) del concepto de lluvia batiente o “Wind Driving Rain” (WDR), que pretende utilizar la cantidad de agua impulsada por el viento que incide sobre el cerramiento vertical para caracterizar la exposición por humedad, superando el uso para este fin de la simple pluviometría registrada en cada emplazamiento. II.4.1.1.- Datos de partida para la estimación de condiciones de exposición exterior Para la estimación de los datos de precipitación y viento a los que una fachada se ve sometida, es necesario recurrir a valores registrados en el pasado por aparatos meteorológicos. Tradicionalmente, estos datos atmosféricos y climatológicos disponibles acerca de fenómenos de lluvia y viento, se circunscriben a localizaciones concretas, dotadas de los equipos meteorológicos necesarios (carreteras importantes, centros urbanos y aeropuertos). En España, existe un gran número de estaciones pluviométricas, cuyos datos se gestionan por diferentes organismos administrativos y asociaciones y particulares interesados (CC.AA., DGT, AWEKAS, METEOCLIMATIC, METEORED,…). Entre todos ellos destaca la Agencia Estatal de Meteorología (AEMET). AEMET cuenta entre sus recursos con 90 estaciones meteorológicas manuales, operadas por personal propio de la agencia, 700 estaciones meteorológicas automáticas (EMAs), que proporcionan registros en tiempo real, así como más de 4500 estaciones pluvio y termopluviométricas atendidas por colaboradores alturistas. Todo ello hace que la cobertura territorial por lo tanto, se asemeja a la existente en otros países de nuestro Parametrización de la exposición a la humedad y de los ensayos de estanqueidad en cerramientos de edificación. Caracterización prestacional de su comportamiento higrotérmico.   II.- 88 entorno inmediato y de ámbito europeo, con una estación cada menos de 100 km 2 (Catala, 1992). Figura II.61.- Disposición geográfica de estaciones registradoras de temperatura (izq.) y red de estaciones pluviométricas en la península ibérica e Islas Baleares (der.). Fuente: AEMET, 2011. No obstante, solo algunas de estas estaciones meteorológicas cuentan con series de datos fiables, continuas y de antigüedad aceptable, para poder establecer un análisis histórico representativo. Más aun, si se extiende la medición de datos a otros factores climáticos diferentes de la simple pluviometría (velocidad del viento, dirección del viento, humedad relativa, presión…), no todas las estaciones meteorológicas existentes son capaces de registrar simultáneamente estos datos o son capaces de hacerlo con una suficiente periodicidad (diaria, diezminutal…). En la actualidad AEMET ofrece gratuitamente al público y a investigadores, series históricas de datos climatológicos diarios y mensuales, que incluyen en una amplia selección de observatorios, datos de precipitación, velocidad eólica media, rachas máximas, temperaturas extremas y medias, presiones extremas… las cuales, han permitido en este trabajo, elaborar una mejor aproximación a la solicitación por humedad del cerramiento, que la actualmente aplicada (Véase capítulo IV). AEMET ofrece del mismo modo, mediciones más precisas diezminutales (que se conservan únicamente durante el plazo de una semana de antigüedad) y resúmenes mensuales y anuales derivadas de las anteriores. El acceso a series de estos datos de mayor antigüedad ha de realizarse previo pago de la información o mediante convenios de colaboración con fines de investigación e innovación. Esta última fórmula ha sido empleada igualmente en este trabajo, para permitir validar los resultados obtenidos mediante datos más precisos obtenidos para algunas estaciones (capítulo IV) y para permitir los cálculos necesarios en todo el capítulo V de este trabajo, teniendo la información así solicitada un valor total de 26.050,69 euros en virtud de la Orden MAM/160/2006 que regula el coste de los servicios requeridos a la Agencia pública. II. Humedad atmosférica en la construcción    II.- 95 más cortos del fenómeno. Una forma de hacerlo es considerar el procedimiento recogido por el CTE DB-HS5 en su Apéndice B, mediante el cual puede obtenerse la intensidad pluviométrica en cualquier punto del país, considerado una duración de evento de una hora (duración analizada), pero solo para un periodo de retorno fijo de 10 años. Figura II.66.- Representación de curvas isoyetas correspondientes a un periodo de retorno 10 años e intensidad de chubasco de 1 h para España (izq.) y mapa de P med y coeficientes de variación para la zona correspondiente al norte de Aragón, para el cálculo de la precipitación máxima diaria (der.). En caso de precisar datos de intensidad pluviométrica correspondientes a intervalos de menor duración de chubascos (incluso 10 minutos), debe recurrirse en nuestro país a los datos y gráficas de Intensidad-Duración-Frecuencia (IDF), elaborados específicamente en algunas localizaciones, generalmente administraciones locales de grandes municipios españoles. En el caso del viento, los cálculos realizados en base a periodos de retorno considerados de 50 años, han permitido establecer las actuales caracterizaciones eólicas que deben ser consideradas para el diseño de edificaciones en el Código Técnico de la Edificación CTE DB-SE-AE o CTE DB-HS1. La fiabilidad de las estimaciones estadísticas realizadas en nuestro país, basadas siempre en la distribución de Gumbel, han demostrado ser lo suficientemente precisas, tal y como demuestra su adecuación y vigencia tras el diseño de múltiples obras infraestructurales y edificatorias en España en las últimas décadas. Tal y como se observa en la tabla siguiente, el CTE utiliza para la determinación de la solicitación por humedad en cerramientos, un periodo de retorno de 50 años para el viento incidente sobre fachada y el promedio asociado a 30 años de registro para la precipitación registrada (AEMET, 2011) (Instituto Geográfico Nacional, 2005), siendo estos dos, los únicos fenómenos relevantes estimados en la caracterización de la exigencia por humedad atmosférica. En el caso del viento, la intensidad utilizada se refiere a un intervalo de duración de la misma de 10 minutos, mientras que para la precipitación, la intensidad utilizada se refiere a un intervalo anual, sobre el cual no se establece un análisis Parametrización de la exposición a la humedad y de los ensayos de estanqueidad en cerramientos de edificación. Caracterización prestacional de su comportamiento higrotérmico.   II.- 96 estadístico a fin de obtener el valor asociado a un determinado periodo de retorno, sino que se adopta un valor simplemente promediado. Tabla II.15.- Magnitud de algunos periodos de retorno habitualmente empleados en el diseño de elementos o cuantificación de sus exigencias. ELEMENTO PARÁMETROS DE DISEÑO Periodo de retorno habitual Solicitación considerada Saneamiento núcleos urbanos 5-10 años Precipitación Edificación ámbito CTE HE1 15 años Temperatura Saneamiento grandes urbes 20-50 años Precipitación Edificación ámbito CTE HS1 Ninguno: promedio de 30 años de registros Precipitación Edificación ámbito CTE HS1 50 años Viento Sistemas de laminación de pluviales 50 años Precipitación Puentes importantes 100 años Varias Aliviaderos de presas 1000 años Precipitación Para responder a una solicitación realista sobre fachada, ambos parámetros deberían ser considerados en base al mismo criterio (utilización de periodo de retorno), pero también deberían hacer referencia a la misma duración del evento. Sin ambas coincidencias, ambos fenómenos no pueden ser relacionados de una forma objetiva para establecer una solicitación plausible sobre la fachada, tal y como se pone de manifiesto a lo largo del capítulo III. A pesar de ello, aun cuando ambos parámetros se estimaran en base a la misma periodicidad (periodo de retorno) y duración del intervalo considerado (10 minutos), la aproximación seguiría sin ser realista. Aun siendo ambas situaciones (valor calculado de precipitación y valor calculado velocidad de viento) posibles por separado y por lo tanto, el cerramiento se pueda ver sometido a ellas por separado, las posibilidades de que los valores de viento y lluvia calculados para sendos periodos de retorno se den conjuntamente en el mismo año, son muy inferiores a las marcadas por lo sendos periodos de retorno de cada una de ellas. Así la racha máxima de viento en los últimos 50 años (10 minutos máximos), no fue simultánea en el tiempo con la máxima precipitación registrada en el mismo periodo. Considerar que ambos fenómenos de dan simultáneamente, con la misma frecuencia con la que se dan individualmente, es por lo tanto descabellado. Por ello, analizar el periodo de retorno con el que produce una condición de exposición sobre los cerramientos, regulada por dos variables diferentes (precipitación y viento), conlleva una cálculo estadístico de mayor complejidad que la simple aplicación de la distribución de Gumbel. Es por ello que actualmente, además de no corresponder a un mismo intervalo ni periodo considerado, las condiciones de diseño para los cerramientos, se están estableciendo además, en base a criterios no objetivables. II. Humedad atmosférica en la construcción    II.- 97 En el CTE, además, ambos fenómenos no se registran simultáneamente, por lo que la aproximación y realismo de ambos fenómenos para caracterizar científicamente la solicitación por humedad, es simplemente, inexistente. Figura II.67.- La máxima precipitación sobre el cerramiento (wind driving rain) suele darse para magnitudes de viento (DRWP) intermedias o bajas, como la marcada en el gráfico o como indican los datos recogidos en la tabla adjunta para emplazamientos canadienses. Un menor tamaño de la gota de lluvia (asociado a menores precipitaciones), favorece su arrastre por el viento y mayor impacto sobre el cerramiento. Fuente: Cornick y Lacasse, 2005; Plescia, Lonescu y Simpson, 2008. Mientras que la estimación del viento se realiza en base a criterios de resistencia estructural (influencia sobre la vida de las personas) y por lo tanto con grandes periodos de retorno (50 años) e intensidades muy acusadas (máximo de 10 minutos), la cantidad de lluvia se estima en base a consideraciones de habitabilidad, sin utilizar periodos de retorno (simple media de los últimos 30 años), a pesar de que suele ser habitual utilizar periodos de retorno de 10 años para consideraciones de habitabilidad (Choi, 1998). Así pues, no se utiliza para la elaboración de la normativa de humedad (DB- HS1) una gestión adecuada de los datos climáticos dando como resultado, un análisis de la exigencia subjetivo y aproximado, no prestacional. La gestión adecuada de los datos climáticos disponibles y facilitados por la AEMET, han de permitir a este trabajo determinar de forma rigurosa y científica la exposición a la humedad presente en nuestro país (capítulo IV), pero también y de forma pionera a nivel internacional, establecer un sistema de verificación prestacional para evaluar el grado de cumplimiento de la protección frente a la humedad, por parte de diferentes soluciones constructivas de cerramiento (Capítulo V). Por otra parte y en contra de la tendencia apuntada por la mayoría de códigos internacionales, tampoco se establece en el CTE diferenciación alguna entre la precipitación caída y la cantidad de agua que realmente impacta sobre la fachada como consecuencia de la acción del viento (lluvia batiente o wind driving rain), para determinar la exposición a la humedad atmosférica. Muestra de la relación directa de la exposición y la lluvia batiente sobre el cerramiento, es la existencia a nivel europeo de ensayos para la caracterización de cerramientos sujetos a la acción de lluvia dirigida por el viento (AENOR, 2002b); (AENOR, 2000) y la reciente aparición en España de la norma UNE 15927-3:2011 Parametrización de la exposición a la humedad y de los ensayos de estanqueidad en cerramientos de edificación. Caracterización prestacional de su comportamiento higrotérmico.   II.- 98 “Cálculo de un índice de lluvia para superficies verticales a partir de datos horarios de viento y lluvia (AENOR, 2011). II.4.1.4.- Concepto de lluvia batiente o wind driving rain (WDR) Superando la anterior aproximación, otros códigos normativos como el británico, utilizan directamente la caracterización de la cantidad de agua que incide sobre la fachada para determinar la exigencia, en lugar de la simple pluviometría registrada. Al conjugar ambos factores atmosféricos (precipitación y viento simultáneo que la impulsa la misma contra la fachada), la magnitud reviste un mayor interés y rigor (Blocken y Carmeliet, 2004). El agua, en su caída desde la atmósfera, adquiere una cierta inclinación respecto de la vertical como consecuencia de la acción del viento, como puede apreciarse habitualmente bajo un paraguas en caso de lluvia con fuerte viento. Las partículas de agua, cayendo a velocidad terminal por la acción de la gravedad, se ven desplazadas por la fricción con el aire en movimiento, adquiriendo una trayectoria diferente de la vertical, que hace que puedan impactar contra superficie verticales como las fachadas. La trayectoria adoptada por cada gota de agua depende tanto de la velocidad del viento, como del tamaño de la gota de agua. Debido a la variedad de tamaños de gota presentes durante una precipitación, la determinación de esta inclinación es altamente variable para cada evento de lluvia.  Figura II.68.- Combinación de fuerzas de gravedad y fricción para modificar la trayectoria de caída de la gota de agua (izq.); resultante de lluvia sobre la fachada vertical (centro) y rosa de vientos anual en una localización concreta (Punta Paloma)(der.). Fuente: Straube, 2010 y Blocken y Carmeliet, 2004. Diversas mediciones y trabajos de campo realizados en las últimas décadas, han permitido obtener las correlaciones necesarias para establecer aproximaciones semi- empíricas que establecen la cantidad de lluvia que pasa a través de un plano vertical, en una situación controlada o de referencia, definida por la Organización Metereológica Mundial como aquella libre de obstáculos y a una altura de 10 m respecto de la rasante. En estos trabajos de campo, son utilizadas galgas de diferentes configuraciones para la recogida de lluvia, con aperturas verticales y horizontales respectivamente, de tal II. Humedad atmosférica en la construcción    II.