Estudio climático para la caracterización de las condiciones de exposición a la humedad atmosférica en fachadas de los Estados Unidos Mexicanos

Uno de los muchos desafíos en la construcción de viviendas hoy en día es el diseño de las fachadas, las cuales están sometidas directamente a condiciones adversas producidas por fenómenos meteorológicos como el viento y la lluvia. La combinación de ambos fenómenos provoca el humedecimiento de las fachadas, generando de este modo numerosos síndromes en los edificios y molestias en sus usuarios. Para solventar los problemas ocasionados por la humedad, el Código de Edificación de la Vivienda de México, no contempla ni estipula las condiciones de diseño que las fachadas deben cumplir en concordancia con la solicitación a la humedad estimada sobre las mismas, siendo el cálculo de dicha solicitación, un factor clave para asegurar el correcto diseño y operatividad de los cerramientos exteriores. Este estudio pretende obtener una caracterización precisa del grado de impermeabilidad requerido en tres estados mexicanos, mediante la aplicación de métodos internacionalmente aceptados, tratando así de mejorar y complementar los documentos técnicos empleados en el citado Código de Edificación. Se procederá al análisis y registro de datos diarios de velocidad y dirección de viento así como de la intensidad de precipitación en numerosas estaciones meteorológicas de los estados de Aguascalientes, Durango y Zacatecas. Mediante la aplicación de distintos métodos de cálculo se identificará la exposición de las fachadas a la lluvia batiente, así como a la presión eólica simultánea que acompaña a dicha exposición. Como resultado, se generará un mapa de isolíneas, a través del programa Allplan 2016, que permitirá identificar gráficamente las zonas más expuestas a sufrir estos síndromes de la edificación. Además, se comparan los resultados obtenidos con los de otros países ya analizados

Evaluación del riesgo de penetración de agua atmosférica sobre las fachadas de edificios en la península de Yucatán y el centro de México

Se analizan registros meteorológicos diarios, en diversas estaciones meteorológicas de estados de la península del Yucatán y del centro de México. Mediante formulaciones semi-empíricas aceptadas internacionalmente, se identifica la exposición de las fachadas a la lluvia batiente y a la presión eólica simultánea, dos factores claves para la evaluación del riesgo del agua atmosférica en las fachadas de los edificios. Se analizan diversas correlaciones y se han elaborado mapas de exposición para las regiones analizadas, así como una comparación de la exposición con otros países.<br /

Caracterización de la exposición a la penetración de agua atmosférica en fachadas españolas mediante el uso de datos climatológicos AEMET OpenData

El Código Técnico de la Edificación en España (en adelante CTE) recoge desde el año 2006 unaserie de aspectos orientados a la protección de las fachadas frente a la penetración de lahumedad atmosférica, siendo necesario determinar el grado de exposición al que estánsometidas dichas fachadas dependiendo de su localización para así definir un diseño adecuadode las mismas, evitando una protección excesiva o insuficiente.Para ello, el CTE caracteriza la exposición mediante una combinación de dos mapas, uno eólicoy otro pluviométrico. A partir de la localización de la fachada y de los grados de exposicióncualitativos definidos según la misma en ambos mapas, se entra en una tabla que proporcionaun grado de impermeabilidad requerido para la fachada.Sin embargo, este procedimiento de cálculo obvia aspectos esenciales para valoraradecuadamente la exposición a la penetración de humedad atmosférica, ampliamentereconocidos por la bibliografía internacional en la materia. Tampoco proporciona un valor deexposición cuantitativo, que permita comparar la exposición existente entre variosemplazamientos o graduar la protección requerida por la fachada en cada caso.Aunque actualmente existen estándares internacionales que permiten caracterizar estaexposición con precisión y de forma cuantitativa (ISO-EN 15927-3), éstos requieren de datosclimáticos muy exhaustivos, habitualmente no disponibles en todos los emplazamientos(registros horarios simultáneos de precipitación y dirección-velocidad de viento). Debido a esto,la caracterización más extendida internacionalmente para esta exposición se realiza mediantela combinación de dos índices cuantitativos basados en registros climáticos de menorexhaustividad (diarios, mensuales, anuales): - Driving Rain Index (índice DRI), que evalúa la exposición de la fachada ante el aporte de agua atmosférica desviada por la acción del viento sobre su superficie vertical. - Driving Rain Wind Pressure (índice DRWP), que evalúa la exposición de la fachada ante la presión eólica, que simultánea a este aporte de agua, permite la penetración de la humedad en el interior de los materiales de la fachada.La reciente disponibilidad de registros climáticos diarios recopilados en un gran número deestaciones meteorológicas españolas, a través de AEMET OpenData (un applicationprogramming interface apoyado totalmente en el estándar HTTP), ofrece por primera vez laoportunidad de elaborar mapas de exposición para España a partir de una base de datos oficial,unificada, fiable y de suficiente antigüedad.Este trabajo inicia esta tarea, analizando datos climáticos registrados en estacionesmeteorológicas del norte de España (Asturias, Cantabria, País Vasco, Aragón, La Rioja y Castillay León), ofreciendo con ello unos primeros mapas de exposición para estas regiones. Estacaracterización futura de la exposición en todo el territorio nacional ha de permitir, en últimainstancia, sustituir el deficiente procedimiento de cálculo recogido en el CTE, mejorar lacaracterización de la exposición y con ello, definir diseños de fachadas más ajustados a lasolicitación realmente existente en cada emplazamiento. <br /

