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Revista de energía doméstica en línea de julio/agosto de 1998
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| El Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley ha probado ahora más de una docena de tipos de cinta aislante. Hay varias calidades: económica, utilitaria, de uso general, para contratistas, industrial, profesional, de primera calidad e incluso nuclear. Sin embargo, las pruebas aceleradas muestran que la cinta con respaldo de tela y adhesivo de goma, por sí sola, tiende a caerse, como se muestra aquí. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Tantos selladores, tantos fallosLa cinta de embalar tiene un soporte de poliéster fino, normalmente transparente, y un adhesivo acrílico. Su resistencia a la tracción suele ser baja, a menos que esté reforzada con fibra. La cinta de embalar se utiliza a menudo en sistemas de conductos montados en fábrica. Hay muchos tipos de cinta que podrían llamarse cinta de embalar, pero utilizamos el término para referirnos únicamente a las cintas destinadas a ser utilizadas en conductos. La mayoría de las cintas de sellado de cartón y de flejado no están pensadas para su uso en conductos. La cinta adhesiva tiene un soporte de lámina y un adhesivo acrílico o de goma. Las cintas de lámina se utilizan a menudo en sistemas de conductos rígidos, como el cartón para conductos. La cinta de butilo también tiene un soporte de lámina, pero utiliza un adhesivo de butilo grueso (de 15 a 50 milímetros) que le permite adaptarse a formas más irregulares. La masilla es un adhesivo pegajoso que se aplica en húmedo. Rellena los huecos y se seca hasta convertirse en un sólido blando. La masilla puede contener o no fibras de refuerzo, y puede utilizarse con cinta de malla de refuerzo. El sellador en aerosol es un polímero de vinilo pegajoso que se aplica a las fugas internamente. Se bombea a través del sistema de conductos, donde atraviesa las fugas y se seca (véase Not Your Daddy’s Duct Sealing Method, Jan/Feb ’98, p. 44). Todos los productos que hemos probado estaban destinados a ser utilizados en conductos, y ninguno tenía una temperatura nominal inferior a 200°F.
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| El equipo de envejecimiento acelerado simula condiciones realistas haciendo funcionar el aire a unos 100 pascales. Cada muestra de conducto contiene una junta difícil de sellar: un conducto de chapa metálica con juntas de dedos que se une a una transición escalonada, típica de la forma en que los conductos se unen a los plenos. Los distintos selladores de conductos tienen longevidades muy diferentes en estas condiciones. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Esta cinta transparente, que los autores denominan cinta de embalar, ha demostrado tener más longevidad que la cinta para conductos. Sin embargo, no es muy resistente. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| La cinta para conductos puede formar un buen sello… inicialmente. Pero en las difíciles condiciones de la instalación de envejecimiento, falla rápidamente. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| La cinta adhesiva ha funcionado muy bien en la instalación de envejecimiento, sin que se aprecie un aumento de las fugas con el tiempo. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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La mayoría de las fugas en los conductos podrían evitarse con un sellado adecuado. Sin embargo, las inspecciones sobre el terreno suelen revelar que las juntas fallan con el paso del tiempo. Para obtener datos de laboratorio sobre qué selladores y cintas duran y cuáles pueden fallar, estamos realizando pruebas aceleradas en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (LBNL).
La principal conclusión que podemos sacar hasta ahora es que se puede utilizar cualquier cosa menos cinta para conductos -si definimos la cinta para conductos como cinta con soporte de tela y adhesivo de caucho- para sellar los conductos. En condiciones difíciles (pero realistas), las cintas para conductos fallan. Otros tipos de cinta y otros métodos de sellado tienen una buena longevidad cuando se instalan correctamente (véase Tantos selladores, tantos fallos). Las pruebas también han demostrado que las cintas no tienen que ser fuertes para tener una buena longevidad, y que ninguna de las diversas clasificaciones, incluidas las de Underwriters’ Laboratories (UL), aborda la longevidad del sellador en condiciones realistas.
La clave es la durabilidadHoy en día, el sellado con cinta adhesiva es el método más común para sellar conductos. Al personal de campo no le gusta la masilla porque tiende a ser sucia. Las cintas de lámina se utilizan en los conductos de cartón, pero la cinta adhesiva es más popular en los materiales más comunes de los conductos: los conductos flexibles y el metal. Cada sellador tiene sus ventajas y desventajas, pero con una aplicación razonablemente cuidadosa, cualquiera de ellos puede sellar bien–inicialmente.