- 99 forma que puede medirse simultáneamente el agua recogida en ambas direcciones en las condiciones antes citadas. La falta de estandarización de estos aparatos, constituye sin embargo un importante factor de indeterminación de estas mediciones empíricas (Blocken y Carmeliert, 2004). Fueron Hoppestad (1955) y Lacy y Shellard (1962), los primeros en identificar al producto del viento y la pluviometría (precipitación sobre la horizontal), como un índicador válido para estimar la solicitación por humedad en un cerramiento vertical expuesto a las condiciones climáticas. La formulación de dicho índice, llamado originalmente “Driving Rain Index” o DRI, permitía a su vez la obtención de índices mensuales o anuales (mDRI o aDRI), considerando para su cálculo los valores medios de viento [m/s] y precipitación [mm/1000] mensuales o anuales registrados. ሺ௘௡௠ ሻ ௩௜௘௡௧௢ [ m 2 /s] Esta determinación sem-iempírica, ha sido ampliamente utilizada en el ámbito internacional, dada su simplicidad, fácil interpretación y funcional representación en mapas de zonificación. Fruto de este uso, se han desarrollado mapas de solicitación por lluvia batiente en países tan dispares como Estados Unidos, Reino Unido, China, India, Grecia, Canadá… Puede encontrarse en la obra recopilatoria de Davenport y Riera (1998), diferentes referencias a estos trabajos primigenios, realizados fundamentalmente en Reino Unido, Noruega y Canadá. Este estándar de cálculo o aproximación “WDR”, constituye hoy en día una herramienta básica para la caracterización de la solicitación por humedad en cerramientos verticales, que sin embargo, no ha sido todavía implantada en nuestro país. Fue también Lacy (1962), quien a partir de una nueva validación experimental, estableció una primera aproximación realista a la cantidad de lluvia batiente recogida sobre cerramientos verticales, al estimar que un índice aDRI de 1 m 2 /s, equivalía aproximadamente a 206 mm recogidos en la vertical, en el mismo periodo. Así, un valor de aDRI=2 identificado en un emplazamiento, equivaldría aproximadamente a 412 mm/año recogidos sobre una fachada. Se establece de esta forma por primera vez una cuantificación de la cantidad de lluvia batiente, que se espera que incida sobre una superficie vertical libre de obstáculos I: ሺ௘௡௠ ሻ ௩௜௘௡௧௢ [mm] ሺ௘௡௠௠ ሻ ௩௜௘௡௧௢ [mm] La mejora en la precisión de los equipos presentes en las estaciones meteorológicas, el aumento de las capacidades de medición y el incremento de la frecuencia con la cual se realiza la recogida de datos, ha permitido en los últimos años, Parametrización de la exposición a la humedad y de los ensayos de estanqueidad en cerramientos de edificación. Caracterización prestacional de su comportamiento higrotérmico.   II.- 100 establecer una mejora respecto a los procedimientos utilizados en estas investigaciones primigenias. Así, en lugar de utilizar datos de precipitación y velocidad de viento medios anuales o mensuales para la determinación de la exigencia, en la actualidad, es posible utilizar para tal fin valores medios diarios, horarios o incluso diezminutales. La medición en intervalos cada vez menores (y por lo tanto más precisos) de la precipitación y de la presión de viento simultanea a dicha precipitación, ayuda a desechar valores no simultáneos, que inicialmente sí eran considerados en el cálculo anual o mensual, afinando así el resultado final Trabajos posteriores, con una intensa actividad de medición experimental, han permitido determinar el sentido físico del coeficiente de ajuste utilizado por Lacy (206), generalizar la anterior fórmula. Para ello se introduce una constante de proporcionalidad, igual a la inversa de la velocidad de caída terminal de la gota de agua durante la precipitación (Straube y Burnett, 1997, 2000): ሺ௠௠ሻ ௩௜௘௡௧௢ ௐ஽ோ [mm/hora]; [l/m 2 hora] Siendo: I valor de intensidad de lluvia caída sobre una superficie vertical en condiciones ideales libres de obstáculos [mm/hora]; [l/m 2 hora]. prep valor de intensidad de lluvia registrada en un pluviómetro [mm/hora]; [l/m 2 hora]. v valor de velocidad de viento registrada durante la precipitación [m/s]. K WDR factor o coeficiente de lluvia batiente, inversamente proporcional a la velocidad terminal de caída del agua de lluvia y por lo tanto dependiente del tamaño de gota. Su valor oscila en términos medios, entre 0,2 y 0,25 (Choi, 1994a, 1994b), si bien, para lluvias débiles puede alcanzar valores superiores a 0,5 y valores de 0,1 para fuertes precipitaciones. Este factor de lluvia batiente, es igual a la inversa de la velocidad terminal y por lo tanto, depende del tamaño de gota de agua, mayor en el caso de fuertes precipitaciones y menor en el caso de ligeras lloviznas. A menor tamaño de la gota de agua, menor será su velocidad terminal y por lo tanto, mayor su factor (a menor tamaño de la gota, mayor facilidad para ser desplazada por el viento de su trayectoria vertical). Siguiendo con esta aproximación “WDR” y utilizando datos más precisos, se han establecido recientemente ajustes de mayor precisión, como el exponencial utilizado por la norma ISO 15927-3:2009, basado en la utilización de datos meteorológicos horarios de precipitación y velocidad de viento: ሺ௠௠ሻ ଼ ଽ ൗ ௩௜௘௡௧௢ [ m m ] El valor 0,222 (equivalente al factor de lluvia batiente) obedece a un ajuste semi-empírico que por lo tanto es aproximado. Se trata únicamente de una estimación II. Humedad atmosférica en la construcción    II.- 101 promedio obtenida para una gran variedad de intensidades de precipitación en diferentes emplazamientos y climatologías, principalmente correspondientes al norte de Europa (Reino Unido). Adoptando la generalización de la fórmula propuesta por Straube, el valor del factor de lluvia dirigida adoptado por la normativa, igual a 0,222, corresponde a una velocidad terminal de caída de la gota de lluvia de 4,5 m/sg, lo que a partir de la Ley de Strokes, permite determinar el diámetro de gota medio considerado: 1,2 mm. Las grandes precipitaciones se caracterizan por tamaños de gota de agua muy superiores (hasta 5 mm), mientras que ligeros chubascos con escasa precipitación, se caracterizan por gotas de diámetro muy inferior (hasta 0,5 mm). La coherencia de los valores obtenidos mediante simulación numérica y observaciones experimentales, corroboran la aproximación iniciada por Hoppestad y Lacy, por lo que esta aproximación es un estándar adoptado actualmente de forma generalizada por diversos textos normativos para estimar la lluvia batiente en cerramientos verticales de una forma sencilla y funcional (BSR/ASHRAE Standard 160P, BS 8104:1992; UNE-EN ISO 15927-3:2011). No obstante, la anterior aproximación únicamente es válida si se asume un tamaño de gota de agua uniforme (medio) y un flujo del viento constante y estable en su dirección horizontal, perpendicular al plano vertical analizado. Lógicamente, la estimación de estas hipótesis establece una relevante simplificación al problema, incrementando el grado de indeterminación de los resultados. Por último, el registro de valores climáticos cada vez más completos ha permitido igualmente determinar la dirección del viento simultáneo a la lluvia, lo que posibilita análisis vectoriales de esta solicitación por lluvia batiente. De esta forma, puede no solo identificarse la lluvia batiente total sobre el edificio, sino también establecer la dependencia direccional de dicha solicitación, diferenciando la magnitud de la misma que corresponde en cada orientación concreta del cerramiento. Para ello, se introduce el ángulo , indicativo del ángulo existente entre la dirección del viento que actúa y la dirección opuesta a la normal de cerramiento considerado: ሺ௠௠ሻ ௩௜௘௡௧௢ ௐ஽ோ [ m m ] Es posible así no solo determinar la exposición en un cerramiento, sino además diferenciar la orientación de aquellas fachadas más expuestas a la solicitación por humedad, en función del régimen de vientos simultáneos a la lluvia predominantes en cada localización. Con fines generalistas, este factor direccional puede obviarse asumiendo que la dirección del viento es irrelevante durante el chubasco (todo el agua incide sobre cualquier orientación), obteniendo así un valor escalar y cualitativo para estimar la solicitación. Tal es el caso de la aproximación DRI y de todos los índices anteriores, que cuantifican el total de lluvia que incide sobre todas posibles orientaciones verticales en un emplazamiento. Parametrización de la exposición a la humedad y de los ensayos de estanqueidad en cerramientos de edificación. Caracterización prestacional de su comportamiento higrotérmico.   II.- 102 No obstante, la cantidad de lluvia que llega a un determinado cerramiento, depende de la orientación de la fachada (sotavento o barlovento), por lo que la cuantía de agua real sobre un cerramiento concreto, será siempre inferior a la calculada con la expresión general escalar (sin considerar ). En este sentido, Reino Unido fue pionero en la utilización a nivel normativo de metodologías direccionales cuando desde 1992, a través de la norma BS 8104:1992 “Code of practice for assessing exposure of walls to wind-driven rain”, estableció mapas de zonificación en la materia y los empleó como factor determinante en la elección de la tipología concreta de solución de fachada admisible para cada localización del país. Este trabajo pionero, basado en mediciones horarias en las estaciones meteorológicas británicas ha condicionado las bases para el desarrollo de toda la normativa posterior, incluyendo el estándar ISO 15927-3:2011, que hereda esta aproximación vectorial y la utilización de datos horarios en el cálculo: ଼ ଽ ൗ ௩௜௘௡௧௢ [ m m ] La norma UNE-EN ISO 15927-3:2011, “Comportamiento higrotérmico de edificios. Cálculo y presentación de datos climáticos. Parte 3: Cálculo de un índice de lluvia para superficies verticales partir de datos horarios de viento y lluvia”, publicada en nuestro país recientemente (septiembre de 2011), incorpora igualmente esta aproximación vectorial, al derivarse directamente del estándar europeo y de la precedente norma británica BS 8104:1992. En estas normas (EN ISO 15927-3:2009 y UNE-EN ISO 15927-3:2011), la solicitación por lluvia sobre el cerramiento vertical se analiza en base a dos periodos diferenciados, que tratan de caracterizar una exposición a largo plazo y puntual respectivamente. El primero de ellos I A , lluvia batiente anual de referencia o índice anual, se expresa en mm/año y representa la intensidad media de lluvia registrada sobre la vertical, en una determinada dirección, a lo largo de una serie histórica de valores anuales (preferentemente un número superior a 10 años). El segundo I S , lluvia batiente máxima de referencia o índice por periodo de humedecimiento (“spell”), se expresa en mm/periodo y representa la máxima intensidad de lluvia registrada sobre la vertical, en una determinada dirección, durante un periodo de humedecimiento (periodo de lluvias que se ve finalizado por al menos 96 horas carentes de precipitación), para un periodo de retorno de 3 años (Sahal y Lacasse, 2008); (Blocken y Carmeliet, 2010). El convenio adoptado para dar fin a estos periodos se establece en la ocurrencia de un periodo con mayor carga evaporativa que de humedecimiento sobre la fachada, lo cual, para cerramientos pesados de fábrica de albañilería se estima en torno a 96 horas carentes de precipitación (Sanders, 2004). Esta aproximación no está exenta de ciertas limitaciones, ya que una evaporación que no se inicia hasta unas 96 horas carentes de aporte de humedad, es solo característica de cerramientos pesados de albañilería, por lo que no debería ser aplicado en otros tipos de cerramiento. II. Humedad atmosférica en la construcción    II.- 103 Utilizando datos meteorológicos horarios (propios de las estaciones británicas y de la norma BS 8104:1992 de la que se desligan las normas posteriores), recopilados siguiendo los métodos especificados por la Organización Meteorológica Mundial (WMO, 1996), la norma UNE-EN ISO 15927-3:2011 establece las expresiones que permiten calcular ambos valores, utilizando el sumatorio de las solicitaciones horarias anuales o durante el periodo de humedecimiento más desfavorable: ஺ ଶ ଽ  σ ௣௥௘௣ ሺ೘೘ሻ ఴ వ ൉௩ ೡ೔೐೙೟೚ ൉ୡ୭ୱ ௾ ே ೌÓ೚ೞ೏೐೗ೌೞ೐ೝ೔೐ [l/m 2 año]; [mm/año] ௌ ଶ ଽ ሺ௠௠ሻ ఴ వ ௩௜௘௡௧௢ [l/m 2 spell]; [mm/spell] Mientras que el primer factor I A , permite caracterizar cualitativa y comparativamente, el estado de solicitación general del cerramiento (se mide en periodos anuales), el segundo caracteriza, la solicitación puntual sobre muro y el riesgo de penetración de agua durante un evento de humedecimiento concreto (desde unas horas a unos días). En cualquier caso, se exprese en términos anuales o en términos de periodo de humedecimiento, ambos parámetros se determinan en base a datos horarios, disponibles en Reino Unido en series de gran antigüedad, pero no disponibles en la mayoría de los países europeos. Así, la precisión de los resultados obtenibles en cada país, depende directamente de la disponibilidad de datos climatológicos. Obviamente, una mayor precisión y sofisticación en el cálculo, precisa de un mayor volumen y precisión en los registros climatológicos utilizados para su determinación, así como una mayor antigüedad en la serie histórica analizada. En la actualidad, las estaciones meteorológicas de mayoría de los países desarrollados permiten aplicar de procedimientos de cálculo direccionales horarios para estimar la lluvia batiente, tal y como a norma específica, si bien en muchos de ellos, la disponibilidad de estos datos no se remonta lo suficiente en el tiempo como para poder obtener resultados suficientemente fiables o en caso de existir, solo se poseen para un número muy concreto y por lo tanto poco representativo de estaciones. En el caso habitual de no disponer de datos correspondientes a intervalos horarios con las adecuadas condiciones (caso que se da en todos los países salvo en Reino Unido), la estimación de la solicitación deberá adaptarse a los datos disponibles o bien deberá optarse por utilizar aproximaciones escalares, como las formulaciones semi- empíricas de Lacy o los índices DRI. Ejemplos de estos estudios realizados al margen de la regulación normativa importada del Reino Unido, lo constituyen las investigaciones de Hoppestad, Jelle (2003), Lis Ø o Rydock (2005) en Noruega, bajo el amparo del Instituto Noruego de Investigación en Construcción, de Giarma y Aravantinos (2011) en la Universidad de Tesalónica o del propio autor (Pérez et al, 2012), basándose en los resultados obtenidos en el capítulo IV de este trabajo. Parametrización de la exposición a la humedad y de los ensayos de estanqueidad en cerramientos de edificación. Caracterización prestacional de su comportamiento higrotérmico.   