Upload
others
View
2
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Borja Frutos Vázquez. Dr. Arquitecto
Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (CSIC)
RADON EN LA EDIFICACION
Mecanismos de entrada
Estrategias de corrección
Experiencia piloto. Efectividades
Índice
- ASPECTOS GENERALES
Fuentes de radón; radón en la edificación (tipologías y puntos débiles); Oscilaciones y correlaciones atmosféricas.
- ESTRATEGIAS DE REMEDIO.
Medidas activas y pasivas
- EFECTIVIDADES. Comprobación en edificio piloto
Borja Frutos. Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (CSIC)
Fuentes de radón
Radón en suelos terrestres:
1. Depende de la cantidad de uranio (y por tanto
radio) que se encuentre en la composición del
suelo
2. Y de la permeabilidad del mismo.
(Emanación y Exhalación)
TIPO DE ROCA Contenido medio
URANIO U238
Basálticas 1,0 (ppm)
Graníticas 5,0 (ppm)
Arcillas 3,7 (ppm)
Arenas 0,5 (ppm)
Libro: “Radón, un gas radiactivo de origen
natural”. CSN y Universidad de Cantabria)
Exposición Potencial al
Radón
(EN EDIFICIOS)
Concentración de 222Rn Bq/m3 (EN TERRENO)
Permeabilidad Baja < 4. 10-13 m2
PermeabilidadMedia
4. 10-13 m2
4. 10-12 m2
PermeabilidadAlta > 4.10-12 m2
Baja<200 Bq/m3 <30.000 <20.000 <10.000
Media200 – 400 Bq/m3 30.000 –100.000 20.000-70.000 10.000-30.000
Alta> 400 Bq/m3 >100.000 >70.000 >30.000
Consejo de Seguridad Nuclear.
Borja Frutos. Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (CSIC)
Fuentes de radón
(R: Radio content; E: Emanation fraction; λ Decay; ρ Density; L: Diffusion Length;
d: Thickness)
En condiciones normales:
- Tasa desde terreno 1-2 órdenes de magnitud > materiales:
• Materiales: 1.10-4 (Bq/m2.s)
• Terreno a través de soleras: 1.10-2 (Bq/m2.s)
- Contribución a concentración interior:
materiales: 20% (5 a 20 Bq/m3)
terreno: 80 % (Fuente principal)
República Checa (The National Radiation
Protection Institute)
Radón en agua:Disuelto en corrientes subterráneas
Radón en materiales de construcción: Por su contenido en radio
SWISS RADON HANDBOOK. Swiss Federal Office of Public Health. 2000
Contenido en Radio - 226
Material de
construcción
Mínimo
[Bq/kg]
Máximo
[Bq/kg]
Ladrillos 45,2 143
Hormigón 21,1 192
Morteros 19,8 82
Plaqueta cerámica 63,0 117
Arena 13,3 41
Arcilla 40,9 199
Cemento 36,5 88
Yeso 12,1 86
(Nazaroff and Nero 1988)
Borja Frutos. Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (CSIC)
Radon generation.
Transporte /Entrada:
Acumulación : Riesgo en concentraciones > 300 Bq/m3
Advección : (PB > PA). (porosidad) , fisuras, juntas
Difusión: A través de materiales
Mecanismos de entrada
Los mecanismos de ventilación interior, Aseos, Chimeneas, etc, pueden favorecer un flujo mayor al aumentar el gradiente.
Borja Frutos. Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (CSIC)
Mecanismos de entrada
Puntos comunes de entrada. Debilidades en la envolvente.
Principalmente debido al mecanismo advectivo a través:
- Materiales porosos
- Fisuras en envolvente
- Encuentros. Juntas artificiales
- Griteas.
- Tuberías de drenaje. Saneamiento
Borja Frutos. Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (CSIC)
VULNERABILIDAD de la edificación
(Envolvente en contacto con terreno)
TIPOLOGÍA EDIFICATORIA.
Borja Frutos. Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (CSIC)
Materiales plásticos
próximos a 10-11
Yesos
Ladrillos
Hormigones
G Keller; B Hoffmann; T Feigenspan. Radon permeability and radon exhalation of building materials. Science of The Total Environment.