Cálculo simplificado de la conductividad térmica de diseño a partir de las condiciones higro-térmicas de los cerramientos de edificación en el norte de España

En este proyecto se analiza la conductividad térmica de diseño de los materiales utilizados en cerramientos de edificación, y la variación que ésta presenta en las condiciones reales de servicio, respecto a los valores estandarizados que para ella proporciona el Código Técnico de la Edificación. Este estudio se centrará en las comunidades autónomas de Asturias, Cantabria y País Vasco. La conductividad térmica de diseño es la capacidad que se le supone a un material para transmitir calor, bajo las condiciones ambientales reales del material. Así pues, se trata de un parámetro de gran importancia para los cálculos de aislamiento térmico de un edificio. Para determinarla, el CTE supone para todos los materiales una temperatura permanente de 10°C y un contenido de humedad para el material en equilibrio a 23°C y una humedad relativa de 55%. Dado que las condiciones ambientales en los diferentes emplazamientos españoles son muy variadas, y que la posición del material en el cerramiento también altera sus condiciones de operación, se deduce que esta simplificación establece valores de conductividad alejados de los realmente existentes en los materiales. En primer lugar, se han recopilado datos mensuales de temperatura media y humedad relativa de 60 emplazamientos repartidos por las comunidades mencionadas. Utilizando un método simplificado para determinar la conductividad térmica de diseño, obtenido de la bibliografía internacional, se proponen diversos factores de corrección aplicables a los valores estandarizados proporcionados por el Código Técnico de la Edificación. Con dichos factores se procederá a elaborar mapas de cada comunidad, que representen los datos de la corrección a aplicar para cualquier emplazamiento en estas regiones. Estos mapas pueden representar un complemento al Código Técnico de la Edificación a la hora de diseñar cerramientos en edificaciones, permitiendo realizar los cálculos con valores de conductividad o resistencia térmica más reales, asegurando un comportamiento en servicio más cercano al deseado. Para justificar este estudio y demostrar la validez y utilidad de los factores de corrección anteriormente mencionados, se procederá a estudiar en profundidad varios cerramientos comúnmente utilizados en edificación. Para ello calcularemos la conductividad de diseño real de cada material del cerramiento, utilizando para ello el laborioso proceso de cálculo recogido en la norma UNE-EN ISO 10456:2012. Finalmente se compararán dichos resultados específicos con los obtenidos mediante la aplicación del CTE y mediante la corrección propuesta en este trabajo

Incorporación de una caracterización direccional para la estimación detallada del riesgo de penetración de humedad en fachadas españolas

