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Caracteristicas Generales


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LIMITACION DE LA DEMANDA ENERGETICA

Los edificios dispondrán de una envolvente de características tales que limite adecuadamente la demanda energética necesaria para alcanzar el bienestar térmico en función del clima de la localidad, del uso del edificio y del régimen de verano y de invierno, así como por sus características de aislamiento e inercia termica, permeabilidad al aire y exposición a la radiación solar, reduciendo el riesgo de aparición de humedades de condensación superficiales e intersticiales que puedan perjudicar sus características y tratando adecuadamente los puentes térmicos para limitar las pérdidas o ganancias de calor y evitar problemas higrotérmicos en los mismos.

Confort termico superficial
Se entiende por confort térmico superficial a la sensación térmica percibida al tocar la superficie de un material, con independencia de la que realmente posee.
Esta propiedad es muy importante en el bienestar de los locales, ya que en definitiva la mayoría de las veces es un hecho subjetivo el que hace que se califique un local como confortable se ha observado que elementos constructivos con idénticos coeficientes de transmisión total del calor, tienen diferente confort térmico superficial, según sea el orden de colocación de los distintos materiales que lo integran. así se sienten como fríos al tacto, los metales, el vidrio, la cerámica, el mármol, etc., mientras que se encuentran como confortables, la madera, las fibras sintéticas, la lana, etc.
El confort superficial depende del denominado «coeficiente de penetración térmica» del material, de modo que cuanto menor sea éste, más confortable será el tacto de su superficie.
El coeficiente de penetración térmica, depende directamente del coeficiente de conductividad térmica, del calor específico, y de la densidad de cada material considerado.

Regulacion de la humedad ambiente (regulacion higrotermica)
Los revestimientos de yeso respiran como una auténtica piel, regulando la temperatura y activando la aireación del local.
El yeso debido a su microestructura porosa, formada por agrupaciones cristalinas aciculares de sulfato cálcico hidratado, es capaz de almacenar moléculas de vapor de agua en el interior de su masa cuando las condiciones ambientales presentan un exceso de éste, y de cederlas al ambiente cuando se modifican las condiciones
Al reducirse el contenido de vapor de agua del ambiente que rodea al yeso aseguran así un grado higrométrico equilibrado, absorbiendo rápidamente la humedad en exceso, para restituirla al ambiente cuando el aire está más seco.

REGULACION DE HUMEDAD

Absorción de agua líquida
Esta propiedad está íntimamente relacionada con la conductividad térmica y la densidad. Se define por el peso de agua que absorbe una probeta de un material aislante sumergido en agua, durante un tiempo determinado y a una temperatura especificada.
Como parámetro de la capacidad de incorporación de agua líquida se emplea el coeficiente de absorción de agua.

Capacidad de almacenar humedad
El yeso debido a su microestructura porosa, formada por agrupaciones cristalinas aciculares de sulfato cálcico hidratado, es capaz de almacenar moléculas de vapor de agua en el interior de su masa cuando las condiciones ambientales presentan un exceso de éste, y de cederlas al ambiente cuando se modifican las condiciones al reducirse el contenido de vapor de agua del ambiente que rodea al yeso.

RESISTENCIA AL FUEGO

El yeso proporciona una considerable protección contra el fuego debido a su composición química.
Si la temperatura a que está sometido un elemento de yeso fraguado se eleva Resistencia al Fuegosuficientemente y se mantiene alta durante un determinado periodo, el agua de cristalización del yeso se elimina absorbiendo calor.
Esta deshidratación del yeso comienza en la superficie expuesta y continúa gradualmente hacia el interior.
Es natural que a lo largo del tiempo esta protección vaya decayendo y llegue a ser ineficaz, pero los primeros momentos de una elevación de temperatura los salva perfectamente.

- el yeso es un material incombustible (clasificación tipo MO). Posee una baja conductividad térmica, lo que evita la propagación del calor producido en el incendio (cara opuesta)

- contiene agua libre, sobre el 1 % en equilibrio y aproximadamente un 20 % de agua incorporada químicamente, y hay que consumir una determinada energía calorífica en evaporarla.