II.- 104 Fuera del ámbito europeo, otros equipos vienen desarrollando una tarea investigadora en la misma dirección, como demuestra el trabajo elaborado por investigadores como Chand y Bhargava (2002) para el ámbito del subcontinente indio (Central Building Research Institute), Sauer (1987) en China o por el NRC (National Research Council Canada) a través de los estudios de Kuraman et al., (2003), Cornick y Lacasse (2005) y Cornick y Dalgliesh (2003), entre muchos otros. En todos estos estudios se alterna la utilización de metodologías direccionales tomadas directamente del estándar europeo o británico, con el uso de metodologías escalares, como en el caso de las investigaciones de Chand y Bhargava o con el desarrollo de indicadores de solicitación propios y diferenciados, solo parcialmente basados en el cálculo de la lluvia batiente sobre el cerramiento. Tal es el caso del concepto de “Moisture Index”, elaborado en el marco del proyecto MEWS (Moisture Management for Exterior Wall Systems) (Cornick y Dalgliesh, 2003), en Canadá. Otra muestra de esta actualidad de este campo de investigación son los múltiples artículos publicados en prestigiosas revistas científicas y técnicas, como Building and Environment, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, Atmospheric Environment, Journal of Thermal Envelope and Building Science, Building Physics o Building Science Press entre otras, que hacen referencia al campo tratado. Un elevado número de instituciones públicas y privadas han desarrollado y desarrollan también actividades en la materia. De relevante interés son las aportaciones obtenidas por el Norwegian Building Research Institute, Katholieke Universiteit Leuven, Technical University Eindhoven, University of Waterloo, Nanyang Technological University, National Research Council Canada, British Columbia Institute of Technology, Glasgow Caledonian University… entre otros. En algunos casos, los propios equipos de investigación, han diseñado software informáticos de simulación numérica de cerramientos, sobre los que son aplicadas las solicitaciones identificadas, como es el caso de la herramienta WUFI, dependiente del prestigioso instituto alemán Fraunhofer de investigación aplicada. Como puede deducirse, a día de hoy el estudio de la incidencia del agua de lluvia sobre cerramientos y edificaciones (entendidas en su componente vertical), constituyen un campo de investigación de plena actualidad, al que nuestro país ha tardado en sumarse y al que la reciente entra en vigor del CTE y la elaboración de este estudio han de dar un importante impulso. La publicación en el año 2011 de la adaptación española al estándar europeo ISO 15927-3:2009, hace prever un desarrollo de este tipo de caracterizaciones, más acusada, cuanto más representativas vayan siendo las series de datos climáticos disponibles para su utilización. Siguiendo el camino abordado por otros investigadores ante la carencia de datos horarios representativos en nuestro país, a lo largo del capítulo IV se han utilizado los registros disponibles en una selección de más de 80 estaciones meteorológicas distribuidas por el territorio nacional, para en presentar una aproximación escalar a los valores de lluvia batiente anuales y por periodo de humedecimiento, que se registran en los emplazamientos españoles. Ello constituye la primera aproximación en la materia realizada en España. II. Humedad atmosférica en la construcción    II.- 111 primera vez, la prestación exacta de protección frente a la humedad que cada sistema constructivo ofrece en cualquiera que sea su emplazamiento y futura condición de servicio. II.4.1.7.- Condiciones atmosféricas para el cálculo de condensaciones Por último, para las exigencias relativas a condensaciones intersticiales y superficiales, el CTE analiza las condiciones medias de temperatura y humedad relativa registradas en el exterior de los edificios durante un periodo de 15 años, las cuales en conjunción con las condiciones ambientales interiores previstas y analizadas al inicio de este apartado, permiten calcular el flujo de vapor a lo largo del cerramiento. Es posible con estos datos ambientales internos y externos, estimar la posibilidad de aparición de condensaciones, al entrar en contacto dicho flujo de vapor con partes frías del cerramiento. Figura II.74.- Algunos datos climáticos mensuales referentes a capitales de provincia para el cálculo de condensaciones interiores, según serie de datos correspondiente al periodo 1971-2000. Fuente: España, 2006. Estos datos relativos a la temperatura exterior media mensual y humedad relativa media mensual, han sido utilizados en esta Tesis Doctoral para estimar una mejor aproximación a los parámetros de conductividad de los materiales en las condiciones de diseño de los cerramientos verticales, en el capítulo VI. Parametrización de la exposición a la humedad y de los ensayos de estanqueidad en cerramientos de edificación. Caracterización prestacional de su comportamiento higrotérmico.   II.- 112 II.4.- MECANISMOS DEL TRANSPORTE DE HUMEDAD EN MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN Todos los materiales habitualmente utilizados en la construcción, pueden clasificarse como porosos en mayor o menor medida. La dispersión, conectividad, estructura y tamaño de sus poros, determina en gran medida sus propiedades de resistencia frente a la humedad ambiental y la interacción con el ambiente interior y exterior al cerramiento. Un medio poroso está formado por una matriz sólida de material, que contiene en su interior un sistema de poros interconectados entre sí y con el exterior en mayor o menor medida. Estos poros abiertos se encuentran ocupados por uno o varios fluidos, generalmente aire húmedo y/o agua líquida, procedentes del ambiente exterior o de la humedad aportada durante la construcción del material. Comparativamente la dimensión de estos poros es relativamente pequeña respecto a la matriz sólida en la que se insertan, pero aun así, su superficie específica no es despreciable para la caracterización del comportamiento de los fluidos contenidos en dicho medio poroso. Así, simplificadamente el medio poroso puede definirse como una porción de espacio ocupada por materia heterogénea, con una de sus fases en estado sólido. Una porción representativa del medio poroso, debe estar por lo tanto compuesta por parte de la matriz sólida del material y los fluidos existentes dentro de su medio poroso. Este concepto se extenderá más adelante, al hablar de volumen representativo, promediado volumétrico o V.E.R. (Whitaker, 1969). Para que el interior de los medios porosos se encuentre ocupado por estos fluidos y para que los éstos tengan cierta capacidad de transporte a través del material e interacción con el medio sólido, es necesario que algunos de los poros estén interconectados entre sí y a su vez con el ambiente exterior. Aquellos poros existentes dentro del material, no interconectados de este modo, conforman la llamada porosidad cerrada del material y dado que no interactúan con el exterior, ni participan en el transporte de materia a través del material, son considerados a todos los efectos como parte de la matriz sólida (inertes). En ocasiones, los poros, aun siendo abiertos, se encuentran interconectados por canales de tan reducida dimensión, que puede despreciarse el paso de materia a través de los mismos, considerándose igualmente estos poros como cerrados. La variabilidad del volumen total de poros en el interior de los materiales de construcción es muy relevante, pudiéndose encontrar cifras cercanas al 95% en el caso de aislantes térmicos de gran ligereza. No obstante, la naturaleza abierta, efectiva o cerrada de sus sistemas internos, condiciona la capacidad de transporte de humedad, independientemente del espacio no ocupado por la matriz sólida. De este modo, muchos de estos aislantes térmicos de gran porosidad, tienen una baja capacidad de absorción de humedad (XPS, EPS de alta densidad…). La estructura del sistema poroso es muy compleja en los materiales de construcción tradicionales, condicionada por la granulometría de los componentes utilizados y las reacciones químicas que tienen lugar en su fabricación o puesta en obra. No obstante, salvo productos muy específicos, todos ellos contienen cierta proporción de porosidad efectiva o abierta, (interconectada entre sí y con acceso al exterior), a través de la cual puede producirse un cierto flujo de humedad. II. Humedad atmosférica en la construcción    II.- 113 Se clasifican como higroscópicos aquellos materiales con capacidad para absorber o ceder agua en función de la humedad relativa del ambiente en el que se encuentra (España, 2006). Esta definición, aportada por el Código Técnico de la Edificación en su articulado, no establece limitación para esta capacidad, por lo que todos los materiales utilizados en obra, pueden considerarse como higroscópicos en mayor o menor medida. Aunque todos los materiales poseen un cierto grado de higroscopicidad, algunos de ellos, utilizados como impermeabilizantes, presentan estructuras porosas mayoritariamente cerradas, que se reflejan en una variación casi nula del contenido de humedad en el material y una nula interacción del sistema poroso con la acción ambiental externa. Así pues, las propiedades de transporte, almacenamiento e interacción con la humedad de los materiales de construcción (medios porosos), queda definido por las características geométricas, organizativas y dimensionales de sus poros en el interior de la matriz sólida. A mayor tamaño, interconexión y apertura de los poros al exterior, mayor será la interacción del material con la humedad ambiental. La naturaleza y proporción y condiciones de los fluidos que interaccionan en el interior del material, fluctúa en base a estas condiciones ambientales exteriores. La humedad relativa y temperatura interior al cerramiento, condicionará la proporción de vapor en migración a través del material, así como su temperatura y proximidad al estado de saturación y a la ocurrencia de condensaciones. Por su parte, la climatología exterior (lluvia sobre fachada, temperatura, viento, humedad relativa, radiación solar), influirá decisivamente en la evaporación de agua líquida o en su penetración al interior del medio poroso, e incluso posibilitará el cambio de fase de los fluidos contenidos. Disponer de materiales resistentes a esta interacción, permitirá en primer lugar limitar la influencia de las condiciones externas en el interior de la edificación y por otro, incrementar su durabilidad en el tiempo y resistencia a la ocurrencia de síndromes como los expuestos al principio de este capítulo. Derivados de las acciones interiores y exteriores al cerramiento, los principales componentes que ocupan el medio poroso son aire y humedad, entendida ésta como una mezcla variable de vapor y agua líquida. Otros componentes menos representativos son el dióxido de azufre, dióxido de carbono y otras sales disueltas en el agua, responsable de muchas de las afecciones habituales en cerramientos. De una forma ideal, a pesar de que el medio poroso es un complejo sistema multifase con importantes interrelaciones entre sus componentes, se desprecia la presencia de componentes tales como sales y gases disueltos, considerándose como la única materia presente el aire, vapor, agua líquida y la matriz solida del material del elemento constructivo. Estos fluidos, suelen considerarse como ideales y newtonianos para la simplificación de su comportamiento en el interior del material. Se desprecian igualmente las reacciones químicas que pudieran darse entre estos fluidos y las sales y gases que pueden existir y se considera la matriz sólida como inerte a los mismos, e indeformable. Otros tipos de análisis, no obstante, sí habrán de tener en cuenta la presencia de reacciones químicas y deformaciones producidas en la estructura porosa del material como consecuencia de la presencia de ciclos de humedad en el medio poroso o incluso P  I I p e f d F o b h i r p r a n e n s u c o p l o F P a r I .- or f e c el F i g l a pa f b s et e r r e r o p ná n t u v on or m o s F ig u r a m 1 p c t o c e g u r m a r t f as e er v e r o e gu p i o á li s t o d vo n fi g me p r u r a c o m e t 1 4 ro o s e r r r a I m at r t e s e s va og u l a o s is d o lu m gu en r o c a I om t ri z 4 c e s o r a m I I. 7 r i z s e s ól i a ci e n a ri d ta m v á e l me u ra n n o r c e s I I. 7 m p l o z a c e s o o n m i e 7 5 . z d e es t id a U n ó n n ei d a ma á l i R e l m en n r iz a s o s 7 6. l ej a o b s c i ó o s l o e n t . - C e l m t i m a d n n d a d e a ñ i d a e s u m a t n . L t r ad s q - I a e s e r ó n d d e o s r t o . C o ma m a d e p m d e a d, e s o a s p u l t t e r La r a z d o, q u e I m a e st r r v a d e e c r e s . m p a te r c o p e n m e t e q q u d e pa t a r i a a s c z a d s i e t a g e r u c a r s l a c o n s p o p o s r i a o m p n d e t i c e q u e u e e l a r a o b a l, c a r d o s i e n ie n e n c t u s e l a e x e d ng on s i c a l; p u e d e c u l e st r e h p u l o s a e l b v i ni r a c s n d o n e n al u ra l a e x p o d i f g el a n s a c ió n lí q es t d el l o s r u c h a c ue s p l m i o a c t e e n o n n l l m i m e s t o s i f ic a a c a b l n d q u i t a p m a s o c t u c e n e d e p o r m e i n s u e r í n ne l u g ic r m p o t r u i ci ó a c i ió n l e s d e l i d a p o a t e a u r a n e n r o di n d i u v í st i el e c e g a r r o s o s i ct u ó n i ó n n s d l m a y r u e ri a a n á a s s u o b s o a i c a v e z i c a s e s a r e s c o i bl e u r a a l n . C d e d e n m e d g a u n a a l, á li y u e b s a n a d a r z é a s s is t a ri a e n o pi e d a p l a h C a r e a nu d io a s e a m m i si s y e st u er v n al d i c q u st a ge t e m a u s u o d d e p o r hu r a c agu um p o e o s m e z ie n s d ud va iz a c h a u e a s e o m ma un u i n d e di s r os u m e c te r u a . m er o r o s a e z c l n tr a m d i s d i o a rs a d a e l a s e m mé a p n a n t e al t s c r a d e d a r i z . T o s o s o e n l a i a s a m m ic r s tr i o d e o s e s c a e mu é t r po si m e r i t a r et i d e l a d z ac T a l s o s o c o el i d e q u mb r o i b u d e m a s , p c a l st r u e r ic o r o mp i o r re s i z a l c e y ió n l y s e o n i n e a l u e b ie n sc u c i ma e s po l a. r u c st r as o s o p li r . s o l a r. em de n p y c fe c c o n te r l d e la n t a ó p i o n a s i s ta o r c t u r a , g o i fi c l u c A m e n l o p re c o m c t o o n v r i o e a d e a l e p i c n e i a d e lo u r a c o g r a i n a c a c c ió la n to o s e st a mo o s v i v o r d a ir e e f a e s. c o s d o sc q a p o n a n u a b c i ó n d d e fr a e n s a ci o s p a v e n d e l e s e a s e d p a m al a q u e p o r i g u l o o r ó n d e p e r e ag s a y o n s e a t o n ci a l m e c o e l í d e l p o r mp a , e n r o s g u a om r d a m pa e c h g u a y o s n al h a o l ó a d m e d o y í q u l m r o s p li e s n o s a a l i m é t a b l m a c a st a h a, a d o s d d e a p ógi d e t d io y v a u id a me s a s o s d p n o i n t t ri c l e s c r o a d a u o , i g e e e s u p r e i c o t r e p o a p a y ed s y d e p u e o s t e n c a s p o s c d e u n gu e st a u c e s e o s e s f o r o or y g a d io d c o l a e d e s e n s i s y pa c ó p ce m a e u al m a n q c o m en e r f a s o s o d e a s e p d e om a m en r e i d a y t a ra p i c me e s c me q u m p n ta d r o s s es o . L e a e o s p o g m p l mi n e e p i a d t i p s c a e n t c a l e n t ei d or t do s i v d e La a g u s a , ro g r a l e j i s m e st a i te y p o l s u d e t o h l a d t e i d a d t a m o p v o s e l a a f a u a. , d o s o a n j o. ma ab e d di l ó g e e s h i d d e i n a d e m i e p r e s e a m a s e L a d e l o L m b le c d e st r g i c st u s u d r a 2· 1 a b o e n c e n t e v i n m a t e g a a p l as d a c o L a m a c e r fo r r i b c a s ud e s a ta d 1 0 - o r d c e r t o h i a m lo s t e r a s e p r o p c o a om e s gn r s e rm b u c s d d io s t r da - 7 m d a b r r a h i g me s m r ia ; e o s opo o n d lu m pl s c a n it u e p m a c i ó d e l y r u c a (i z m , p b le a m i g r o e nt ma ; s ó s a o r c d i c ga e ji a l a ud pa u n ó n l m y c t u z q . pu . i e n o té r t e, a t e ól i p o c ió n c io n a r i d a a d d q a u t n i f e n m a t a n u r a . ) c u e d n to rm e s e ri a i d a o r s n d n e s a a d d e q u e t as f o r n t o t e r n á l a y c o n d e s d m ic o s t o a l e a e n s u d e s l l a e e d rm od r i a l is i y d n s d e o .  