Con la actual arquitectura de los museos disminuye la protección natural que antes brindaban a las colecciones la inercia térmica de la construcción masiva con mampostería, la radiación solar limitada a través de áreas de vidrio relativamente pequeñas y la liberación de calor generado internamente a través de una gran proporción de volumen de pared vista. El uso del aire acondicionado (AC) mecánico es ahora casi universal en los nuevos edificios públicos, incluso en climas donde no se consideraba necesario anteriormente, por lo que el control del clima se ha desvinculado de la arquitectura. Una paradoja del diseño moderno y los nuevos materiales es que la estabilidad de la humedad pasiva aparece más fácilmente que antes, porque los edificios son más herméticos; la estabilidad térmica natural se reduce, debido a estructuras más livianas que suelen tener grandes extensiones de espacio y fachadas de vidrio, con una pequeña relación entre el área de la pared y el volumen del edificio.
La humedad relativa (HR) se puede estabilizar utilizando yesos absorbentes de humedad, y la condensación se minimiza utilizando paredes porosas. Estos métodos para moderar el clima interior han sido pioneros en el diseño de viviendas por parte de investigadores en salud humana. Sin embargo, estas innovaciones aún no han influido en el diseño de grandes edificios públicos, como los museos. Probablemente se deba a que la necesidad de mantener un clima constante en ellos es tan estricta que resulta imposible lograrlo por medios no mecánicos. En las tiendas de los museos se permite un ciclo de temperatura anual. Existen varios ejemplos de nuevas tiendas cuyo clima se controla, principalmente, mediante métodos pasivos, combinados con sistemas mecánicos simplificados.
El movimiento del calor y la humedad son inevitablemente interdependientes en los edificios. Pero ¿qué sucede cuando falla la energía y el registrador de datos funciona con baterías o con un mecanismo de relojería? El Museo Nacional de Dinamarca, está construido con hormigón y ladrillo. La calefacción del edificio se produce por aire que circula dentro de los pisos. El patio original se ha cubierto para convertirlo en una gran sala para exposiciones temporales. Si se le corta la luz, la temperatura se mantiene alta debido a la gran inercia térmica, pero la humedad relativa disminuye, ya que el aire exterior frío, con una baja concentración de vapor de agua, se filtra al interior del edificio a través de las ventanas. Se ha comprobado que la inercia térmica no protege las colecciones sin la correspondiente inercia de humedad. Las exposiciones en ese patio cubierto se encuentran, en su mayoría, detrás de vidrios, las paredes están pintadas con emulsión acrílica y el piso es de madera barnizada. Por todo ello, el patio no tiene protección contra la humedad cuando falla la humidificación mecánica.
El argumento de algunos físicos de la construcción es que, incluso cuando hay superficies absorbentes de humedad en una sala, el efecto amortiguador, aunque real, es una influencia cuantitativamente insignificante en el clima interior.
Pero si revisamos la literatura especializada llegamos a una conclusión positiva. Los materiales de construcción y el contenido de los edificios tienen un potencial considerable para amortiguar la humedad relativa; potencial que rara vez se aprovecha, ya que el vapor de agua atraviesa los materiales mucho más lentamente que el calor. Un muro de piedra de un metro de espesor tiene la capacidad de ralentizar la ola diaria de calor que pasa al interior de un edificio, de modo que la temperatura máxima en la superficie interior se alcanza con el fresco de la mañana. Esto permite un ahorro considerable tanto en la necesidad de refrigeración diurna como en la calefacción nocturna. Durante este mismo período, la humedad intercambiada en la superficie expuesta de un tablón de madera, por ejemplo, provocará una ola de movimiento de humedad que no influirá más que en los pocos milímetros de madera subyacentes.
Cuando estudiamos edificios sin control climático, para probar la realidad de la humedad y el amortiguamiento térmico, apenas encontramos datos útiles al respecto. Los kilómetros de gráficos termohigrógrafos y los gigabytes de datos climáticos digitales de los interiores de los museos no sirven de nada si no hay datos coincidentes sobre el clima exterior.
Echemos un vistazo, por ejemplo, a los datos del Archivo Militar del Castillo de Segovia en España, concretamente a una habitación con una enorme inercia térmica y de humedad – debido a la piedra caliza maciza de la roca del castillo como piso -, en pared y que guarda una gran cantidad de registros en papel. Observamos cómo la amortiguación térmica también mantiene constante la HR. La HR exterior disminuye rápidamente, pero la interior, en realidad, aumenta ligeramente, ya que el contenido de agua del aire exterior cálido crece a medida que se acerca el verano.
