Glaser vs. WUFI: ¿Qué método es fiable para analizar patologías por humedad en muros macizos con aislamiento interior?

Sabemos que una rehabilitación energética integral puede ser delicada, pueden crearse o agravarse problemas relacionados con la humedad cuando lo que se intenta es mejorar el confort y la eficiencia del edificio.

En muchas ocasiones, nos ha surgido la pregunta: ¿Qué herramientas puedo usar para el análisis higrotérmico del riesgo de patologías por humedad?

En este artículo, presentamos una comparativa entre el método de cálculo simplificado Glaser, recogido en la UNE ISO 13788 [1], y la simulación higrotérmica dinámica con la herramienta WUFI Pro 1D [2], conforme la EN 15026 [3], para los climas de Barcelona y Burgos. Se estudia el caso de un muro macizo de ladrillo manual, sin revestimiento, con aislamiento interior, analizando la humedad relativa en la cara interior del muro existente, para comparar los resultados de cada método de cálculo. Aunque la UNE-ISO 13788 hace explícito las limitaciones del método Glaser y deja evidente que no se debería de usar en casos como éste, en la práctica, se sigue usando entre profesionales del sector.  Los resultados muestran las limitaciones del método simplificado para el análisis de la transferencia de humedad en muros macizos con aislamiento interior.

Introducción

La rehabilitación energética de un edificio cambia de manera radical la respuesta higrotérmica de sus cerramientos. ¿Y qué pasa si solo puedo colocar aislamiento al interior de un muro de fachada macizo, expuesto a la lluvia? ¿Habrá condensaciones y humedad? ¿Qué herramientas puedo usar para analizar el riesgo? Una de las herramientas más comunes es el método de cálculo conocido como Glaser, recogido en la UNE-ISO 13788. ¿Son fiables los resultados que da?

Miremos los resultados de un estudio comparativo entre el método de cálculo Glaser y la simulación higrotérmica dinámica con WUFI Pro 1D de un muro macizo de ladrillo cara vista, con aislamiento interior, para los climas de Burgos y Barcelona.

¿Qué herramientas puedo usar para un análisis higrotérmico del riesgo de condensación intersticial en obras de rehabilitación?

El método de cálculo más conocido es el Glaser, recogido en la UNE-ISO 13788, y fue desarrollado en 1958 para el análisis de elementos constructivos ligeros. Es un método de cálculo simplificado, basado en valores medios mensuales de temperatura y humedad relativa interior y exterior. Asume lo siguiente:

• la transferencia de calor es en régimen estacionario
• la transferencia de humedad es únicamente vía la difusión de vapor
• los materiales se han secado por completo.

El cálculo determina si existen puntos críticos de condensación durante 1 año, despreciando los siguientes procesos físicos:

• la variación de las propiedades higrotérmicas de los materiales debido a su contenido de agua
• la absorción y emisión de calor latente
• la succión por capilaridad y la transferencia de humedad en forma de líquido dentro de los materiales
• el movimiento de aire a través de un elemento constructivo
• la capacidad higroscópica de los materiales

La UNE ISO 13788 indica que el método es válido sólo en elementos constructivos donde estos efectos son despreciables. Por tanto, no se debería usar para analizar elementos constructivos masivos con aislamiento interior o exterior, o para elementos sujetos a la lluvia o que puedan sufrir ciclos repetidos de congelación y descongelación. El Documento Básico HE del CTE también hace explícita esta premisa. No obstante, el método Glaser se usa frecuentemente de manera incorrecta.

Por otro lado, tenemos el cálculo higrotérmico dinámico mediante simulación numérica, recogido en la EN 15026 e implementado en programas como WUFI y Delphin. Este método de cálculo resuelve las limitaciones de Glaser a través un análisis numérico horario que toma en cuenta todos los procesos físicos descritos arriba, bajo condiciones de contorno realistas y condiciones iniciales de humedad en los materiales, que reflejan situaciones reales de una obra existente o nueva.

Comparativa: Glaser vs. WUFI, Muro de ladrillo macizo con aislamiento interior

A continuación, se presentan los resultados de un estudio comparativo entre Glaser y WUFI, para los climas de Barcelona y Burgos. Se aplica un aislamiento térmico de 5 cm de espesor en el interior del muro de ladrillo macizo. Se estudia una segunda variante con lámina barrera de vapor, en la cara caliente del aislamiento.