o s e s n l a y a s e l d e m e d o a l, i s d e s u II. Humedad atmosférica en la construcción    II.- 115 Dado que los materiales porosos llegan a contener poros de tamaño muy reducido (hasta 1·10 -8 m), las heterogeneidades que se aprecian, alcanzan la misma magnitud que los propios poros, por lo que deben ser tenidas en cuenta si la caracterización del material se realizara a esta escala. La presencia de estas heterogeneidades, afecta incluso al recorrido libre de las moléculas de vapor de aire en el medio, cuya longitud principal se estima en torno a 5·10 -8 m (Carman, 1956). Puesto que su aleatoriedad es extrema, resulta imposible establecer modelos simplificados a este nivel, siendo necesario trabajar a una escala mayor. Para una caracterización idealizada del material y sus heterogeneidades, es necesario recurrir a una escala mayor, de nivel macroscópico, donde la dimensión, trazado y heterogeneidades del sistema poroso, resultan despreciables frente al tamaño del propio material constructivo que se analiza. No obstante, en una solución constructiva analizada a este nivel, además de la propia heterogeneidad microscópica (despreciable a esta escala), pueden apreciase heterogeneidades de mayor magnitud, derivadas del uso de materiales diferentes, existencia de fisuraciones, huecos, grietas, defectos o de la simple geometría irregular del material, que no deben ser despreciadas. Un ejemplo típico de este efecto es la presencia de juntas de mortero en las fábricas, inicialmente homogéneas, de ladrillos. Figura II.77.- Heterogeneidad a nivel microscópico (μm) obtenida por microscopía (izq.) y heterogeneidades a nivel macroscópico, observables a simple vista (der), para dos ejemplos de un mismo material cemento. El estudio a ninguna de las dos escalas es abordable sin una necesaria simplificación. Estas heterogeneidades, al igual que sucedía en la escala microscópica, tienen una magnitud similar al propio tamaño del material constructivo, si bien a diferencia de las primeras, suelen repetirse según patrones de colocación o manufactura, lo que hace posible su análisis a nivel macroscópico. Una técnica habitual consiste en subdividir la estructura heterogénea del material en diversas sub-regiones, cada una de las cuales se considera homogénea, incluyendo parte de la hetereogeneidad que se repite (figura II.78). Aun a esta escala macroscópica es necesario realizar ciertas simplificaciones, que faciliten la idealización del comportamiento del medio poroso. Así, a efectos de estudio, se considera que cada uno de los materiales de construcción utilizados en las soluciones edificatorias, es homogéneo, isotrópico y está caracterizado con unas propiedades medias aproximadas representativas de todo el material, a lo largo de todos sus puntos. Se define de este modo el material como un medio continuo. P  I I c o de v s ó p r d i d R t a u n p s u l i m s o f r e n h r e s e m e l q u c a p r P a r I .- F o l o e l s ol u ó l i r o p e d e a R e p am no ar a u f i i m m a c o l a r e n nfo et e e s i e n t m e d l i m ue a r a r e d r a m 1 F ig u o c a s i s m um i d a p i e f o a l i p r e m a ñ o d a i c i it a c r o a s n t e f oc e r o i st e t i d d i o m i n e n a c t d i c m e t 1 6 u r a a c i s te m m e d m e n a , ed o r m i z a e s e ñ o d e p o i e n a d o o s c a l e a c a og en d o o p n a n o t e r c c i t ri z 6 a I I i ó n ma d i d n i lí q d a d m a a ci e n t d e es t od n t e o y c ó p l te a l a d e e n n ci a s i p o r ci ó m r i z i ó n z a c I I . 7 n o a c a d a d A in f q u i d e s c ó n L a t a t e l t o s d e r e m S u y s p i c R e ra n a h e s d n ei a d P o i a r o s P o ón m er m z a c n c i ó 7 8. - m a l c d e sí , f i n i d a s d o n n . a s t iv m s p r c e n u s u f c a e s p n h u m d e d a d e l o r a t s o o r n n me c i ó d e ó n d - S a n c u l lo , c n it e a y d e l n ti n p o m is m p u n c o n n te di m f i c s ( pe el me u n a d e l m e l t r a h o e l n o e l ó n e l d e S ie m n u fa l a d p o c a d e s i y l m nu p r o d e mo n t o n s pe me c i e (G e ct o c e d n p e s m e l lo a v é om l l o se l a s i d c o l a mp f a c t d o. o s i d a im ga m e d u a op e l o y o s id eq en e nt G ó m o a o m a d pu d e di o , l é s m o o , e a p s c d e a om a e x e d p r e t u r G i bl e p m a l a s e d i o d e p ie d m y c r e er a q u e n si ó e d me a l mp d . D u n t e b e o c l a d e gé e s t po c a p a li m p o x p o d i f e y r a, G ri e e m p u n l d e o s o p e u da m e d c o e p r a r e ñ o ón d e e z, l a p o r Da t o e n c o d e e l é n e t a s o si b p a c z a o r t o s i f ic a c u s e e t a m e d n t o d el s a , po un a d e d i o nt i r e s d o p n p e p 2 0 e x r ta m a d o d e i m n t i e fi n l a s e o s h b l e c i d a d a t a m i ci ó a c i u a n e r á a s y d i a o m , e o r o n p e s o c i n u s e n d e s p a r p o r p o r 00 x i s mi o q e v mp i n u n i c s m y h e t e , d a d a d m i e ó n i ó n n d o á p o y o a n t d e m e d e n o s o p u n d co ua n t a s p r r a r r o s 0 6 ) s te i e n qu v i s p e d uo c i ó mi c o t e r m d e s d e en a l n . C o l a o s i tr o t e u e l d i o u n o , e n t o d e o nt a s e a ti v r e c c o lo s d ) . n c n t o u e l s ta d i r o r e ó n i s m o n t r e o m e d s e l m n to l a h C a r a h i b l o s d u n a m o c na en o c in u en vo c i a o n s t a d e l c i a o d l a a b r e l e p r d e ma t i n og d i a e s p ma d hu r a c h et l e s d e f a a m e d c o n a s n e re p c a d uo n e o s d a b l s i d an l m a d d e e x bs l p r e s e l a s, n u o e n a n t p e r a t e d e l u m e c te r e r o s u s f e c a d e d i o n t i c o st a p r e da o ( l e d e l e d e r n to m a d e l m x i g ol u p a s s e n c o s e o . n ei e u r a d e r i l m e d a r i z o g e s i m c t o e c u o p i n u o n d a h e s e a (W e s p b e l a r a r , d te r la s me g e n u t i s o n t a om e i d a un da i al me a d z ac e n e m u o s m u a d po u o d i c h i p en p u W h i p a c e p a r lo de r i a s m e d i n c i i s t d e a ti m p o i n v a d e n a a s p y e d i y ió n e i d la c ma d a o r o p o c i o p ó t n ta t u n t i t a c i o p o r h e i n e b e a l, ma i o i a t a, e a v o o r t v a l e s c o pa y s i o de n p d a d c i ó a cr o ej e o s o o r o o n e t e s t i v t o a k e o y r l o e t e n fi e s p e a c r p o b á e v agu o . t a m l i d d e o rr a ra s u s p o l o p re d m ó n m o s c e c u o p o s e s s is v o r e r, y e o t e r o ni t s e r e r o r o - o r o á s i v i t u a m i d a e b ec e l s p o r o o s e st a m i c me c ó p u c i pu o, r e s i a r e p 1 e l t t a n oge t e s r t o s - h e o s i c a t a n a e n c u e n ta l m pr o s o e n s a ci c r o e di p i c i ó n u e d c a e p r im o p r e 9 6 t i e n t o e n s i m t a l s i n e t e o a d n d o s u n t o u a n s e j me r o p o s a y o n o sc a n c o s n y d e a r a r e s m p l o tr o e s e 6 9 ) em o s e ei d ma l q n l l e r e fr e d e o u t r o g lq u s e r j e c e d i p i e y y o s n al ó p n te s a y p u c a c t s e n l if i o e n t ) , m p o e r d a a l e qu l e g e o g en p r c u r a v g e n u i e r e c u c i o e d a p e s d d e p ic a c á le a u e s c o n t e r n t a i c a d e t a t h a o e l o d e n u e g a r g e n n te r o t u al v é s n e r e r e v i c i ó c o a d e e r m e e e s u a s á lc u a t o s t a n s i r iz a a ti v a d a e l t i v an e n o s u a r e p e r a n e r a t e c q u s , s r a l p r i ta d ó n o n t e s , mi e st a u c s ig a u l o o ri o a e n i d e ad va a d m v o n d c o ufi n e la e r m a c r i d l a c ci ó u i e s i l d r e d da e n t i n , s i ti r a n q c o m a u o n o s, n o e r a d o a s d e at e o d e on f i c i n i v ci ó m i c o n d a d a e ón e r p s e d el d i c a s n o n u o s e r r á q u m p u n p n u m d e o b r a rs p o a m e r i o s e n di c i e n v e l ón ta n t e d e e x n fr pa e p r m c c i o o b o . r á e l ei d or t pa m é r e b e r a d e o r t o m e d i al V e r c i o n t e l n a l a e n e s a i ge f r e n a s o r e t m e d i ó n a b ra S o r e l d d a d t a m a tr ó r i c e r á de c o la o d o d i o , s V o l i n on em m i l m a lb er an en n t e o d t e n d i o n b o r y o l o e a l d e d e m i e ó n c o e á n l o om p r o e o c s i e l u m n d e n es m e n i c r m e er g h e n te s n ci a e a d e nd o p r e a r d a a d o d lm sa r e n c e n t d e f e i n se o s m m p u r e s e l c o n e n d me ep e n t e r o s di o ga e t e s c a d a l h u d e c p o r a l i ad d e d e m e n r r o c e r t o h ef i n n c l r e ma ue s e n m n t i d o e n p e n st á e g s c ó o p a r e r o c it de a h um c a r r o i z a d a s c u e s n t e o l l r r a h i g n i d l u s e vi t a te r e st o n c m at i n u p E n d i á ti ra n ó p po u n oge a d e p hu m e d r a c so a d a s c u a d s te e ú o a m i g r o d o p s ió t a d r i a o ia er i u o p o s E l e i e n c a nd ic o o r o n en d a s p r o um d a c t e , n a p c u a d o m ú t i fi a i e n o té r po n d d o s a le s p o d e i a l , v s i b em n t e a s. d e o o s o n ú n ei s , p o t e m e d a d, e r i n o pa a n d d i m o d i l a b n to rm r s d e n s e s . o r e f l . L v a r b l e m e n e s C c o y o . úm da po e c c d a d e s z a ti a ra do i s e do e n b le s d m ic o s u n t r n l u f a s La r í a e s n t a d e a d om l m e r a d e o r s c i ó d s s t a a r l e n u o s e ñ o o , l n l d d e o .  r o l a u n s e a s a n s u a l e l d a m o l o r o e s s í ó n s e a s l a n e u n s u o , l a l a d e II. Humedad atmosférica en la construcción    II.- 117 modelos matemáticos y físico que simulen algunos de los fenómenos de transporte que se dan en la matriz porosa del material. Figura II.79.- Al incrementar el tamaño de la muestra representativa, las propiedades del medio se promedian y armonizan, hasta un punto en el que la existencia en la muestra de irregularidades macroscópicas, vuelven a alterar los valores medios de las mismas. Fuente: Gómez, 2006. II.4.1.- FENÓMENOS ASOCIADOS AL TRANSPORTE DE HUMEDAD La descripción de los procesos de transporte de humedad en el interior de los materiales de construcción conlleva una elevada complejidad. A diferencia de otros procesos de transporte físicos (como el calor), en el transporte de humedad intervienen un elevado número de factores, que inciden fuertemente en el desarrollo de los procesos a nivel microscópico y macroscópico. Este transporte de humedad, puede además producirse en diferentes fases de la materia, comportándose el mismo, sea mediante transmisión de vapor o mediante difusión de agua en estado líquido, de forma distinta. Así, según el estado de la humedad transportada, los factores que condicionan el proceso varían enormemente. Complicando aún más la definición de este transporte, ambos estados, líquido y gaseoso, se presentan de forma simultánea en el material, compartiendo el espacio libre interior del medio poroso y no siendo posible diferenciar claramente ambos mecanismos en un momento concreto del proceso de transporte. Dado que la mayoría de los materiales de construcción pueden considerar higroscópicos, el material de construcción, rara vez se encuentra libre de humedad en el interior de su matriz porosa. Incluso en el momento mismo de su instalación en obra, presentan contenidos variables de humedad, que como en el caso de hormigones y cementos, puede ser muy elevado. La utilización en la obra de procesos constructivos “in situ” que precisan uniones húmedas que implican la aportación de gran cantidad de agua para propiciar las reacciones químicas que permiten la ligazón o adherencia de los materiales constructivos, incrementa la cantidad de humedad contenida en la matriz porosa, frente a otras construcciones industrializadas o prefabricadas, basadas en un montaje en seco en la obra. Parametrización de la exposición a la humedad y de los ensayos de estanqueidad en cerramientos de edificación. Caracterización prestacional de su comportamiento higrotérmico.   II.