La longevidad es otra historia. Hoy en día, se dice que las casas están diseñadas para durar 30 años. Los sistemas de conductos flexibles suelen tener una vida útil de 15 años. Las juntas de los conductos deberían durar al menos lo mismo. Pero parece que las propiedades físicas de algunos de los selladores pueden hacer que las juntas fallen en pocos años.
Aunque algunos selladores están clasificados por la UL, ninguna clasificación de la UL se refiere a la longevidad (ver Normas para selladores). Si las personas que eligen los sellantes para conductos tuvieran una clasificación relativa de la longevidad, podrían tomar una decisión más informada.
Tres ensayosDesarrollamos tres procedimientos de ensayo -horneado, ciclos y envejecimiento- para someter a las juntas de conductos estándar y a sus sellantes a diferentes condiciones ambientales. El ensayo de cocción utiliza un simple horno. El aparato de ciclado fue financiado hace más de tres años por la Agencia de Protección Medioambiental de EE.UU. para medir la longevidad del sellador de conductos en aerosol en condiciones aceleradas. El aparato de envejecimiento se construyó el año pasado con financiación del Instituto de Eficiencia Energética de California. En estos equipos de ensayo, medimos periódicamente las fugas de los conductos. Declaramos que un sellante ha fallado cuando tiene una fuga superior al 10% del aire que tenía la junta antes de ser sellada. Estas pruebas miden la resistencia del sellador frente a entornos exigentes, pero no abordan los problemas de instalación.
La prueba de cocción es la más sencilla. Construimos una junta de dedo de transición escalonada de metal a metal de un conducto de chapa estándar de 4 pulgadas, y apoyamos el conducto con soportes mecánicos independientes. Esta es una de las juntas más difíciles de sellar. Algunas normas exigen una abrazadera sobre la cinta de conductos en las conexiones entre conductos flexibles, pero no hay forma de aplicar una abrazadera sobre la cinta o el sellador en una transición escalonada, como la unión entre conductos y plénum. Aplicamos el sellador a la junta, siguiendo las instrucciones del fabricante del sellador, si procede. A continuación, colocamos la sección del conducto en un horno ajustado a la temperatura de un ático caliente o del aire de suministro del sistema de calefacción, en el rango de 140°F-180°F. Las temperaturas se mantienen por debajo de los 200°F porque algunas de las cintas están clasificadas para esa temperatura. Las fugas en los conductos se miden antes de la cocción y a varios intervalos durante la misma. Cuando se comprueban las fugas, también se observa el sellado y se anotan los fallos evidentes. Las secciones se hornean hasta 4 meses.
En la prueba de ciclos, añadimos cambios de temperatura y presión. Soplamos aire caliente y aire ambiente a través del conducto a presiones entre la presión del aire ambiente y 200 pascales (Pa) para simular los ciclos de HVAC. Esta prueba tiene sus limitaciones. Los ciclos duran mucho tiempo -20 minutos- debido a la necesidad de calentar y enfriar el conducto. Y el aparato de ciclos no puede someter la muestra de ensayo a las bajas temperaturas que podrían esperarse en invierno o incluso en los conductos de suministro de aire acondicionado.
Sólo el sellador en aerosol ha sido sometido al ensayo de ciclos. Unas cuantas fugas selladas con aerosol se sellaron hace más de dos años y desde entonces se han sometido a ciclos entre el aire caliente y el aire ambiente cada 20 minutos. No se ha producido ningún cambio significativo en la estanqueidad de los conductos.
La prueba de envejecimiento se diseñó para superar las limitaciones del aparato de ciclos, y puede ser un prototipo útil para realizar pruebas estandarizadas sobre la longevidad del sellador de conductos. El banco de pruebas tiene una fuente de aire caliente y otra de aire frío (véase la figura 1). Las secciones de los conductos en el equipo reciben aire caliente durante cinco minutos, seguido de aire frío durante cinco minutos. Hemos probado 19 cintas y selladores en el dispositivo de envejecimiento.
