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Por qué es recomendable, en una casa de madera, dejar las superficies interiores de madera sin barnizar o pintar para conseguir un mayor ahorro de energía.

 

Como se explicó, sucintamente, en el post Wood2new – Madera y bienestar, y se apuntó brevemente en el anterior post Sándwich para muros con materiales locales y sostenibles:  corcho + lana de oveja + CLT – Muros II, las superficies interiores de madera pueden actuar como un estabilizador térmico y, además, ecualizan la humedad interior.

Como se considera que el tema es muy importante, se profundizará en base a las últimas investigaciones en los países nórdicos.

Imagen de Stora Enso

La capacidad de Wood para estabilizar la humedad

La interacción entre las superficies de madera y el aire interior ha despertado un interés creciente. Las fluctuaciones diarias a corto plazo en la humedad interior provienen de la humedad causada por el uso de las habitaciones. Períodos más largos de lluvia y el cambio en las estaciones tienen efectos a más largo plazo. Como material higroscópico, la madera absorbe y libera humedad (vapor de agua) en un esfuerzo por lograr la humedad de equilibrio con ambiente. La humedad relativa del aire interior varía significativamente durante el día y durante diferentes épocas del año. Los materiales higroscópicos pueden reducir las variaciones de los picos de humedad relativa del aire interior mediante el uso del tampón de humedad (moisture buffering), lo que reduce la carga en la ventilación del edificio. Disminuir el uso de la ventilación mecánica ahorra energía. La capacidad de amortiguación de la humedad de la madera es tres veces mayor que el hormigón y el ladrillo, y el doble de grande que el yeso. Gracias a su capacidad para amortiguar la humedad, la madera puede desempeñar un papel activo en la estabilización de la humedad del aire interior. Sin embargo, estas capacidades aún no se están explotando a gran escala.

El conocimiento sobre el efecto de disminución de la humedad es importante, ya que indica que la humedad producida en un espacio no se lleva directamente a los sistemas de ventilación, sino que está parcialmente unida al material higroscópico. La menor variación de humedad asegura un mejor microclima en el espacio interior, donde el aire no es demasiado húmedo o demasiado seco. Se ha probado que las superficies interiores de madera porosas, o permeables, y transpirables, el porcentaje de humedad del aire interior era menor en comparación con un sitio donde las superficies interiores estaban pintadas con una pintura que formaba una película impermeable.

Los estudios han demostrado que las superficies no tratadas de madera pueden reducir los valores extremos causados por variaciones en la humedad del aire de interior hasta el 63 %, cuando están comparadas con el cartón-yeso pintado. Además, la humedad del aire interior permanece óptima durante más tiempo.

El amortiguamiento de la humedad juega un papel importante en la comprensión de los riesgos que plantea el crecimiento biológico tales como el moho y el impacto del aire interior en la salud de los ocupantes. Es importante tener en cuenta los problemas de salud y la capacidad de amortiguación de la humedad en los cálculos higrotérmicos y en el diseño de sistemas de clima interior.

Las especies de árboles, el grano de la superficie de la madera y el tratamiento superficial afectan a la capacidad de amortiguación de la madera. La capacidad de amortiguación de la humedad de la madera es mejor cuando la superficie se deja sin tratar.

En una comparación de casas idénticas donde una estaba revestida con madera maciza, en una segunda se usaron tableros de cartón-yeso y en una tercera se utilizó madera contrachapada, la casa con madera maciza tuvo la menor y más estable humedad relativa en comparación con las otras alternativas. La casa con el cartón-yeso tenía la humedad relativa más alta de interior. La casa con la madera contrachapada tenía una menor humedad interior relativa que la de los paneles de yeso, pero las fluctuaciones de temperatura eran las más altas de las tres.

El estudio muestra el revestimiento interior de pino y abeto puede reducir la humedad relativa de interior hasta el 50 % en comparación con la opción de paneles de cartón-yeso pintados. Los elementos acústicos perforados, que son paneles de madera contrachapado con superficies tratadas, también reducen las fluctuaciones de humedad en un 30 %.

Un segundo estudio investigó los efectos del tablero de fibra de madera porosa. Este material redujo los picos de humedad hasta en un 75-80 %. Debido a la alta capacidad de amortiguación de la humedad del tablero de fibra de madera, la humedad interior óptima también duró más tiempo. Sin embargo, el tablero de fibra de madera no se utiliza a menudo como material del diseño interior como tal – habitualmente se pinta o se laca.

