por Mason Knowles
Durante décadas, los diseñadores de áticos y espacios de arrastre han utilizado la ventilación cruzada para minimizar el potencial de acumulación de humedad y condensación. Sin embargo, alentados por los recientes reclamos de ahorro de energía y control de la humedad, los áticos sin ventilación se han hecho populares tanto en aplicaciones residenciales como comerciales. Aunque estos áticos pueden utilizarse en muchas circunstancias, este autor cree que hay razones para utilizar conjuntos ventilados en muchas situaciones.

Los métodos tradicionales de materiales de aislamiento y diseño exigen utilizar la circulación de aire dentro del espacio del ático para ayudar a secar el exceso de humedad. En los climas de calefacción y refrigeración, esta humedad podría desplazarse a través del aislamiento de fibra en las cavidades del edificio.

El remedio tradicional para esta humectación es ralentizar la entrada de aire cargado de humedad en la cavidad utilizando un retardador de vapor interior y ventilando la cavidad del tejado hacia el exterior para facilitar el arrastre de la humedad (es decir, el secado).

Cuando se hace correctamente, la ventilación del ático puede reducir el potencial de condensación en invierno y en verano. Durante el invierno, la causa principal de los problemas de humedad en el ático se debe a la infiltración de aire cálido y húmedo en el espacio del ático desde las zonas habitadas y a la condensación en las superficies frías. Esto puede intensificarse cuando las luces, tuberías, rejillas de ventilación y otras penetraciones atraviesan el suelo del ático. Con demasiada frecuencia, los conductos de ventilación mecánica de baños, cocinas o lavanderías depositan aire cálido y húmedo en el ático en lugar de fuera de la envolvente del edificio.

Una combinación de sellado del aire y aislamiento del suelo del ático mientras se proporciona ventilación reduce considerablemente el potencial de condensación, ya que es menos probable que el aire cálido y húmedo entre en el espacio y se condense en las superficies frías. Como resultado, el aire más fresco y menos húmedo del exterior puede ser aspirado desde los respiraderos de los sofitos colocados en la parte inferior del tejado, y fluir a través de los respiraderos de la azotea o de la cresta, sustituyendo el aire húmedo más cálido que puede haberse infiltrado en el ático.

En el verano, el aire húmedo y cálido proviene principalmente del exterior del edificio. Por ello, parecería que ventilar el ático aumentaría el potencial de condensación. Sin embargo, ocurre lo contrario si el suelo del ático está sellado y aislado.

Incluso cuando el aire exterior es caliente y húmedo, si el espacio del ático está sellado desde el interior, es mucho más caliente que el aire exterior. Cuanto más caliente esté el aire, más humedad (es decir, humedad absoluta) puede contener el espacio aéreo. Por lo tanto, la sustitución del aire más caliente del ático por aire exterior más frío -incluso con una humedad relativa (HR) considerablemente más alta- tiende a secar el espacio, minimizando el potencial de condensación.

Como demuestra la Figura 1, si el aire exterior es de 32 C (90 F) y 70 por ciento de HR, es más seco que el espacio interior del ático, que es de 43 C (110 F) con un 40 por ciento o más de HR.

Este diseño es menos eficiente cuando el equipo de HVAC y los conductos están en el espacio del ático. En estos casos, los sistemas tienen más dificultades para mantener la temperatura deseada. El aire dentro de los conductos tiene dificultades para mantener la temperatura cuando el espacio está demasiado caliente o frío y debe extenderse durante largos recorridos. En climas moderados, esto no supone un problema importante. Sin embargo, en ambientes más extremos, tanto calientes como fríos, puede ser un problema.

Por ejemplo, dependiendo del color del tejado y de la orientación al sol, las temperaturas del aire del ático pueden superar los 55 C (131 F) cuando en el exterior hay menos de 38 C (100 F). Este calor interior puede hacer que los conductos y el equipo de climatización trabajen mucho más para reducir la temperatura a niveles confortables. Esto es más pronunciado si los conductos tienen fugas y el equipo de HVAC está tomando aire del propio espacio del ático. Además, si las superficies exteriores de los equipos de calefacción, ventilación y aire acondicionado o de los conductos alcanzan los 26 C (79 F), sólo se necesita un 21% de humedad relativa para que se produzca la condensación.