- el yeso (caso4.2h2o) en su propia constitución posee dos moléculas de agua por cada molécula de sulfato cálcico, y absorbe calor para transformarse de dihidrato en anhidrita, lo que supone invertir 1257 kJ por kg de yeso, debido a su modificación química (aproximadamente 711 kJ por kg de yeso) y a la evaporación del agua combinada (546 kJ para los 200 gramos de agua contenida por kg de yeso).
Mientras el agua no está evaporada, la temperatura de la masa del yeso queda por debajo de los 140 °C.

- el yeso después de su deshidratación, si no hay desprendimiento sigue formado una capa que protege al elemento constructivo que reviste, con un notable aislamiento térmico, debido a su bajo coeficiente de conductividad térmica.

- el yeso bajo la acción del fuego no produce ningún gas o vapor de carácter tóxico, corrosivo o asfixiante, ni humos ni otro producto de combustión susceptible de activarla.


Estas propiedades confieren al yeso cualidades de protección pasiva frente al fuego.

AISLAMIENTO TERMICO

Concepto
El concepto de aislamiento térmico está relacionado con los siguientes parámetros: con el confort ambiental, con el principio de economía de la energía y con la reducción del consumo de combustible; dando lugar a lo que se podría denominar idoneidad energética del edificio.
Esta idoneidad energética de las edificaciones debe establecerse sobre la base del uso al que vayan a destinarse los locales que componen la edificación, relacionándolos con el número de personas, así como con el tipo de actividad que realicen.
La idoneidad energética da lugar a lo que se denomina «habitabilidad térmica», para lo cual es necesario que se establezca una relación entre temperatura y humedad, analizándose aquellos parámetros que influyen en su variación. Básicamente los factores que influyen en el estado térmico de un edificio pueden clasificarse en:

Formales: Son los relativos al volumen exterior del edificio, como son: su posición, orientación, etc.

Constructivos: Están relacionados con el sistema constructivo del edificio, así como con el denominado Coeficiente de Transmisión Térmica ( λ ) y con el espesor de cada elemento constituyente del muro de cerramiento.

Factores exteriores: Son los relativos a la climatología, temperatura, humedad y velocidad del viento, así como aquellos relativos al intercambio de temperatura y humedad entre el exterior y los elementos constructivos de los muros de cerramiento de los edificios.

Factores interiores: Hacen referencia a aquellos elementos que puedan modificar los valores higrotérmicos de los locales así como aquellos relativos al intercambio de temperatura y humedad entre el interior y los elementos constructivos de los muros de cerramiento de los locales.
En este apartado no hay que olvidar que el cuerpo humano a través de procesos metabólicos desprende calor y vapor de agua por transpiración, variando su emisión en función y grado de la actividad que se realice, estableciéndose por tanto un intercambio con el ambiente que le rodea.

De un modo genérico la ausencia de aislamiento térmico de un edificio provoca:
- Falta de confort y habitabilidad en el interior de los locales.
- Tensiones higrotérmicas de dilatación y retracción en los materiales de cerramiento, dando lugar a deformaciones diferenciales entre elementos, excesos de tensión y roturas.
- Condensaciones tanto en las superficies de los cerramientos, como en el interior de los materiales que componen los muros de cerramiento.
- Congelaciones de redes de instalaciones.


La «habitabilidad térmica» de los edificios pretende conseguir una sensación de bienestar por medio del aislamiento térmico, para lo cual se establece lo que, se denomina «zona de bienestar», a la que se llega cumpliendo las siguientes condiciones:

- Aire inmóvil o con ligero movimiento.
- Ocupantes en reposo o realizando trabajos suaves con indumentarias normales.
- Superficies de los paramentos interiores de los locales con la misma temperatura del ambiente interior.
- Mecanismos de transporte térmico.


Cuando una pared opaca y homogénea se coloca entre dos ambientes a diferente temperatura, se produce una transferencia de calor de la cara caliente a la cara fría. Dicha transmisión, con el fin de lograr el equilibrio térmico entre los cuerpos, se produce en varias fases:
1.- Del aire interior (ambiente más caliente) a la cara interna de la pared.
2.- A través de la pared.
3.- De la cara externa de la pared al aire exterior (ambiente más frío).

La transmisión a través de la fase 2 se produce por conducción y en las fases 1 y 3, por convección y radiación.

