La permeabilidad al vapor es una característica de los materiales que nos indica la mayor o menor facilidad que presenta un material en dejar pasar el vapor a través de su masa.

No debe confundirse la permeabilidad al vapor de un material con otras características, como pueden ser su absorción de agua o la impermeabilidad frente al agua en fase liquida.

La resistencia a la difusión del vapor (derivada del espesor y la permeabilidad) se utiliza para caracterizar las barreras de vapor y las membranas de estanquidad al aire.

La transferencia de vapor se produce porque entre las caras opuestas de un material existe una diferencia de presiones de vapor. Esta diferencia será el elemento que movilizará al vapor y determinará el sentido en que fluirá el vapor, de la presión más alta a la más baja.

La ley de Flick nos relaciona la cantidad de vapor (G) que atraviesa un material concluyendo que es directamente proporcional a la diferencia de presión de vapor (ΔP) entre sus caras, a la superficie (A) y al tiempo (t) que dure el proceso e inversamente proporcional al espesor (d) que tenga el material en el sentido del flujo del vapor.

G = δ (A · t ·ΔP) / d

Cada material en función de sus características presenta una mayor o menor facilidad en permitir esta migración del vapor y a esta característica se le denomina permeabilidad al vapor.

Permeabilidad al Vapor (δ)

Se define como permeabilidad al vapor de un material la cantidad de vapor (G) que lo atraviesa en una unidad de tiempo (t) cuando se dan condiciones unitarias de superficie (A), espesor (d) y diferencia de presión (ΔP) entre sus caras.

Nótese la similitud de esta definición con el concepto de conductividad térmica, simplemente substituyendo flujo de vapor por flujo de calor y diferencial de presiones por diferencial de temperaturas.

δ = G ·d / (A · t ·ΔP)

Las unidades utilizadas frecuentemente son el mg /m·h·Pa

Nota: a veces se usan otros múltiplos o sub-múltiplos por ejemplo: kg o ng en vez de mg o días o s en vez de h o mmHg en vez de Pa.

Permeabilidad al vapor (δ)

Cantidad de vapor difundido en condiciones unitarias (se expresa en mg/m·h·Pa).

Medición de la permeabilidad al vapor

La medición de la permeabilidad al vapor se efectúa de acuerdo con la EN 12086 o la EN 12572.

En ambos casos, el ensayo consiste fundamentalmente en disponer una muestra del material a ensayar en la superficie superior de un vaso para que actúe en forma de “tapón” del mismo.

En el interior del vaso se dispone una cierta cantidad de un material desecante muy higroscópico (que capta el vapor de agua del ambiente circundante) de forma que mantiene en el interior del vaso una humedad relativa muy baja.

El conjunto se dispone dentro de una cámara climática que mantiene unas condiciones de temperatura y humedad controladas y constantes, normalmente 23º C y 50% HR.

1. Balanza
2. Cámara climática controlada
3. Plataforma de Pesada
4. Conjunto de ensayo durante la pesada

Con este procedimiento se provoca un diferencial de presiones entre el interior de la cámara climática y el interior del vaso de forma que el vapor de agua tienda a migrar desde la cámara climática, a mayor presión de vapor, al interior del vaso, en condiciones desecadas.

El vapor que atraviesa la muestra en el “tapón” del vaso provoca un incremento del peso del material higroscópico contenido en el vaso, efectuando pesadas sucesivas hasta llegar a peso constante se puede conocer la cantidad de vapor que atraviesa la muestra y finalmente deducir el valor de la permeabilidad gracias al conocimiento de las dimensiones de la muestra y la diferencia de presiones que se han provocado.

Factor de Resistencia a la difusión del vapor (μ)

La mayoría de materiales presentan valores de permeabilidades al vapor muy bajos cuando se expresan en las unidades habituales mg/m·h·Pa por lo que para obtener unos valores más intuitivos y fácilmente comprensibles por los usuarios se usa el factor de resistencia a la difusión del vapor (μ).  

