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Capítulo 3: El Hogar Como Sistema‐21

CAPÍTULO 3: LA CASA COMO SISTEMA

Es común pensar en hogares como estructuras independientes, que están ubicadas en un sitio atractivo. Sin embargo, la casa y el sitio se combinan para formar un sistema complejo de componentes relacionados. La casa misma, el ambiente exterior y el ambiente interior deben funcionar como una unidad. Cuando la casa está diseñada correctamente, cada parte funciona para proporcionar un ambiente seguro, cómodo y sano para sus habitantes. En medio de temperaturas, de niveles de humedad, y de presiones de aire que fluctúan, los sistemas de la casa se diseñan y se construyen para reducir al mínimo los problemas. La interrelación de estos sistemas produce a veces consecuencias sorprendentes e imprevistas.


EL AMBIENTE DEL HOGAR

Muchos factores positivos de una casa pueden perder su efectividad rápidamente por problemas ambientales persistentes. La mayoría de los hogares van a tener problemas en ciertas partes del sistema. Estos problemas ambientales pueden variar desde problemas pequeños, de menor importancia a otros que pueden poner la vida en peligro. Algunos problemas frecuentes que se encuentran en los hogares de Kentucky son:

• Moho en las paredes, los techos, y el mobiliario • Olores misteriosos • Cuentas excesivas de calefacción y de enfriamiento • Humedad alta • Cuartos que nunca son cómodos • Materiales de madera y otros materiales podridos • Termitas u otras infestaciones (plagas) de parásitos • Chimeneas que no se ventean correctamente • Niveles altos de formaldehído, de radón, o de monóxido de carbono • Filtraciones de agua • Sótanos mojados

Cuando cualquiera de estos problemas ocurren, la casa no ha reaccionado correctamente al ambiente exterior o interior. Al considerar la casa y el sitio como una unidad compleja aumentará la probabilidad que la construcción sea una estructura duradera, saludable y eficiente en energía.

Los siguientes factores ayudan a definir la calidad del ambiente de una vivienda. Si se mantiene la casa a niveles deseados, esta dará comodidad y calidad saludable de aire.

• Temperatura – medida por un termómetro regular. • Niveles de humedad relativa—la humedad alta causa incomodidad y puede promover el

crecimiento de moho y organismos, tales como ácaros del polvo. • La calidad del aire— el nivel de los contaminantes en el aire, tales como formaldehído, radón,

monóxido de carbono, y otros productos químicos perjudiciales, y también organismos tales como moho, polen, y ácaros del polvo. El factor determinante de los problemas de la calidad del aire es la intensidad (fuerza) de la fuente de la contaminación.

• El movimiento de aire— la velocidad con que el aire fluye en áreas específicas de la casa. Las velocidades más altas hace que los habitantes de la casa se sientan más cómodos en el verano, pero menos cómodos en el invierno. El aire que fluye a través de varios tipos comunes de aislamiento puede reducir los valores del aislamiento.

La salud, la comodidad, y las cuentas de la energía son afectadas considerablemente por la facilidad de cómo el calor se mueve a través de un hogar y por la superficie exterior de la casa. A los nuevos hogares se les requiere cumplir con los requisitos de los códigos de energía, que requieren aislamiento en todas las superficies exteriores -pisos, paredes, y cielos rasos. La tabla 3-1 muestra el porcentaje que cada uno de los componentes del edificio contribuye a la pérdida y al aumento de calor de un hogar típico que cumple con los requisitos del código de energía (hogar del código usado en ilustraciones previas). Las mejoras de eficiencia en energía se pueden llevar a cabo para reducir estos niveles. Las pérdidas del conducto al exterior pueden ser eliminadas localizando los conductos dentro del sobre de la superficie exterior del edificio; la infiltración se puede reducir con el sellado apropiado de la superficie exterior del edificio y la ventilación mecánica se puede utilizar para controlar la calidad del aire interior.


En el verano, las necesidades de enfriamiento son principalmente determinadas por la ubicación y las sombras de las ventanas. Además, el porcentaje de la carga de enfriamiento que es para el enfriamiento latente (la eliminación de la humedad) puede aumentar en forma significativa en los hogares con una superficie exterior termal bien-aislada. Las fuentes principales de humedad, algunas de las cuales pueden ser controladas, incluyen actividades de cocina, grandes cantidades de plantas interiores y la infiltración de aire exterior caliente, y húmedo. Hogares más aislados han reducido niveles de la humedad en verano.

ALGUNAS COSAS QUE HAY QUE SABER ‐ CONCEPTOS BÁSICOS

Antes de construir un hogar eficiente en energía, es importante comprender cuatro conceptos básicos que se relacionan con todos los componentes del diseño y de la construcción. El movimiento del calor, del aire y de la humedad, más la humedad relativa tienen influencia en la comodidad y la salud de los habitantes de la casa.

CÓMO EL CALOR SE MUEVE EN LOS HOGARES

La conducción es la transferencia del calor a través de objetos sólidos, tales como los cielos rasos, las paredes, y los pisos de un hogar. El aislamiento (y capas múltiples de vidrio en las ventanas) reduce las pérdidas por conducción. La dirección del flujo de calor es de caliente a frío. El cuadro 3-1 muestra la conducción de un interior caliente a un exterior más frío.