- 118 Una vez colocado el material de construcción en su disposición final de obra, éste se ve sometido a las acciones propias del entorno atmosférico al cual se ve expuesto, bien sea éste interior o exterior. Partiendo inicialmente de condiciones de humedad que frecuentemente son superiores a las del ambiente exterior, el ajuste higroscópico que se establece a través de la porosidad abierta del material, permite la lenta evaporación del exceso de humedad hasta que la humedad de obra se encuentra en equilibrio con el ambiente. La naturaleza del entorno de exposición varía en base a la posición del material en la obra, pudiendo estar éste en contacto con el exterior y por lo tanto sometido a las consecuentes acciones climáticas atmosféricas, en contacto con el interior o bien formando parte intrínseca del elemento constructivo, quedando revestido por otros materiales y teniendo contacto con el exterior a través de los mismos. Las condiciones climáticas externas y el uso aparejado al interior de los recintos, viene a condicionar decisivamente el comportamiento del material y las condiciones de transporte de humedad que van a darse en el mismo, siendo necesario garantizar diferentes propiedades higrotérmicas e higroscópicas en los mismos para garantizar su durabilidad y cumplimiento de las prestaciones exigidas. II.4.1.1.- Fenómenos de humedecimiento Dadas las propiedades higroscópicas de los materiales de construcción, estos se ven afectados por la humedad presente en el entorno que los rodea. Los materiales se encuentran así sometidos a procesos de humedecimiento y secado continuos, mediante los cuales almacenan humedad en su interior o la ceden al ambiente. Para ello, la humedad y el aire se desplazan a través de su sistema poroso, sometidos a complejas interacciones físicas y químicas. En cualquier caso, para que se produzca este desplazamiento de humedad en el interior del material, debe establecerse un potencial físico que active dicho movimiento, cuya naturaleza varía según la fase y momento de humedecimiento-secado analizado. El transporte del aire (y con él, el de las moléculas gaseosas de vapor), en el interior del material únicamente puede producirse bajo la existencia de gradientes de presión, que produzcan un movimiento másico o convectivo de aire en el interior del medio poroso. Con frecuencia, este mecanismo de movimiento convectivo suele despreciarse, aduciendo a la elevada resistencia hidráulica proporcionada por la tortuosidad y dimensión del complejo sistema poroso microscópico. Otro motivo para despreciar el movimiento convectivo de aire, se relaciona habitualmente con la elevada permeabilidad al aire del material, si se compara con la permeabilidad al agua líquida. Esto supone que los gradientes de presión en fase líquida son mucho mayores y más continuados en el tiempo, que los atribuibles a la fase gaseosa (los cuales se homogeneízan rápidamente), por lo que pueden ser despreciados. Es frecuente por lo tanto considerar la presión del aire contenido en el material poroso como constante e igual a la presión establecida en su ambiente exterior inmediato. Con objeto de simplificar la idealización del comportamiento del material y de los mecanismos de transporte, tampoco son considerados efectos de deformación en la matriz del material, aun cuando en una situación no ideal, son conocidas las II. Humedad atmosférica en la construcción    II.- 119 problemáticas asociadas a la deformación del material por sus variaciones de temperatura y contenido de humedad. No obstante, aun en ausencia de este movimiento convectivo del aire en el material, partiendo de un estado ideal en el interior del material de ausencia completa de humedad (considerando nula la humedad de construcción de los materiales), la presencia en el ambiente exterior de una determinada humedad relativa, activa otros fenómenos de transporte de humedad en fase vapor al interior del mismo, provocando su humedecimiento. Dichos fenómenos de transporte comúnmente aceptados se van a describir a continuación: Figura II.80.- Proceso de humedecimiento en poros: a) difusión de vapor, b) adsorción mono y multicapa, c) condensación capilar, d) flujo capilar y difusión de vapor, e) flujo capilar en material no saturado, f) material saturado. Fuente: Franzen y Mirwald, 2004. Difusión de vapor Este transporte inicial de humedad, en condiciones de escasa o nula humedad relativa en el interior de la matriz porosa del material, se produce por el desplazamiento de moléculas de vapor regido por la ley de difusión de Fick. Mediante este proceso físico, las moléculas de humedad en estado vapor se desplazan hacia zonas con una menor humedad relativa o concentración de las mismas, Parametrización de la exposición a la humedad y de los ensayos de estanqueidad en cerramientos de edificación. Caracterización prestacional de su comportamiento higrotérmico.   II.- 120 tendiendo a uniformizar la presión de vapor del aire contenido en el interior de los poros, con la presente en el ambiente exterior. El gradiente de concentración de partículas de vapor o diferencia de presión de vapor, entre el interior del material y el ambiente externo, actúa como potencial responsable del movimiento de las moléculas. La difusión de las moléculas de humedad hacia zonas no ocupadas por las mismas (el medio poroso) o de menor concentración de las mismas, aumenta así la entropía del sistema y sigue el segundo principio de la termodinámica. No obstante, el proceso de difusión de vapor descrito por Fick, resulta solo de aplicación en sistemas libres, de volumen no limitado, que no se dan en las condiciones internas del material poroso. Para poros de un tamaño muy reducido, la interacción existente entre las moléculas de vapor y las paredes de la matriz sólida del material, debe ser tenida en cuenta, condicionando y modificando la formulación matemática de la ley de Fick. El efecto de estas condiciones de contorno, en las que la interacción entre las moléculas de vapor y las paredes del poro es tan relevante como la propia relación entre las moléculas de vapor, se denomina difusión de Knudsen o efusión y se manifiesta, reduciendo la magnitud de la difusión esperada en condiciones ideales. Figura II.81.- La tortuosidad de los recorridos en el sistema poroso disminuye la eficiencia de la difusión respeto a las condiciones ideales (derecha). Del mismo modo, la efusión en poros de reducido tamaño (a), interfiere en los procesos de difusión respecto a las condiciones no limitadas ideales (b). También la propia tortuosidad del sistema poroso, que implica que los recorridos por el interior del material no son rectilíneos y definidos, sino mucho más largos y complejos que los ideales, disminuye la magnitud de la difusión, sumando tal efecto a la efusión. Únicamente para los casos en las dimensiones de un macroporo, fisura o heterogeneidad en el material permitan un desplazamiento libre de las moléculas de humedad en el gas contenido, podremos hablar de unas condiciones ideales de difusión pura, de acuerdo a la ley de Fick. Para ello, se estima, que la longitud principal del recorrido libre de las moléculas de vapor en el aire oscila en torno a 5·10 -8 m (Carman, 1956). III. Marco normativo de la protección frente a la humedad en la edificación.    III.- 33 De nuevo se aprecia una simple sucesión de disposiciones constructivas, en ocasiones de dudosa durabilidad, determinadas por la práctica habitual y experiencia previa. Su elección además no responde a una causalidad derivada de exigencias externas cuantificables y por lo tanto, su adecuación no es susceptible de comprobación técnica o científica. Cerramientos horizontales sobre rasante Para el caso de las cubiertas de los edificios, el DB establece únicamente que las mismas habrán de contar con los siguientes componentes, sin distinción alguna según la solicitación exterior: x Sistema de formación de pendiente. x Barrera de vapor bajo el aislante térmico cuando se prevean condensaciones. x Aislante térmico. x Capa de impermeabilización, cuando la pendiente de cubierta sea insuficiente. x Capa de protección o tejado, según tipología plana o inclinada de cubierta, cuando la impermeabilización no sea autoprotegida. x Sistema de evacuación de aguas. x Capas separadoras entre las capas anteriores, cuando sea recomendable. Cada uno de los componentes queda descrito en sus características fundamentales, pendientes exigibles o materiales utilizados, pero esta descripción se realiza en términos de recomendaciones generales para su adecuada puesta en obra. No constituye por lo tanto aporte alguno sobre la práctica constructiva habitual. A modo de ejemplo, se presenta el apartado relativo a la impermeabilización realizada con etileno propileno dieno monómero (EPDM): “1 Cuando la pendiente de la cubierta sea mayor que 15%, deben utilizarse sistemas fijados mecánicamente. 2 Cuando la cubierta no tenga protección, deben utilizarse sistemas adheridos o fijados mecánicamente. 3 Cuando se utilicen sistemas no adheridos, debe emplearse una capa de protección pesada.” Se aprecia como las recomendaciones de solución se centran en aspectos de disposición en la obra, sin definir la prestación concreta obtenida con el sistema constructivo de una forma objetivable, ni incidir en especificaciones concretas de los productos. De todo lo anterior se puede deducir, que si bien existe una cierta correlación solicitación-exigencia en las soluciones aceptadas referidas a los diferentes elementos de la envolvente edificatoria, ésta no es prestacional puesto que: x No es cuantificable. x No responde a un método técnico o científico evaluable. Parametrización de la exposición a la humedad y de los ensayos de estanqueidad en cerramientos de edificación. Caracterización prestacional de su comportamiento higrotérmico.   III.- 34 x La solicitación se define de forma cualitativa y comparativa, no cuantitativa. x La prestación de cada solución se realiza en base a la apreciación obtenida a través de la experiencia constructiva, no a través de una comparación con la exigencia. x No existen caracterizaciones experimentales normalizadas que permitan cualificar nuevas soluciones en base a los parámetros de solicitación calculados, por lo que es imposible determinar su adecuación en condiciones reales. III.3.2.3.- Soluciones aceptables en cerramientos verticales sobre rasante Centrándonos de forma específica en las soluciones de fachada, incluidas las medianeras no cubiertas por la edificación adyacente, se describen dos casuísticas de elección diferenciadas: existencia de un revestimiento exterior o utilización de fachadas sin revestimiento exterior tales como fachadas caravista. Las opciones presentadas, a diferencia de muros y suelos, pueden contener conjuntos optativos de soluciones a elección del técnico, que pueden utilizarse indistintamente para un mismo nivel de exigencia, en igualdad de condiciones (sobre el papel). Figura III.13.- Condiciones de las soluciones de fachada. La determinación conjunta de la solicitación y de la solución aceptada, sigue el esquema representado en la figura siguiente, donde la intensidad del viento, el tipo de exposición en el entorno, la pluviometría y la elección del tipo de revestimiento de fachada, son parámetros de entrada para el diseño del cerramiento: III. Marco normativo de la protección frente a la humedad en la edificación.    III.- 35 Figura III.14.- Organización del sistema de soluciones aceptadas DB-HS 1 para fachadas. En la nomenclatura de las soluciones aceptadas presentada en la tabla anterior, el número mayor vuelve a indicar una prestación superior a la anterior. Sin embargo, la letra no solo representa en esta ocasión el sistema constructivo empleado, sino también las propiedades resistentes del componente de la fachada, lo cual acerca su planteamiento al enfoque prestacional: x R, resistencia a la filtración del revestimiento exterior. x B, resistencia a la filtración de la barrera contra la penetración de agua. x C, composición de la hoja principal de fachada. x H, higroscopicidad del material de la hoja principal. x J, resistencia a la filtración de las juntas en la hoja principal. x N, resistencia a la filtración del revestimiento intermedio en la cara interior de la hoja principal. Desgraciadamente, la definición en base a estas propiedades sigue sin permitir establecer un método de verificación prestacional válido, ya que cada una de ellas se reduce a una descripción concreta de los sistemas y materiales que deben utilizarse para la obtención de una mejor o peor propiedad en el componente (siempre según una práctica constructiva tradicional). Cuatro de ellos se refieren a la constitución de la hoja principal de la fachada y otro más es aplicable únicamente en caso de existencia de un revestimiento exterior. El Parametrización de la exposición a la humedad y de los ensayos de estanqueidad en cerramientos de edificación. Caracterización prestacional de su comportamiento higrotérmico.   III.- 36 último caracteriza la resistencia de la barrera interior a la filtración de agua. Para la hoja principal, se definen las siguientes propiedades: x Composición (C): “ C1 .- Debe utilizarse al menos una hoja principal de espesor medio. Se considera como tal una fábrica cogida con mortero de: - ½ pie de ladrillo cerámico, que debe ser perforado o macizo cuando no exista revestimiento exterior o cuando exista un revestimiento exterior discontinuo o un aislante exterior fijados mecánicamente. - 12 cm de bloque cerámico, bloque de hormigón o piedra natural. C2 .- Debe utilizarse una hoja principal de espesor alto. Se considera como tal una fábrica cogida con mortero de: - 1 pie de ladrillo cerámico, que debe ser perforado o macizo cuando no exista revestimiento exterior o cuando exista un revestimiento exterior discontinuo o un aislante exterior fijados mecánicamente. - 24 cm de bloque cerámico, bloque de hormigón o piedra natural”. x Higroscopicidad (H): “ H1 .- Debe utilizarse un material de higroscopicidad baja, que corresponde a una fábrica de: - ladrillo cerámico de succión  4,5 kg/m2.min, según el ensayo descrito en UNE EN 772-11:2001 y UNE EN 772-11:2001/A1:2006. - piedra natural de absorción  2%, según el ensayo descrito en UNE-EN 13755:2002”. x Resistencia a la filtración en las juntas (J): “ J1 .- Las juntas deben ser al menos de resistencia media a la filtración. Se consideran como tales las juntas de mortero sin interrupción excepto, en el caso de las juntas de los bloques de hormigón, que se interrumpen en la parte intermedia de la hoja. J2 .- Las juntas deben ser de resistencia alta a la filtración. Se consideran como tales las juntas de mortero con adición de un producto hidrófugo, de las siguientes características: - sin interrupción excepto, en el caso de las juntas de los bloques de hormigón, que se interrumpen en la parte intermedia de la hoja. - juntas horizontales llagueadas o de pico de flauta. - cuando el sistema constructivo así lo permita, con un rejuntado de un mortero más rico”. x Resistencia interior del revestimiento intermedio (N): “ N1 .