La penetración de agua atmosférica en las fachadas de los edificios genera diversos síndromes que afectan a la durabilidad de los elementos constructivos y a su eficiencia energética, afectando también a la salud de las personas que los ocupan. Las soluciones constructivas que se proponen para limitar dicho problema se establecen a partir de un grado de impermeabilidad mínimo que deben cumplir, acorde al riesgo de penetración de humedad al que están expuestas. La correcta estimación de la solicitación de humedad sobre estos cerramientos verticales resulta por tanto fundamental para determinar condiciones de diseño adecuadas para los mismos. La definición del grado de impermeabilidad mínimo requerido a las fachadas en el territorio español se establece en la actualidad mediante el Código Técnico de la Edificación – Documento Básico HS1 Salubridad, a través del análisis de dos parámetros climatológicos: la pluviometría media anual y la velocidad básica del viento. Ambos parámetros presentan carencias teórico-técnicas suficientes como para plantearse si la estimación que actualmente realizan se corresponde con la exposición real. En este proyecto se ha analizado, a partir de registros meteorológicos diarios, la estimación escalar y direccional detallada del riesgo de penetración de humedad en fachadas españolas utilizando procedimientos internacionalmente aceptados. Ellos se basan en dos parámetros distintos de los empleados en el Código Técnico de la Edificación: la lluvia batiente y la presión eólica simultánea a la lluvia, auténticos responsables de la penetración de humedad en los cerramientos. Ambos parámetros se han combinado además para obtener un índice de riesgo de penetración de agua (risk of water penetration o RIWP) que caracteriza la solicitación conjunta de las fachadas a ambos parámetros. A partir de este análisis se han comparado los resultados obtenidos para los diversos emplazamientos utilizando el método vigente en el Código Técnico de la Edificación y los procedimientos internacionalmente aceptados para reflexionar sobre la prestación del código, discutiendo si debería plantearse un cambio en él. Finalmente, se propone la utilización de dos mapas de exposición de España: el primero con valores de índice de lluvia batiente (driving rain index o DRI) y el segundo con valores de índice de presión eólica simultánea a la lluvia batiente (driving-rain wind pressure o DRWP) para facilitar la estimación, por parte del código, del grado de impermeabilidad mínimo exigido en las fachadas españolas en cualquier territorio del país (a excepción de Canarias) gracias a los resultados obtenidos en este proyecto para las comunidades autónomas de Andalucía, Aragón, Castilla y León, Cataluña, Galicia y Navarra y a los identificados en estudios anteriores en el resto de CCAA

Cálculo de lluvia batiente anual y máxima de referencia de fachadas españolas: ISO 15927-3 y comparación con otros índices simplificados

La tradicional carencia de registros meteorológicos horarios de suficiente antigüedad en un número significativo de emplazamientos españoles, ha impedido aplicar la norma ISO 15927-3 (UNE-EN ISO 15927-3) para determinar la exposición de las fachadas de los edificios a la lluvia batiente. Así, se han venido utilizando otros índices simplificados, como el Driving Rain Index (aDRI) para caracterizar esta exposición, basados en datos diarios, mensuales o anuales de precipitación y viento. La progresiva implantación de estaciones automáticas permite ahora paliar esta carencia.En este trabajo se recopilan registros meteorológicos horarios de diversas estaciones automáticas españolas (EMAs) implantadas antes de 2008 y, usando la formulación presente en la norma ISO 15927-3, se determina la exposición media anual de las fachadas de ciertos emplazamientos a la lluvia batiente, así como su exposición máxima asociada a periodos de humedecimiento concretos. Los resultados se comparan con los previamente obtenidos por otros indicadores simplificados y con el grado de impermeabilidad exigido actualmente por el CTE-DB HS1 en esas zonas.<br /

Determinación de la exposición a la penetración de agua atmosférica en fachadas de varias comunidades autónomas españolas