Tabla 3-1 Porcentaje del Uso de Energía por Componentes de la Superficie Exterior del Edificio

Componentes Hogar del Código

Cielo Raso 3% Paredes 22% Puertas 1% Ventanas 25% Piso 5% Infiltración 25% Conductos 19%

Cuadro 3 – 1 Transferencia del Calor Por Conducción


La convección es el flujo de calor por las corrientes de aire. Las corrientes de aire son causadas por diferencias de la presión, ventiladores en funcionamiento, y cambios en la densidad del aire a medida que se calienta y se enfría (cuadro 3-2). A medida que el aire se pone más caliente, se pone menos denso y se eleva; a medida que el aire se enfría, se pone más denso y migra hacia el suelo.

La radiación es el movimiento de la energía en ondas de calor a objetos más fríos a través de espacios vacíos, tales como calor radiante que viaja de la cubierta del porche al aislamiento del ático en un día caluroso asoleado (Cuadro 3-3).

CÓMO SE MUEVE EL AIRE EN LOS HOGARES El movimiento de aire es influenciado por la fuga de aire. Las condiciones para que ocurra la fuga de aire son:

• Agujeros- mientras más grande el agujero, mayor es la fuga de aire. Los agujeros grandes tienen prioridad más alta para esfuerzos para sellarlos, y

• La fuerza Impulsadora- una diferencia en presión que fuerza el aire a que fluya a través de un agujero. Los agujeros que experimentan fuerzas impulsoras más fuertes y más continuas tienen prioridad más alta para esfuerzos para sellarlos.

Las fuerzas impulsoras comunes son:

• Viento-causado por condiciones atmosféricas. • El efecto del apilado (efecto de la chimenea)- presión de aire hacia arriba debido a la

flotabilidad del aire. • Sopladores Mecánicos – Desequilibrios de presión causados por el funcionamiento de

ventiladores y de sopladores.

Cuadro 3-3 Transferencia del Calor de Radiación

Cuadro 3-2 Transferencia del Calor Por Convección


EL VIENTO

El viento se considera generalmente como la fuerza impulsora para la fuga de aire. Cuando el viento sopla contra un edificio, crea una zona de alta presión en las áreas de barlovento. El aire exterior del lado de barlovento se filtra al edificio mientras que aire sale del lado de sotavento. El viento actúa para crear áreas de presión diferenciada que causan infiltración y exfiltración. El cuadro 3-4 ilustra la presión más alta (+) sobre el lado de barlovento y la presión más baja (-) sobre el lado de sotavento. El grado al cual el viento contribuye a la fuga de aire depende de su velocidad y duración. La mayoría de los hogares tienen solamente pequeñas grietas en el exterior.

Cuadro 3-4 Infiltración Impulsada por el Viento

En promedio, el viento en el sureste crea una diferencia de la presión de 10 o 20 PASCAL en el lado de barlovento.

EFECTO DEL APILADO

La diferencia de la temperatura entre el interior y el exterior causa que el aire caliente dentro de la casa se eleve mientras que el aire más fresco baje al suelo de la casa y esto crea una fuerza impulsora conocida como el efecto del apilado (cuadro 3-5). A medida que el aire caliente se eleva, se va escapar a través de cualquier apertura en la parte superior de la casa y el aire será atraído a un nivel más bajo. El efecto del apilado es lo que hace que funcione una chimenea. El efecto del apilado es débil pero siempre está presente. La mayoría de los hogares tienen agujeros de acceso grandes en el ático, el espacio de arrastre o en el sótano. Por el hecho que el efecto del apilado es tan prevalerte y los agujeros a través de los cuales impulsa el aire son a menudo tan grandes, es generalmente un contribuyente importante a la fuga de aire, la humedad, y los problemas de la calidad del aire.

De barlovento De sotavento


El efecto del apilado puede crear diferencias en presión de 1 a 3 PASCAL debido al poder del aire caliente que se eleva. El espacio de arrastre y las aperturas del ático generalmente son grandes.

ASPECTOS MECÁNICOS

Los sistemas de aire forzado mal diseñados e incorrectamente instalados pueden crear fuertes desequilibrios de la presión dentro del hogar (cuadro 3-6), que pueden triplicar la fuga de aire cuando la calefacción y el sistema de enfriamiento en el hogar estén funcionando. Además, la canalización sin sellar situada en los áticos y los espacios de arrastre puede atraer los agentes contaminantes y exceso de humedad dentro del hogar. La corrección de problemas de la fuga por conductos es crítica al construir un hogar eficiente en energía. Por ejemplo, el HERS = en un hogar 98 en el cuadro 3-1 podría ahorrar $61 al año reduciendo la pérdida del conducto por 50% a partir de 120 cfm a 60 cfm.