Por conducción, la energía calorífica se transmite por contacto directo entre cuerpos, sin que existan desplazamientos de masas, es normalmente el tipo de transporte de calor entre los sólidos.
Por convección, la energía calorífica se transmite de un cuerpo a otro en el seno de un fluido (líquidos y gases), generando movimientos de la masa de éste.
Por radiación, la energía calorífica se transmite entre cuerpos que no están en contacto, por medio de radiaciones que transmiten energía de un material a otro sin necesidad de que exista un fluido entre ellos.
En nuestro caso interesa básicamente la transmisión por conducción y la contribución del yeso para impedirla, de modo que se logre un mayor aislamiento de los elementos constructivos donde éste se encuentre, aunque no conviene relegar la contribución de los fenómenos de convección y de radiación, que influyen decisivamente en la transmisión del calor en las capas límites de contacto entre los materiales y el aire, además del papel que juega el yeso modificando los correspondientes coeficientes.

Coeficiente de conductividad térmica
Se define como la cantidad de calor, o flujo de calor que pasa en un tiempo determinado por unidad de superficie de una muestra de extensión infinita, caras plano - paralelas de espesor unidad, cuando se establece una diferencia de temperatura entre sus caras de un grado. Este coeficiente es una propiedad característica de cada material, y depende de la densidad, del estado de humedad en que se encuentre y además de la temperatura, porosidad, tamaño de los poros y tipo de gas que pueda quedar encerrado en el interior del material. Depende de:

- Su densidad, ya que está directamente relacionada con la porosidad, y cuanto mayor sea la cantidad de poros más se reduce la conductividad.
- El coeficiente de conductividad también depende de la humedad del material, pues el contenido de agua hace que aumente la conductividad del material, ya que el aire en reposo es un excelente aislante térmico, mientras que el agua líquida es un buen conductor del calor.
Para cada material se puede precisar su influencia en el aislamiento térmico mediante su coeficiente de conductividad térmica.

EFECTOS DE LA TEMPERATURA

Una acción de larga duración a temperatura superior a 45 °C puede producir deshidrataciones parciales y alterar la resistencia del yeso. Hay que evitar una exposición prolongada frente a temperaturas superiores a 50 °.C

Dilatación térmica
Los cambios de temperatura producen variaciones de volumen en los elementos constructivos, cuya magnitud depende de la temperatura y del material.

La práctica ha demostrado que a pesar de duplicar la dilatación, el revestimiento de yeso no presenta dificultades en su adherencia al hormigón. Sin embargo debe evitarse el choque térmico brusco.

Inercia térmica
La inercia térmica depende en primer lugar de la difusividad de los materiales en relación con el acondicionamiento higrotérmico. También depende de la velocidad de enfriamiento de los paramentos, que es directamente proporcional al almacenamiento térmico de los mismos y por tanto a su calor específico, e inversamente proporcional al coeficiente de transmisión térmica total del paramento.
A los tendidos de yeso se puede adscribir un calor específico, ce , de unos 900, para una humedad de equilibrio de hasta un 1 %, y una densidad de 900.
También interviene la velocidad de propagación de la onda térmica, que asimismo es proporcional a la difusividad del material, y al factor de amortiguamiento, que nos da una idea de la inercia térmica de cada material.
Se observa que el yeso es un material que en función de su densidad proporciona una inercia térmica similar a la de los elementos de construcción tradicionales.
Se considera, pues, la inercia térmica como una propiedad de la construcción tradicional que el yeso comparte en la medida que forma parte de ella y no comparte en la medida que se integra en la construcción ligera, por medio de algunos tipos de prefabricados.
Para conseguir el mismo efecto total de aislamiento térmico, el coeficiente de transmisión total del calor de los elementos ligeros debe aumentarse, en los cálculos correspondientes, en un 50 % aproximadamente sobre el determinado para una edificación pesada.

