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PUNTOS DE VISTA

LA TEORIA DE LA PROTECCION DE FACHADAS SEGUN KÜNZEL COMO BASE PARA UNA FUTURA NORMALIZACIÓN Ingeniero Civil - Universidad de Chile

A continuación se describe la teoría de protección de fa-

INTRODUCCION

chadas que ha servido para el establecimiento de algunas

Durante el duro invierno de 1997 fue posible comprobar la falta de protección apropiada contra los efectos de la lluvia que adolecen numerosas obras de edificación ubicadas, sobre todo, en la zona central de nuestro país. Aparte de fallas de origen constructivo que presentaban muchas de las obras afectadas, se hicieron evidentes la falta de una normalización adecuada y la presencia de especificaciones poco satisfactorias, la utilización de materiales de construcción con alta capacidad de absorción de agua y el empleo de recubrimientos permeables a la humedad, entre otros. Consecuentemente, aparte de la creación de una legislación más rigurosa, algunos organismos estatales y privados, como también numerosas empresas relacionadas con el campo de la construcción están empeñados -a través de Grupos Técnicos y Comisiones- en revisar y mejorar normas y especificaciones, incorporando a ellas nuevos productos y tecnologías no contemplados hasta la fecha. Como una manera de colaborar con este esfuerzo, se describe en este artículo una teoría de protección de fachadas. Su autor, el Dr. Ing. Helmut Künzel, efectuó los ensayos que sustentan la teoría en el Centro Experimental de Holzkirchen (Baviera), perteneciente al prestigioso Instituto Fraunhofer para la Física de la Construcción. Los índices característicos descritos por Künzel (referidos, como se verá más adelante, a la absorción capilar de agua y a la permeabilidad al vapor de agua), pueden ser determinados mediante ensayos relativamente sencillos. TEORIA DE KÜNZEL Para que un muro exterior o bien sus elementos constituyentes presenten una

normas alemanas relacionadas con el recubrimiento exterior de los muros perimetrales de edificios. durabilidad alta, es preciso asegurar que permanezcan secos con el transcurso del tiempo, a pesar de ser sometidos a la acción de las lluvias. En otras palabras, la cantidad de agua de lluvia absorbida tendrá que ser eliminada durante los períodos secos en forma de vapor de agua (por difusión). Se cumplirá entonces con la siguiente ecuación:

Agua absorbida ≥ Humedad entregada durante el período seco Por lo tanto, es necesario considerar no sólo la absorción capilar de agua por parte del material de construcción, sino que además tendrá que tomarse en cuenta su permeabilidad al vapor de agua. Para medir el primer aspecto, se cuenta con el coeficiente de absorción capilar de humedad, w. Este coeficiente se calcula dividiendo la absorción de agua W (kg/m2 ) que posee un material de construcción, por la raíz cuadrada del tiempo t (h). El hecho de que no se considere el tiempo en forma directa se debe a que la absorción de agua por parte de un cierto substrato no es un fenómeno lineal en relación a éste, sino que al ir aumentando la absorción se produce en algún momento la saturación. Por ende, dicho coeficiente se define de la siguiente manera:

En cuanto a la permeabilidad al vapor de agua, se contempla la llamada “capa de aire equivalente”. Este concepto está basado en el índice de resistencia a la difusión µ, el

cual es un índice relativo que indica cuánto mayor es la resistencia a la difusión de vapor de agua que posee un material de construcción en comparación a aquella de una capa de aire en reposo del mismo espesor. Por representar una comparación, el índice µ es adimensional y tiene un valor constante para cada tipo de material de construcción. Ahora bien, para poder evaluar la capacidad de difusión de vapor de agua que presenta un muro o un recubrimiento (por ejemplo estucos, pinturas), resulta más conveniente considerar el producto entre el índice µ y el espesor s del muro o de la capa. Este producto se conoce como capa de aire equivalente sd:

sd = µ · s (m) Este valor equivale al ancho que debe tener una capa de aire en reposo para que ofrezca la misma resistencia a la difusión de vapor de agua que pose la capa de espesor s. En un muro ideal, tanto w como sd son iguales a cero (muro absolutamente impermeable al agua y totalmente permeable al vapor de agua). Como esto no se puede conseguir en la práctica, Künzel realizó innumerables ensayos que le permitieran fijar valores adecuados para estos parámetros. Finalmente, llegó a concluir que un muro o recubrimiento libre de fallas (por ejemplo fisuras), debe poseer los siguientes valores para funcionar en forma apropiada desde el punto de vista de la física de la construcción:

w < 0,5 kg/m2 h0,5 sd < 2,0 m

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CARLOS WAGNER M.