La presión de aire se expresa típicamente en pulgadas de agua (PSI) o en pascales. La presión ejercida por 0.004 pulgadas de agua iguala a 1 Pascal. La razón que los pascales se usan con más frecuencia que las pulgadas de agua, como medida de presión de aire, es que la medida de Pascal utiliza simplemente números más grandes. El sector de la construcción de casas utiliza ambos sistemas de medida. Las pulgadas de agua se utilizan generalmente para las medidas de la presión del equipo HVAC y del conducto. Los pascales se utilizan generalmente para medidas presión de aire causadas por el viento, etc.

Cuadro 3-5 El Efecto del Apilado


Cuadro 3-6 Infiltración Impulsada por Sistema Mecánico

Los escapes en los conductos surtidores y de vuelta pueden causar diferencias en presión de hasta 30 pascales. El equipo de escape, tales como ventiladores de cocina, ventiladores del baño, y de secadores de ropa también pueden causar diferencias en presión.

CÓMO SE MUEVE LA HUMEDAD EN LOS HOGARES Hay cuatro modos primarios de migración de la humedad en nuestros hogares. Cada uno se debe controlar para preservar la comodidad, la salud, y la durabilidad. La mayoría de los problemas de la humedad son difíciles para diagnosticar porque uno o todos de los cuatro modos primarios de movimiento de la humedad pueden contribuir al problema. Este capítulo concluye con tres problemas, dos de los cuales involucran la interacción y la correlación de los modos de transporte de la humedad.

1) EL TRANSPORTE A GRANEL DE LA HUMEDAD

• El transporte a granel de la humedad es el flujo de la humedad a través de los agujeros, las grietas y los boquetes.

• Su fuente primaria es la lluvia. • Las causas incluyen:

⎯ Sellado deficiente; ⎯ Drenaje inadecuado del techo; ⎯ Calidad deficiente del sellado contra el tiempo

atmosférico, o del calafateo alrededor de empalmes en el exterior del edificio (tales como ventanas, puertas y chapas inferiores); y problemas de filtración de agua causada porque los sitios adyacentes no están inclinados en dirección opuesta a la casa.

• Cualquier problema se soluciona con construcción de calidad con materiales durables.

• Este es el más importante de los cuatro modos de migración de la humedad (Cuadro 3‐7).

Cuadro 3 – 7 Transporte a Granel de la Humedad


2) ACCIÓN CAPILAR

• La acción capilar es el drenaje de agua a través de materiales porosos o entre pequeñas grietas. • Sus fuentes primarias son del agua

subterránea de la lluvia. • Las causas incluyen:

⎯ El agua que se filtra entre la superposición de piezas de revestimiento exterior;

⎯ El agua que es impulsada hacia arriba a través de poros o grietas en los bloques de cemento y las paredes de concreto o de bloques de cemento; y

⎯ El agua que emigra de los espacios de arrastre a las maderas apoyo del piso y de la pared.

• Cualquier problema es solucionado totalmente sellando poros o boquetes, aumentando el tamaño de los boquetes (generalmente a un mínimo de ⅛ de pulgada), o a través de la instalación de material impermeable, de barrera de vapor para formar una ruptura capilar (véase el cuadro 3-8).

3) EL TRANSPORTE POR AIRE

El transporte por aire es el flujo de aire, que contiene vapor de agua, a áreas cerradas a través de penetraciones sin sellos o empalmes entre las áreas acondicionadas y no acondicionadas. Como se muestra en el cuadro 3-9, el transporte por aire puede causar 50 a 100 veces más de humedad a las cavidades de la pared que la difusión del vapor.

• Su fuente primaria de humedad es el vapor de agua en el aire.

• Las causas incluyen: ⎯ aire que se escapa a través de

agujeros y grietas; ⎯ otros escapes entre el aire interior y

las cavidades cerradas de la pared; ⎯ aire interior y de los áticos; ⎯ aire exterior que agrega humedad al

aire interior en el verano; y ⎯ Espacios de arrastre y aire interior.

• Cualquier problema se resuelve al crear un sistema de barrera de aire.


4) DIFUSIÓN DEL VAPOR

• La difusión del vapor es el movimiento del vapor de agua en el aire a través de materiales

permeables (ésos que tienen grados de ondulación permanente sobre 1). Un perm a 73.4°F (23°C) es una medida del número de granos de agua que pasan a través de un pie cúbico de material por hora a una presión diferencial de vapor igual a una pulgada de mercurio.

• Su fuente primaria es vapor de agua en el aire. • Las causas incluyen:

⎯ humedad interior que impregna los materiales de terminación de las paredes y del cielo raso; ⎯ humedad exterior que penetra en la casa en el verano; y ⎯ la humedad del aire del espacio de arrastre que migra a través del piso al interior de la casa.

• Cualquier problema es solucionado por la instalación apropiada de una barrera del vapor en algunas zonas de clima. Las barreras del vapor no se requieren en la zona de clima 4.

• Este es el menos importante de los cuatro modos de migración de la humedad, en la zona de clima 4.

HIGROMETRÍA El aire se compone de gases (oxígeno, nitrógeno, etc.) y del vapor de agua. La cantidad de vapor de agua que el aire puede sostener es determinada por su temperatura. El aire caliente puede sostener más vapor de agua que aire frío. La cantidad de vapor de agua en el aire es medida por su higrometría. A una higrometría del 100% (HR), el vapor de agua se condensa en líquido. La temperatura en la cual el vapor de agua se condensa es su punto de condensación. Por lo tanto, el punto de condensación del aire depende de su temperatura e higrometría. La prevención de la condensación implica ya sea reducir la higrometría del aire o aumentar las temperaturas de las superficies expuestas al aire.