El muro de ladrillo tiene un espesor de 29 cm. De los 29 cm, se asume que un 80% es ladrillo y un 20% mortero de cal. La sección unidimensional se ha dividido para reflejar esta proporción ladrillo-mortero, conforme los datos de la Figura 2, siguiendo la metodología de Little et al [4]. Se han iniciado las simulaciones en WUFI con los materiales con un contenido de agua correspondiente a 80% de humedad relativa, a 20 ºC de temperatura. Las simulaciones se realizan para 10 años, empezando en el mes de octubre. Los resultados de WUFI presentados en la comparativa con Glaser son para el año 10. La orientación del muro en los cálculos WUFI es norte, con un coeficiente de penetración del agua de lluvia del 70%. Las propiedades higrotérmicas básicas de los materiales de muestra en la Figura 2.

Para poder comparar los resultados de WUFI con el método mensual de Glaser (cuyos resultados no tiene resolución horaria), se han extraído los valores medios mensuales de temperatura y humedad relativa de los resultados horarios de WUFI.

Resultados

La Figura 3 muestra los resultados para el clima de Barcelona, con 5 cm de aislamiento interior. En enero, Glaser arroja valores de temperatura un 16% más altos que el cálculo dinámico, y un 14% más bajos para la humedad relativa.

La Figura 4 muestra los resultados para el clima de Burgos. En enero, Glaser arroja valores de temperatura un 22% más altos que el cálculo dinámico con WUFI, y un 4% más bajos para la humedad relativa.

La Figura 5 muestra los resultados para el clima de Barcelona, con una lámina barrera de vapor instalada entre el aislamiento interior y la placa de cartón yeso. En enero, Glaser arroja valores de temperatura un 16% más altos que el cálculo dinámico con WUFI, y un 81% más bajos para la humedad relativa. Los resultados del método Glaser indican que no hay riesgo de daños por humedad, con una humedad relativa máxima del 67 %, cuando los resultados de WUFI indican una humedad relativa media del 99%, habiendo riesgo de patologías por humedad.

La Figura 6 muestra los resultados para el clima de Burgos. Aquí la tendencia es idéntica: los resultados Glaser arrojan valores de humedad relativa mucho más bajos que el cálculo dinámico con WUFI.

Conclusiones

En el clima de Barcelona sin barrera de vapor, los resultados de la humedad relativa en la cara interior del muro existente son entre un 2% y 28% más bajos con el método Glaser que los resultados dinámicos con WUFI. En el clima de Burgos, varía entre un 2% más alto y 26% más bajo. En el caso del muro con barrera de vapor, la diferencia es mucho más marcada: de 48% a 81% más bajos en el clima de Barcelona, y de 62% a 116% en el clima de Burgos.

Los resultados indican que el método Glaser descrito en la UNE-ISO 13788 no es apto para el análisis de la transferencia de humedad en muros macizos sin revoco exterior, expuestos a la lluvia, con aislamiento interior. La gran diferencia entre los resultados podrá dar pie a un diseño higrotérmico erróneo y generar posibles patologías intersticiales.

Para este tipo de instalación, sensible en términos higrotérmicos, recomendamos realizar un cálculo dinámico y/o consultar con un técnico/a. Se recomienda ampliar el estudio para analizar el contenido de agua de los materiales y el efecto de las infiltraciones/exfiltraciones de aire (más allá de un análisis de la humedad relativa en la cara interior del muro). Además, se recomienda realizar una medición in-situ para determinar el coeficiente de transporte líquido de un muro de ladrillo macizo histórico, ya que su comportamiento higrotérmico es muy variable.

Referencias

[1] UNE-EN ISO 13788:2016. 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. (ISO 13788:2012)

[2] WUFI, o Wärme Und Feuchte Instationär, programa de cálculo higrotérmico dinámico para el análisis de transferencia de calor y humedad en elementos constructivos, desarrollado por el Fraunhofer Institut, Alemania.

[3] UNE-EN 15026:2007. Comportamiento higrotérmico de componentes de edificios y elementos constructivos. Evaluación de la transferencia de humedad mediante simulación numérica

[4] Joseph Little, Carolina Ferraro & Beñat Arregi 2015, “Assessing risks in insulation retrofits using hygrothermal software tools. Heat and moisture transport in internally insulated stone walls.” Historic Environment Scotland Technical Paper 15, Second Edition, 2015, Edinburgh, Scotland.

[5] ASHRAE 160-2016. Standard 160-2016 — Criteria for Moisture-Control Design Analysis in Buildings (ANSI Approved).

EnerPHit: certificación Passivhaus para rehabilitación de edificios existentes. ¿Qué es y cómo conseguirla?

A medida que crece la demanda de edificios energéticamente eficientes y que envejece el parque de viviendas existentes, la rehabilitación energética integral se vuelve cada vez más importante.