Los conjuntos de áticos sin ventilación
Los áticos sin ventilación se basan en un aislamiento impermeable al aire instalado en la parte inferior de la cubierta del tejado (es decir, el techo del ático) para impedir que la humedad del aire llegue a una superficie fría y se condense en el interior de la envolvente del edificio. En este diseño, el aislamiento separa eficazmente los espacios interiores y exteriores a la vez que ralentiza el flujo de humedad para que no se alcance el punto de rocío dentro de la envolvente del edificio.

Los dos productos que se utilizan con más frecuencia en un conjunto de ático sin ventilación son la espuma de poliuretano pulverizada (SPF) de media y baja densidad.

En construcciones y climas típicos, se pueden seguir las tablas del código de construcción cuando se utiliza SPF como aislamiento y sello de aire. Sin embargo, en los casos en los que una unidad de vapor se mueve constantemente en una dirección, como las aplicaciones de almacenamiento en frío o las piscinas, es prudente llevar a cabo el modelado o los cálculos higrotérmicos para determinar si el diseño propuesto es adecuado para la aplicación.

Densidad media
Los cálculos de humedad de los conjuntos de edificios (es decir, el modelado higrotérmico) y las observaciones de campo demuestran que el SPF de densidad media (es decirSegún la norma ASTM E96, Métodos de prueba estándar para la transmisión de vapor de agua de los materiales, el SPF de densidad media tiene un índice de permeabilidad de aproximadamente 1,5 a 3,0 por 25 mm (1 pulgada) y un valor R de aproximadamente 1,05 por 25 mm (6,0 por 1 pulgada). También se ha probado que funciona como aislamiento impermeable al aire.1 Esta combinación de baja permeabilidad, alto valor R por pulgada y características de barrera de aire ralentiza eficazmente el flujo de vapor, separa el ambiente exterior del interior y elimina la introducción de aire cargado de humedad.

Las propiedades físicas y las características de rendimiento de los SPF permiten el diseño de áticos sin ventilación y espacios de arrastre con un potencial mínimo de condensación en su interior.

Las modelizaciones higrotérmicas de conjuntos de edificios y las observaciones de campo demuestran que los SPF de baja densidad pueden utilizarse en climas cálidos y mixtos sin un elemento retardador de vapor adicional. Sin embargo, en climas más fríos, se requiere un elemento retardador de vapor adicional para evitar el potencial de condensación.

Los SPF de baja densidad tienen un índice de permeabilidad de entre 8 y 15 por 76,2 a 127 mm (3 a 5 pulgadas) y un valor R de aproximadamente 0,616 por 25 mm (3,5 por 1 pulgada). Cuando se prueba como parte de un conjunto, el SPF de baja densidad puede ser una barrera de aire eficaz.

El resultado es que las propiedades físicas del SPF de baja densidad separan eficazmente las temperaturas interiores y exteriores y minimizan la infiltración de aire, pero permiten una mayor tasa de transmisión de vapor de agua que el SPF de densidad media. Esto facilita el diseño de áticos sin ventilación en climas cálidos y mixtos sin un retardador de vapor adicional, pero requiere un elemento retardador de vapor adicional en las regiones más frías.

Cualquiera de estos sistemas tiene un coste superior -típicamente de dos a tres veces el precio de un conjunto de ático ventilado de fibra de vidrio soplada o celulosa.

Conjuntos de ático combinados
El diseño residencial moderno consiste en elevaciones que pueden crear varios espacios de ático dentro del mismo edificio. Por ejemplo, la casa de este autor tiene un espacio abuhardillado al que se puede acceder con una puerta estándar en la segunda planta y una sección superior a la que sólo se puede llegar mediante una trampilla en el techo. Las buhardillas también están adosadas, por lo que es muy difícil aislarlas como un conjunto sin ventilación. Además, parte del espacio del ático está sobre una cubierta exterior mientras que otras secciones están sobre el espacio interior de la casa. Las calderas, los conductos y los equipos de aire acondicionado (AC) se extienden por todos los espacios del ático en todos los niveles, excepto las buhardillas y el espacio sobre la cubierta exterior.