La determinación de la higrometría es importante al intentar de comprobar el funcionamiento del equipo de calefacción y de enfriamiento o para determinar la causa de problemas. El dispositivo menos costoso para medir la higrometría es el psicómetro de la honda. Este dispositivo tiene dos termómetros de cristal, uno con un fieltro de algodón en el bulbo del termómetro. Para determinar humedad, este fieltro es mojado con agua potable. Entonces, para mover el aire a través de los dos bulbos, el psicrómetro es girado, por alrededor de un minuto, por la manija o puesto en la corriente de aire del ventilador. Un termómetro medirá la temperatura del bulbo seco, y el otro medirá la temperatura del bulbo mojado. Las tablas permiten que las temperaturas del bulbo seco y mojado sean utilizadas con confianza para que determinen la higrometría con exactitud.

Los sensores de higrometría digitales también existen y pueden ser más simples de utilizar en lugares tales como un conducto surtidor de aire. Las medidas se muestran típicamente en forma digital, por lo tanto no se requieren tablas adicionales. Se combinan a menudo con un sensor de temperatura de manera que ambas medidas se pueden tomar al mismo tiempo. Los sensores digitales se pueden incluir en sistema de almacenaje de datos, que permiten que las medidas sean tomadas con la frecuencia de cada minuto durante varios días. Esto puede ser importante al evaluar problemas que ocurren con poca frecuencia.

Una herramienta conveniente para examinar cómo la temperatura, la humedad, y el aire interactúan es una tabla psicrométrica. Una tabla psicrométrica ayuda a la comprensión de la dinámica del control de la humedad. Una tabla simplificada, que se muestra en el cuadro 3-10, relaciona la temperatura y la humedad. La temperatura aumenta de izquierda a derecha y la cantidad de humedad en el aire aumenta de la parte inferior hacia arriba. La curva superior izquierda de la tabla es la línea de higrometría del


100%. El aire no puede sostener ningún vapor de agua adicional a esa temperatura, que es el punto de condensación. Si la temperatura del aire baja más de la temperatura del punto de condensación, va a ocurrir condensación.

PORQUÉ ES SECO EL AIRE INTERIOR EN EL INVIERNO

El aire que se filtra en una residencia, en el invierno, reducirá los niveles de humedad en un hogar. Por ejemplo, si el aire exterior, está a 30°F y la humedad relativa de 80% se filtra en una casa, el aire se calentará a la temperatura interior de 70°F. Sin embargo, la humedad relativa de este aire calentado sería solamente de alrededor de 18%.

Una tabla psicrométrica puede demostrar porqué sucede esto. . Empareje el número del paso (1 y 2) con el mismo número en el gráfico en el cuadro 3-10.

1. Encuentre el punto (1) que representa las condiciones del aire exterior (30°F a 80% HR). 2. Dibuje una línea horizontal a 70°F y lea la higrometría, 18%.

CONDENSACIÓN DEL INVIERNO EN LAS PAREDES En una pared bien construida, la temperatura de la superficie interior del revestimiento dependerá del valor del aislamiento del revestimiento, y de las temperaturas del interior y del exterior. Considere el siguiente ejemplo: si hace una temperatura de 35°F afuera y adentro hace 70°F con una higrometría del 40%, entonces:


• La superficie interior del revestimiento de la madera contrachapada seria de alrededor de 39°F y • La superficie interior del revestimiento aislado sería 47°F.

La tabla psicrométrica puede ayudar a predecir si la condensación ocurrirá en este ejemplo. Empareje el número del paso (1, 2, o 3) con el mismo número en el gráfico en el cuadro 3-11.

1. Encontrar el punto (1) que representa las condiciones del aire interior (70°F a 40% HR). 2. Dibujar una línea horizontal a la línea 100% HR. 3. Dibujar una línea vertical abajo donde la línea horizontal intersecta la línea 100% HR para

leer la temperatura del punto de condensación, 44°F. En el ejemplo, la condensación ocurriría si la temperatura de la superficie interior del revestimiento fuera 44°F. Entonces, bajo condiciones de temperatura en este ejemplo, se pueden formar gotitas de agua en el revestimiento de la madera contrachapada (que sería de alrededor de 39°F), pero no en el revestimiento aislado (que sería de alrededor de 47°F).

CONDENSACIÓN DEL VERANO EN LAS PAREDES

El cuadro 3-12 representa otro problema de la humedad y de la higrometría, sólo que en esta situación existen condiciones de verano. Si el aire interior es 75°F, y el aire exterior es 95°F y la humedad relativa de 40% entra en la cavidad de la pared, ¿ tendrá lugar condensación?


La tabla psicrométrica puede ayudar a predecir si la condensación tendrá lugar en este ejemplo. Empareje el número del paso (1, 2, o 3) con el mismo número en el gráfico en el cuadro 3-12.