También podemos observar que el intercambio de aire supera fácilmente la amortiguación de la humedad. Esto está causado por el conservador del archivo, que abre la ventana cuando comienza a trabajar y la vuelve a cerrar antes de irse. Cada vez que lo hace, deja la HR un poco más baja, después de la rápida recuperación inicial. A medida que se acerca el verano, la ventilación que se provoca al abrir la ventana consigue el efecto contrario, haciendo que la HR aumente lentamente.
Hablemos ahora del clima de una sala de exposiciones en la parte alta del castillo, con visitantes, buena ventilación y mobiliario relativamente escaso. Sus datos climáticos son mucho más típicos de un museo, pero todavía podemos ver una reducción considerable de la amplitud del ciclo de HR, en comparación con los valores al aire libre.
Siguiendo con el ejemplo, la interpretación más coherente sobre la causa de la moderación del RH interior está limitada por una ambigüedad fundamental. Podemos ver de inmediato que el ciclo más pequeño en la temperatura interior, en comparación con el exterior, ha reducido automáticamente la variación de la HR en el interior por debajo del ciclo exterior, lo que se debe, en gran medida, al ciclo de temperatura diario. Sin embargo, no puede deberse sólo a ésto, porque la concentración de vapor de agua en interiores, aunque sigue el valor exterior en la escala de varios días, se desvía considerablemente en la escala de horas. Es difícil decir cuánto de esta desviación se debe a la variación en la tasa de ventilación, cuánto a la amortiguación de las superficies de la sala y cuánto al vapor que desprenden los visitantes. Sin la medición del intercambio de aire y las temperaturas de la superficie de la pared – con la misma frecuencia que las mediciones de la temperatura del aire y la humedad relativa -, no podremos conocer cómo se genera el microclima en esa sala. No existe la base de datos necesaria para comprender e interpretar cómo reaccionan los edificios al clima y los patrones de uso.
Hemos llegado al final del camino al informar sobre la experiencia cuantificable de los museos. Las únicas mediciones precisas de la amortiguación de la humedad, con una tasa de intercambio de aire y flujo de humedad conocidos, provienen de salas experimentales diseñadas para mejorar la comodidad de las personas en lugares cerrados, como los museos.
Las salas grandes con superficies porosas, mayores que el tamaño medio de las de los museos, son difíciles de encontrar. En el norte de Europa suelen ser establos o iglesias. Muchas investigaciones sobre las iglesias medievales encaladas de Dinamarca muestran que amortiguan los cambios de humedad relativa. El mobiliario es escaso, y normalmente pintado al óleo o barnizado, por lo que son las paredes las que aportan estabilidad climática. En la iglesia de Gundsømagle de Dinamarca, la temperatura en invierno normalmente se mantiene alrededor de los 12ºC. La iglesia se calienta para los servicios y para que el organista le dé a las teclas sin congelarse. La amortiguación proporcionada por las paredes de la iglesia está lejos de ser insignificante y definitivamente beneficiosa para el mobiliario de la iglesia y las pinturas murales.
Hasta ahora, hemos hablado sobre el desempeño de los materiales de construcción que no han sido elegidos deliberadamente por su capacidad amortiguadora. Padfield ha experimentado con la optimización de las superficies de las paredes para amortiguar la humedad, manteniendo una apariencia suave, de fácil aplicación y con bajo costo. Una amortiguación a mencionar es la proporcionada por el yeso aglomerado de arcilla liviano, diseñado para ser un sustituto del yeso como acabado interior. Podemos afirmar, pues, que se puede lograr un rendimiento útil de amortiguación de la humedad sin ningún cambio revolucionario en la práctica arquitectónica, aunque la amortiguación térmica, que alguna vez fue un efecto secundario automático del espesor de pared necesario para soportar estructuras altas, es más difícil de lograr en los edificios modernos.
Todo esto puede ser interesante, pero ¿la idea de amortiguar las salas de los museos está cerca de convertirse en realidad? Hay fuerzas poderosas que influyen en los ingenieros para que utilicen sistemas mecánicos, en particular los límites estrictos establecidos por los conservadores para la variación permitida de temperatura y humedad relativa, así como la tasa mínima de intercambio de aire legalmente requerida para lugares públicos. Es difícil especificar, o predecir, el desempeño de una sala con estabilidad climática proporcionada por medios materiales, en lugar de que el aire corra a través de conductos. Las matemáticas de modelado todavía se consideran insuficientemente probadas para su uso a gran escala en proyectos de construcción de nuevos museos.
