VON PETTENKOFER jugó un papel decisivo en la detención de la epidemia de cólera de Múnich, durante la segunda mitad del siglo XIX. Mediante la construcción de un sistema centralizado de tratamiento de agua potable y alcantarillado logró mejorar en gran medida la salud pública, convirtiéndose así en una celebridad.
En su dedicada búsqueda de unas mejores condiciones de vida, PETTENKOFER introdujo la medición del dióxido de carbono (CO2) como un importante indicador de la calidad general del aire en interiores. Sus mediciones de la tasa de renovación de aire en una habitación con muros de ladrillo, chimenea y ventanas selladas le llevó a plantearse la hipótesis de que las propias paredes de ladrillo debían dejar pasar el aire a través de ellas pues, incluso después de haber sellado el ojo de la cerradura y otras posibles grietas, la tasa de renovación de aire sólo había caído alrededor de un cuarto comparado con la tasa anterior medida, a pesar de sus esfuerzos de sellado1. Desde la perspectiva actual, se ha supuesto que PETTENKOFER olvidó considerar el efecto que la chimenea tendría sobre la tasa de renovación. También procedió a demostrar, mediante un experimento ideado por él, que bombeando aire desde uno de los extremos de un cilindro de ladrillo (sellado exteriormente) no se lograba extinguir la llama de una vela situada en el otro extremo. Pero en su afán de demostrar que su hipótesis era correcta, pasó por alto el hecho de que la presión máxima de aire a lo largo de una pared (las interiores del cilindro), con valor c.a. 30 Pa, es muchas veces menor que la presión requerida en su experimento de apaga la vela (entre 700 y 10.000 Pa).
El estatus de celebridad de VON PETTENKOFER puede haber sido una de las razones por las cuales su hipótesis de “ventilación natural” a través de las paredes no fue científicamente desacreditada hasta 19202. Aunque él mismo nunca usó el término “paredes que respiran”, este concepto tomó vida propia y parece seguir haciéndolo hasta nuestros días. El Instituto de Biología de la Construcción y Ecología (IBN) de Neubeuern, Alemania, recomienda evitar el uso del término “paredes que respiran”, ya que no refleja la realidad de los complejos procesos que ocurren en la pared y, por lo general, conduce a malentendidos3.
En Biología de la Construcción, un hogar natural se considera como un organismo vivo en el sentido de que debe ser, en la medida de lo posible, autosuficiente, energéticamente eficiente y construido a partir de materiales naturales que forman parte del ciclo natural y no contribuyen a generar residuos tóxicos. A los sistemas constructivos de paredes y techos nos referimos a menudo como nuestra “tercera piel”, dando a entender que, al igual que la piel humana, la envoltura del edificio se encuentra en contacto constante con el medio ambiente y desempeña un papel crucial en el mantenimiento de un clima interior saludable a pesar de las condiciones climáticas externas desfavorables. Así que vamos a echar un vistazo a lo que traspasa, o no, una pared con respecto al aire y a la humedad.
Intercambio de aire
Es cierto que un suministro constante de aire rico en oxígeno y la reducción de dióxido de carbono son esenciales para un clima interior saludable. Como se mencionó anteriormente, es un error suponer que las paredes pueden “respirar” aire. A pesar de sus diferentes grados de porosidad, la diferencia de presión de aire entre el exterior y el interior de una pared no es lo suficientemente alta como para promover un intercambio de aire significativo a través de los cerramientos. Para una envolvente del edificio correctamente ejecutada, sólo de un 0 % y hasta un máximo del 4 % del intercambio de aire necesario para la renovación del aire interior se puede lograr de esta manera. Si el aire consigue atravesar la pared, no es a través de la pared en sí misma, sino a través de las juntas mal selladas, grietas y otras conexiones que propicien los componentes del edificio (como instalaciones eléctricas, etc…). Pero este tipo de aire fresco es el menos deseable, ya que hace que en invierno haya una pérdida de calor incontrolable, asegura corrientes de aire desagradables, condensación y potenciales problemas de humedad. Con el fin de garantizar la tasa de intercambio de aire recomendada por la Baubiologie, de aproximadamente una renovación completa del aire por hora, es necesario o bien una ventilación mecánica (a ser posible con un sistema de recuperación de calor para ahorrar energía) o bien realizar ventilación cruzada a través de la apertura de ventanas varias veces al día. Los sistemas constructivos de muros macizos (incluidos los de cerramientos de madera maciza) son especialmente adecuados para los métodos de ventilación natural porque su extraordinaria capacidad de almacenamiento de calor, inercia térmica, limita la pérdida de calor al mínimo durante la breve apertura de ventanas en invierno.