1. Encontrar el punto (1) que representa las condiciones del aire exterior (95°F a 40% HR). 2. Dibujar una línea horizontal a la línea HR de 100%. 3. Dibujar una línea vertical hacia abajo de donde la línea horizontal intersecta la línea HR de 100%

para leer la temperatura del punto de condensación, 67°F. En este ejemplo, por el hecho que la temperatura de la mampostería seca (75°F) es mayor que el punto de condensación, la condensación no debiera formarse.

EFECTO DE LA HIGROMETRÍA

Los seres humanos responden dramáticamente a los cambios en higrometría:

• La salud y la comodidad ideales para los seres humanos ocurren a 30% a 50% HR; • A niveles de higrometría más bajos, nosotros nos sentimos más frescos a medida que la humedad

se evapora más fácilmente de nuestra piel; • A niveles de higrometría más altos, podemos sentirnos incómodos, especialmente a temperaturas

sobre 78°F • El aire seco, de menos de 30% HR, a menudo puede agravar problemas respiratorios; • El moho crece en aire sobre 70% HR; • Los ácaros del polvo prosperan a una temperatura de o sobre 50% HR, y • La madera se pudre cuando la HR está cerca o a 100%.


SISTEMAS EN UN HOGAR

Si los factores de salud y de comodidad de temperatura, de humedad, y de calidad del aire se mantienen a niveles cómodos y saludables depende de lo bien que el hogar funcione como sistema. Cada hogar tiene los siguientes sistemas cuya intención es proporcionar salud y comodidad interior:

• Sistema estructural • Sistema del aislamiento termal • Sistema de control de fugas de aire • Sistema de control de la humedad • Sistema de control de la comodidad proporcionada por el sistema de HVAC

SISTEMA ESTRUCTURAL

El propósito de este libro no es para mostrar cómo diseñar y construir los componentes estructurales de un hogar, sino para describir cómo mantener la integridad del hogar, mientras se usan componentes eficientes en energía. Los problemas claves que pueden afectar la integridad estructural de un hogar incluyen:

• La aparición de helada • Erosión • Filtración del agua de lluvia tales como goteras del techo • Absorción de agua en los materiales de construcción • Niveles excesivos de higrometría • Incendio • Acumulación del calor del verano

Para crear y mantener la integridad estructural del hogar, el diseñador de casas y el constructor deben:

• Asegurarse de que el pie de la casa esté instalado a nivel y debajo de la línea de escarcha. Instalar refuerzo adecuado y cerciorarse de que el concreto tenga la depresión y la fuerza apropiadas.

• Dirigir el agua subterránea lejos del edificio a través de un sistema de drenaje de los cimientos correctamente diseñado e instalado. Instalar eficientes canaletas, bajadas de aguas, y los drenajes eficaces del agua de lluvia.

• Asegurarse de que el techo sea hermético para prevenir la filtración del agua de lluvia. Sellar las penetraciones que permiten que la humedad entre en el espacio exterior del edificio por escapes de aire.

• Asegurarse de que haya un plano de drenaje en la pared exterior para evitar la entrada del agua de lluvia impulsada por el viento.

• Asegurarse de que todos los sellos estén instalados correctamente. • Utilizar sellos a prueba de incendio para cerrar las penetraciones que son fuentes potenciales de

“corrientes de aire” durante un incendio. • Instalar una serie de intervalos capilares que eviten que la humedad migre a través de los

cimientos a los miembros de las maderas de apoyo de la pared y del ático.

SISTEMA DEL AISLAMIENTO TERMAL El aislamiento termal y las ventanas eficientes en energía tienen el objetivo de reducir la pérdida y el aumento de calor debido a la conducción. Así como con otros aspectos de la construcción eficiente en energía, la clave del éxito de una casa aislada con éxito es la instalación de aislamiento de calidad. El aislamiento incorrectamente instalado no sólo aumenta las cuentas de la energía, sino que puede crear


problemas de comodidad y de humedad. El capítulo 5 discute el aislamiento detalladamente; sin embargo, los aspectos principales para el aislamiento eficaz incluyen:

• Instalar los valores-R iguales o que excedan el código de energía contra el material de barrera de aire. Por ejemplo, instalar el aislamiento del piso R-19 nivelado contra el subsuelo, no caído en la base de las viguetas o de los bragueros del piso.

• No comprimir el aislamiento. • Proporcionar la cobertura completa del aislamiento del valor-R especificado; los boquetes bajan

significativamente el valor-R total y pueden crear áreas que están propensas a la condensación. • Prevenir el escape de aire con aislamiento-con algunos materiales de aislamiento, los valores-R

realmente disminuyen cuando el aire frío se filtra. • Sellar y aíslar las paredes a la altura de la rodilla y otras áreas de paredes del ático con un

mínimo de aislamiento R-13. • Sostener el aislamiento de modo que se mantenga en su lugar, especialmente en las áreas donde

pueden penetrar las brisas o donde los roedores pueden residir.

