Comunicación presentada al III Congreso Edificios Energía Casi Nula:
Autora
- Emma Romero Brey, Responsable Técnico Sistemas Constructivos, FINSA
Resumen
Para la consecución de edificios nZEB es clave tratar de minimizar las pérdidas de calor a través de la envolvente del edificio, que depende de la transmitancia térmica de los elementos constructivos, del estudio en detalle constructivo de los puentes térmicos y del control de las posibles filtraciones de la envolvente. Especialmente en los sistemas de entramado ligero de madera, la utilización de espesores más altos de aislamiento para conseguir transmitancias más bajas, exige un estudio detallado higrotérmico, por ser más sensibles a daños por humedad. La cuidada selección de materiales permite diseñar envolventes de entramado ligero de madera sin riesgo de condensaciones y baja transmitancia térmica. Se presenta un sistema de entramado ligero con tableros de fibras y particulas de madera, su estudio higrotérmico y experiencias construídas bajo criterios de construcción pasiva.
Introducción
La madera aporta a los sistemas constructivos resistencia y ligereza, específicamente en los sistemas de entramado ligero, compuestos por elementos de pequeña escuadría, con la siguiente jerarquía, en la que cada capa asume, según sus propiedades, una o varias funciones:
- Estructura principal o entramado de montantes (elementos verticales), durmientes o testeros (elementos perimetrales horizontales) y travesaños (elementos horizontales); colocados a poca distancia entre ellos, asumen la transferencia de cargas horizontales y verticales.
- Estructura secundaria: formada por tableros, fijados al entramado mediante tornillos, clavos o grapas. Además de la función de arriostramento estructural, constituye o soporta las capas de protección al fuego, estanqueidad al viento, estanqueidad al aire y, si fuese necesario, protección a la intemperie.
- Aislamiento en la cámara entre montantes: protección térmica, acústica y contra incendios.
- Revestimiento, para acabado y protección del resto de elementos, exterior e interiormente.
Los edificios construídos con sistemas de entramado ligero de madera consiguen muy buenas características de aislamiento térmico, ya que casi la totalidad del espesor de la envolvente se compone de material aislante. Sólo hay que prestar atención a los posibles puentes térmicos, cuya influencia se reduce significativamente adoptando sencillas medidas en el diseño de los detalles constructivos.
Si se incorpora un SATE (Sistema de Aislamiento Térmico por el Exterior) o se utiliza la cámara interior de paso de instalaciones también para la colocación de aislamiento, se consiguen ya valores de transmitancia térmica propios de edificios pasivos, con valores de transmitancia de 0.15 W/(m²K), en espesores de muro de tan sólo 30 cm.
Descripción sistema constructivo
El sistema de entramado ligero de madera convencional dispone el tablero de arriostramiento en la cara exterior de los montantes y una lámina paravapor en la cara interior.
Sin embargo, en la actualidad, se ha normalizado la construcción de sistemas de entramado ligero de madera permeables, que disponen además un tablero de madera de arriostramiento al interior, que funciona simultáneamente como barrera de vapor y capa de estanqueidad al aire, lo que permite eliminar las láminas paravapor al interior. Se evita así la aparición de condensaciones, permitiendo que el edificio transpire a través de la envolvente.
Metodología
Se calculan las transmitancias térmicas de los elementos lineales (muro y cubierta) y se evalúa el riesgo de condensaciones superficiales e intersticiales. Se detalla el cálculo seguido para el muro, si bien se aplicó un cálculo equivalente para la cubierta y no presenta riesgo de condensaciones, ni superficiales, ni intersticiales.
Coeficiente de transmisión térmica
Muro
Con la estructura de capas descrita en la Tabla I se construye una pared de entramado ligero de madera con un espesor total de 325 mm, una transmitancia térmica de 0.151 W/ (m²/K), un espesor de aire equivalente total, Sd: 2.28 m y un factor de resistencia superficial interior, fRsi: 0.962, calculado como (1-U·Rsi), donde Rsi=0.25 m²K/W.
Cubierta
Con la estructura de capas descrita en la Tabla II se construye una cubierta de entramado ligero de madera con un espesor total de 311 mm, una transmitancia térmica de 0.181 W/ (m²/K), un espesor de aire equivalente total, Sd: 1.64 m y un factor de resistencia superficial interior, fRsi: 0.955, calculado como (1-U·Rsi), donde Rsi=0.25 m²K/W. Se obtiene un fRsi=0.955 ≥ fRsi,min=0.940, de modo que no se presentan condensaciones superficiales.