PUNTOS DE VISTA

Recuadros A. Según su absorció n de humedad Coeficiente de absorció n capilar Clasificació n w < 0,1 kg/ ( m2· h0,5 ) Impermeable w = 0,1 - 0,5 kg / ( m2 · h0,5 ) Hidrorrepelente w = 0,5 - 2,0 kg / ( m2· h0,5 ) Inhibidor de penetració n de humedad w > 2,0 kg / ( m2· h0,5 ) Permeable

Grupo I Grupo II Grupo III Grupo IV

B. Según su permeabilidad al vapor de agua Resistencia a la difusió n Clasificació n sd < 0,1 m Microporoso y permeable al vapor de agua sd = 0,1 - 0,5 m Permeable al vapor de agua sd = 0,5 - 2,0 m Inhibidor de la difusió n del vapor de agua sd > 2,0 m Impermeable al vapor de agua

Grupo I Grupo II Grupo III Grupo IV

Adicionalmente, Künzel notó que al aumentar el valor de w al límite recién indicado, el valor de sd debe disminuir. En otras palabras, si el material de construcción absorbe mayor cantidad de agua (w más alto), su porosidad debe aumentar (sd más bajo) para permitir la eliminación por difusión del exceso de humedad. Por el contrario, si el valor de w disminuye, el valor sd puede ser mayor. Para expresar lo anterior en forma matemática, el autor de la teoría estableció la siguiente relación hiperbólica:

w · sd = 0,1 (kg/mh0,5) Gráficamente, las tres condiciones establecidas pueden observarse en la siguiente figura: 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

En ellas, la zona achurada corresponde al rango de valores aceptables de funcionamiento para muros o revestimientos, según sea al caso. Los índices w y sd se obtienen mediante ensayos adecuados, que corresponden a simplificaciones de las normas DIN 52617 (w) y DIN 52615 (sd).

En base a diversos valores, tanto de w como de sd, los muros o revestimientos de fachada se pueden dividir en los grupos o categorías que se aprecian en los recuadros. En Alemania, el territorio se ha dividido en tres zonas, de acuerdo a estadísticas pluviométricas. Tomando en cuenta lo anterior más el régimen de vientos existentes en el lugar donde se va construir, es posible definir la exigencia con respecto al coeficiente w. No existe actualmente una exigencia específica en relación a sd. Por otra parte, la carencia de una norma aplicable a las pinturas determinó que éstas tienen que cumplir con los mismos requerimientos que se exigen al muro. En este sentido, es preciso indicar que Künzel realizó todos sus ensayos en estucos de mortero de arena, cemento y cal. El hecho de que ya el substrato deba cumplir con una protección relacionada con la zona del país en el cual se ubica el edificio, constituye una diferencia fundamental con lo que ocurre normalmente en Chile. En nuestro país se espera que la pintura proteja en gran medida (y en muchas ocasiones, totalmente), la obra de edificación contra los efectos de la lluvia, independientemente de la zona en que está ubicada. En la actualidad, existe en Europa una proposición de norma CEN en relación a la absorción capilar de humedad, la que contempla los siguientes valores del coeficiente w: Tipo A w < 0,1 kg / (m2 · h0,5) Tipo B w = 0,1 - 0,5 kg / (m2 · h0,5) Tipo C w > 0,5 kg / (m2 · h0,5)

En la práctica, la absorción capilar se obtiene colocando una probeta del material a ensayar sobre una esponja saturada, de modo que la cara inferior de la probeta esté siempre en contacto con la humedad. El aumento de peso experimentado por ella se mide a intervalos regulares de tiempo. Para el caso de muros de fachada, el coeficiente w se calcula como la pendiente de la curva de absorción en la zona lineal:

En los muros revestidos con pinturas, la curva de absorción presenta un desarrollo no lineal. En este caso, el coeficiente w queda establecido una vez que han transcurrido 24 horas de ensayo:

Sin duda, algunos especialistas mantienen una actitud escéptica con respecto a las exigencias teóricas de Künzel. Incluso muy pocos materiales de recubrimiento pueden satisfacerlas. Es por eso que la norma alemana las ha adaptado sólo en forma parcial. No obstante, aquellos productos que sí están en situación de cumplir con ellas (por ejemplo los hidrofugantes de silicona y las pinturas al látex siliconizadas), han demostrado en la práctica constituir excelentes sistemas de protección para los muros de fachada, debido a su alta efectividad unida a una prolongada durabilidad. BIT

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