Diferentes especies de árboles tienen diferentes capacidades de amortiguación de la humedad. También puede haber tanta variación dentro de una misma especie como entre diferentes especies. Esta variación proviene de diferentes cantidades de madera temprana, madera tardía y compuestos solubles, tasas de crecimiento y porosidad de la madera. Todos estos factores afectan cómo la madera absorbe y libera humedad.

Se ha desarrollado un método para clasificar materiales de construcción por su capacidad práctica de tampón de humedad (Moisture Buffering Value Practical, MBVPractical). El MBVPractical se determina en un montaje experimental donde la muestra se expone a cambios de paso cíclicos en HR entre valores altos y bajos durante 8 y 16 horas, respectivamente. La unidad de MBVpractical es g/(m2 ·% HR).

Los valores MBVpractical se pueden clasificar usando cinco categorías diferentes. La categoría Excelente es superior a 2. La categoría Buena se encuentra entre 1 y 2, Rango moderado entre 0,5 y 1, Rango limitado entre 0,2 y 0,5 y Rango insignificante entre 0 y 0,2. Por ejemplo, el valor del hormigón está por debajo de 0,4. El cartón-yeso y el ladrillo son de 0,6 y 0,4, respectivamente. Para el abeto y el abedul no tratados los valores son, aproximadamente, de 1.0 y 0.8, respectivamente.

La diferencia en la capacidad de amortiguación de la humedad reside en el grano de la madera. Los cortes radiales o tangenciales se clasifican como moderados o buenos para todas las especies arbóreas, mientras que la superficie de testa está en la categoría excelente. La difusión de la humedad es más rápida en las coníferas que en las frondosas o tropicales.

Los estudios confirman que la dinámica del intercambio de humedad entre el ambiente interior y el material de madera durante las fluctuaciones diarias típicas de humedad se limita a unos pocos milímetros detrás de la interfaz aire-madera.

Cualquier revestimiento superficial reducirá la capacidad de amortiguación de la humedad de cualquier material de interior. Esto significa que la permeabilidad del revestimiento tiene un impacto crítico en la humedad del aire interior. Para aprovechar la capacidad de amortiguación de la humedad de los materiales interiores, la resistencia al vapor del recubrimiento debe ser baja. Los estudios han demostrado que la humedad relativa interior permanece más estable donde el revestimiento superficial es un material permeable al vapor y la madera puede funcionar correctamente cuando se compara con revestimientos superficiales que son impermeables al vapor de agua.

Un revestimiento de barniz o látex puede reducir la capacidad de amortiguación de la humedad de la madera hasta un 50 %. El efecto de la pintura acrílica de base agua es menos severo. Un aumento en la concentración de pigmentos en el recubrimiento generalmente aumenta su permeabilidad a la humedad, lo que, a su vez, aumenta la transmisión de humedad a través de la película de recubrimiento.

Las mayores tasas de adsorción de humedad se encontraron para la madera sin recubrir, seguido de madera recubierta con un revestimiento acrílico acuoso.  La más lenta corresponde con los alquídicos en base solvente.

Al seleccionar un recubrimiento adecuado, tenga en cuenta la capacidad de amortiguación de la humedad de la madera. Compruebe los efectos del revestimiento superficial sobre la transmisión de vapor. La resistencia al vapor normalmente no está indicada en la etiqueta, sino que debe ser solicitada al fabricante. La información sobre el efecto de los recubrimientos sobre las propiedades de amortiguación de la humedad de diversos materiales a base de madera debe estar fácilmente disponible tanto para profesionales (diseñadores y arquitectos) como para consumidores. Sin embargo, una declaración típica de producto para revestimientos no proporciona mucha información que apoye la elección del material adecuado cuando el objetivo es mantener la propiedad de adsorción de la madera.

El área superficial del material amortiguador de la humedad afecta significativamente la estabilidad de la humedad. El aumento de la superficie reduce las fluctuaciones en la humedad interior. Cuando el área superficial es pequeña, aumenta la importancia del aislamiento térmico y la capacidad de amortiguación de la humedad del material de revestimiento interior.

El efecto de amortiguación de la humedad de la madera se puede utilizar cuando los requisitos de clase de superficie para una clase de fuego permiten el uso de madera. El área superficial, el tratamiento superficial, y el grano de madera son los factores críticos en la madera que está funcionando como un estabilizador de la humedad. Los mejores resultados se consiguen utilizando madera no tratada como material interior. Si no es posible dejar sin tratar la superficie de madera de la cara vista, una manera de aumentar el buffer de humedad es permitir que el aire circule detrás del revestimiento de madera cuyas superficies no serán tratadas.