- Debe utilizarse al menos un revestimiento de resistencia media a la filtración. Se considera como tal un enfoscado de mortero con un espesor mínimo de 10 mm. N2 .- Debe utilizarse un revestimiento de resistencia alta a la filtración. Se considera como tal un enfoscado de mortero con aditivos hidrofugantes con un espesor mínimo de 15 mm o un material adherido, continuo, sin juntas e impermeable al agua del mismo espesor”. III. Marco normativo de la protección frente a la humedad en la edificación.    III.- 37 La hoja principal, definida como aquella cuya función consiste en soportar la carga derivada del resto de las hojas y componentes de la fachada, tenga o no función estructural, responde a una constitución eminentemente tradicional y pesada basada en el albañilería. Se configura en base a materiales cerámicos, hormigonados o pétreos, con elevado espesor que oscila entre los 11,5 y 24 cm y ligazón con juntas de mortero, que puede llegar a ser hidrófugo. Puede ser requerido cierto control sobre la higroscopicidad de las piezas constituyentes de la hoja principal (capacidad de un material para absorber o ceder agua en función de la humedad relativa del ambiente). Dicha propiedad exige la certificación en base a ensayo normalizado (AENOR 2001, 2008), de las características del material cerámico o pétreo, excluyendo la utilización de bloques de hormigón en el cerramiento. Del mismo modo, puede ser requerida la presencia de un revestimiento de mortero en la cara interior de la hoja con espesor entre 1 y 1,5 cm. El mortero requiere la presencia de aditivos hidrofugantes y un espesor de 1,5 cm, en caso de ser necesaria una resistencia alta a la filtración. Para la barrera contra la filtración de agua, pueden ser exigibles las siguientes propiedades: x Resistencia de la barrera (B): “ B1 .- Debe disponerse al menos una barrera de resistencia media a la filtración. Se consideran como tal los siguientes elementos: - cámara de aire sin ventilar. - aislante no hidrófilo colocado en la cara interior de la hoja principal. B2 .- Debe disponerse al menos una barrera de resistencia alta a la filtración. Se consideran como tal los siguientes elementos: - cámara de aire sin ventilar y aislante no hidrófilo dispuestos por el interior de la hoja principal, estando la cámara por el lado exterior del aislante. - aislante no hidrófilo dispuesto por el exterior de la hoja principal. B3 .- Debe disponerse una barrera de resistencia muy alta a la filtración. Se consideran como tal los siguientes: - una cámara de aire ventilada y un aislante no hidrófilo de las siguientes características: - la cámara debe disponerse por el lado exterior del aislante. - debe disponerse en la parte inferior de la cámara y cuando ésta quede interrumpida, un sistema de recogida y evacuación del agua filtrada a la misma. - el espesor de la cámara debe estar comprendido entre 3 y 10 cm. - deben disponerse aberturas de ventilación cuya área efectiva total sea como mínimo igual a 120 cm2 por cada 10 m2 de paño de fachada entre forjados repartidas al 50% entre la parte superior y la inferior. Pueden utilizarse como aberturas rejillas, llagas desprovistas de mortero, juntas abiertas en los revestimientos discontinuos que tengan una anchura mayor que 5 mm u otra solución que produzca el mismo efecto. - revestimiento continuo intermedio en la cara interior de la hoja principal, de las siguientes características: Parametrización de la exposición a la humedad y de los ensayos de estanqueidad en cerramientos de edificación. Caracterización prestacional de su comportamiento higrotérmico.   III.- 38 - estanquidad al agua suficiente para que el agua de filtración no entre en contacto con la hoja del cerramiento dispuesta inmediatamente por el interior del mismo. - adherencia al soporte suficiente para garantizar su estabilidad. - permeabilidad suficiente al vapor para evitar su deterioro como consecuencia de una acumulación de vapor entre él y la hoja principal. - adaptación a los movimientos del soporte y comportamiento muy bueno frente a la fisuración, de forma que no se fisure debido a los esfuerzos mecánicos producidos por el movimiento de la estructura, por los esfuerzos térmicos relacionados con el clima y con la alternancia día-noche, ni por la retracción propia del material constituyente del mismo. - estabilidad frente a los ataques físicos, químicos y biológicos que evite la degradación de su masa”. Las exigencias se describen en base a su disposición constructiva, por lo que no se define ninguna relación entre el diseño y la prestación ofrecida. Esta causalidad se reduce a la mera consulta prescriptiva de la tabla representada en la figura III.13. Respecto a la barrera contra la filtración de agua, ha de subrayarse la utilización de aislantes térmicos como elementos de contención de la humedad en estado líquido: El DB-HE1 que se analizará más adelante, estima con buen criterio la prohibición absoluta de permitir condensaciones (presencia de agua líquida), sobre las superficies de los aislantes térmicos utilizados en la ejecución de los cerramientos. De esta manera se pretende garantizar la durabilidad de los materiales utilizados (sean cuales sean sus propiedades hidrófilas) y el mantenimiento de sus características térmicas, las cuales se ven moderadamente afectadas por la presencia de vapor de agua (como se ha analizado en el capítulo II.2 y se expondrá en el capítulo VI) y de forma muy acusada por la absorción de agua líquida por parte del material. Por ello, considerar la utilización de aislantes térmicos como barreras frente a la penetración de agua (y por ende en contacto con agua en estado líquido para cumplir su función), se considera a todos los efectos un dislate. Bajo ningún concepto ha de permitirse la presencia de agua líquida en contacto con estos elementos y por ello, su utilización como barreras frente a la penetración de agua debe quedar totalmente descartada salvo en el caso de cámaras de aire ventiladas, con el aislante justo detrás del revestimiento exterior, cuando la radiación solar y la constante renovación de aire propician la rápida evaporación del agua incidente. La descripción relativa a las propiedades del revestimiento utilizado exteriormente, en caso de ser dispuesto, se circunscribe a las características de puesta en obra del sistema, como único parámetro determinador e influyente para la resistencia a la filtración (no se incide en porosidad, acabado, propiedades del mortero…): x Resistencia del revestimiento (R): “ R1 .- El revestimiento exterior debe tener al menos una resistencia media a la filtración. Se considera que proporcionan esta resistencia los siguientes: III. Marco normativo de la protección frente a la humedad en la edificación.    III.- 39 - revestimientos continuos de las siguientes características: - espesor comprendido entre 10 y 15 mm, salvo los acabados con una capa plástica delgada. - adherencia al soporte suficiente para garantizar su estabilidad. - permeabilidad al vapor suficiente para evitar su deterioro como consecuencia de una acumulación de vapor entre él y la hoja principal. - adaptación a los movimientos del soporte y comportamiento aceptable frente a la fisuración. - cuando se dispone en fachadas con el aislante por el exterior de la hoja principal, compatibilidad química con el aislante y disposición de una armadura constituida por una malla de fibra de vidrio o de poliéster. - revestimientos discontinuos rígidos pegados de las siguientes características: - de piezas menores de 300 mm de lado; - fijación al soporte suficiente para garantizar su estabilidad; - disposición en la cara exterior de la hoja principal de un enfoscado de mortero; - adaptación a los movimientos del soporte. R2 .- El revestimiento exterior debe tener al menos una resistencia alta a la filtración. Se considera que proporcionan esta resistencia los revestimientos discontinuos rígidos fijados mecánicamente dispuestos de tal manera que tengan las mismas características establecidas para los discontinuos de R1, salvo la del tamaño de las piezas. R3 .- El revestimiento exterior debe tener una resistencia muy alta a la filtración. Se considera que proporcionan esta resistencia los siguientes: - revestimientos continuos de las siguientes características: - estanquidad al agua suficiente para que el agua de filtración no entre en contacto con la hoja del cerramiento dispuesta inmediatamente por el interior del mismo. - adherencia al soporte suficiente para garantizar su estabilidad. - permeabilidad al vapor suficiente para evitar su deterioro como consecuencia de una acumulación de vapor entre él y la hoja principal. - adaptación a los movimientos del soporte y comportamiento muy bueno frente a la fisuración, de forma que no se fisure debido a los esfuerzos mecánicos producidos por el movimiento de la estructura, por los esfuerzos térmicos relacionados con el clima y con la alternancia día-noche, ni por la retracción propia del material constituyente del mismo. - estabilidad frente a los ataques físicos, químicos y biológicos que evite la degradación de su masa. - revestimientos discontinuos fijados mecánicamente de alguno de los siguientes elementos dispuestos de tal manera que tengan las mismas características establecidas para los discontinuos de R1, salvo la del tamaño de las piezas: - escamas: elementos manufacturados de pequeñas dimensiones (pizarra, piezas de fibrocemento, madera, productos de barro). - lamas: elementos que tienen una dimensión pequeña y la otra grande (lamas de madera, metal). - placas: elementos de grandes dimensiones (fibrocemento, metal). Parametrización de la exposición a la humedad y de los ensayos de estanqueidad en cerramientos de edificación. Caracterización prestacional de su comportamiento higrotérmico.   III.- 40 - sistemas derivados: sistemas formados por cualquiera de los elementos discontinuos anteriores y un aislamiento térmico”. La anterior descripción de componentes, además es incompleta, dejando hueco a interpretaciones interesadas de la misma para la obtención de un grado de impermeabilidad deseado. Así, por ejemplo, un revestimiento exterior metálico en celosía (no opaco y por lo tanto, totalmente permeable), puede ser justificado en proyecto de acuerdo a CTE, como R3 (muy alta resistencia a la filtración), dado que las únicas condiciones que se le exigen, es que sean placas metálicas de grandes dimensiones, establemente fijadas al soporte y adaptables a los movimientos del mismo. Figura III.15.- Ejemplos de fachada no opacas, que pueden ser en virtud de la norma, clasificadas como muy resistentes a la filtración de agua. (R3). En cualquier caso, no puede afirmarse que la asignación de un determinado grado de impermeabilidad a las diferentes soluciones planteadas, haya sido realizada de forma enteramente aleatoria. La investigación prenormativa realizada por diferentes institutos de reconocido prestigio fue amplia y diversa: un amplio elenco de soluciones derivadas de la experiencia acumulada por la práctica constructiva, fueron sometidas a una profusa validación experimental, con objeto de cualificar comparativamente su comportamiento. El Instituto Valenciano de la Edificación (IVE) fue el encargado de realizar los trabajos de investigación prenormativa orientados a establecer una metodología para la validación experimental, mediante el ensayo de las soluciones aceptadas para cubiertas y fachadas. La información recopilada en la extensa campaña de ensayos, permitió la clasificación cualitativa de las distintas soluciones en función de su mayor o menor resistencia a la filtración. No obstante y tal y como se analizará en mayor detalle en el capítulo V de este trabajo, los propios parámetros utilizados para ensayar estas soluciones, no obedecen a una caracterización exacta de las condiciones de exposición. Ello conlleva que la campaña de ensayos realizada, aunque aporte una información aproximada de la resistencia a la humedad, no caracterice el grado de prestación ofrecido por el cerramiento en cada situación de servicio. III. Marco normativo de la protección frente a la humedad en la edificación.    III.- 41 Así pues, esta caracterización mediante los ensayos vigentes en la actualidad, plantea serias dudas acerca de su coherencia respecto a las soluciones reales. La influencia de estas deficiencias se amplía con la política de expansión de las soluciones aceptadas impulsada por el CTE: consciente del limitado número de soluciones aceptadas, el IETcc ha venido ampliando su número mediante la incorporación en el Catálogo de Elementos Constructivos de nuevas soluciones aceptadas. Estas se han caracterizado siguiendo los siguientes criterios emitidos por el equipo de la Unidad de Calidad en la Construcción del Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (IETcc), encargado de la investigación para la redacción del Código Técnico de la Edificación (Linares y Tenorio, 2009). Estos criterios se homologan a todos los efectos, con las validaciones experimentales realizadas por el IVE: “ 1 .- Se ha considerado que una fachada tiene un GI 5 si, para la presión de diseño en función de la altura del edificio, exposición y zona eólica, es estanca al agua según los ensayos descritos o referenciados en las siguientes normas: a) Con carácter general, procedimiento A de UNE-EN 12865:2002. Comportamiento higrotérmico de componentes y elementos de edificación. Determinación de la resistencia al agua de lluvia de muros exteriores bajo impulsos de presión de aire. b) En caso de fachadas ligeras, UNE-EN 12154:2000. Fachadas ligeras. Estanqueidad al agua. Requisitos y clasificación, o análogamente UNE-EN 13051:2001 Fachadas ligeras. Estanqueidad al agua. Ensayo in situ. 2 .- Puede considerarse que una fachada tiene GI 4 si no se producen fugas, según los ensayos descritos en las normas anteriores, para presiones inferiores, pero no menores a 0,25 veces la de diseño y a 300 Pa. En este caso el sistema o las hojas interiores no deben presentar daños ante las posibles pérdidas de estanqueidad puntales para presiones mayores a éstas”. Como se profundizará más adelante, de lo anterior se desprende la relación directa planteada entre la presión superada durante el ensayo (equivalente a la presión eólica en condiciones reales) y el grado de impermeabilidad prescrito. Sin embargo, la influencia de la pluviometría no queda cuantificada, puesto que el aporte de agua es constante en las metodologías de ensayo, mientras que en el ambiente exterior, la lluvia batiente recogida sobre la fachada depende de la pluviometría, de la presión eólica simultánea, del periodo de retorno considerado y de la duración del chubasco. De todo ello se deduce, que la correlación solicitación-exigencia establecida a través de estos ensayos: x No es actualmente cuantificable. x No responde a un método científico evaluable y comparable, sino a una correlación experimental aproximada. x Las caracterizaciones experimentales realizadas, no se ajustan a las exigencias de solicitación reales de cada cerramiento concreto. x Cada nueva solución alternativa precisa de una validación experimental en condiciones controladas, que no se ajusta a las exigencias de solicitación y que por lo tanto solo la compara en relación a otras. Parametrización de la exposición a la humedad y de los ensayos de estanqueidad en cerramientos de edificación. Caracterización prestacional de su comportamiento higrotérmico.   