Es interesante observar que la piel humana tampoco respira. Todo el oxígeno para nuestros órganos internos es suministrado por el aire inhalado por la nariz y/o boca, que de acuerdo con la analogía de la “tercera piel” sería comparable a la apertura de ventanas y puertas de una casa. Aunque la capa más superficial de nuestra piel (hasta 0,4 mm) puede extraer oxígeno del aire ambiente, este no traspasa al interior del cuerpo4.
Transporte de humedad
El hecho de que el vapor de agua se desplace a través de los materiales de construcción, se conoce como “difusión de vapor de agua”. Los niveles de temperatura y humedad relativa afectan a la velocidad de la difusión y, por consiguiente, a la cantidad de vapor de agua que se desplaza. Puesto que el aire caliente puede contener más humedad que el aire frío, en los climas templados en invierno, esta se desplaza del interior hacia el exterior del cerramiento y, en verano, del exterior al interior (gradiente de presión de vapor). Muchos materiales naturales como la arcilla, el ladrillo o la madera maciza fomentan este tipo de transporte de la humedad debido a su alta actividad capilar (higroscopicidad). Cualquier sistema de cerramiento debe estar diseñado de manera que se evite la formación de condensaciones. Los materiales de construcción cuya capilaridad permite eliminar la humedad contenida en el cerramiento proporcionan una protección adicional, asegurando que el agua líquida no queda atrapada en la pared. Esto sólo funciona si las superficies tienen un alto grado de permeabilidad al vapor de agua. Son adecuadas, por ejemplo, las pinturas de silicato, de cal o muchos acabados de aceite natural para la madera.
La cantidad real de vapor de agua que un cerramiento exterior puede transportar hacia el exterior de un edificio es relativamente pequeña, aunque importante para secar las paredes y, por lo tanto, para evitar la humedad y los daños por moho. Durante el invierno, cuando las temperaturas exteriores son bajas en los climas del norte y templados, sólo alrededor del 1 a 2 % de la humedad del interior del edificio puede atravesar, por ejemplo, una pared de ladrillo5. En este contexto, es evidente que la mayor parte de la humedad que se genera dentro debe ser eliminada mediante ventilación activa (a través de la apertura de ventanas) y/o sistemas de ventilación mecánica.
Capacidad de regulación de la humedad
Es cierto que los materiales de construcción y tratamiento de superficies que tienen una alta capacidad de amortiguación de la humedad (higroscopicidad) mejoran la calidad del ambiente interior de manera significativa, ya que ayudan a compensar los picos de humedad a corto plazo. Muchos materiales naturales son muy higroscópicos y pueden absorber grandes cantidades de vapor de agua. Con una humedad relativa del 50 % en el aire interior, un enfoscado de cal, por ejemplo, puede absorber aproximadamente 1,8 kg/m2, un revestimiento de madera maciza aproximadamente 1,08 kg/m2, mientras que revestimientos de yeso o placas de yeso sólo aproximadamente 0,09 kg/m2 (cada uno de los anteriores de unos 2 cm de espesor y con la superficie no tratada). Aunque tan pronto como los materiales de construcción higroscópicos están acabados con, por ejemplo, una pintura convencional de dispersión o de látex, con una alta resistencia a la difusión del vapor, la capacidad de absorción de vapor de agua disminuye considerablemente6. Por esta razón es importante seleccionar los tratamientos de superficie que sean altamente permeables al vapor de agua, tales como la cal, el silicato o las pinturas de arcilla, así como protectores de aceites naturales para la madera.
También debe tenerse en cuenta que este importante efecto de amortiguación de la humedad a corto plazo (algunas horas) sólo se basa en los primeros 1 a 2 cm de la superficie de la pared interior. Por lo tanto, aprovecharse de este efecto es posible casi con paredes de cualquier naturaleza, por ejemplo, si se aplica un revestimiento de arcilla o de madera. No está claro por qué la idea de que “las paredes respiran” persiste cuando está plagada de tantos conceptos erróneos. Sin embargo, está muy claro que la envolvente de cada vivienda tiene dos grandes desafíos que resolver: en primer lugar, no dejar entrar el agua y en segundo, si el agua ha entrado, dejarla salir. En contraste con el amplio uso de materiales que funcionan como barreras de vapor, la Biología de la Construcción favorece el diseño de envolventes permeables a la difusión del vapor pero a prueba de viento y protegidas frente a condensaciones, permitiendo que el vapor de agua atraviese libremente los componentes del cerramiento sin formarse condensaciones y fomentando el secado de los mismos mediante su actividad capilar.
La absorción de olores y toxinas
Los materiales de construcción higroscópicos de poro abierto y capacidad para la difusión del vapor de agua no sólo son capaces de amortiguar los niveles de humedad ambiental en interiores, sino que, además, dentro de ciertos límites, también pueden absorber los olores y toxinas, lo cual es muy importante para un clima interior saludable y equilibrado.