El área de superficie de amortiguación de la humedad también puede aumentarse cortando ranuras en la cara posterior de las tablas de madera del revestimiento. En este caso, se debe tener cuidado para asegurar que el aire pueda alcanzar esta superficie. Por ejemplo, la casa “Luukku” de la Universidad Aalto, construida en 2010, utiliza este enfoque.

Tablas de madera con el área superficial incrementada

Todos los tratamientos de superficie reducen la capacidad de amortiguación de la humedad de la madera, por lo que se debe prestar atención a la resistencia al vapor de cualquier revestimiento. Cuando la permeabilidad al vapor de un recubrimiento es baja, aumente el área superficial de la madera y viceversa. Cuando la permeabilidad al vapor de un revestimiento es alta, el área superficial puede ser menor.

 

El potencial de la madera como un ecualizador de calor

O como un radiador. Se basa en el calor latente que se forma cuando la humedad en el aire está ligada a una estructura de madera. La característica se basa en el calor liberado durante una transición de fase en la humedad. El fenómeno se puede utilizar para ahorrar energía. El cambio de temperatura que esto produce puede ser utilizado para mejorar el confort de la temperatura, reduciendo la carga en los sistemas de ventilación y el consumo de energía. La temperatura de la superficie aumenta cuando la humedad es absorbida por la madera, y disminuye cuando la humedad se evapora de la madera. La superficie de madera puede entonces actuar como un panel de calefacción natural o un elemento de refrigeración.

Los estudios indicaron que el ahorro indirecto de energía puede ser alrededor de un 5 % para la calefacción y de un 5-20 % para el enfriamiento.

El proyecto noruego Wood – Energy, Emissions, Experience (WEEE) estudió el efecto de las superficies interiores de madera sobre el bienestar de las personas mediante el uso de métodos objetivos y subjetivos. Un resultado del estudio global fue que la acción de los paneles de madera como un “radiador de calor” podría disminuir el consumo total de energía y, también, mejorar la comodidad de los pisos cuando los cambios de humedad se pueden ajustar según el grado de uso del espacio interior o la hora del día.

La segunda parte del estudio examinó la posibilidad de utilizar revestimientos de madera para calentar baños. Después de una ducha hubo una reacción rápida entre la humedad formada y las superficies de madera, lo que llevó a un aumento de la temperatura de unos tres grados Celsius. Entonces, el ahorro de energía se da al bajar la temperatura del baño de 23 °C, por ejemplo, a 20 °C. La disminución de la necesidad de calor en el baño fue el resultado del calor latente en las superficies de madera.

Las superficies de madera como ecualizadores de calor tienen un potencial significativo, especialmente cuando se utilizan junto con un sistema de calefacción y ventilación bien gestionado. En el futuro, los cálculos energéticos deben tener en cuenta los materiales higroscópicos al determinar el uso de energía estimada de los edificios.

 

Bibliografía:

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  • Simonson , Salonvaara M., Ojanen T., Improving indoor climate and comfort with wooden structures, VTT Publications. 2001.
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  • Rode C. et al., Moisture buffering of building materials, Report. Technical, University of Denmark. 2005.
  • Kraniotis, D. et al. Norja, Thermography measurements and latent heat documentation of Norwegian spruce (Picea abies) exposed to dynamic indoor climate, J Woos sci (2106) 62:203-209.
  • Hameury, S., Influence of coating system on the moisture buffering capacity of panels of Pinus sylvestris, Wood Material Science and Engineering 2(3-4): 97-105, 2007.
  • Nore, K., Kraniotis, D., Brücker, C. Norja, The principles of sauna physics, Energy Procedia (2015) 78: 1907-1912.
  • Kraniotis, D. et Nore, K. Norja, On simulating latent heat phenomena in a sauna, Norwegian Institute of Wood Technology.
  • Kraniotis, D. et al. Norja, Impact of air infiltration rates on moisture buffering effect of wooden surfaces, 36th AIVC Conference” Effective ventilation in high performance buildings”, Madrid, Spain, 23-24 September 2015.

 

Madera Estructural© les ofrece una traducción de un artículo publicado en la publicación CSTC-Contact, edición del  tercer trimestre del año 2013, del CSTC (Centre Scientifique et Technique de la Construction) de Bélgica. Los autores son: F. Dobbels (ir.-arch., chef de projet, division Energie et bâtiment, CSTC), P. Steskens (dr. ir., chef de projet, laboratoire Caractéristiques énergétiques, CSTC) y A. Janssens (dr. ir.-arch., UGent).