Confort térmico superficial
Se entiende por confort térmico superficial a la sensación térmica percibida al tocar la superficie de un material, con independencia de la que realmente posee. Esta propiedad es muy importante en el bienestar de los locales, ya que en definitiva la mayoría de las veces es un hecho subjetivo el que hace que se califique un local como confortable.
Se ha observado que elementos constructivos con idénticos coeficientes de transmisión total del calor, tienen diferente confort superficial, según sea el orden de colocación de los distintos materiales que lo integran. Así se sienten como fríos al tacto, los metales, el vidrio, la cerámica, el mármol, etc., mientras que se encuentran como confortables, la madera, las fibras sintéticas, la lana, etc.
El confort superficial depende del denominado «coeficiente de penetración térmica» del material, de modo que cuanto menor sea éste, más confortable será el tacto de su superficie.
El coeficiente de penetración térmica, b, depende directamente del coeficiente de conductividad térmica, del calor específico, y de la densidad de cada material considerado.
El yeso está muy cerca de los materiales más confortables superficialmente y puede ser considerado como adecuadamente cálido.

EFECTOS DE LA HUMEDAD


Difusión y condensación del vapor de agua
El aire posee un pequeño porcentaje de vapor de agua, en forma gaseosa, que ejerce una presión parcial, denominada presión de vapor de agua. Para cada temperatura el aire puede almacenar una determinada cantidad máxima de vapor de agua, o presión de vapor de saturación, rebasada la cual, el vapor de agua se condensa.
Se denomina humedad relativa a la relación entre la presión de vapor contenida en el aire y la presión de vapor a saturación para una temperatura determinada.
Desde el punto de vista de la regulación higrotérmica, interesa evitar fenómenos de condensación superficial y de la humectación de los paramentos por condensación en masa, además de mantener los locales en las debidas condiciones de humedad relativa dentro de los límites del bienestar. En estos puntos es donde el yeso puede actuar como regulador higrotérmico, colaborando naturalmente con otros factores.
A título de ejemplo, para aclarar su utilización, puede decirse que si la temperatura seca exterior del aire es 0°C y el aire contiene 3.4g de aire seco, la humedad relativa es del 90 %, y existe una presión de vapor de 5.4 mbar. Esta puede ser una típica condición del aire en invierno. Este mismo aire, con la misma cantidad de agua por masa de aire seco, calentado a 20oC pasa a tener una humedad relativa del 23 %, lo cual nos demuestra lo que sucede cuando introducimos este aire exterior para ventilación y lo calentamos.
Como resultados de actividades normales en un edificio, a la misma temperatura, su humedad relativa ascenderá al 70 % con una presión de vapor de 16.5 mbar, y un contenido de 10.4g.
Finalmente, este mismo aire para alcanzar la saturación tendrá que bajar al menos su temperatura a 14.5°C.

Permeabilidad o difusivilidad al vapor de agua (dV)
La permeabilidad o difusivilidad al vapor de agua, dV, es la cantidad de vapor de agua que pasa a través de la unidad de superficie de un material de espesor unidad, cuando la diferencia de presión de vapor entre sus caras es la unidad.
La difusión relativa del vapor de agua a través del yeso es unas 10 veces más baja que a través del aire, además de ser similar a la de otros materiales porosos minerales y algo mayor que la de la madera de pino.

Comportamiento frente al humedicimiento prolongado o repetido de condensaciones
La resistencia del yeso se reduce a la mitad cuando el contenido de humedad alcanza el 1 %, por lo que no es conveniente la exposición al agua.
Aunque la solubilidad del yeso es baja, debe evitarse una penetración prolongada de humedad en el revestimiento, ya que se producen recristalizaciones con alteraciones del aspecto de su superficie. Con el secado generalmente se recuperan las propiedades iniciales. Una exposición ocasional al agua de corta duración, aunque sea repetida, no es perjudicial, siempre que el yeso pueda recuperar su humedad inicial de equilibrio.

Se ha comprobado lo que se denomina EFECTO MARÍN (Figura 6.11.4.1.1), en memoria de D. Manuel Marín, prestigioso empresario y Presidente de Eurogypsum. Resumidamente se podría enunciar este efecto como la recuperación al secar, de la dureza superficial y las resistencias mecánicas de un prefabricado de yeso o escayola si eventualmente sufre una acción directa del agua, como por ejemplo, lluvia durante el proceso de almacenamiento o transporte.