III.- 42 x Se establece una correlación experimental entre prestación y condiciones de ensayo, no entre prestación y exigencia. III.3.3.- VALIDACIÓN DE LA SOLICITACIÓN SOBRE FACHADAS Centrando el estudio en los cerramientos verticales sobre rasante, dos han sido los parámetros utilizados para caracterizar el grado de impermeabilidad: grado de exposición al viento e índice pluviométrico. Tal y como se ha comprobado anteriormente, el grado de exposición al viento se define por la velocidad máxima de viento asociada a un intervalo de 10 minutos, para un periodo de retorno de 50 años en el emplazamiento. Esta velocidad asociada a cada una de las tres zonas de exposición al viento A, B y C definidas en el DB-HS1, se refiere a la velocidad esperada sobre un cerramiento de 10 m de altura en un terreno llano y libre de obstáculos: x Zona A cuando v = 26 m/s. x Zona B cuando v = 27 m/s. x Zona C cuando v = 29 m/s. Utilizando estas velocidades básicas marcadas por el DB-HS1 y adoptando la metodología de cálculo recogida en el DB-SE-AE, Acciones en la edificación, se van a determinar las presiones eólicas (exposición al viento), presentes en la caracterización de la exigencia básica de protección frente a la humedad. Según el DB-SE-AE, la acción de viento, en general una fuerza perpendicular a la superficie de cada punto expuesto o presión estática, puede expresarse como: ௘ ௕ ௘ ௣ [ e c . I I I . 1 ] Siendo q e [kN/m 2 ], la presión estática generada por el viento sobre un punto de la superficie del edificio, q b [kN/m 2 ] la presión dinámica del viento, c e [-] el coeficiente de exposición al viento y c p [-], el coeficiente de presión relativo a la forma y orientación del cerramiento respecto al viento. El valor de la presión dinámica del viento q b , puede obtenerse mediante la siguiente expresión, relacionando la velocidad media básica del viento v b [m/s], a lo largo de un periodo de 10 minutos en una zona plana y desprotegida (tipo II), a una altura de 10 m sobre el suelo y para un periodo de retorno de 50 años. Como se aprecia, la definición corresponde con el valor utilizado para la definición del grado de impermeabilidad en fachadas (la expresión no ha sido adaptada para su aplicación en el DB-HS 1). ௕ ௔ ௕ ଶ [ e c . I I I . 2 ] Tomando una densidad para el aire ୟ aproximadamente igual a 1,25 kg/m 3 , si bien esta es ligeramente variable en función de la altitud, temperatura y humedad III. Marco normativo de la protección frente a la humedad en la edificación.    III.- 49 Si seguimos adelante analizando el grado de impermeabilidad 4, utilizando la ec. III-4 referida al mismo grado de impermeabilidad, podemos deducir las siguientes expresiones: GI  4: GI  4: [ec. III.8] GI  4: GI  4: [ec. III.9] Igualando las ecuaciones III.8 y III.9: GI  4: GI  4: [ e c . I I I . 1 0 ] Aunque en este grado de impermeabilidad las expresiones parecen consistentes entre sí, dejan de serlo al pensar, como la lógica índica, que las características resistentes de los componentes son constantes y que por lo tanto no varían según el grado de impermeabilidad que deben resistir (por ejemplo, la resistencia de un revestimiento a la penetración de agua es la misma, sea cual sea la cantidad de agua aplicada, ya que es una propiedad dependiente del material, no de la exposición). Se indica además en el DB-HS 1, que cualquier solución aceptada, puede sustituir a aquellas que tengan un número de denominación más pequeño. No obstante, aplicando la ec. III.10, propia del grado de impermeabilidad  4, a otro grado de impermeabilidad (GI  3), para las que lógicamente también debería ser adecuada, se obtienen las siguientes paradojas: Aplicando esta condición sobre la ecuación III.6, se obtiene: [ec. III.11] Simplemente sustituyendo la ecuación III.5 en la ecuación III.11 que se acaba de obtener, se obtiene la primera incongruencia asociada a estas soluciones aceptadas: ¡¡ !! Igualmente se podría deducir que: ¡¡ !! Parametrización de la exposición a la humedad y de los ensayos de estanqueidad en cerramientos de edificación. Caracterización prestacional de su comportamiento higrotérmico.   III.- 50 Mientras que para un grado de impermeabilidad 4, la condición B2 es equivalente a B1 + B1 (ec. III.5), para un grado de impermeabilidad 3, la misma condición B2 resulta equivalente a B1 + B1 + H1 o bien a B1 + B1 + B1 (ecuación III.6). Se deduce de todo lo anterior, que la condición resistente B2 intrínseca del componente, no es constante, sino que varía con la solicitación reduciéndose conforme aumenta la solicitación, lo cual carece de sentido físico. Valiéndonos únicamente de la notación algebraica utilizada por la propia norma, se ha demostrado de su simple operación que: x Las prestaciones asignadas a una misma configuración (H1, J1, N1, J2, N2), contra toda lógica, no son constantes y propias del elemento físico del cerramiento, sino que a tenor de la normativa actual, se les supone una mayor o menor resistencia, en función del grado de exigencia. x Soluciones con prestaciones diferentes están siendo utilizadas en las mismas condiciones para enfrentarse a una misma exigencia, resultando en un riesgo variable e indeterminado de presencia inadecuada de agua y humedad en la edificación, según la solución que se adopte. x Las soluciones aceptadas recogidas por el DB-HS 1, no responden a un patrón definido ni equivalente entre ellas, respondiendo únicamente a composiciones y percepciones cualitativas extraídas de la práctica habitual y de la realización de ensayos que no representan adecuadamente la exposición real existente sobre los cerramientos. x En definitiva, las soluciones aceptadas no se ajustan a la correlación solicitación-exigencia, no resultando por tanto, prestacionales. III.3.5.- MÉTODOS DE VERIFICACIÓN EN DB-HE 1 Respecto al riesgo de aparición de humedades de condensación, tratado en el DB-HE 1, la comprobación de prestacionalidad se realiza mediante un método de verificación basado en una adaptación de la norma UNE-EN ISO 13788:2002 - Características de los elementos y componentes de edificación. Temperatura superficial interior para evitar la humedad superficial crítica y la condensación intersticial. Este método, recogido décadas antes por la norma DIN 4108 y planteado ya en 1959 (Glaser), se fundamenta en la asunción de hipótesis con fuertes limitaciones e incertidumbres, acordes al estado del conocimiento en la fecha de su desarrollo. A su planteamiento marcadamente simplista y orientado a una resolución rápida y analítica, se añade el hecho de que las soluciones aceptadas por el DB-HS 1 corresponden fundamentalmente a tipologías constructivas pesadas y de gran masa, en las que los resultados de este método presentan si cabe, una menor fiabilidad. El documento básico se aplica a todos los elementos que configuran la envolvente del edificio, excepto a cerramientos en contacto con el terreno. Dentro de la exigencia básica de limitación de la demanda energética, por su estrecha relación con los niveles de aislamiento térmico existentes, se incluye la necesidad de reducir el riesgo de aparición de humedades de condensación superficiales e III. Marco normativo de la protección frente a la humedad en la edificación.    III.- 51 intersticiales que puedan perjudicar las características de la envolvente, así como de tratar adecuadamente los puentes térmicos evitando problemas higrotérmicos en los mismos. Para reducir dicho riesgo, se define este método de verificación basado en unos simples principios que se aplicarán de forma independiente para la comprobación de dos efectos diferenciados: condensación superficial en la hoja interior del cerramiento y condensación intersticial en el cerramiento. Ambos métodos de verificación se desarrollan a continuación, completando la metodología marcada en la norma, con otras partes no recogidas en la misma y que únicamente aparecen mostradas en la citada norma UNE. III.3.5.1.- Método de verificación frente a la condensación superficial La comprobación frente a condensaciones superficiales, no es necesaria en particiones interiores que linden con espacios no habitables con escasa producción de vapor de agua. El cumplimiento de la exigencia de prestación frente a la condensación superficial se acredita mediante la comparación del factor de temperatura de la superficie interior existente f Rsi y el factor de temperatura de la superficie interior mínimo f Rsi,min . La verificación se realiza mediante el uso de datos climáticos interiores y exteriores referidos al mes de enero (condiciones más desfavorables), para la localidad de ubicación del edificio. Figura III.20.- Datos climáticos mensuales de capitales de provincia, que también serán utilizados a lo largo del capítulo VI. Los datos climáticos relativos a las condiciones exteriores, han sido tabulados en el DB-HE 1 para las capitales de provincia españolas, en base a valores medios mensuales. Para aquellos edificios fuera de las capitales, en zonas con datos estadísticos no registrados, las condiciones se aproximan del siguiente modo: Parametrización de la exposición a la humedad y de los ensayos de estanqueidad en cerramientos de edificación. Caracterización prestacional de su comportamiento higrotérmico.   III.- 52 x Para altura topográfica del municipio inferior a la de su capital de provincia, se adoptarán los valores tabulados para la capital de provincia. x Para altura topográfica del municipio superior a la de su capital de provincia: o Se reducirá 1 ºC en la temperatura media por cada 100 m de desnivel. o Se calculará la P sat en la capital de provincia, para la temperatura relativa al mes de enero, mediante la expresión: ௦௔௧ భళǡమలవഇ మయళǡయశഇ [ e c . I I I . 1 2 ] o Se obtendrá la P v en la capital de provincia, partiendo del dato de la humedad relativa tabulada: ௩ ௦௔௧ [ e c . I I I . 1 3 ] o Se calculará la P sat en el municipio, conocida su temperatura en base al desnivel existente con la capital, mediante la ec. III.12. En caso de que la temperatura sea menor a 0 ºC, se utilizará la siguiente expresión: ௦௔௧ మభǡఴళఱഇ మలఱǡఱశഇ [ e c . I I I . 1 4 ] o Finalmente se estima la humedad relativa exterior de cálculo para el municipio, dividiendo: ௠௨௡௜௖௜௣௜௢ ௉ ೡǡ೎ೌ೛೔೟ೌ೗ ௉ ೞೌ೟ǡ೘ೠ೙೔೎೔೛೔೚ [ e c . I I I . 1 5 ] Para las condiciones interiores, se utiliza una temperatura ambiental fijada en 20 ºC y una humedad relativa obtenida mediante alguno de los siguientes sistemas: x Mediante dato concreto conocido, cuando la humedad relativa se mantenga constante por el empleo de un sistema de climatización, sumando 0,05 en tanto por uno como margen de seguridad. x Conocida la tasa de producción de humedad G [kg/h] y la renovación de aire existente n [h -1 ], utilizando las siguientes expresiones: o Cálculo del exceso de humedad interior generada [kg/m 3 ], en función de la producción y renovación de aire en un local de volumen V [m 3 ], mediante: ீ ௡௏ [ e c . I I I . 1 6 ] o Cálculo del exceso de presión de vapor en el local [Pa], calculado mediante la siguiente expresión en función de la temperatura interior [K] y exterior [K] y la constante del gas para el agua R v (462 Pa m 3 / kg K): ௩ ௜௡௧ ௘௫௧ [III.17] o Cálculo de la humedad relativa interior, en función de la presión de vapor en el interior (P ext + ), calculada P ext mediante la ec. III.13; y la P sat en el interior obtenida mediante la ecuación III.12, conocida la temperatura: ௜௡௧௘௥௜௢௥ ௉ ೔೙೟ ௉ ೞೌ೟ [ e c . I I I . 1 8 ] III. Marco normativo de la protección frente a la humedad en la edificación.    III.- 53 El factor mínimo f Rsi,min , que debe ser superado en el cerramiento, se obtiene en base a la clase de higrometría asignada al local (clase 3 a 5) y la severidad de la zona climática de invierno, identificada por las letras A, B, C, D y E y presentado en la siguiente figura: Figura III.21.- Factor de temperatura de la superficie interior mínimo. La higrometría del local se basa en la clasificación efectuada por la norma EN ISO 13788:2001. En cuanto a la clase de higrometría asignada al local, se define: x Clase 5: espacios en los que se prevea una gran producción de humedad, tales como lavanderías y piscinas. x Clase 4: espacios en los que se prevea una alta producción de humedad, tales como cocinas industriales, restaurantes, pabellones deportivos, duchas colectivas u otros de uso similar. x Clase 3 o inferior: espacios en los que no se prevea una alta producción de humedad. Se incluyen en esta categoría todos los espacios de edificios residenciales y el resto de los espacios no indicados anteriormente. La zona climática de invierno viene caracterizada en el CTE DB-HE 1, en función de la tabulada para la capital de provincia y el desnivel topográfico existente con el municipio de aplicación. La determinación del factor f Rsi,min , también puede realizarse de forma analítica, partiendo de la presión de vapor máxima admisible en el interior del local para una determinada temperatura interior. Esta limitación establece que la humedad relativa en el interior del local nunca deber alcanzar 0,8 (la condensación efectiva se produciría con ௜௡௧ ). Esta condición conservadora se establece con objeto de que no se den las condiciones de humedad adecuadas para el desarrollo de mohos en la superficie interior del cerramiento, aun cuando no se produzca condensación. De tal modo, conocida la presión de saturación a 20 ºC (2337 Pa) y la presión de vapor de agua [Pa] en el interior a partir de la humedad relativa, se obtiene la presión de saturación máxima admisible en la superficie interior: ௩ǡ௜ ௡௧ ௜௡௧ [ e c . I I I . 1 9 ] ௦௔௧ ǡ௔ௗ௠ ௉ ೡǡ೔೙೟ ଴ǡ଼ [ e c . I I I . 