El humedecimiento de las fachadas, genera patologías en los edificios y mal estar a sus usuarios. Para evitarlo, el Código Técnico de la Edificación, establece el grado de impermeabilidad que han de garantizar las fachadas de los edificios, basándose en registros pluviométricos anuales y en estimaciones de velocidad de viento las cuales no simultáneas a dichos registros. Como resultado, el grado de impermeabilidad garantizado no se ajusta a la exposición real de las fachadas a la penetración de agua atmosférica. Aplicando métodos de caracterización aceptados internacionalmente, este TFG proporciona una caracterización más fiable y precisa de esta exposición. Se recopilan datos diarios simultáneos de precipitación, velocidad y dirección del viento, recogidos en un elevado número de estaciones meteorológicas de las comunidades autónomas del País Vasco, La Rioja, Islas Canarias e Islas Baleares. Utilizando expresiones recogidas en la bibliografía científica, se determina en cada emplazamiento la exposición de las fachadas a la lluvia batiente y a la presión eólica simultánea, aspectos ambos que condicionan el riesgo de penetración de humedad en las mismas. Los resultados obtenidos se analizan y comparan con el CTE, presentando un mapa de exposición para caracterizar el territorio de las CC.AA. estudiadas, detallando incluso que fachada es en cada caso la más expuesta. Fases del trabajo: - Búsqueda y recopilación de datos climáticos accesibles de precipitación, velocidad y dirección del viento en un número significativo de estaciones meteorológicas, distribuidas por varias CC.AA. españolas del norte de la Península Ibérica y en los archipiélagos canario y balear. - Preparación de la base de datos y obtención de los resultados de exposición buscados. - Análisis de los resultados obtenidos y comparación con resultados disponibles para otras CC.AA. - Representación gráfica de los resultados, mediante mapa de isolineas, para una caracterización inmediata de la exposición a la penetración de humedad en fachadas de cualquier emplazamiento, incluyendo mapa gráfico de la fachada más expuesta en cada emplazamiento

Caracterización de la exposición a la penetración de agua atmosférica en fachadas mediante el uso de datos climáticos AEMET OpenData.

La penetración de agua atmosférica en las fachadas de los edificios genera problemas en las construcciones y a los residentes de estos. Con propósito de evitar estos problemas y minimizar el riesgo que conlleva la exposición ambiental, en España se define un grado de impermeabilidad mínimo requerido para las fachadas en el Código Técnico de la edificación (Documento Básico HS1), a partir de dos parámetros climatológicos. Estos parámetros son la pluviometría media anual y la velocidad básica del viento de cada emplazamiento.Varios estudios en comunidades autónomas españolas y en otros países han demostrado que es necesaria una caracterización más exhaustiva de la exposición ambiental a la que están sometidas las fachadas para determinar con mayor exactitud y precisión el grado de impermeabilidad requerido en las solicitaciones existentes. En este trabajo se calcularán los índices de exposición escalares y direccionales en cada emplazamiento analizado, a partir de datos climáticos diarios disponibles en formato Json en la base de datos AEMET OpenData. Con estos índices se elaborarán mapas de exposición de las comunidades autónomas de Cataluña, Islas Canarias y Galicia, incorporando información relativa a las orientaciones de solicitación dominantes y se determinarán valores de exposición y de intensidad de precipitación y viento asociados a distintos periodos de retorno. Los resultados se compararán con los establecidos por el Código Técnico de la Edificación (DB-HS1) para los mismos emplazamientos. Las comparaciones mostrarán la invalidez del método de cálculo propuesto por el CTE, frente a los procedimientos de cálculo aceptados y comprobados internacionalmente para determinar la exposición a la lluvia batiente (Driving Rain Index o daDRI) y la presión eólica simultánea a la lluvia batiente (Driving Rain Wind Pressure o DRWP), ambos parámetros clave para caracterizar el riesgo de penetración de agua de lluvia en fachadas.<br /

Determinación direccional de las condiciones de exposición a la penetración de agua atmosférica en fachadas de distintos estados mexicanos

