Importancia del Control de la Humedad del Aire

En nuestra larga experiencia en el campo de la climatización nos hemos encontrado con que el control de la humedad ha sido hasta ahora uno de los aspectos menos relevantes en el tratamiento del aire. En nuestro día a día nos encontramos con multitud de equipos apagados o fuera de funcionamiento porque, o bien generan muchos problemas al mantenedor o propietario, o bien porque debido al lugar que ocupan dentro de la instalación sufren un deterioro importante en un espacio de tiempo muy corto. Nuestra impresión es que esta parte de las instalaciones de climatización es a menudo considerada superflua porque, en general, se desconocen los efectos negativos de un ambiente habitado por personas con un rango muy alto o muy bajo de humedad. Este artículo quiere convencer a los responsables del diseño, instalación o mantenimiento de estas instalaciones de la importancia que tiene para las personas y los edificios el tener bien controlado el contenido de vapor de agua en el aire. De esta forma podremos relacionar rápidamente esta falta de control de humedad con diversos problemas en los edificios que estamos acostumbrados a sufrir, a saber:

1.- Confort

Evaporamos sudor para regular la temperatura de nuestro cuerpo y disipar calor interno. La baja humedad relativa típica de muchos ambientes interiores en invierno provoca que a una temperatura media de 21-23ºC, se evapore sudor y percibamos más frío del que realmente deberíamos a esa temperatura.

Por el contrario, en los veranos nos encontramos con salas que mantienen el aire por encima del nivel máximo recomendado para confort, 50-70% de H.R., por falta o fallo de control de humedad y el cuerpo no es capaz de evaporar el sudor que generamos para disipar nuestro calor corporal.

Figura 1 – Confort percibido en función de la humedad ambiental
Figura 1 – Confort percibido en función de la humedad ambiental

En un estudio[1] realizado a temperaturas de confort entre 21,1 y 27ºC y con puntos de rocío entre 2,2 y 20ºC, a 20 personas en actividad sedentaria y vestidas con ropa ligera, se demostró que la respuesta psicológica al confort térmico (no actuar para modificarlo como, por ejemplo, abrir la ventana, desvestirse, etc.) del 90% de los individuos era que se encontraban mejor cuando la HR rondaba el 50%. Esto se ve reflejado en la figura 1, donde el TAC (Thermal acceptance for confort) es apoyado, en temperaturas de confort, por mayor número de individuos para una H.R. en torno al 50%.

2.- Salud

La sequedad de la piel afecta directamente a diferentes funciones metabólicas, incluyendo la toma de oxígeno, desprendimiento de vapor de agua, sales, calor, etc. La evaporación excesiva de este vapor de agua hace que su reposición mediante difusión por capilares no sea suficiente y aparezcan problemas relacionados con la sequedad de la piel, cuyos efectos estamos conociendo sólo recientemente.

También conviene saber que varios estudios muestran que con humedades muy bajas o muy altas, los microorganismos se encuentran en ambientes más favorables para su supervivencia. Esto ocurre por tres razones.

  • Con alta humedad se generan hongos que para lograr su supervivencia lanzan esporas (el olor típico a humedad) para impedir el crecimiento de otros. Esas esporas empeoran el funcionamiento de nuestro sistema inmunológico.
  • Conforme aumenta la humedad, disminuye la cantidad de polvo presente en el ambiente, tanto en su generación como en su mantenimiento en suspensión, dado que ésta favorece los depósitos por gravedad. La cantidad de polvo presente en un ambiente incide directamente en la salud, ya que los microorganismos se trasladan adheridos a éstas partículas sólidas.
  • Con baja humedad, por último, se secan las mucosas que separan los agentes nocivos exteriores del interior de nuestro cuerpo y no ejercen la función protectora que tienen por objeto.

Esta interacción del cuerpo humano se revela en varios estudios los cuales han demostrado que existe una relación entre el grado de humedad de un recinto y la proliferación de ácaros[2].Los deshechos de estos ácaros e insectos son una fuente de alimento para hongos que generan en las personas enfermedades respiratorias, tales como rinitis o asma. Estos mismos estudios ponen en evidencia que niños y adolescentes son más proclives a dichas enfermedades.

Cerca del 50% del cuerpo de un insecto es agua. Si pierde este agua, el insecto es menos activo y tiene menor tendencia a la reproducción. Temperaturas moderadas y una alta humedad es el medio ideal para su crecimiento.

