Una envolvente o cerramiento de edificio es el separador físico entre el entorno acondicionado y no acondicionado de un edificio , incluida la resistencia a la transferencia de aire, agua, calor [1] , luz y ruido [2] .
La envolvente o cerramiento del edificio son todos los elementos de la capa exterior que mantienen un ambiente interior seco, calentado o refrigerado y facilitan el control del clima . El diseño de la envolvente del edificio es un área especializada de la práctica arquitectónica y de ingeniería que se nutre de todas las áreas de la ciencia de la construcción y el control del clima interior. [2]
Las múltiples funciones de la envolvente del edificio se pueden dividir en tres categorías: [3]
La función de control es fundamental para un buen desempeño y en la práctica se centra, en orden de importancia, en el control de la lluvia, el control del aire, el control del calor y el control del vapor. [3]
El control de la lluvia es fundamental y existen numerosas estrategias para lograrlo, a saber, barreras perfectas, pantallas drenantes y sistemas de almacenamiento masivo. [4]
Uno de los principales propósitos de un techo es resistir el agua. Hay dos grandes categorías de techos: planos e inclinados. Los techos planos en realidad tienen una pendiente de hasta 10° o 15°, pero están construidos para resistir la intrusión de agua estancada. Los techos inclinados están diseñados para eliminar el agua, pero no para resistir la intrusión de agua estancada que puede ocurrir durante la lluvia impulsada por el viento o la formación de represas de hielo . Por lo general, los techos inclinados residenciales se cubren con un material de base debajo del material de cubierta del techo como una segunda línea de defensa. La construcción de techos domésticos también puede estar ventilada para ayudar a eliminar la humedad de las fugas y la condensación.
Las paredes no reciben una exposición al agua tan severa como los techos, pero aún así filtran agua. Los tipos de sistemas de pared con respecto a la penetración de agua son barreras , drenaje y paredes selladas superficialmente . [5] Las paredes de barrera están diseñadas para permitir que el agua sea absorbida pero no penetre en la pared, e incluyen hormigón y algunas paredes de mampostería. Las paredes de drenaje permiten que el agua que se filtra en la pared se drene, como las paredes con cavidades . Las paredes de drenaje también pueden ventilarse para ayudar al secado, como los sistemas de paredes de protección contra la lluvia y de ecualización de presión. Las paredes de superficie sellada no permiten ninguna penetración de agua en la superficie exterior del material de revestimiento. Generalmente, la mayoría de los materiales no permanecerán sellados a largo plazo y este sistema es muy limitado, pero la construcción residencial común a menudo trata las paredes como sistemas de superficie sellada que dependen del revestimiento y una capa de base a veces llamada envoltura de la casa .
La humedad puede entrar en los sótanos a través de las paredes o el piso. La impermeabilización y el drenaje del sótano mantienen las paredes secas y se necesita una barrera contra la humedad debajo del piso.
El control del flujo de aire es importante para garantizar la calidad del aire interior, controlar el consumo de energía, evitar la condensación (y, por lo tanto, ayudar a garantizar la durabilidad) y brindar comodidad. El control del movimiento del aire incluye el flujo a través del cerramiento (el conjunto de materiales que realizan esta función se denomina sistema de barrera de aire) o a través de los componentes de la envoltura del edificio (intersticial), así como dentro y fuera del espacio interior (lo que puede afectar en gran medida el rendimiento del aislamiento del edificio ). Por lo tanto, el control del aire incluye el control del lavado por el viento [6] (aire frío que pasa a través del aislamiento) y los bucles convectivos, que son movimientos de aire dentro de una pared o techo que pueden resultar en el 10% al 20% de la pérdida de calor por sí solos. [7]
Los componentes físicos de la envolvente incluyen los cimientos , el techo , las paredes , las puertas , las ventanas , el cielorraso y sus barreras y aislamientos relacionados . Las dimensiones, el rendimiento y la compatibilidad de los materiales, el proceso de fabricación y los detalles, las conexiones y las interacciones son los principales factores que determinan la eficacia y la durabilidad del sistema de cerramiento del edificio.
Las medidas comunes de la eficacia de una envolvente de un edificio incluyen la protección física contra el clima y las inclemencias del tiempo (confort), la calidad del aire interior (higiene y salud pública), la durabilidad y la eficiencia energética . Para lograr estos objetivos, todos los sistemas de cerramiento de edificios deben incluir una estructura sólida, un plano de drenaje, una barrera de aire, una barrera térmica y pueden incluir una barrera de vapor. El control de la humedad (por ejemplo, la impermeabilización ) es esencial en todos los climas, pero los climas fríos y los climas cálidos y húmedos son especialmente exigentes. [8]
El sellado hermético puede mejorar la eficiencia energética de un edificio al minimizar la cantidad de energía necesaria para calentarlo o enfriarlo. Esto es especialmente pertinente en edificios de clima frío donde la calefacción de espacios consume la mayor cantidad de energía. [9] Se puede utilizar una prueba de puerta soplante para probar la calidad del sellado hermético de la envoltura del edificio. Se pueden utilizar lápices de humo para detectar huecos y se puede utilizar calafateo y burletes para mejorar el sellado hermético. [10] Los sistemas de HVAC pueden garantizar que la entrada de aire de un edificio sea adecuada, segura y energéticamente eficiente.
La envoltura térmica , o capa de control del flujo de calor , es parte de la envoltura del edificio, pero puede estar en una ubicación diferente, como en el techo. La diferencia se puede ilustrar con el hecho de que un piso de ático aislado es la capa de control térmico principal entre el interior de la casa y el exterior, mientras que todo el techo (desde la superficie del material del techo hasta el acabado de pintura interior del techo) es parte de la envoltura del edificio. [11]
La termografía de la envolvente del edificio implica el uso de una cámara infrarroja para ver anomalías de temperatura en las superficies interiores y exteriores de la estructura. El análisis de imágenes infrarrojas puede ser útil para identificar problemas de humedad debido a la intrusión de agua o condensación intersticial . [12] Otros tipos de anomalías que se pueden detectar son los puentes térmicos, la continuidad del aislamiento y las fugas de aire, sin embargo, esto requiere un diferencial de temperatura entre las temperaturas ambientales interior y exterior. [13]