Ejemplo de cálculo de permeabilidad de un material de construcción
Determinación de la permeabilidad del bloque de termoarcilla de 24 cm. La permeabilidad al vapor de un material se obtiene experimentalmente mediante el ensayo de difusión. Los ensayos en copa para evaluar la permeabilidad al vapor de un material, en numerosas ocasiones arrojan valores no representativos del producto de construcción que finalmente se incorporará a los cerramientos de las edificaciones. Sólo serían representativas las propiedades obtenidas para el material si el producto de construcción fuese homogéneo, isótropo y no incorporase otros elementos para su acabado. Es muy habitual que la composición de los elementos constructivos de las edificaciones estén compuestos en alguna de sus capas por fábrica que incorpora material de albañilería, ya sea de base cerámica u hormigón, que se engarzan y adquieren solidez por medio del pegado con morteros o pastas de albañilería. La normativa simplifica de forma contundente las propiedades aplicables a la transferencia de vapor de agua. A efectos prácticos, se hace necesario conocer las propiedades medias o equivalentes del sistema constructivo en el que se incorporan estos bloques. Así, analizando los valores correspondientes al factor de resistencia a la difusión del vapor de agua (μ) para soluciones de albañilería, podemos observar que prácticamente no existen diferencias apreciables entre distintos montajes, y se dan valores muy generalistas. Esto queda lejos de la realidad para materiales ensayados en laboratorio por medio de copa seca y copa húmeda según la norma UNE-EN ISO 12572:2001. La carencia de métodos estandarizados para la medida de la difusión del vapor a través de sistemas compuestos de elevado espesor, hace que la utilización de métodos de cálculo alternativos o de simulación numérica, sea una posibilidad atractiva para proporcionar datos de referencia que mejoren la aproximación de los resultados. Analizando el funcionamiento higrotérmico de los componentes del edificio, nos encontramos que durante la vida “normal” de los mismos, la transferencia de humedad a través de los cerramientos verticales se produce fundamentalmente por transporte de vapor de agua a través de los materiales porosos que conforman el bloque debido a un gradiente de presión de vapor. El valor de la permeabilidad varía con el contenido de humedad, por lo que teniendo en cuenta esta variación, se podrá caracterizar más rigurosamente el comportamiento higrotérmico de los materiales.Gráfico de superficie representando la presión de vapor para el bloque de termoarcilla aislado. ΔPv =1Pa
Gráfico de superficie representando la presión de vapor para el bloque
de termoarcilla aislado. ΔPv =1Pa1.- Dr. MAX VON PETTENKOFER: Über den Luftwechsel in Wohngebäuden (ES: Sobre el intercambio de aire en los edificios residenciales). Literarisch-Artistische Anstalt der J.G. Cotta’schen Buchhandlung, München 1858.
2.- RAISCH, ERWIN: Die Luftdurchlässigkeit von Baustoffen und Baukonstruktionsteilen (ES: La permeabilidad al aire de materiales de construcción y piezas de construcción de edificios). Gesundheitsingenieur 1928; Número 30 (Forschungsheim für Wärmeschutz München)
3.- WINFRIED SCHNEIDER: 40 Jahre Baubiologie – Klischees, Innovationen, Trends (ES: 40 años de la Biología de la Construcción, clichés, innovaciones, tendencias). Wohnung und Gesundheit 2006; 120: 12-14. www.baubiologie.de/site/zeitschrift/artikel/ 120/12.php
4.- STÜCKER M et al.: The cutaneous uptake of oxygen contributes significantly to the oxygen supply of human dermis and epidermis (ES: La absorción cutánea de oxígeno contribuye significativamente a la oferta de oxígeno de la dermis y la epidermis humanos). Journal of Physiology 2002; 538: 985-994.
5.- SCHNEIDER W, SCHNEIDER A: Baubiologische Baustofflehre + Bauphysik (ES: Biología de los materiales de construcción + Física de la construcción). Course Module 7 of IBN Building Biology Correspondence Course 1998, p. 67.
6.- Absorción de humedad de materiales de construcción en un período de 3 horas en las que la humedad del aire ambiente aumentó de 40 % al 80 %: enlucido de cal (13 g/m2), enlucido de arcilla (30 g/m2), enlucido de cal con pintura de látex convencional (por debajo de 9 g/m2). Schneider W, Schneider A: Baubiologische Baustofflehre + Bauphysik. Course Module 7 of IBN Building Biology Correspondence
Course 1998, p. 37.
Artículo aparecido en el nº 43 de EcoHabitar, otoño de 2014.
Versión alemana en: Wohnung u. Gesundheit 125, Invierno 2007, p. 70-71 Katharina Gustavs: Die atmende Wand [texto completo].
http://www.baubiologie.de/site/zeitschrift/artikel/125/70.php