El factor de resistencia a la difusión del vapor (μ) expresa la permeabilidad al vapor de agua de un material en relación a la permeabilidad del aire en forma adimensional y se le denomina factor μ.

μ = δ_air / δ

Factor de resistencia a la difusión del vapor (μ)

Permeabilidad del aire en relación a la del material

μ = δ_air / δ (es adimensional)

δ_air = 0,675 mg/m·h·Pa

Un material con una permeabilidad al vapor muy baja (muy resistente a la difusión del vapor) presentará pues un factor de resistencia a la difusión del vapor muy elevado.

Ejemplos:

Un enlucido de yeso suele presentar una permeabilidad al vapor del orden de  0,061 mg/m·h·Pa por lo que su Factor de Resistencia a la difusión del vapor μ es del orden de 11

μ = δ_air / δ = 0,675 / 0,061 = 11

Un poliestireno extruido (XPS) que presentase un valor μ de 100 presentaría una permeabilidad al vapor de 0,00675 mg / h·m·Pa

μ = 100 = δ_air / d = 0,675 / δ

δ =0,675 /100 = 0,00675 mg / h·m·Pa

Resistencia a la difusión del vapor (Z)

El concepto de permeabilidad es una característica que determina el comportamiento intrínseco del material pero los productos se presentan con espesores definidos por lo que es necesario usar otro concepto que caracterice al producto con su espesor (de forma análoga a la resistencia térmica de un producto en relación a la conductividad térmica de un material).

Se define como Resistencia a la difusión del vapor Z de una capa de material a la dificultad que opone en dejar pasar el vapor, es pues directamente proporcional al espesor e inversamente proporcional a la permeabilidad por lo que se puede expresar como:

Z = d / δ

Se puede apreciar la similitud con el concepto de resistencia térmica.

Las unidades utilizadas frecuentemente son m²·h·Pa/mg

Resistencia a la difusión del vapor (Z)

Resistencia de una capa en dejar pasar el vapor

Z = d / δ (se expresa en m²·h·Pa/mg)

Aunque menos usado al valor inverso de la resistencia a la difusión del vapor (Z) se le suele denominar Permeancia y se designa con la letra W.

W =1/Z = δ / d

Espesor de la capa de aire equivalente a la difusión del vapor (Sd)

Con mucha frecuencia para obtener valores más fácilmente manejables se expresa la resistencia a la difusión del vapor mediante la comparación a una capa de aire de resistencia a la difusión equivalente por lo que se expresa en metros:

Sd = μ · d

μ = δ_air / δ

Sd = δ_air ·d/ δ= δ_air Z

Espesor de aire equivalente a la difusión del vapor (Sd)

Espesor de aire con resistencia a la difusión equivalente

Sd = μ · d  = δ_air· Z (se expresa en m)

δ_air = 0,675 mg/m·h·Pa

Ejemplos:

Una barrera de vapor presenta una Resistencia a la difusión del vapor Z = 3 m²·h·Pa/mg por lo que su valor Sd seria 2,02 m

Sd = δ_air· Z = 0,675 * 3 = 2,02 m

Una capa de poliestireno extruido (XPS) que presenta un valor μ de 100 y un espesor de 8 cm tendría un valor Sd = 8 m y una resistencia a la difusión del vapor Z = 11,8 m²·h·Pa/mg

Sd = 100 * 0,08 = 8m

Z = Sd / δ_air = 8 / 0,675 = 11,8 m²·h·Pa/mg

Una membrana de estanquidad al aire que presente un valor Sd de 20 m tendría una resistencia a la difusión al vapor Z = 148,15 m²·h·Pa/mg

100 = 0,675 * Z

Z = 100/ 0,675 = 148,15 m²·h·Pa/mg

RECORDATORIO

 RESISTENCIA A LA DIFUSION DEL VAPOR

FACTORES DE CONVERSION ENTRE DIFERENTES UNIDADES