Al determinar cómo aislar este espacio del ático, se tuvieron en cuenta varios conjuntos y se planificó una combinación híbrida de espacio del ático ventilado y no ventilado.

Las buhardillas y el espacio del ático sobre el porche exterior se sellaron del resto del ático haciendo una pared de madera contrachapada, y luego aislando la pared con SPF de célula cerrada. A continuación, también se instaló SPF de célula cerrada en la parte inferior de la cubierta del tejado.

Códigos de construcción y conjuntos de ático
Desde 2004, los suplementos del International Code Council (ICC) al International Residential Code (IRC) significan que los conjuntos de ático sin ventilación han sido aceptados por los códigos de construcción en aplicaciones residenciales, pero no comerciales. El IBC exige la ventilación de los áticos y los espacios de arrastre y no aborda el concepto de ático sin ventilación. Sin embargo, muchos funcionarios de los códigos de construcción han aceptado los áticos sin ventilación caso por caso cuando se les presentan pruebas convincentes -como el modelado higrotérmico de los conjuntos propuestos- de que el conjunto funcionará correctamente. Los requisitos han cambiado ligeramente a lo largo de los años, pero muchos de los elementos siguen siendo los mismos.

El suplemento del ICC de 2007, Código Internacional de Conservación de la Energía (IECC) 202, «Definiciones generales», introdujo tres nuevas clases de retardadores de vapor:

• Clase I: 0,1 perms o menos;
• Clase II: 0.1 a 1 perm;
• Clase III: 1,0 a 10 perms.

El SPF de densidad media con un grosor de 51 a 76 mm (2 a 3 pulgadas) suele entrar en la categoría de Clase II, mientras que el SPF de baja densidad con un grosor de 89 a 140 mm (3,5 a 5,5 pulgadas) entra en la categoría de Clase III.

Las clases de retardadores de vapor son importantes para especificar correctamente los conjuntos de áticos sin ventilación. Las calificaciones para los áticos sin ventilación se enumeran en la sección R806.4 del IRC, «Conjuntos de áticos sin ventilación». Requiere que se cumplan las siguientes condiciones:

• está completamente contenido dentro de la envolvente térmica del edificio;
• no se instalan retardadores de vapor interiores en su lado del techo (es decir, el suelo del ático);
• al menos 6,3 mm (1/4 pulg.) de espacio de aire ventilado separa cualquier teja o tablilla de madera y el contrapiso del tejado por encima del revestimiento estructural; y
• para las zonas climáticas 5, 6, 7 y 8 del IECC, el aislamiento impermeable al aire es un retardador de vapor, o se instala un retardador de vapor en contacto directo con el aislamiento (esto se aplicaría al SPF de baja densidad).

Dependiendo de la impermeabilidad al aire del aislamiento directamente bajo el revestimiento estructural de la cubierta, la sección IRC también requiere una de estas condiciones:

• Sólo debe aplicarse un aislamiento impermeable al aire (es decir Además del aislamiento permeable al aire instalado directamente debajo del revestimiento estructural, debe instalarse un tablero rígido impermeable o una lámina de aislamiento directamente por encima del revestimiento estructural de la cubierta como se especifica en la Tabla 8 (Figura 2) para el control de la condensación; o bien
• el aislamiento permeable al aire debe instalarse en la parte inferior del revestimiento de la cubierta como se especifica en la Tabla R806.4 para el control de la condensación, mientras que el aislamiento permeable al aire debe instalarse directamente en la parte inferior del aislamiento permeable al aire.

(Esta sección se aplicaría a los sistemas flash y batt en los que se instala una capa de SPF de célula cerrada en la parte inferior de la cubierta del tejado y otro aislamiento, como la fibra de vidrio, se instala directamente en el SPF.)