Condensación
La condensación superficial es la condensación que aparece en la superficie de un cerramiento o elemento constructivo cuando su temperatura superficial es inferior o igual al punto de rocío de aire que está en contacto con dicha superficie.
Cuando la humedad relativa de un local se aproxima al 100%, el vapor de agua se condensa principalmente sobre los paramentos más fríos, ya que junto a ellos disminuye la temperatura y la presión de vapor alcanza valores de saturación. Vemos pues, que la propiedad antes estudiada, de confort superficial, tiene aquí otra ventaja adicional, pues es en las superficies más frías al tacto, como las del vidrio, mármol, metales, etc., o sea la de mayor coeficiente de penetración térmica, donde antes aparecen las condensaciones.
Para evitar condensaciones, junto a una adecuada utilización de materiales en los paramentos, que regulan en cierta medida la humedad relativa de los locales, es preciso mediante una ventilación o renovación de aire adecuada eliminar convenientemente el vapor de agua. Esta eliminación puede hacerse mediante conductos u orificios de ventilación natural o forzada, pero también se realiza a través de las paredes según sea su grado de permeabilidad al vapor de agua.

Transpiración
En condiciones normales, y sobre todo en invierno, la presión de saturación es más baja en el interior de los edificios que en el exterior. Hay, por tanto, a través de las paredes una continua difusión del vapor de agua desde el interior de las construcciones hacia el exterior, ya que el vapor de agua va siempre del ambiente con mayor presión de vapor, al que tiene menor presión.
La velocidad de difusión del vapor de agua depende de dos factores. En primer lugar, de la diferencia de presión de vapor entre el interior y el exterior, en segundo lugar, de la llamada «difusividad» del paramento. La difusividad de un paramento o de otro elemento constructivo, formado por varias capas de diferentes materiales, se calcula de modo similar a la transmisión del calor.
Es particularmente interesante el «coeficiente de difusión relativa» de cada material, o sea, la relación entre la velocidad de difusión a través del aire y la velocidad de difusión a través de la materia.
La difusión relativa a través del yeso, unas 15 veces menor que a través del aire, es similar a la de otros materiales tradicionales minerales, mayor que la de la madera y notablemente superior a la de los productos típicamente aislantes al calor, pudiéndose afirmar que a través del yeso las edificaciones transpiran.
Por último, hay que tener especial cuidado en el revestimiento final aplicado sobre el yeso, pues algunos productos como determinados papeles, pinturas o tejidos plásticos, son impermeables al vapor de agua y suprimen esta cualidad de nuestro material, al producir una barrera para la difusión del mismo, evitando que las edificaciones transpiren.