Volume 272, Issues 1–3, 14 May 2001, Pages 85-89.
CTE Barrera
Materiales
RESISTENCIA DE LA ENVOLVENTE
VULNERABILIDAD
Borja Frutos. Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (CSIC)
Materiales. Caso del hormigón en solera
E. Muñoz y B. Frutos. Journal of Environmental Radioactivity (2017)
“A finite element model development for simulation of the impact of slab thickness, joints, and membranes on indoor radon concentration”
Cambio de dosificación en Hormigón.
Cambio de Coeficiente de Difusión
RESISTENCIA DE LA ENVOLVENTE
VULNERABILIDAD
Borja Frutos. Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (CSIC)
Sistemas Constructivos.
(Encuentros y puntos singulares en la composición de la Envolvente)
ASEMAS. Deformación de soleras
Encuentros
Solera / Cimentación
Proyecto. Casa Piloto. Fuente propia.
RESISTENCIA DE LA ENVOLVENTE
VULNERABILIDAD
Borja Frutos. Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (CSIC)
Sistemas Constructivos.
Fisuración Soleras
ASEMAS. Deformación de soleras
RESISTENCIA DE LA ENVOLVENTE
VULNERABILIDAD
Borja Frutos. Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (CSIC)
Sistemas Constructivos.
Juntas de dilatación
Tratamiento de junta. Sellado elástico.
Tesis Doctoral. B Frutos. 2010
RESISTENCIA DE LA ENVOLVENTE
VULNERABILIDAD
Borja Frutos. Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (CSIC)
Sistemas Constructivos.
Puntos de penetración Comunicación aérea conductos saneamiento
NTE Saneamiento 1973
RESISTENCIA DE LA ENVOLVENTE
VULNERABILIDAD
Borja Frutos. Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (CSIC)
HERMETICIDAD EDIFICIO. Influye en la acumulación
ACUMULACIÓN
Borja Frutos. Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (CSIC)
Hermeticidad: permeabilidad de la envolvente. (carpinterías, grietas, encuentros, etc.)
Ensayo de Bloower Door- Viviendas de cierta antigüedad 1,5 (h-1) - Viviendas actuales 0,25 (h-1)
Intercambiando aire con el exterior. DILUCIÓN…..disminuye la concentración
Directivas eficiencia energética. Dotar de mayor estanquidad para evitar pérdidas energéticas
Borja Frutos. Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (CSIC)
Simulación:
Reducción de estanquidad.
1.5 ACH 0.25 ACH
Incremento de radón
200 Bq.m-3 1000 Bq.m-3
Caso teórico de una rehabilitación con mayor estanquidad en una vivienda.
ACUMULACIÓN
Fuentes de radon
Materiales como fuente de radón. Singularidades de alta exhalación
Tasas de exhalación de materiales de construcción HABITUALES
Amit Kumar. “Modeling of indoor radon concentration from radon exhalation rates of building materials and validation through
measurements” Journal of Environmental Radioactivity Volume 127, January 2014, Pages 50-55
Borja Frutos. Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (CSIC)
Fuentes de radón
Φ =Tasa de exhalación superficial (mBq/m2.s) REFERENCIA
TERRENOS NATURALES
Terrenos en FranciaEntre 1,00 y
100,00 Norma ISO 11665-7:2016: Measurement of radioactivity in the environment — Air:
radon-222 —Part 7: Accumulation method for estimating surface exhalation rate. Media de los suelos
terrestres20,00
Terreno natural 10,60 - 28,50Zhuo et al. 2006. Modeling Radon Flux Density from the Earth’s Surface. Journal of
Nuclear Science and Technology, 43(4), pp.479–482.
Terreno natural 16,00
Neznal et al. 2000. Comparison of calculated and measured soil-gas radon
concentration and radon exhalation rate. International workshop on the geological
aspects of radon risk mapping. Prague (Czech Republic), pp. 16–26.
MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN
Granito 0,63
Misdaq et al. 2000. “A new method for studying the transport of radon and thoron in
various building materials using CR-39 and LR-115 solid state nuclear track
detectors. Radioactivity Measurements. 32, 35e42.
Zócalo de granito.
Instituto E. Torroja0,97
Medidas realizadas en el Instituto de Ciencias de la Construccion Eduardo Torroja.
(Informe interno-año 2019).
Pared de ladrillo +
mortero0,70
Borja Frutos. Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (CSIC)
Fuentes de radónAlgunos casos de estudio. Exhalación en distintas superficies
1- Solera hormigón
pobre sobre terreno
E= 141,53 Bq/m2.h
2- Placas de solado. Con y Sin junta. Sobre terreno
17,28 Bq/m2.h (CON JUNTA)
3- Solado resina Epoxi.
Sobre terreno
4- Pared ladrillo +
mortero de cemento 2,51 Bq/m2.h
5- Sillar granito
3,51 Bq/m2.h
1
23, 4, 5
Borja Frutos. Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (CSIC)
Fuentes de radónCasos de alta exhalación
Torre de Hércules. Informe Instituto Eduardo Torroja
Nº Elemento
medido
Φ =Tasa de exhalación
superficial
(mBq/m2.s)
Observaciones
sobre las juntas
1 Muro divisorio de
1,4 m de espesor33,33 Con Junta
2 Muro de fachada
de 2,3 me de
espesor
50,16 Con Junta
3 Muro de paso de
pasillo. SILLAR3,62 SIN JUNTA
4 Suelo de granito
sobre terreno32,50 Con Junta
5 Suelo de granito
sobre bóveda149,67 Con Junta
Borja Frutos. Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (CSIC)
Concentraciones interiores
Oscilaciones y correlaciones atmosféricas
Borja Frutos. Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (CSIC)
Concentraciones
Oscilaciones en la concentración.
Cambios en variables atmosféricas.
• Mecanismo Difusivo dependiente del Gradiente concentraciones (prácticamente estable). Típico terreno. 150.000; Típico interior 500. (FACTOR 300)
• Mecanismo Advectivo dependiente de Gradiente de Presiones.
(oscila con cambios atmosféricos)
Borja Frutos. Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (CSIC)
Atmospheric changes /CRn
Wind effect. Pressure It can be calculated: CTE DB-SE P=0,5**V2
Efecto stack. Funtion High and ∆T: P = Cah (1/Text -1/Tint)
Borja Frutos. Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (CSIC)
Concentraciones. Casa PilotoEstudio experimental en vivienda piloto.Proyecto investigación. (IETcc-CSIC y Universidad de Cantabria)Consejo de Seguridad Nuclear (CSN)
PROTOTIPO DE EDIFICIO en un lugar de altas concentraciones. • Con materiales y sistemas constructivos habituales • Dos plantas
Borja Frutos. Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (CSIC)
Concentraciones. Casa Piloto
Borja Frutos. Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (CSIC)
LABORATORIO INSTALADO EN EL MÓDULO
(Universidad de Cantabria)
Concentraciones. Casa Piloto
Average radon concentration (4 winter months)
• Basement 39 385 Bq/m3
• 1st floor 6 855 Bq/m3
Atmospheric changes /CRn
Depresión
asociada
Aumento de
radón
asociado
Aumento
radón (%)
Descenso
presión atm3.000 Pa 90.000 Bq/m3 225 %
Viento 30 Pa 900 Bq/m3 2,3 %
Temperatura 3 Pa 90 Bq/m3 0,23 %
LluviasAumento de flujo de radón.
(Terreno seco bajo el módulo)
Borja Frutos. Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (CSIC)
Estrategias de remedio
Borja Frutos. Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (CSIC)
Estrategias de remedio
Despresurización del Terreno
Evacuar el gas. Crear vías preferentes
(DRENAJE)
Barreras
Reforzar la estanquidad
Ventilación
Dilución y sobre-presión
Basadas en 3 mecanismos básicos
Natural
Forzada
Borja Frutos. Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (CSIC)
Extractor
Colector
Captación
Sistemas de extracción o presurización
CAPTACIÓN• Extracción por arquetas • Extracción desde el terreno circundante• Extracción por cámara de forjado sanitario• Extracción por tubos “Dren” o sistemas similares
COLECTOR • A cubierta• A fachada
EXTRACTOR• Cuando se necesite según efectividad
Borja Frutos. Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (CSIC)
Sistemas de extracción o presurización
Elementos de captación
Borja Frutos. Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (CSIC)
Extracción desde forjado sanitario
Sistemas de extracción o presurización
Borja Frutos. Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (CSIC)
Presurización.