Problemas con los áticos sin ventilación
La aceptación del concepto de áticos y espacios de arrastre sin ventilación ha generado cierta preocupación por parte de quienes no están familiarizados con las propiedades físicas y la capacidad de control de la humedad del SPF. Una de las preocupaciones más comunes cuando se especifica el uso de SPF en estos espacios es que la espuma de célula cerrada instalada en la parte inferior de las cubiertas de madera provocará la putrefacción porque las fugas no se detectan debido a la resistencia al agua del poliuretano. Sin embargo, la espuma de célula cerrada repele el agua líquida. Sella las grietas y hendiduras de la cubierta de madera, de modo que el agua que traspasa el sistema de techado se queda encima de la cubierta de madera. La gravedad la lleva hasta el borde del edificio y fuera del tejado.

Si la superficie exterior de la madera está mojada cuando se instala la espuma, el secado se produciría desde el lado del tejado hacia el exterior, no a través de la madera hacia la espuma. Esto sería lo mismo si la espuma no estuviera colocada. Si la madera está saturada, la mejor práctica de la industria es no instalar la espuma. Si la espuma se instala sobre madera húmeda, es evidente para el aplicador y habría celdas abiertas y menor densidad, lo que permitiría la absorción de agua en la espuma. En este caso, las fugas aparecerían en el interior. En cualquier caso, un sistema de cubierta debe inspeccionarse regularmente para detectar evidencias de fugas en el tejado y posibles daños en la cubierta. El aislamiento de espuma no hace que los daños sean más difíciles de detectar.

En los climas más fríos, el SPF puede reducir la posibilidad de que se produzcan presas de hielo. Evita que el aire caliente llegue a la parte inferior del tejado donde podría derretir la nieve, haciendo que el agua fluya hacia abajo y se vuelva a congelar en los aleros. Es importante extender el aislamiento más allá de la pared interior de montantes a lo largo del espacio del sofito. Si los huecos de aire no están sellados en la parte superior de la pared, el aire caliente puede calentar la parte inferior de la cubierta del tejado y causar potencialmente presas de hielo en climas fríos.

Otra preocupación es que los áticos sin ventilación con aislamiento instalado en la parte inferior de la cubierta del tejado provocan que las temperaturas de las tejas sean excesivamente altas, reduciendo la esperanza de vida de las tejas.

Algunos fabricantes de tejas de asfalto excluyen específicamente las garantías basadas en una «ventilación inadecuada del ático». Sin embargo, otros permiten el uso de SPF instalado en la parte inferior de las cubiertas de los tejados en áticos sin ventilación en sus garantías.

Los estudios de ingeniería realizados por Carl Cash (antiguo presidente del Comité D08 de ASTM sobre tejados) exploraron la premisa de la ventilación del ático y su efecto en la temperatura de las tejas en comparación con otros factores que podrían influir en las temperaturas de las tejas. Según Cash:

La ventilación de la cubierta del tejado reduce la temperatura media del tejado -1,75 C (5 F), lo que supone un tercio de la influencia del color de las tejas, el aspecto del tejado (dirección a la que está orientado) y 1/36 de la influencia de la ubicación geográfica.

Otra preocupación citada a menudo es que, dado que la espuma de pulverización de célula cerrada es un retardador de vapor, no puede utilizarse en climas cálidos y húmedos, ya que impide que el vapor de agua entre y salga del conjunto.

La espuma de pulverización de célula cerrada tiene un índice de permeabilidad de aproximadamente 1.5 a 3,0 por 25 mm (1 pulgada) y un valor R de aproximadamente 1,05 por 25 mm (6,0 por 1 pulgada). Esta combinación permite un flujo de vapor de humedad controlado, a la vez que separa los ambientes interior y exterior. El resultado es un mejor control de la condensación dentro de la envolvente del edificio, siempre que haya suficiente aislamiento SPF para evitar la condensación. En la mayoría de las aplicaciones, de 12,7 a 25 mm (0,5 a 1 pulgada) de SPF será suficiente en climas cálidos y mixtos, y se necesitan de 38 a 63,5 mm (1,5 a 2,5 pulgadas) en regiones más frías. Debe tenerse en cuenta que se recomiendan los cálculos de modelos higrotérmicos cuando se dan condiciones atípicas, como entornos extremos y construcciones o diseños inusuales.