La nueva directiva europea de eficiencia energética de los edificios, la EPDB 2024/1275, marca la ruta para la descarbonización del parque edificado existente, poniendo como objetivo 2050. La certificación Passivhaus EnerPHit proporciona un marco riguroso y eficaz para rehabilitaciones integrales, garantizando una reducción en las facturas energéticas de hasta un 90%, y un alto nivel de confort y calidad del aire interior. A continuación, se describen las vías para lograr la certificación EnerPHit, sus ventajas y las consideraciones para reformas paso-a-paso o parciales.

Vías para lograr la certificación EnerPHit

Existen dos vías principales para obtener la certificación EnerPHit, una prestacional y la otra prescriptiva, con requisitos comunes:

1. EnerPHit por el Método de la Demanda Energética

Este enfoque se basa en el rendimiento, similar al Passivhaus para obra nueva, pero con requisitos ligeramente menos estrictos para las demandas de calefacción y refrigeración, ajustados a las siete zonas climáticas mundiales definidas por el Passivhaus Institut, mostradas en la Figura 2.

2. EnerPHit por Componentes

Este enfoque prescriptivo establece valores máximos de transmitancia térmica (valor “U”) para cada elemento constructivo, control de las ganancias solares, y ventilación mecánica con recuperación de calor o humedad, según la zona climática (Figura 4). Con el objetivo que la rehabilitación integral sea de alta eficiencia energética y segura en cuanto a patologías relacionadas con la humedad.

Criterios generales para EnerPHit (para ambas vías)

Para ambas vías, existen requisitos comunes. En cuanto al nivel de infiltraciones de aire indeseadas, el valor máximo permitido en el ensayo de hermeticidad al aire “Blower Door” es n50 = 1,0 ren/h (en lugar del n50 = 0,6 ren/h que pide Passivhaus para obra nueva). Adicionalmente, se limita el consumo de energía primaria renovable total del edificio, según si se certifica EnerPHit Classic, Plus, o Premium (Plus y Premium incluyen la generación de energía renovable), mostrado en la Figura 6. Cada clase de certificación tiene su respectivo sello, mostrado en la Figura 7.

Figura 7: Sellos de certificación EnerPHit Classic, Plus y Premium

Ventajas de la certificación EnerPHit

EnerPHit ayuda al equipo de arquitectura y consultoría energética a crear una rehabilitación realmente eficiente, y optimizada en cuanto a coste-beneficio en energía. Permite valorar de manera sencilla la efectividad de las soluciones planteadas, y focalizar los esfuerzos, tanto de diseño como económicos, en las medidas más efectivas.

Obtener la certificación EnerPHit conlleva numerosos beneficios para promotores y usuarios:

• Rehabilitación integral y planificada que evita daños por humedad asociados a mejoras parciales.
• Hasta un 90% de ahorro en energía para calefacción y refrigeración.
• Mejor calidad del aire interior mediante una ventilación mecánica de alta eficiencia con recuperación de calor.
• Confort térmico superior gracias a una envolvente de altas prestaciones y sin infiltraciones de aire indeseadas.
• Sistemas eficientes de calefacción, refrigeración y producción de agua caliente.
• Reducción de emisiones de carbono a lo largo del ciclo de vida, evitando el efecto de «bloqueo» de emisiones por reformas parciales insuficientes.

Rehabilitaciones paso-a-paso y reformas parciales

Las rehabilitaciones por fases, o “paso-a-paso”, pueden pre-certificarse bajo un Plan de Rehabilitación EnerPHit (PRE), asegurando que, al finalizar todas las etapas de la rehabilitación del edificio, se cumpla el estándar EnerPHit. Esto proporciona seguridad a propietarios y proyectistas, estableciendo una hoja de ruta clara hacia la certificación final.

Por último, existe la certificación EnerPHit Unit para viviendas en edificios plurifamiliares. Los criterios incluyen:

• Hermeticidad: Se debe realizar un ensayo de hermeticidad Blower Door (cuyo resultado qe50 ≤ 1,0 m³/h·m²) o bien, presentar a la certificadora documentación técnica y fotográfica detallada de la ejecución de la capa hermética.
• Conexiones con espacios contiguos: Se deben definir medidas para garantizar que las obras de rehabilitación no generen daños por humedad en las viviendas vecinas.

Conclusiones

EnerPHit ofrece varios caminos para conseguir la certificación Passivhaus. Al momento de realizar una rehabilitación energética, es especialmente importante acometer las mejoras de una manera que no se generen patologías: la certificación EnerPHit ofrece distintas metodologías que son fiables y seguras en este sentido, para garantizar que los edificios existentes cumplen con los estándares modernos de eficiencia y confort, reduciendo considerablemente su impacto ambiental.