Es interesante porque es una pequeña guía para orientarse en la prescripción de una lámina impermeable o de una barrera/freno de vapor para colocar en las cubiertas de madera inclinadas.

 

 

“El riesgo de condensación interna en los tejados inclinados depende en gran medida de la elección del bajo-tejado y el rendimiento de la estanqueidad al aire y al vapor del sándwich de la cubierta. Este tema ha sido discutido en la Infofiche 12 en 2004. A raíz de un estudio reciente, un nuevo método de clasificación se introdujo para la impermeabilización y la estanqueidad al aire de las cubiertas inclinadas. Esta clasificación significa que cuando se considera el aislamiento de un tejado inclinado, también se asegurará de que sea hermético.

 

Histórico

Hasta el momento, los únicos documentos del CSTC que sientan las bases para el diseño higrotérmico de las cubiertas inclinadas se remontan a los años 70 y 80.

 

Sin embargo, un estudio reciente realizado en colaboración con la Universidad de Gante, ha llevado a la CSTC a actualizar un poco este método (en consulta con el sector a través de la CT Couvertures).

 

Las clases de estanqueidad al aire para las cubiertas inclinadas

En el pasado, a menudo se consideraba, erróneamente, que era suficiente prever una barrera de estanqueidad al aire y al vapor de agua para asegurar la estanqueidad al aire de la cubierta, olvidando así que la estanqueidad buscada se obtenía por el buen acabado de las juntas y los enlaces. Es una de las razones por la cual este nuevo método pone un punto de honor para que la atención necesaria se preste a la obtención de una barrera de estanqueidad al aire y al vapor continua.

 

Con el fin de garantizar de que la elección de un bajo-tejado y de una barrera de estanqueidad al aire y al vapor se realice teniendo en cuenta suficientemente el grado real de estanqueidad al aire, se desarrolló una clasificación pragmática incluyendo tres niveles de estanqueidad al aire:

 

  • La clase L0, que no tiene en cuenta la estanqueidad al aire, no es, en principio, ya admisible para los edificios calefactados (dado el riesgo de daños que genera).

 

  • La clase L1 permite alcanzar un nivel de estanqueidad al aire teórico respetando algunas normas de base simples [ver la versión larga de este artículo].

 

  • La clase L2, por fin, puede obtenerse después de una prueba de presurización. Este tipo de prueba tiene por objeto detectar las inevitables fugas y, cuando proceda, repararlos. A largo plazo, el control del proceso de ejecución podría permitir evitar la realización sistemática de esta prueba.

 

elección del tipo de estanqueidad al aire y al vapor de agua en función del tipo de bajo-tejado y del clima interior

elección del tipo de estanqueidad al aire y al vapor de agua en función del tipo de bajo-tejado y del clima interior

 

Climas interiores

Climas interiores

 

Un método renovado que permite evitar los problemas de humedad

Ni que decir tiene que si la estanqueidad al aire del sándwich del tejado es un parámetro de los más importantes, lo mismo ocurre con la elección de la capa de impermeabilización. Sólo para no perjudicar a la capacidad de secado del tejado, se recomienda no utilizar más que sub-tejados permeables al vapor, es decir, de tipo S1 (Sd, bajo-cobertura ≤ 0,5 m) o del tipo S2 (Sd, bajo-cobertura ≤ 0,05 m). Se desaconsejan vivamente los bajo-tejado con un valor sd superior a 0,5 m.

 

Para evitar los problemas de humedad debidos a la difusión de vapor de agua a través del tejado, conviene velar por que la resistencia a la difusión de vapor de las capas disminuya del interior hacia el exterior. Es decir, las capas que se encuentran del lado caliente del aislamiento deben ser suficientemente aptas para retener el vapor (es decir, hacer función de para-vapores).

 

El cuadro de arriba permite determinar, sobre la base del tipo bajo-tejado y el clima interior, el tipo de estanqueidad al aire y al vapor que debe utilizarse para una cubierta inclinada aislada.

Conclusion

Este artículo levanta una esquina del velo acerca del nuevo método que permite evitar los problemas de humedad en los tejados inclinados. La versión larga del artículo abordará con todo detalle la elección del bajo-tejado y los resultados de estanqueidad al aire y al vapor del sándwich del tejado.”

 

Vía:

http://www.cstc.be/homepage/index.cfm?cat=publications&sub=bbri-contact&pag=Contact39&art=594

Una versión más completa de este artículo está en:

http://www.dakweb.nl/rbf/2005-2/RBF%202005-2P06-9.pdf