[1] Berglund, L. G. y W. S. Cain. 1989. “Perceived air quality and the thermal environment.” The Human Equation: Health and Comfort. Proceedings of ASHRAE/SOEH Conference IAQ ’89 Atlanta: ASHRAE, pp. 93-99.

[2] Spieksma, F.Th.M. ”Some preliminary remarks on the classification, occurrence and life style of the mite Dermatophagoides pteronyssinus”. Interasma, 5, Utrecht, 37-43, Mayo 1966.

Reduciendo la humedad en los edificios se limita la proliferación de ácaros e insectos.

Figura 2 – Relación altura sobre nivel del mar con reacción asmática
Figura 2 – Relación altura sobre nivel del mar con reacción asmática

En la figura 2, se observa como, según aumenta la altitud sobre el nivel del mar de la vivienda, menor número de pacientes de asma sufren reacciones positivas al polvo de la vivienda. Para un mismo estado del aire, la humedad del aire disminuye según aumenta la altura sobre el nivel del mar.

3.- Electricidad estática y fallo de equipos informáticos

El aire con una humedad relativa inferior al 45% permite la acumulación de cargas electrostáticas en muchos tipos de equipo informático e incluso en personas. La electricidad estática se origina en nuestro entorno continuamente por la fricción de materiales de gran resistencia eléctrica contra otros. Un ejemplo típico es el caminar de la gente sobre moquetas. Esta electricidad sólo es problema cuando las condiciones ambientales permiten su acumulación, no sólo cuando genera efectos desagradables como cuando la descarga la recibe una persona, sino cuando se da en una atmósfera explosiva o inflamable, con el riesgo que esto entraña.

Así mismo, estos fenómenos son muy importantes en salas de ordenadores y centros de proceso de datos, donde pueden originar problemas de fallos electrónicos en circuitos, acumulaciones de polvo en las cabezas lectoras e incluso roturas en soportes magnéticos almacenados.

El aumento de la H.R. no evita la formación de dichas cargas, pero sí su acumulación. El aumento adecuado de la H.R. genera una fina lámina de humedad sobre las superficies de los materiales que permite que las cargas se desplacen a tierra antes de que se alcancen niveles de potencial elevados.

Figura 3 – Relación descarga electrostática según humedad relativa
Figura 3 – Relación descarga electrostática según humedad relativa

En la figura 3 se muestra la medición de descargas electrostáticas producidas en un lugar de trabajo con moqueta en función de la humedad relativa del ambiente.

4.- Mayor eficiencia

Muchas veces nos encontramos con que el consumo en los equipos terminales en sala destinados al control de temperatura, como un split, es elevado. Generalmente esto va acompañado de una evacuación de condensados importante.

Si se efectúa un análisis más exhaustivo de esta situación, se puede concluir que el consumo energético no sólo se emplea en enfriar el aire, sino también en deshumidificarlo.

La deshumidifación, en este caso en particular, es una pérdida energética, o lo que es lo mismo económica, que puede ser evitada si se regula la humedad en la impulsión del aire primario. Esto puede realizarse, por ejemplo, con un recuperador entálpico que reduzca la carga de humedad. Aproximadamente, un 80% de las cargas de calor latente provienen del aire exterior.

De esta manera, los equipos terminales se destinarían específicamente al control en sensible, reduciendo su consumo energético.

La importancia del enfoque sostenible en las máquinas que son usadas para los edificios es muy importante pues según datos de la Unión Europea (Directiva 2002/91/CE) consumimos un 40% de la energía que producimos en ellos. Las máquinas de climatización del aire y sus elementos auxiliares deben ser cada día más acordes con las fuentes de energía renovables y el aprovechamiento máximo de la energía.

5.- Deterioro de materiales en edificios

Corrosión

En los edificios se encuentran multitud de elementos metálicos, que tendrán mayor o menor relevancia según el uso correspondiente. Éste puede ser desde un elemento estructural hasta ornamental. Son ejemplos de los fallos típicos presentados en materiales a raíz de esta clase de degradación la pérdida de propiedades mecánicas, deformaciones, picaduras, fallos en uniones, etc. Esto conlleva al reemplazo del elemento y el coste que esto supone.