SISTEMA DE CONTROL DEL ESCAPE DE AIRE El escape de aire (infiltración) puede ser perjudicial a la durabilidad a largo plazo de los hogares. Puede también causar un número considerable de otros problemas, incluyendo:

• Niveles altos de humedad en el verano y aire seco en el invierno • Problemas de alergia • Entrada del radón a través de los escapes en el sistema del piso • Crecimiento de moho • Corrientes de aire • Ventanas que se empañan o que se cubren de escarcha • Cuentas excesivas de calefacción y de enfriamiento • Daño creciente en caso de incendio

Un sistema de control del escape de aire puede sonar formidable, pero es realmente un concepto simple -sellar todos los escapes entre los espacios acondicionados y no acondicionados con materiales durables. Lograr éxito puede ser difícil sin esfuerzos diligentes, especialmente en hogares con historias múltiples y líneas cambiantes del techo.

El control del escape de aire puede también ayudar a un hogar a cumplir con los códigos locales de incendio. Un aspecto para controlar los incendios es evitar que el oxígeno entre un área que está en llamas. La mayoría de los códigos de fuego tienen requisitos de sellar los lugares de escape de aire.

El capítulo 4 describe varios sistemas de control de los de aire-todos pueden ser eficaces con la instalación apropiada. Como se puede ver en los cuadros 3-13 y 3-14, las características claves de los sistemas de control de la fuga de aire son:

• Sellar todos los sitios de escapes de aire entre los espacios acondicionados y no acondicionados: ⎯ calafatear o sellar las penetraciones para la plomería, el cableado eléctrico, y otras fuentes de

energía; ⎯ sellar las junturas entre los componentes del edificio, tales como las chapas de pie y las

viguetas entre los pisos acondicionados; y ⎯ utilizar materiales de aislamiento de aire, como celulosa o espuma plástica.

• Puentes de sellos-espacios ocultos, plenos, y otros espacios de aire a través de los cuales el aire del ático o del espacio de arrastre se filtra al hogar.


• Instalar un método continuo de barrera de aire, tales como el método hermético de la mampostería seca o la superficie exterior continua de la casa. Esto dará como resultado una construcción incluso más protegida.


SISTEMA DE CONTROL DE LA HUMEDAD Los hogares deben proporcionar niveles cómodos y sanos de higrometría. Recordar que el nivel ideal de la salud y de la comodidad para los habitantes humanos está a 30% al 50% HR. Los hogares deben también prevenir que el agua líquida y el vapor de agua migren a través de los componentes del edificio.

Un sistema de control de la humedad incluye la construcción de calidad que se deshace del agua del hogar y de sus cimientos. El sistema de control de la humedad también incluye los sistemas de barrera del vapor y del aire (infiltración) que obstaculizan el flujo de vapor de agua, y los sistemas de calefacción y de enfriamiento diseñados para proporcionar comodidad a través de todo el año.

EL SISTEMA DE CONTROL DE COMODIDAD PROPORCIONADO POR EL SISTEMA HVAC El sistema de calefacción, ventilación, y de aire acondicionado (HVAC) está diseñado para proporcionar comodidad y calidad del aire mejorada a través del año, especialmente en invierno y verano. Los hogares eficientes en energía, especialmente aquellos con diseños solares pasivos, pueden reducir el número de horas durante el año cuando se necesiten los sistemas HVAC, cuadro 3-15.

Los sistemas de calefacción y de enfriamiento a menudo no son ni bien diseñados ni instalados para desempeñarse como se ha previsto. Por lo tanto, los hogares tienen cuentas más altas de calefacción y de enfriamiento y tienen más áreas con incomodidad de lo que es necesario. El diseño deficiente de HVAC a menudo lleva a problemas de calidad de la humedad y del aire también.

Un tema importante referente a sistemas de HVAC es su capacidad de crear desequilibrios de presión en el hogar. Los escapes de conducto pueden crear problemas graves. Fijarse en las áreas en las ilustraciones (cuadros 3-16, 3-17 y 3-18) con presión positiva (+) o negativa (-). Incluso el cierre de algunas puertas puede crear situaciones que pueden poner en peligro la salud humana.


Los desequilibrios de la presión pueden aumentar el escape de aire, lo que puede atraer humedad adicional dentro del hogar. El diseño y la instalación apropiados del conducto ayudan a prevenir desequilibrios de la presión. Uno de los componentes más importantes, en vista del sistema de control de comodidad de un hogar de alto rendimiento, es un sistema hermético del conducto.

Los sistemas de HVAC se deben diseñar e instalar correctamente, y ser mantenidos con regularidad por profesionales calificados para proporcionar funcionamiento eficiente y sano. El capítulo 7 muestra cómo integrar sistemas de ventilación con sistemas de calefacción y de enfriamiento para proporcionar aire fresco cuando se necesite o se desee.

ESCAPES E INFILTRACIÓN DE CONDUCTO

Los sistemas de aire forzado de calefacción y de enfriamiento deben ser equilibrados- la cantidad de aire impulsada a través de los conductos surtidores debe ser igual a la cantidad extraída a través de los conductos de vuelta. Si los dos volúmenes de aire son desiguales, pueden ocurrir desequilibrios de presión en el hogar, dando por resultado escape de aire creciente, y posibles problemas de salud y de seguridad.