Con el fin de asegurar el buen comportamiento higro-térmico de un cerramiento es necesario tener en cuenta todos los factores tantos externos como internos que pueden afectar a este. Uno de los factores al que actualmente no se le otorga la suficiente importancia es la penetración indebida de agua atmosférica a través de la envolvente del edificio y específicamente, a través de las fachadas. Esta penetración de agua se traduce en una menor durabilidad de los cerramientos, menores rendimientos energéticos, pérdida de aislamiento térmico e incluso, afecciones para la salud de los ocupantes de los inmuebles. En las fachadas, el principal aporte de agua deviene de la llamada lluvia batiente, o precipitación que, impulsada por la acción simultánea del viento, incide sobre su superficie vertical. Simultáneamente, la presión ejercida por el viento sobre la fachada contribuye a introducir este aporte de agua en la estructura porosa de los materiales, aumentando el alcance y afecciones de la penetración de agua. En conjunto, ambos factores determinan el riesgo de exposición a la penetración de agua de las fachadas de edificación, parámetro que debe ser adecuadamente caracterizado como paso previo para establecer posteriormente los requisitos de diseño necesarios para minimizar las posibles afecciones. A su vez, la influencia de los vientos predominantes durante las precipitaciones en estos fenómenos propicia que la dirección de las gotas de lluvia cambie e incida sobre la fachada, propiciando un humedecimiento y posterior deterioro del cerramiento diferenciado para cada posible orientación de fachada. Analizando registros meteorológicos simultáneos de precipitación, velocidad y dirección de viento, en este proyecto se ha caracterizado la exposición direccional de las fachadas ante la penetración de agua, para múltiples emplazamientos de 4 estados del centro y oeste de México (Guanajuato, Hidalgo, Morelos y San Luis Potosí). Con los resultados obtenidos se elaboran mapas de exposición para estos estados, así como fichas detalladas para cada una de las distintas estaciones meteorológicas analizadas. Del mismo modo, se presentan valores de exposición de carácter escalar (sin discriminar la exposición entre las distintas orientaciones de fachada) y se incluyen diversos estudios estadísticos que analizan los valores de exposición asociados a diferentes periodos de retorno. Esta detallada caracterización pretende proporcionar los datos de partida necesarios para desarrollar posteriores requerimientos de construcción adecuados a las necesidades existentes en cada emplazamiento, que, incorporados en los códigos de construcción mexicanos, posibiliten diseños mejorados de fachadas, más seguros ante la penetración de agua atmosférica

Desarrollo de un método simplificado de cálculo para determinar la conductividad térmica de diseño en materiales de cubierta

El presente estudio se desarrolla dentro del contexto de la búsqueda de un mayor ahorro energético en los edificios, en este caso mediante la mejora del diseño térmico de su envolvente. Actualmente, tanto los requisitos como las exigencias básicas en el diseño de la envolvente edificatoria en España vienen recogidas en el Código Técnico de la Edificación (CTE). Tras su análisis, se constata la carencia de un método o procedimiento que considere la influencia de las condiciones ambientales exteriores de cada emplazamiento, sobre el comportamiento higrotérmico de los cerramientos. Así, las variaciones de las condiciones ambientales externas (temperatura y humedad relativa) modifican la conductividad térmica de los materiales de construcción, provocando un efecto negativo sobre el aislamiento térmico de la envolvente que se opone frontalmente al objetivo de ahorro energético que marca la normativa. Tomando como referencia el CTE y la norma UNE-EN ISO 10456:2012 (donde se establece un procedimiento para la determinación de los valores de conductividad térmica declarada y de diseño de los materiales), se desarrolla un método funcional que permite resolver esta problemática, corrigiendo mediante una simple multiplicación, los valores de conductividad estandarizados actualmente utilizados para el diseño térmico de los cerramientos. El método de corrección propuesto se desarrolla, ejecuta y valida centrándose específicamente en los materiales que habitualmente componen las cubiertas de los edificios, utilizando para ello como referencia el Catálogo de Elementos Constructivos del propio CTE. Analizando las condiciones ambientales medias de todas las capitales de provincia españolas, se obtendrán los factores de corrección asociados a cada una de estas ciudades, sentando así las bases para análisis más detallados de regiones españolas. El análisis técnico realizado muestra una situación en la que los diseños térmicos actuales de las cubiertas consideran, en algunas localizaciones, hasta un 5 % menos de conductividad térmica en los materiales de cubierta, que la realmente existente. La corrección de este error se logra aquí mediante una solución relativamente sencilla, usando un factor corrector que el procedimiento desarrollado calcula y tabula, para cada uno de los emplazamientos estudiados, considerando para ello condiciones ambientales medias