Uno puede estar razonablemente seguro de lograr una estabilidad a corto plazo – que, en realidad, puede ser mejor que la proporcionada por los sistemas mecánicos -, pero es inevitable cierta desviación del clima interior alrededor del punto de ajuste ideal. Es mucho más fácil especificar un clima estrictamente limitado, sabiendo que la ingeniería moderna puede proporcionarlo. Solo hay un pequeño paso para que el arquitecto se lance al estar libre de la restricción de diseñar para la estabilidad climática básica.
En la actualidad, el uso deliberado de la amortiguación de la humedad se limita a las tiendas de los museos, donde la tasa de intercambio de aire es pequeña y se puede permitir que la temperatura caiga por debajo de la banda estrecha aceptable para los visitantes del museo.
Por poner otro ejemplo, hablemos de la reserva técnica (almacén del museo) del Museo Nacional de Dinamarca, que se puede ver a través de las paredes originales de la fábrica. Se trata de paredes herméticas y térmicamente aisladas contra el corredor que rodea tres lados. El aire acondicionado bombea aire desde el pasillo – que no está sellado contra la entrada de aire exterior – hacia la sala cuando el aire cuenta, por casualidad, con la cantidad de vapor de agua adecuada para llevarlo de la habitación al 50% de humedad relativa deseada. A veces, el aire se calienta a medida que se bombea, de modo que la temperatura en la sala varía según la época del año. En invierno, sin embargo, el aire del corredor se calienta a 12°C, por lo que la habitación también mantiene esta temperatura constante.
Este método de control de la humedad relativa requiere un ajuste cuidadoso de la temperatura ambiente a lo largo de las estaciones, por lo que se puede esperar que el contenido absoluto de agua del aire exterior varíe tanto por encima como por debajo del contenido de agua que le dará a la sala la humedad relativa constante deseada. Ésta debe ventilarse con una frecuencia razonable para evitar la acumulación de la contaminación del aire generada por los objetos almacenados, cuyos materiales e historia son muy variados, de modo que desgasifican diversos productos químicos, tanto naturales como artificiales. En la actualidad, la ventilación del aire viciado tiene prioridad, por lo que el control climático resultante de este sistema no es tan perfecto como el que se puede obtener con el aire acondicionado completo, pero es económico: cuesta aproximadamente la mitad de lo que costaría el aire acondicionado completo. La inversión inicial también es menor, porque el equipo de ventilación es pequeño y sencillo.
Existen muchas variaciones posibles a partir de este método básico de aire acondicionado asistido mecánicamente. Una forma de reducir la HR alta del verano es usar el corredor de manera más activa. En los días soleados de verano hace mucho calor: más de 30ºC. Si la pared trasera del corredor estuviera revestida con material amortiguador de humedad negro y fuera ventilado vigorosamente hacia el exterior durante el período cálido, la HR del material amortiguador caería. El corredor podría entonces ser sellado del aire exterior al acercarse el fresco de la tarde. La baja HR de equilibrio apenas cambiará a medida que se enfríe. Ahora se puede utilizar para secar el aire que circula entre el pasillo y la habitación.
Otro ejemplo lo encontramos en un archivo de la Universidad de Copenhague. El edificio tiene espesores de aislamiento cuidadosamente calculados que, junto con la inercia térmica de los muros de hormigón macizo, mantienen el aire en el archivo a una temperatura aproximadamente a mitad de camino entre el corredor central del edificio, siempre a unos 20°C, y el promedio móvil de la temperatura exterior. Esto dará una HR promedio anual de alrededor del 50%, pero solo si la capacidad de amortiguación de la habitación y su contenido se utilizan para nivelar el ciclo climático anual. Por ello, el hormigón está revestido con bloques de cemento expandido para amortiguar la humedad. Todavía no hay datos que demuestren el desempeño de esta sala durante el ciclo anual.
Nos estamos concentrando en las propiedades beneficiosas de las superficies interiores que absorben la humedad. También hay buenos argumentos para hacer paredes completamente porosas. Esto permite la eliminación por difusión de contaminantes interiores, como el dióxido de carbono, que siempre se encuentra en una concentración mucho mayor en el interior que en el exterior. Hay sutiles ventajas en las paredes porosas cuya permeabilidad relativa hacia el interior y el exterior se ajusta para minimizar el riesgo de condensación, lo que ha provocado fallas espectaculares en los museos modernos en climas fríos. Los datos cuantitativos se limitan a la investigación sobre viviendas.