Evaluación del riesgo de condensaciones
Condiciones higrotérmicas de cálculo
Se toman como condiciones climáticas de referencia las relativas a A Coruña, porque son los climas marítimos, con mayor humedad relativa en los meses de verano, los más propensos a la aparición de condensaciones superficiales en el cerramiento. En la tabla III se muestran las condiciones higrótermicas exteriores utilizadas para el cálculo de condensaciones. Las condiciones interiores utilizadas han sido una Temperatura de 20.3 ºC y clase de higrometría interior 4.
Verificación de condensaciones superficiales
El factor de resistencia superficial interior mínimo (fRsi, min), necesario para evitar la humedad superficial crítica, se calcula considerando un valor de φsi,cr ≤ 0.8. Se obtiene un fRsi=0.962 ≥ fRsi,min=0.932, de modo que no se presentan condensaciones superficiales.
Los valores obtenidos del cálculo para el factor de resistencia superficial interior mínimo no supera ningún mes el fRsi de 0.932, por lo que no se producen condensaciones superficiales, conforme se refleja en la tabla IV, donde para el cálculo se ha considerado: la temperatura del aire exterior (θe), la humedad relativa del aire exterior(φe), la temperatura del aire interior (θi), la presión de vapor en el ambiente exterior (Pe), el incremento de presión de vapor en función de la clase de higrometría interior y de la temperatura exterior, conforme al Anexo A de la norma EN ISO 13788(ΔP); la presión de vapor en el ambiente interior (Pi), como suma de la presión exterior más el incremento de presión calculado, multiplicado por un coeficiente de seguridad de 1.10 Pa; la presión de saturación del vapor de agua mínima aceptable para la superficie interior (Psat (θsi)), la mínima temperatura superficial interior aceptable (θsi,mín), calculada en base a la presión de saturación mínima aceptable; la humedad relativa del aire interior (φi) calculada para las condiciones dadas.
Verificación de condensaciones intersticiales
El sistema de entramado ligero de madera propuesto no presenta condensaciones intersticiales, como reflejan los resultados alcanzados en el cálculo de las temperaturas y presiones en cada una de las interfases formadas en la unión entre las capas homogéneas que conforman el modelo de cálculo del sistema de muro de entramado ligero, que se muestra en la tabla V.
Coeficientes de transmisión térmica lineal y factores de temperatura de puentes térmicos
Se presentan valores del coeficiente de transmisión térmica lineal Ψ y del factor de temperatura superficial fRsi, de algunos puentes térmicos, a partir del cálculo bidimensional con Therm, para el caso de estudio.
Resultados
El sistema de entramado ligero es un sistema modulado, con un alto grado de flexibilidad, que permite niveles de prefabricación elevados en la construcción.
A través de las siguientes experiencias de uso de tablero superPan Tech P5 de FINSA en sistemas de entramado ligero de difusión abierta, se puede ver la versatilidad arquitectónica del sistema en la edificación residencial:
Construcción modular ligera prefabricada
Ampliación de superficie sobre la azotea de un edificio residencial en la Avenida Antonio Augusto Aguiar en Lisboa (Portugal). Modelo de construcción con el sistema GRANIHOUSE de Granifinas.
Viviendas unifamiliares de alta eficiencia energética
Proceso de montaje de vivienda unifamiliar con sistema semiprefabricado en la región de Veneto (Italia).
Viviendas de construcción en seco, elevada resistencia sísmica y bajo consumo energético.
Conclusiones
Del análisis higrotérmico de la solución de entramado ligero de madera con tablero de caras de fibra de madera presentado, se deduce la inexistencia de riesgo de condensaciones superficiales o intersticiales, incluso en zonas con valores altos de humedad relativa en los meses de verano.
Si bien, los sistemas de entramado ligero de madera van asociados a la incorporación de altos grados de prefabricación en la puesta en obra, con el fin de evitar que los materiales se humedezcan durante la ejecución, llevando los elementos de madera convenientemente protegidos a la obra y reduciendo su tiempo de exposición al ambiente exterior.
Referencias
- ISO 13788:2012. Características higrotérmicas de los elementos y componentes de edificación. Temperatura superficial interior para evitar la humedad superficial crítica y la condensación intersticial. Métodos de cálculo.
- UNE-EN ISO 10211:2012, Puentes térmicos en edificacion. Flujos de calor y temperaturas superficiales. Cálculos detallados.
- UNE-EN ISO 10456:2012. Materiales y productos para la edificación. Propiedades higrotérmicas. Valores tabulados de diseño y procedimientos para la determinación de los valores térmicos detallados y de diseño.
- Finsa (10 marzo 2016).
- Windows (15 abril 2016).