Cuando se utiliza un sistema de aislamiento híbrido, como la espuma de pulverización de célula cerrada cubierta con aislamiento de fibra de vidrio o celulosa, se necesita un mayor grosor de espuma de célula cerrada para reducir el potencial de condensación.

Otra cuestión sobre el uso de la espuma de pulverización es lo que ocurre cuando un aplicador rocía involuntariamente la espuma a la madera húmeda, especialmente a los miembros de la estructura húmeda. Se han llevado a cabo investigaciones sobre la instalación de SPF en madera húmeda. El libro del Dr. Mark Bomber, Spray Polyurethane Foam in External Envelopes of Buildings (Espuma de poliuretano en envolturas externas de edificios), informa sobre la investigación realizada sobre el tema. Esta investigación demuestra que la espuma de célula cerrada en condiciones típicas de construcción (es decir, cuando se instala sobre entramados de madera con un contenido de humedad del 28 al 35 por ciento) tarda aproximadamente 35 días en secarse por debajo del 19 por ciento de humedad, en comparación con los 8,5 días que tarda en secarse sin espuma. También se informó de que se mantuvieron las cualidades de sellado del aire de la espuma.

Sin embargo, este artículo no informaba de las consecuencias de instalar un SPF de célula cerrada en el lado frío de una pared con un gradiente térmico constante. Por ejemplo, en climas nórdicos extremos o en instalaciones de almacenamiento en frío, las condiciones darían lugar a un impulso de humedad constante en una dirección, lo que ralentizaría el secado hasta el punto de que podría producirse el deterioro de la madera.

Independientemente de ello, la industria del SPF no recomienda rociar espuma de célula abierta o cerrada sobre superficies húmedas o mojadas porque la adhesión de la espuma se verá afectada. Al igual que las aplicaciones de pintura y revestimiento, los sustratos que vayan a recibir SPF de todo tipo deben estar relativamente secos (por ejemplo, la madera con un contenido de humedad máximo del 18%). Esto puede comprobarse fácilmente con un medidor de humedad. Los instaladores saben al instante si la superficie de la madera está húmeda, ya que el líquido reacciona con la humedad, provocando una variación de color y una subida deficiente de la espuma.

Conclusión
En conclusión, una talla no sirve para todos a la hora de determinar si se debe utilizar un conjunto de ático ventilado o no ventilado. El hecho de que algo sea popular o esté de moda no significa que sea la mejor opción. Las variables que influyen en la decisión de ventilar o no incluyen:

• temperatura y humedad interior y exterior;
• tipo de HVAC y conductos;
• impulsión de vapor prevista;
• materiales de construcción;
• tipo de edificio;
• configuración de la estructura; y
• códigos de construcción.

Es importante que el especificador tenga en cuenta todos estos factores antes de elaborar los planos y hacer una recomendación final.

Notas
1 Materiales que han sido probados de acuerdo con la norma ASTM 283 para permitir menos de 2 L/m2 de aire a 75 kPa. (volver al principio)

Mason Knowles es presidente de Mason Knowles Consulting LLC, especializada en proporcionar formación/capacitación, aplicaciones de resolución de problemas, servicios y artículos técnicos y presentaciones específicas para la industria de la espuma en spray. Tiene 42 años de experiencia en la industria de la espuma en spray como contratista, fabricante de espuma de poliuretano en spray (SPF) y de equipos, y ejecutivo de asociaciones comerciales. Knowles preside el subcomité de la ASTM sobre techos de espuma pulverizada y el grupo de trabajo de la ASTM responsable de la especificación de espuma de poliuretano aplicada por pulverización ASTM C 1029. Es inspector de edificios y tejados acreditado por la Asociación de Espuma de Poliuretano Proyectada (SPFA) e instructor de los cursos de la SPFA para aplicadores e inspectores. Knowles es miembro del International Code Council (ICC), de RCI International, de la Insulation Contractors Association of America (ICAA), de la SPFA, del Building Enclosure Technology and Environment Council (BETEC) y de los equipos de investigación sobre huracanes y granizo del Roofing Industry Committee on Weather Issues (RICOWI). Puede ponerse en contacto con él por correo electrónico en [email protected].

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