Existen grandes áreas de la zona templada donde la decisión de usar aire acondicionado mecánico para espacios públicos está muy equilibrada y puede inclinarse hacia el uso de control pasivo mediante un diseño cuidadoso para optimizar la pérdida de calor del edificio en verano y con la luz del sol, y utilizando luz natural para reducir la generación de calor dentro del edificio. El uso de amortiguadores contra la variación de temperatura y humedad homogeneizará el ritmo diario y hará innecesario el aire acondicionado. Incluso cuando un clima persistentemente desfavorable obliga al uso de aire acondicionado, existe la posibilidad de utilizar equipos de pequeñas dimensiones que puedan funcionar las 24 horas del día, o que se suministran por la noche con electricidad barata, respaldados por la carga de ocho horas diurnas de la radiación solar y la actividad humana. El aire acondicionado se puede, incluso, apagar para reducir el ruido durante el horario de apertura.
Como conclusión, mencionar que un buen museo, desde el punto de vista de la colección, deberá disponer de un área de ventanales cuidadosamente equilibrada para su volumen, y una relación ajustada entre el área de la pared exterior y el volumen que mejor se adapta al clima local y la generación de calor esperada en el edificio. Éste deberá tener una elevada masa térmica y superficies interiores altamente absorbentes de humedad, combinadas con una superficie exterior porosa que minimice la condensación en la estructura y permita la difusión hacia el exterior del dióxido de carbono. La optimización de estas características no es incompatible con una arquitectura «de diseño», pero ciertamente supone una restricción a la libertad creativa. La única modificación que está totalmente libre de riesgos y que difícilmente incurriría en una penalización visual o económica es un cambio al uso de yeso interior absorbente de humedad y pintura permeable a la humedad.
El primer intento registrado de amortiguar la humedad relativa en la galería de un museo fue publicado por MacIntyre en 1934. Después de setenta años de inactividad en esta rama de la conservación preventiva, observamos que hay un interés creciente en el uso de materiales absorbentes y un diseño inteligente, en lugar de recurrir solo a «lo mecánico», para poder controlar el clima interior, pero la iniciativa proviene de investigadores preocupados por la salud de las personas más que por la de los objetos de los museos. La paradoja de la práctica de la construcción moderna es que su ligereza reduce la influencia estabilizadora de la inercia térmica, pero su hermeticidad, combinada con los intercambiadores de calor y humedad, permite la amortiguación de la humedad relativa, lo que antes hacía ineficaz el intercambio de aire rápido e incontrolado.
Recursos:
Carsten Rode, Andreas Holm y Tim Padfield (2004): A review of humidity buffering in the interior spaces. Journal of thermal envelope and building science, 27, nº. 3, pags. 221-226.
Rode, C., Salonvaara, M., Ojanen, T., Simonson, C. y Grau, K. (2003): Integrated hygrothermal analysis of ecological buildings. II International Conference on Building Physics, Leuven, Bélgica.
Holm, A., Kuenzel, H. M. y Sedlbauer, K. (2003): Experimentelle Validierung eines neuentwickelten hygrothermischen Geb ̈audemodells. Artículo no publicado, Fraunhofer-Institut fu ̈r Bauphysik, Holzkirchen.
Simonson, C.J., Salonvaara y M., Ojanan, T. (2001): Improving indoor climate and comfort with wooden structures. Technical Research Centre of Finland, Espoo.
Padfield, T. (1999): The role of absorbent building materials in moderating changes of relative humidity. Tesis doctoral, Department of Structural Engineering and Materials, Technical University of Denmark, report nº. 54.
Simonson, C.J. (2000): Moisture, thermal and ventilation performance of Tapanila ecological house. Technical Research Centre of Finland, Espoo. Research Notes 2069.
MacIntyre, J. (1934): Air conditioning for Mantegna’s cartoons at Hampton Court Palace. Technical Studies in the Field of the Fine Arts, 2 nº. 4, pags. 171–184.
Tim Padfield y Poul Klenz Larsen (2004): How to design museums with a naturally stable climate. Annual General Meeting of the International Institute for Conservation.
Fotografía: Designboom.
Más información sobre el curso clica aquí.
Si quieres recibir nuestro newsletter y artículos por correo electrónico, completa el campo correspondiente en el formulario de inscripción que encontrarás en la cabecera de esta página. Tu dirección de correo electrónico será utilizada exclusivamente para enviarte nuestros newsletters, pudiendo darte de baja en el momento que quieras.