Si los conductos surtidores, en áreas no acondicionadas, tienen más escapes que los conductos de vuelta:

• El aire caliente y fresco se escapará al exterior, lo que aumentará los costos de energía • Menos volumen de aire “será suministrado” a la casa; la presión dentro de la casa puede

convertirse negativa, lo que aumentaría la filtración de aire; y • La presión negativa puede hacer que el gas de escape vuelva a la casa por los tubos- tire los gases

de escape de vuelta a la casa de chimeneas y de otros aparatos de combustión. Los efectos en la salud pueden ser mortales si los tubos contienen cantidades significativas de monóxido de carbono.

Si los conductos de vuelta, en espacios no acondicionados, tienen escape:

• El hogar puede tener más presión, así aumenta el escape de aire fuera de la superficie exterior de la casa;

• El aire caliente, húmedo es tirado a los conductos en verano; el aire frío es tirado dentro de los conductos en invierno;

• El radón y el moho pueden entrar en el conducto y poner en peligro la salud humana. Los productos químicos tóxicos, en el suelo de tratamientos de termitas, las pinturas, los detergentes, y los pesticidas también pueden poner en peligro la salud humana; y

• Los aparatos de combustión, si están localizados cerca de los escapes de vuelta, pueden crear una presión negativa, lo suficientemente grande para hacer que los gases de escape vuelvan a la casa por los tubos y por las chimeneas.

Las diferencias de presión también pueden ocurrir en hogares con canalización apretada, si el hogar tiene solamente una o dos vueltas. Cuando las puertas interiores están cerradas, puede ser difícil que el aire en estos cuartos circule de nuevo a los conductos de vuelta. La presión en un cuarto cerrado aumenta, y la presión en los cuartos, abiertos a los conductos de vuelta, disminuye. La práctica de socavar puertas no proporciona suficiente área para prevenir la acumulación de la presión.

Para aliviar los problemas de la presión que resultan de puertas cerradas a los cuartos con conductos surtidores, los contratistas de HVAC pueden:

• En los cuartos con registros surtidores individuales:


⎯ Asegurarse que las puertas tengan un espacio adecuado debajo de ellas para permitir que el aire pase, después de la instalación final del piso. Se requiere un espacio de 1 ½ pulgadas por cada 100 cfm de suministro de aire.

⎯ Instalar vueltas separadas; o ⎯ Instalar conductos de puente o parrillas de transferencia que conecten el aire del cuarto al

aire en la porción central de la casa donde se localiza la vuelta principal.

• En cuartos con registros múltiples de suministro: ⎯ Socavar la puerta a menudo no proporciona suficiente flujo de aire. ⎯ Usar ya sea un puente de conducto separado de vuelta o una parrilla de transferencia.

TRES PROBLEMAS QUE INVOLUCRAN VARIOS SISTEMAS

Los problemas tienden a implicar más de un sistema del hogar y se pueden reducir al mínimo con la atención cuidadosa a las mejoras eficientes en energía descritas en este libro. Los tres problemas siguientes examinan preocupaciones y modos de ver comunes para encontrar una solución. Estos problemas se deben a fallas comunes de los sistemas del hogar. La interacción entre los sistemas se debe considerar para solucionar los problemas.

EJEMPLO DEL PROBLEMA DE LA HUMEDAD

El dueño de una residencia en Kentucky se queja de que sus cielos rasos están manchados con moho. Al hacer un examen más minucioso, un inspector de energía descubre que las manchas están ubicadas principalmente alrededor de lámparas ahuecadas situadas cerca de las paredes exteriores.

¿Qué tipo de problema de humedad puede estar causando el crecimiento del moho? Las condiciones ambientales para el crecimiento activo del moho requieren por lo menos higrometría del 70%. Cualquiera de los cuatro modos primarios de transporte de humedad podría ser responsable por el problema; sin embargo, en este caso, el transporte a granel de la humedad y el transporte por el aire son las fuentes primarias.

Transporte a granel de la Humedad— Puede que la casa tenga goteras en el techo arriba de las lámparas ahuecadas (Cuadro 3-19).

Cuadro 3 – 19 Transporte a Granel de la Humedad– Gotera en el Techo


Transporte por el aire—La mayoría de las lámparas ahuecadas producen muchas goteras de agua. Si el aire que se filtra dentro del ático es relativamente caliente y húmedo, y si la lámpara ahuecada no está clasificada como de aislamiento de contacto (y no está cubierta por aislamiento) y el techo del porche está fresco, entonces, el vapor de agua en el aire puede condensarse y gotear sobre la manpostería seca (cuadro 3-20). La Acción Capilar y la Difusión—El hogar puede tener un problema de humedad severo en su espacio de arrastre o debajo de la losa. Por medio de la acción capilar (véase el cuadro 3-21), la humedad viaja hacia arriba, hacia la losa, a los miembros de madera que apoyan la casa y al aire de la casa, elevando la humedad. Si el aire se pone lo suficientemente húmedo, se puede condensar en la superficie de la luz ahuecada que está fresca y puede gotear sobre el aislamiento y sobre la mampostería seca que la rodea, como se puede ver en el cuadro 3-22. Éstas son las explicaciones menos probables.