Crear bulbo de presiones bajo el edificio
Extracción para una gran superficie. Urbanizaciones
• Apto para terrenos permeables
• Uso de extractores de mayor potencia
Sistemas de extracción o presurización
Borja Frutos. Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (CSIC)
Algunos ejemplos
Sistemas de extracción o presurización
Pozo
Arquetas previa construcción
Red Dren
Desde el exterior en viv. Construida
Borja Frutos. Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (CSIC)
Sistemas de extracción o presurización
Borja Frutos. Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (CSIC)
Sistemas de barrerasFunción:
Evitar el paso de radón hacia el interior.
Dotar de mayor estanquidad a la envolvente del edificio en contacto con el terreno
Borja Frutos. Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (CSIC)
Sistemas de barreras
Colocación
En todo elemento en contacto con el terreno
Trasdós
Vivienda en diseño
Intradós
Vivienda construida
Borja Frutos. Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (CSIC)
Sistemas de barreras
MATERIALES
• Láminas de polietileno
• Láminas bituminosas
• Láminas de PVC
• Láminas de caucho
• Sistemas líquidos Proyección y pinturas
REQUISITOS:
- Impermeables frente al paso del gas radón. Bajo coeficiente de difusión
- Resistencias mecánicas y Durabilidad: Garantizar la estanquidad. Mallas
Barrera RMB 30 (Monarflex)
Sándwich de polietileno de baja densidad con malla de fibra de poliester
MATERIAL ESPESOR NECESARIO
PARA LA ESTANQUIDAD
AL GAS
Hormigón ≥ 180 mm
Láminas bituminosas ≥ 2 mm
Láminas de
Polietileno
≥ 0.9 mm
Yeso ≥ 0.55 mm
Gres ≥ 0.5 mm
Resina de poliuretano ≥ 1.5 mm
Resina epoxy ≥ 0.3 mm
Borja Frutos. Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (CSIC)
Aplicación:
En rollo:
• Materiales prefabricados• Normalmente multicapas• Base plástica con refuerzos (Aluminio, mallas de fibras)
Sistemas de barreras
Proyección o pintura elastomérica
Borja Frutos. Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (CSIC)
Basados en 2 mecanismos:
1. Dilución del gas por intercambio de aire con el exterior.
Aire exterior (10-20 Bq/m3)
Aire interior (>100 Bq/m3) Mezcla concentración
2. Modificación del estado de presiones.
∆ P (Terreno-Interior) POSITIVO. Presurización∆ P (Terreno-Interior) NEGATIVO. Depresión
P int
P terreno
P int
P terreno
Sistemas de Ventilación
Borja Frutos. Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (CSIC)
Comportamiento dinámico de la ventilación
Curva de evolución de la concentración de radón. C=(R/t.V)*(1-e-t.t)
- t (h-1) Sumatorio:
d constante desintegración radón (0,00756)
h tasa de hermeticidad (1)
r tasa de renovaciones /h (0,1)
- V Volumen (696 m3)
- t tiempo
Acumulación. Cuestión de pocas horas.
Perfil de ventilación
El efecto de abrir ventanas en periodos de tiempo
Sistemas de Ventilación
Borja Frutos. Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (CSIC)
Tasas necesarias en función de la estanquidad
A mayor tasa inicial, mayor es el aporteextra que necesitamos.
En caso 1, necesitamos 1 ACH
En caso 2, necesitamos 6 ACH
Sistemas de Ventilación
- Viviendas de cierta antigüedad 1,5 (h-1) - Viviendas actuales 0,25 (h-1)
Borja Frutos. Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (CSIC)