Una amplia gama de productos dicen ser adecuados para el sellado de conductos, pero a menudo hay poco en las especificaciones o la literatura del producto para diferenciarlos. Por ejemplo, uno de los principales fabricantes tiene una lista de 16 cintas para conductos diferentes, disponibles en una gama de colores, y 8 cintas de lámina. Algunas tienen códigos de producto impresos en la cinta, otras tienen códigos impresos en el cubo y otras no tienen ningún código de producto. Todas las cintas para conductos están clasificadas según la norma UL 723, Test for Surface Burning Characteristics of Building Materials (Prueba de las características de combustión de la superficie de los materiales de construcción), pero sólo algunas de las cintas de lámina metálica tienen esa clasificación. Algunas cintas están etiquetadas como Code Approved por BOCA, pero una cinta con casi las mismas características que las Code Approved no indica que sea Code Approved.
Todos los productos que probamos se venden para su uso en conductos de HVAC. Varias empresas han sacado recientemente cintas UL 181B-FX (véanse las definiciones en Normas para selladores), que están aprobadas por UL para su uso en sistemas de conductos flexibles cuando se instalan con abrazaderas metálicas sobre la cinta. Por lo general, aún no figuran en los catálogos de productos. Aunque no hemos investigado las masillas tan a fondo como las cintas, parece que hay menos grados de masilla. Actualmente, pocas masillas están aprobadas por la norma UL 181B, aunque muchas están aprobadas por la norma UL 181A. Esta situación puede cambiar en el futuro.
Fallo catastrófico rápidoCuando empezamos los experimentos de envejecimiento, esperábamos que tardaran semanas en empezar a ver la degradación del rendimiento. Nos sorprendió ver que algunas cintas aislantes fallaban en cuestión de días. La mayoría falló de forma catastrófica en lugar de hacerlo gradualmente. Esto nos hizo menos necesario utilizar criterios numéricos arbitrarios para decidir que una muestra había fallado. Sólo se han producido fallos rápidos en las cintas de tela para conductos con adhesivos de caucho.
De las 19 muestras que hemos envejecido y las 13 que hemos horneado, muchas han fallado; ocho siguen funcionando. Los únicos conductos que han presentado fugas han sido sellados con cinta adhesiva (véase la Tabla 1). La mayoría de ellos mostraron signos visibles de fallo a los tres días del inicio de la prueba. Las pruebas no nos dan ninguna indicación del tiempo hasta el fallo en el mundo real. Pero sí nos permiten ver qué sellantes duran relativamente más que otros.
En la prueba de horneado, sólo las cintas con adhesivos a base de caucho han mostrado degradación. Las cintas para conductos tienden a ser más permeables que las otras cintas. Algunas se acercan al fracaso en la prueba de envejecimiento, también. Todos los demás selladores tienen una fuga inferior al 2% del flujo no sellado.
Después de que las muestras de prueba hubieran pasado tres días en los bancos de pruebas, medimos su fuga en las juntas. Las cintas para conductos tenían entre un 10% y un 20% de fugas sin sellar. La cinta de grado superior había fallado por completo, desprendiéndose de la sección de prueba. Este fallo completo se debió a la delaminación, es decir, a la separación del soporte de tela del adhesivo. Las otras cintas fallidas acababan de empezar a delaminarse. Creemos que a temperaturas elevadas, los adhesivos a base de caucho de las cintas para conductos cambian sus propiedades y tienden a separarse del soporte de tela o de la superficie. Probamos una segunda muestra de la cinta de calidad superior; duró unos siete días antes de fallar por completo. Las cintas con soporte metálico y adhesivo acrílico, el aerosol y la masilla no mostraron signos visibles o medibles de degradación después de dos semanas de pruebas.
Aunque nuestro criterio de fallo era del 10%, continuamos controlando la mayoría de las muestras hasta que sus fugas fueron superiores al 50% del flujo no sellado. En la mayoría de ellas, las fugas siguieron aumentando rápidamente, terminando a menudo con un fallo catastrófico.
Una inspección visual de las secciones de conductos cocidos reveló que en la mayoría de las muestras de cinta aislante, el adhesivo de caucho había cambiado de propiedades y la cinta se había deslamado. Algunas muestras parecían haberse cocido de tal manera que mantenían su sellado. Sin embargo, el adhesivo se coció sin que la presión del aire de las fugas empujara la cinta; tal permanencia es poco probable en el campo.
En la prueba de envejecimiento, ocasionalmente vimos que algunas cintas para conductos comenzaban a separarse del conducto y luego se volvían a sellar cuando un trozo de cinta superpuesto fallaba de tal manera que tapaba la primera fuga, dejando una burbuja. Hemos observado este mismo fenómeno en el campo. Este comportamiento puede explicar por qué algunas cintas para conductos duran más; no lo hemos observado en ningún otro tipo de sellador. Consideramos que este tipo de fallo y resellado es inaceptable, pero no hemos suspendido muestras por este motivo.