EJEMPLO DE LA HUMEDAD DE LA PARED

En este ejemplo, un dueño de una casa nota que la pintura se está pelando en el revestimiento exterior cerca de la base de una pared del baño, cuadro 3-23. Además, se ha formado moho superficial en la mampostería seca interior, y la pintura del zócalo se está pelando. ¿Qué está sucediendo?

1. El interior de la pared tiene numerosos escapes de aire alrededor de los accesorios eléctricos y de plomería.

2. La puerta al cuarto de baño generalmente está cerrada. Cuando el sistema HVAC funciona, el

cuarto se presuriza porque no tiene ninguna vuelta y su puerta no está socavada. Esta es una falla del sistema HVAC.

3. El ventilador del baño está instalado incorrectamente y no extrae el aire húmedo al exterior - otra

falla del sistema HVAC.

4. Cuando el aire se filtra en la pared, lleva gran cantidad de vapor de agua; de esta manera, la falla de la barrera de aire y de los sistemas HVAC ha llevado a una falla del sistema de control de humedad.

5. La pared interior tiene papel de vinilo, que actúa como barrera del vapor. La pared exterior tiene

revestimiento de madera contrachapada CDX, la cual es una barrera del vapor. Esta es una falla del sistema de control de humedad.

6. Cuando los escapes de aire llevan el vapor de agua adentro de la cavidad de la pared, las dos

barreras del vapor obstaculizan el secado⎯ una falla del sistema de control de humedad.

7. En invierno, la superficie interna del revestimiento de madera contrachapada estará a varios grados más fría que lo que el encubrimiento de espuma hubiera estado. De esta manera, la pared con encubrimiento con madera contrachapada tiene más potencial para la condensación- una falla del sistema del aislamiento termal.

8. Mientras que el vapor de agua se condensa en el revestimiento, corre abajo de la pared y se

acumula en la chapa al pie de la pared. Así ocurren los siguientes problemas: • El agua acumulada amenaza con causar problemas estructurales con la pudrición de los

miembros de madera de la pared. • El agua acumulada moja la mampostería seca, causando el crecimiento de moho. • El agua acumulada viaja por las superficies no selladas escondidas del revestimiento de la

madera y del zócalo, lo que causa que la pintura se pele cuando es absorbida en la madera. • Las fallas múltiples de los sistemas del edificio crean un desastre estructural potencial.

Para resolver este problema de la humedad, el constructor debe atender a todas estas fallas. Si se trata solamente un aspecto, el problema se podría empeorar.


Cuadro 3-23 Problemas de Humedad en las Paredes

DESASTRE DEL MONÓXIDO DE CARBONO El tercer ejemplo involucra la acumulación de monóxido de carbono en un hogar durante el invierno. El cuadro 3-24 ilustra la secuencia que podría contribuir al desastre.


1. Un hogar se ha construido a especificaciones de hermeticidad- un éxito del sistema de control del escape de aire.

2. Sin embargo, la canalización del hogar no fue bien sellada-una falla del sistema HVAC. La canalización tiene considerablemente más escape del surtido que escape de vuelta, lo que crea una presión negativa fuerte dentro del hogar, cuando el sistema de calefacción y de enfriamiento funciona.

3. Los dueños de casa están celebrando las festividades de invierno. Como tienen visitas por una noche

en la casa, muchas de las puertas interiores se mantienen cerradas. La casa tiene solamente una vuelta en la sala principal.

4. Cuando el sistema de calefacción funciona, los cuartos con puertas cerradas se presurizan. Mientras tanto, la sala de estar, con la única vuelta, se despresuriza perceptiblemente. Por el hecho de que esta casa es muy hermética, es más fácil que estos desequilibrios de la presión ocurran.

5. El hogar tiene una hermosa chimenea,

sin una fuente exterior de combustión de aire. Cuando el fuego en la rejilla comienza a disminuir, la siguiente secuencia podría transformarse en un desastre para el hogar.

• El fuego comienza a arder y

produce mucho monóxido de carbono (CO).

• Así como el calor del fuego

comienza a disiparse, la presión del tiraje de aire, que tira los gases hacia arriba por el tubo de la chimenea, decrece.

• La salida reducida del fuego

hace que el termostato active el sistema de calefacción. Debido a los problemas del conducto, el soplador crea una presión negativa relativamente alta en la sala de estar.

• A causa de la presión reducida del tiraje de la chimenea, la presión negativa en la sala hace

que los gases de escape de la chimenea vuelvan a la casa. Los gases del tubo contienen monóxido de carbono y pueden causar severas, y posiblemente fatales, consecuencias a la salud a los habitantes de la casa.

Este ejemplo es extremo, pero condiciones similares ocurren en cierto número de hogares de Kentucky cada año. La solución al problema no es construir hogares que tengan más escapes- ellos pueden tener desequilibrios de presión similares. En vez de esto, se eliminan las causas de los desequilibrios de presión, como se describe en el Capítulo 7. Instalar una parte movible en la chimenea con las puertas de vidrio selladas y tener una fuente externa de combustión de aire.

CAPÍTULO 3: LA CASA COMO SISTEMA - uky.edu · Capítulo 3: El Hogar Como Sistema ‐21 ... Cuando...

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