Un metal se corroe cuando una corriente eléctrica fluye desde una zona de mayor potencial a otra de menor potencial. Este fenómeno se acelera con la presencia de un electrolito, como por ejemplo una fina película de agua.

Esta película de agua se forma, en líneas generales, debido a la condensación de la humedad relativa presente en el aire que circunda a una superficie metálica. Esto es, o bien a través del choque de las partículas de aire contra el metal, o bien al existir un puente térmico encontrándose esta superficie a una temperatura menor que el ambiente. En ambos casos, el condensado aumenta al incrementarse la H.R. en el aire.

Según estudios de J.C. Hudson[1], existe una H.R. crítica para cada metal a partir de la cual la tasa de corrosión se dispara.

Humedad en tabiques y techos

En climas húmedos, puede darse el caso de que se genere una presión negativa debido a extracciones de aire. Esto ocasionaría la filtración de aire al edificio, depositándose en las cavidades de tabiques o techos. Si existe una zona donde la temperatura sea inferior a la del aire infiltrado como puede ser detrás de una cortina o de un sofá, puede llegarse a la saturación e incluso a la condensación. Esto brindaría humedad suficiente para el crecimiento de moho, manifestándose mediante las conocidas “manchas de humedad”.

Humedad en librerías

Algo similar al caso anterior ocurre en tiendas de libros. No obstante, se presenta un problema añadido: éstos retienen la humedad. Así, ya no es cuestión de un tipo de clima húmedo, sino de meses húmedos a lo largo del año. Cada vez que la humedad relativa supere aproximadamente el 50%, los libros irán absorbiendo humedad sin cederla. Esto toma mayor relevancia, incluso, en almacenes de libros.

Por ello, una solución posible es instalar un deshumidificador que mantenga todo el tiempo una H.R. inferior a dicho valor, independientemente de la temperatura.

6.- Conclusión

Como ya se ha mencionado en los párrafos precedentes, el control de la humedad es de marcado interés, no solo desde el punto de vista de conservación material sino también en lo que atañe a la salud de las personas.

Se entiende por conservación material el preservar las propiedades y características de los elementos que forman parte, de manera permanente o no, del edificio. Probablemente el apartado que más preocupa en este aspecto es el de corrosión. Por ello, un control riguroso de la humedad relativa puede conducir a evitar pérdidas materiales, y consecuentemente económicas.

Todavía es de mayor relevancia los aspectos relacionados con la salud de las personas, tales como proliferación de hongos, insectos, virus y bacterias. Ya se ha comentado brevemente cómo afectan las condiciones del ambiente al desarrollo de los mismos, siendo uno de los factores la humedad relativa. La consecuencia de no considerar tales apartados conduciría a enfermedades respiratorias, en principio evitables, como alergias, asma o rinitis.

En la siguiente figura, y a modo de resumen, pueden observarse los intervalos de humedades relativas en que conviven los diferentes organismos tratados.

Figura 4 – Intervalos de humedad
Figura 4 – Intervalos de humedad

Puede concluirse entonces, que los límites marcados por el RITE en cuanto a humedad relativa se refiere no son caprichosos ni arbitrarios, sino que persigue evitar los problemas descritos.

Otros beneficios añadidos se desprenden del control de humedad, tales como un ahorro energético en la climatización de salas,  evitar la acumulación de cargas estáticas que puedan generarse por la fricción de materiales y un mayor rendimiento de equipos informáticos.

Afortunadamente, la tendencia de los últimos años es a revertir el concepto de imperante sobre la importancia del control de la H.R. y por ello se la equipara cada día más al nivel que tiene el control de temperatura.

8.- Bibliografía

  • ”Humidity control design guide for commercial and institutional buildings”. Harriman, L., Brundrett, G., Kittler, R., Ed. ASHRAE, 2006.
  • “Montajes e Instalaciones. La importancia de la humedad relativa en la calidad ambiental”. Rodriguez Ramos, P. Ed. Separata, Septiembre 1992.
  • “Humidification Handbook”. Morton, B. W. Ed. DriSteem, 1998.
  • Real Decreto 1027/2007 de 20 de julio, por el que se aprueba el Reglamento de instalaciones térmicas en los edificios. RITE 2007.
  • Real Decreto 1826/2009 de 27 de noviembre, por el que se modifica el Reglamento de instalaciones térmicas en los edificios.
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