Parece que hay poca diferencia de rendimiento entre las cintas para conductos, en comparación con la diferencia entre la cinta para conductos y los demás selladores. Los diferentes grados de cinta adhesiva para conductos tienen diferentes resistencias, pero las diferencias no afectan a la longevidad.
Agotamiento por calorAunque nuestras pruebas no pueden diferenciar entre la masilla y el sellador en aerosol, los datos muestran que la cinta adhesiva para conductos no es un buen sellador para su uso en conductos que funcionan a una temperatura muy superior a la temperatura ambiente. Creemos que esto se debe al adhesivo de caucho, pero no podemos afirmarlo definitivamente. En la mayoría de los casos, el soporte de tela y los adhesivos de caucho van de la mano. Los otros productos selladores no han demostrado ninguno de los modos de fallo que hemos visto en las cintas para conductos.
Hay algunos productos que utilizan adhesivos de caucho con un soporte que no es de tela. Tenemos la intención de probar estos productos en el futuro. Aunque la cosecha actual de cintas para conductos no supera nuestras pruebas de longevidad, no hay razón para creer que el adhesivo no pueda reformularse para que funcione mejor a las temperaturas más elevadas que se encuentran en los áticos o en los sistemas de calefacción.
Hemos comprobado que la cinta transparente con respaldo de plástico no reforzado -que llamamos cinta de embalaje- se mantiene bien. Al menos una versión de esta cinta ha sido clasificada por UL 181B-FX y está disponible en el mercado. Hemos probado la versión clasificada UL durante más de un mes y la versión no clasificada durante más de tres meses, y no hay ninguna fuga significativa.
Los productos de cinta de embalaje con clasificación 181B-FX ya están disponibles. El mineral que hemos probado ha aguantado bien durante un mes en el equipo de envejecimiento.
La cinta de embalar tiene una baja resistencia a la tracción. Dado que el propósito de un sellador de conductos es únicamente reducir las fugas, no probamos la resistencia. A algunos usuarios de campo no les gusta utilizar cintas más débiles, tal vez porque les gusta colgar los conductos con cinta, pero se supone que los sistemas de conductos no deben ser soportados mecánicamente por los selladores.
Cuestiones de instalaciónNuestras pruebas se centraron en las propiedades de los propios selladores. Nos aseguramos de conseguir un buen sellado inicial para nuestra sección de prueba siguiendo las buenas prácticas y las instrucciones del fabricante. Por ejemplo, la sección de prueba estaba limpia y seca. Aplicamos el sellante con un cuidado meticuloso y comprobamos que el sellado fuera bueno antes de comenzar cualquiera de los ensayos.
En una aplicación normal, ese cuidado no es práctico. El acceso a los conductos puede ser limitado y los conductos pueden estar sucios. Estos problemas dificultan la instalación de las cintas. Por lo tanto, algunos trabajos con cintas pueden tener un rendimiento deficiente porque se instalaron mal, y no por un fallo intrínseco de la cinta. La experiencia de campo muestra que las masillas y los selladores en aerosol a menudo sellan mejor que la cinta en lugares sucios o inaccesibles.
La mejor elección de sellador de conductos variará según el clima, el tipo de construcción y la experiencia local. ¿Nuestra recomendación? Tenga en cuenta los problemas de instalación, pero utilice cualquier cosa menos cinta adhesiva.
Para una descripción más detallada del aparato de pruebas en sí, así como del protocolo de pruebas, consulte el informe del proyecto, Leakage Diagnostics, Sealant Longevity, Sizing and Technology Transfer in Residential Thermal Distribution Systems (Diagnóstico de fugas, longevidad del sellador, dimensionamiento y transferencia de tecnología en sistemas de distribución térmica residencial), Lawrence Berkeley National Laboratory Report No. 41118. Tel:(510)486-4022; sitio web: www.lbl.gov.
Figura 1. Esquema no a escala. Las zonas de color gris oscuro están llenas de aire caliente, las zonas de color gris claro están llenas de aire frío.