2 0 ] Operando desde la ecuación III.12, es posible obtener la expresión empírica que relaciona la temperatura mínima en la superficie interior, para la presión de saturación de exigencia. Parametrización de la exposición a la humedad y de los ensayos de estanqueidad en cerramientos de edificación. Caracterización prestacional de su comportamiento higrotérmico.   III.- 54 ௦௜ ǡ௠௜௡ ଶଷ଻ǡଷ ୪୭୥ ೐ ು ೞೌ೟ లభబǡఱ ଵ଻ǡଶ଺ଽି୪୭୥ ೐ ು ೞೌ೟ లభబǡఱ [ e c . I I I . 2 1 ] Tomada la temperatura interior en 20 ºC y la temperatura exterior conocida, el factor de temperatura de la superficie interior mínimo, se determina resolviendo: ோ௦௜ ǡ௠௜௡ ఏ ೞ೔ǡ೘೔೙ ିఏ ೐ ଶ଴ିఏ ೐ [ e c . I I I . 2 2 ] El cálculo del factor f Rsi que acredita el cumplimiento de la prestación por comparación con el valor anterior, se obtiene mediante la transmitancia térmica U [W/m 2 K], del cerramiento, partición interior o puente térmico: ோ௦௜ [ e c . I I I . 2 3 ] Esta ecuación responde a la estimación del comportamiento isotrópico y homogéneo de las hojas del cerramiento, de tal manera que sus características térmicas pueden ser definidas mediante un único parámetro R [m 2 K/W] de resistencia térmica, constante para cada una de las capas del mismo. Operando bajo esta hipótesis, se tiene que: ் ௦ǡ௘ ௝ ௡ ௝ୀ ଵ ௦ǡ௜ [ e c . I I I . 2 4 ] ଵ ோ ೅ [ e c . I I I . 2 5 ] ௦௜ ௘௫௧ ௜௡௧ ௘௫௧ ோ ೞǡ೐ ା σ ோ ೕ ೙ ೕసభ ோ ೅ [ec. III.26] Partiendo de la ecuación III.26 y dado que el factor de temperatura de la superficie interior puede definirse según la ec. III.22, resulta inmediato deducir la expresión III.23: ோ௦௜ ఏ ೞ೔ ିఏ ೐ ఏ ೔೙೟ ିఏ ೐ ோ ೞǡ೐ ା σ ோ ೕ ೙ ೕసభ ோ ೅ ோ ೞǡ೐ ା σ ோ ೕ ೙ ೕసభ ோ ೞǡ೐ ା σ ோ ೕ ೙ ೕసభ ାோ ೞǡ೔ ோ ೞǡ೔ ோ ೅ ௦ǡ ௜ El valor asignado para la resistencia térmica superficial interior R si corresponde a 0,25 m 2 K/W, representando los casos más desfavorables de riesgo de condensación en las esquinas del cerramiento. De lo anterior se deduce que la prestación frente a condensaciones superficiales, se articula estableciendo los valores de aislamiento necesarios para garantizar que la temperatura en la superficie interior del cerramiento nunca provoque una humedad relativa inadecuada sobre la misma. En general, para clases de higrometría 4 o inferior, el cumplimiento de la transmitancia térmica máxima en cerramientos (véase figura III.22), fijada por el DB-HE 1 para evitar descompensaciones entre la calidad térmica de diferentes espacios, se considera suficiente para controlar el riesgo de condensaciones superficiales. III. Marco normativo de la protección frente a la humedad en la edificación.    III.- 55 No obstante, los puentes térmicos siguen precisando de una verificación adicional al respecto, por su mayor transmitancia térmica respecto a los valores que caracterizan al cerramiento. Figura III.22.- Transmitancia térmica máxima de cerramientos y particiones interiores de la envolvente térmica para evitar descompensaciones en la calidad térmica. III.3.5.2.- Método de verificación frente a la condensación intersticial La comprobación frente a condensaciones intersticiales, no es necesaria en cerramientos con barreras contra el paso de vapor de agua en la parte caliente del cerramiento. Para particiones interiores en contacto con espacios no habitables en los que se prevea gran producción de humedad, es obligatorio colocar la barrera de vapor en el lado del espacio no habitable. Para esta exigencia, el ámbito de estudio de extiende a todas las superficies interiores que configuran las hojas del cerramiento, si bien la mecánica de verificación es similar en cuanto a sus fundamentos, según norma EN ISO 13788:2001. Así, la verificación de la formación de condensaciones intersticiales se obtiene por comparación entre la presión de vapor y la presión de saturación que existe en cada punto intermedio del cerramiento, para las mismas condiciones ambientales correspondientes al mes de enero analizadas en el punto anterior. Conocidas las condiciones interiores y exteriores de cálculo, será necesario determinar el rango de temperaturas a lo largo de las diferentes hojas del cerramiento, la distribución de presiones de saturación asociadas a dichas temperaturas y por último, la distribución de presiones de vapor. En caso de producirse condensaciones en algún punto (P v > P SAT ), debe repetirse el procedimiento anterior para cada mes del año, comprobando en el balance anual, que la cantidad de humedad evaporada, es superior a la condensada. Si la condensación se produce en la superficie de los materiales aislantes, ésta no será admisible sea cual sea el resultado de este balance anual. Con muy buen criterio el DB referido a ahorro de energía, impide la presencia de agua líquida en contacto con los materiales aislantes presentes en las envolventes, dado que su presencia incrementa en gran medida la conductividad térmica del material Parametrización de la exposición a la humedad y de los ensayos de estanqueidad en cerramientos de edificación. Caracterización prestacional de su comportamiento higrotérmico.   III.- 56 (como ya se presento en el Capítulo II.2 y de forma mucho más acusada a como se analiza en el Capítulo VI, que solo se refiere a la humedad en los materiales en forma de vapor). Únicamente en el caso de la disposición constructiva de cámaras ventiladas exteriores, con el aislante inmediatamente posterior al revestimiento exterior fijado mecánicamente esta condición no podría cumplirse, dado que la precipitación sobre el cerramiento suele mojar la superficie del aislante posterior. Afortunadamente, la constante renovación de aire en la cámara y la radiación solar que suele producirse contribuyen al rápido secado de su superficie. En cualquier otro caso, la presencia de agua en contacto con el aislante provocará una disminución prolongada de sus propiedades térmicas o la imposibilidad de conocer de forma eficaz si se dan las condiciones adecuadas para la rápida evaporación del agua líquida. Es por ello que el documento prefiere impedir que se produzcan contactos de agua líquida con los materiales aislantes. Por todo ello, resulta absolutamente inverosímil que el DB-HS1 adopte como posible barrera frente a la penetración de agua a estos mismos materiales aislantes térmicos, colocándolos para cumplir su función, en condiciones de contacto con agua líquida. Si bien su estructura interna permite efectivamente que puedan participar en la prevención de la penetración de agua líquida, al mismo tiempo se están reduciendo drásticamente las prestaciones térmicas del cerramiento (aun siendo un aislante no hidrófilo), por lo que esta utilización no resulta aceptable. En todo caso, los elementos utilizados como barrera frente a la penetración de agua, han de impedir la penetración de agua líquida hasta la superficie del aislante térmico, salvo en el caso de cámaras ventiladas exteriores con aislante, donde dicha posibilidad sería difícil aunque sí muy recomendable. Para el cálculo de la verificación se utilizan los mismos parámetros ambientales empleados para condensaciones superficiales, admitiendo la siguiente aproximación para la humedad relativa interior: x Clase 5: Humedad relativa del 70%. x Clase 4: Humedad relativa del 62%. x Clase 3 o inferior: Humedad relativa del 55%. Asumiendo que la distribución de temperaturas a lo largo del cerramiento depende de las temperaturas del aire a ambos lados de la misma, de las resistencias térmicas superficiales R si y R se y de la resistencia propia de cada capa R j , el procedimiento para obtener la distribución lineal de temperatura en cada una de las hojas del cerramiento se basa en las expresiones III.24 y III.26: ௦௘ ௘௫௧ ௜௡௧ ௘௫௧ ோ ೞǡ೐ ோ ೅ [ec. III.27] ௞ ௘௫௧ ௜௡௧ ௘௫௧ ோ ೞǡ೐ ା σ ோ ೕ ೖ ೕసభ ோ ೅ [ec. III.28] III. Marco normativo de la protección frente a la humedad en la edificación.    III.- 57 ௦௜ ௘௫௧ ௜௡௧ ௘௫௧ ோ ೞǡ೐ ା σ ோ ೕ ೙ ೕసభ ோ ೅ [ec. III.29] Aunque el valor adoptado en la ecuación III.23 para la resistencia térmica superficial interior es constante e igual a 0,25 m 2 K/w, este valor representa el caso más desfavorable, para condensaciones superficiales en esquinas del paramento. Valores más generales para las resistencias térmicas superficiales, son aportados por el propio Documento Básico HE 1: Figura III.23.- Resistencias térmicas superficiales de cerramientos en contacto con el aire. Arriba: Cerramientos exteriores / Abajo: Particiones interiores. La distribución de temperaturas en cada punto del cerramiento, permite utilizando las expresiones III.12 y III.14, establecer de forma paralela la distribución lineal de presiones de saturación a lo largo del espesor del cerramiento. Idéntica metodología puede utilizarse, conocida la presión de vapor de agua en el ambiente interior y exterior (ec. III.13), para determinar la presión de vapor existente a lo largo del espesor del cerramiento, para compararla con las P sat obtenidas. ௩ǡ௞ ௩ǡ ௘௫ ௧ ௩ǡ௜ ௡௧ ௩ǡ ௘௫ ௧ ௌௗ ೖ ௌௗ ೅ [ec. III.30] Será necesario conocer el espesor de aire equivalente de cada hoja frente a la difusión de vapor de agua, donde e [m], indica el espesor de la hoja considerada y [-], el factor de resistencia a la difusión del vapor de agua de dicha hoja: Parametrización de la exposición a la humedad y de los ensayos de estanqueidad en cerramientos de edificación. Caracterización prestacional de su comportamiento higrotérmico.   III.- 58 [ e c . I I I . 3 1 ] La representación gráfica de los resultados se hace de forma gráfica mediante líneas rectas sobre la sección del cerramiento, utilizando los espesores de capa equivalentes a la difusión de vapor de agua. Figura III.24.- Distribución de P v y P SAT en un cerramiento multicapa, sin existencia de condensaciones para las condiciones ambientales del mes considerado. Si bien se indica en el DB HE 1 que en caso de condensación deberá realizarse un balance anual condensación – evaporación, para la verificación de la solución, no se incluye en su articulado referencia alguna a cómo desarrollar este balance. En su lugar, se hace referencia al método recogido por la norma EN ISO 13788:2002, en la que se funda todo el procedimiento. Para realizar este balance, el flujo de transferencia de humedad g [kg/m 2 s], se asimila a una difusión pura de vapor de agua, unidireccional y descrita por la reducción analítica de la ley de Fick, cuyo potencial de movimiento es la presión de vapor existente a un lado y otro del cerramiento P [Pa]. Esta aproximación, como se ha presentado en el Capítulo II, no resulta enteramente satisfactoria para caracterizar los procesos de movimiento de humedad en medios porosos: ஽ ೛ ο௉ ఓ ο௫ ௣ ο௉ ௌௗ [ e c . I I I . 3 2 ] El valor de D p , coeficiente de difusión del vapor de agua en un volumen de aire, puede tomarse como constante e igual a 2 · 10 -10 kg/m s Pa, si bien es variable con la temperatura y la presión barométrica ambiente. Partiendo del cálculo del flujo de humedad a través del cerramiento mediante la ecuación III.33, es posible determinar la cantidad de agua condensada en un determinado punto c, mediante la diferencia de los flujos de humedad que llegan y salen del punto c de condensación. Para ello, en el punto de condensación debe igualarse la presión de vapor, con la presión de saturación admisible en el punto c. III. Marco normativo de la protección frente a la humedad en la edificación.    III.- 65 La norma específica varios procedimientos diferentes para estimar la solicitación por lluvia batiente sobre cerramientos, analizando diferentes situaciones de exigencia (en términos de media anual a largo plazo y en términos de periodos concretos a corto plazo). Para ello se sirve de observaciones horarias de viento y lluvia, así como de registros sinópticos, todos ellos recopilados según los métodos especificados por la Organización Meteorológica Mundial (WMO, 2010). En todos los casos, la estimación de la exposición se asocia a una orientación dada del cerramiento, por lo que permiten diferenciar la exposición concreta a la lluvia batiente de cada posible orientación de la fachada en el emplazamiento estudiado. Para ello, en base a datos horarios de viento y lluvia, la norma define dos procedimientos de cálculo cuantitativo, que determinan el índice medio anual de exposición I A (que caracteriza el contenido de humedad de una superficie exterior absorbente) y el índice por periodo de humedecimiento I S (que caracteriza la probabilidad de penetración de la lluvia a través del cerramiento, durante un periodo de tiempo concreto). Por otro lado, en base a datos medios de viento y registros sinópticos de la presencia e intensidad de lluvia según el código meteorológico, se define un procedimiento de cálculo cualitativo que determina el periodo de tiempo durante el cual se humedece una superficie exterior absorbente, estimando un periodo de retorno de 10 años. La medida de este periodo en cierta forma cualitativa, resulta una medida igualmente válida para caracterizar comparativamente la exposición anual del cerramiento. Los índices de exposición cuantitativos calculados se asocian a condiciones de referencia, propias de las estaciones meteorológicas donde se recopilan los datos empleados (terreno despejado, altura sobre la rasante de 10 m…). Para que estos valores de exposición puedan ser corregidos en su aplicación sobre cerramientos verticales en condiciones concretas de altura, exposición al viento, obstáculos en su entorno… la norma define una serie de coeficientes de ajuste que permiten la obtención de índices de exposición locales (véase el capítulo II). Dado que los datos empleados se basan en mediciones realizadas en estaciones meteorológicas controladas, las conclusiones obtenidas de los mismos, son solo válidas en el entorno cercano de las mismas. Así, es necesario realizar mediciones directas en los cerramientos de zonas montañosas, acantilados abruptos, zonas con fuertes precipitaciones convectivas (más del 25%) y zonas de pluviometría mayoritaria en forma de nieve o granizo, donde las condiciones difieren en gran medida de las registradas en las estaciones meteorológicas más próximas. Igualmente se proponen ciertos límites a la validez de los índices calculados aplicando los procedimientos descritos en la norma: se expone que los índices calculados a partir de datos de estaciones situadas en emplazamientos de interior, no son representativos de edificios situados a menos de 8 km del mar. No obstante, en regiones predominantemente planas, los resultados obtenidos serían validos para una distancia de hasta 100 km desde la estación de medición. En regiones con colinas, esta validez puede considerarse algo inferior. [Document text truncated for crawler view.]