ACONDICIONAMIENTO ACUSTICO


Aislamiento al ruido aéreo
El aislamiento al ruido aéreo es la oposición que los elementos constructivos hacen a la transmisión del sonido que se propaga por el aire. Es el caso típico que caracteriza la actuación acústica de las paredes exteriores y del interior, aunque en el aislamiento producido por estos elementos, además de la trayectoria principal del sonido a través del aire, haya en la práctica que considerar trayectorias secundarias del sonido a través de las vibraciones de las paredes contiguas y de los elementos de enlace, que suponen algunas variaciones con respecto al aislamiento puro del ruido aéreo.
Los elementos constructivos se oponen al ruido aéreo en forma diferente, según sea la frecuencia del mismo, y por ello se deben distinguir, al analizar este aislamiento, bandas de frecuencia diferentes que por lo general se sitúan entre 100 y 4000 Hz (los límites audibles aproximadamente van desde 62 a 16000 Hz).
Se deben distinguir aislamientos para bajas, medias y altas frecuencias, aunque en la práctica es usual utilizar valores de aislamiento medio, dentro del campo de frecuencias consideradas.
Para una frecuencia determinada y en muros constituidos por un sólo material o por materiales homogéneos con relación a su módulo de elasticidad, puede afirmarse, siguiendo la ley de Berger, que el aislamiento al ruido aéreo depende directamente de su peso por metro cuadrado de superficie, según se refleja en el «Diagrama de la Ley de Masas en el Comportamiento de los Materiales al Aislamiento Acústico».
Utilizando la ley de masas podría calcularse teóricamente el aislamiento de un tabique homogéneo de yeso.
Sin embargo, los resultados obtenidos en la práctica mediante lecturas directas difieren de la ley anterior, principalmente para materiales que como el yeso tienen una frecuencia de resonancia dentro del campo de frecuencias audibles. De modo que la incidencia oblicua de las ondas sonoras sobre un paramento produce un efecto de resonancia del material que disminuye su aislamiento. Este fenómeno se produce al rebasarse la frecuencia crítica del material, que depende, entre otros factores, de su rigidez a flexión, y por tanto de su módulo de elasticidad.
Para tener en cuenta estos fenómenos, y después de muchas experiencias, se han determinado curvas, que modifican la ley de Berger, como la desarrollada por el C.S.T.B. francés y la recogida en la norma DIN-4109 (Figura 6.11.6.1.2).
En valores obtenidos experimentalmente para tabiques de yeso se aprecia que la ligereza de este material, al igual que sucede con la mayoría de los utilizados en tabiquería, no favorece su aislamiento acústico. Se ha intentado aumentar la densidad de la tabiquería, por ejemplo, mediante la adición de plomo en la masa del yeso o por medio de capas de pintura de este material. Sin embargo, como afirma Henn, resulta antieconómico tratar de mejorar el aislamiento de los tabiques, en general, a base de aumentar su peso y por ello se recurre a la utilización de tabiques de varias capas cuando se requieren aislamientos acústicos elevados.
Esta técnica consiste en disponer elementos compuestos, formados por elementos de igual o diferentes materias pero con diferentes rigideces dejando entre ellas cámaras de aire o rellenas con materiales de escasa rigidez de modo que constituyan un sistema vibratorio diferente a la propagación del sonido. De esta forma se consigue por habilidad técnica lo que en el otro caso se lograba a fuerza de masa. En la tabla 6.11.6.1.1 se presentan algunos valores de aislamiento para tabiques de varias hojas, en los que muy a menudo intervienen elementos de yeso por la facilidad de su montaje.
Por otra parte, es muy importante en el aislamiento al ruido aéreo evitar los «puentes acústicos» constituidos por grietas, poros y oquedades pasantes, etc., de modo que el poder aislante de los elementos se ve notablemente disminuido en su presencia.
Aquí el yeso en forma de tendido dado sobre elementos construidos a base de diversos materiales, tienen un papel preponderante como lo demuestran los valores comparativos que se exponen para muros y tabiques con y sin guarnecidos, pudiendo afirmarse que el yeso constituye un producto impermeable a los efectos sonoros de los puentes acústicos.

Aislamiento al ruido de impacto
Se estudiará el aislamiento sonoro de los ruidos exteriores o interiores que se propagan por impacto, así como la contribución que el yeso tiene para evitarlo. El aislamiento al ruido de impacto es la oposición que los elementos constructivos hacen a la transmisión del sonido que se propaga por dichos elementos. Se determina mediante ensayo, pudiendo no obstante utilizarse el siguiente método de cálculo.
Se considera que el nivel de ruido de impacto normalizado LN en el espacio subyacente está en función del aislamiento al ruido aéreo R, del elemento separador horizontal, de acuerdo con la siguiente ecuación:
LN = 135 - R, expresado en dBA
Las soluciones constructivas que cumplan lo establecido en la Norma respecto al ruido aéreo, no
cumpliendo por el contrario la exigencia relativa al ruido de impacto, deberán complementarse con solado amortiguador o flotante y/o techo acústico cuya mejora de aislamiento al ruido de impacto se determinará mediante ensayo.

Absorción acústica
Se analizará la disminución de los ruidos dentro de un local, que se produce por absorción, al chocar contra sus paramentos. Además de atenuar los sonidos, la absorción influye definitivamente en el cálculo del tiempo de reverberación de los locales, que es fundamental para la buena audición en las salas de gran tamaño. La absorción de cada material viene determinado por el «coeficiente de absorción» (energía absorbida por unidad de superficie, tomando como absorción máxima la de una ventana de superficie unidad) y en él influye de modo importante la textura superficial del material, ya que la energía sonora se atenúa a medida que la onda penetra en cada poro.
Las superficies lisas de yeso tienen un bajo coeficiente de absorción de alrededor de 0.02. Sin embargo, su facilidad de moldeo hace posible con poco esfuerzo conseguir placas de yeso con gran número de penetraciones, que trasdosadas con materiales absorbentes obtienen importantes valores en su coeficiente de absorción. Este depende de la frecuencia del sonido.

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