Normas para selladores
La mayoría de las cintas que llevan la etiqueta 181B-FX son cintas para conductos. Otros productos 181B están apareciendo en el mercado
Las normas UL 181A y 181B parecen hacer un buen trabajo de pruebas de seguridad, resistencia a la tracción y adhesión inicial. Sin embargo, puede que no hagan un buen trabajo a la hora de calificar lo bien que los selladores sellan las fugas típicas de los conductos o lo bien que permanecen sellados en condiciones normales.
Encontramos que no hay correlación entre la longevidad del sellador y el listado UL. Entre las cintas para conductos, las que tenían la clasificación UL 181B tenían un mejor rendimiento. La mayoría de las muestras de cinta para conductos fallaron en el plazo de una semana en la prueba de envejecimiento, pero dos muestras con calificación UL y una que no tenía calificación UL aguantaron más de un mes. Sin embargo, incluso las cintas para conductos con calificación UL funcionaron mucho peor que cualquier otro sellador.
Esta falta de correlación no debería sorprender. Muchos de los componentes de las pruebas UL abordan cuestiones de resistencia y seguridad contra incendios, y ninguna de ellas figura en nuestras pruebas. De hecho, algunos selladores con buena longevidad, como la cinta de butilo, pueden tener dificultades para pasar la prueba UL 181B. Muchas cintas, incluidas todas las cintas para conductos que hemos probado, tienen la lista UL 723 de seguridad contra incendios.
Pruebas irrealesAunque las pruebas de UL son principalmente de seguridad, uno podría suponer que las pruebas también determinarían qué cintas cumplen su tarea principal de sellar fugas. Sin embargo, las pruebas de UL están limitadas por algunas condiciones poco realistas:
- En el ensayo 181B, las cintas para conductos tienen una abrazadera en la junta.
- En el ensayo de adhesión al cizallamiento, la cinta no tiene ninguna carga durante 60 días a 150°F (66°C), y luego se prueba a 73°F (23°C) durante 24 horas. Incluso entonces, la cinta puede desprenderse del conducto en 1/8 de pulgada. A ese ritmo, puede desprenderse en tan sólo dos días y aún así pasar.
- La prueba de alta temperatura cocina la cinta durante 60 días a 212°F (100°C), pero la cinta se evalúa sólo por inspección visual, sin probar la adhesión.
- La prueba de congelación-descongelación de la masilla se realiza con la masilla todavía en su envase, a menos que el envase diga que se evite la congelación.
- Las superficies a las que se aplica la cinta o la masilla están todas limpias (nuestro equipo comparte esta limitación).
- No hay ciclos de temperatura o presión para las pruebas de adhesión en el 181B. El 181A tiene ciclos de presión a temperaturas fijas de 165°F (74°C), 90°F (32°C) y 0°F (-18°C), pero no hay ciclos de temperatura.
¿Quién utiliza abrazaderas? Una de las mayores diferencias entre la prueba UL y nuestra prueba de longevidad es que para la prueba de la cinta aislante de tela, UL requiere una abrazadera en la junta. Para fomentar el uso de abrazaderas en la práctica, UL exige que, para que un sistema de conductos sea aprobado por UL, tenga abrazaderas en la junta, y los fabricantes de conductos flexibles incluidos en la lista de UL deben incluir la necesidad de abrazaderas en sus instrucciones. Hemos observado que las uniones encintadas del revestimiento del conducto flexible a veces se mantienen en su sitio mediante flejes, pero nunca hemos visto abrazaderas en el tipo de unión conducto-plenum que hemos probado. Además, cuando compramos las cintas de tejido, no recibimos instrucciones ni directrices para realizar dicha sujeción. Por lo tanto, nuestras juntas se probaron en condiciones diferentes a las de las pruebas de UL, pero nuestras condiciones representan mejor la construcción real.
Sin duda, la sujeción habría mejorado el rendimiento de las cintas UL 181B-FX. También habría mejorado el rendimiento de las cintas no calificadas. Sin embargo, otros sellantes pueden tener un rendimiento aceptable sin sujeción, y la dificultad y el tiempo que requiere la sujeción hacen que sea poco probable que se imponga.
La UL sigue siendo útilDesde el punto de vista de la longevidad del sellante, no daríamos preferencia a las cintas con clasificación UL, pero otras cuestiones pueden hacer que las cintas con clasificación UL sean deseables. Y los códigos de construcción locales, si hacen referencia al Código de Construcción del Sur o al Código Mecánico Estándar, las exigen.
Max Sherman e Iain Walker son científicos del Grupo de Rendimiento Energético de los Edificios del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley en Berkeley, California.
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