Prevención de presas de hielo

Por favor, tenga en cuenta: Este artículo antiguo de nuestro antiguo miembro de la facultad sigue estando disponible en nuestro sitio para fines de archivo. Parte de la información contenida en él puede estar obsoleta.

El profesor de extensión del BCT Ben Weil también apareció recientemente en un artículo de Boston.com sobre las presas de hielo. Puede leerlo en este enlace.

He investigado innumerables problemas de presas de hielo como constructor, investigador y consultor. Aunque los casos individuales parecen diferentes, y a menudo resultan en diferentes tipos de daños, todas las situaciones de presas de hielo tienen dos cosas en común: ocurren porque la nieve derretida se acumula detrás de las presas de hielo en el borde del techo y se filtra en la casa; también, las presas de hielo y los daños que resultan de ellas son evitables.

Un aislamiento adecuado y la ventilación del tejado pueden impedir la formación de presas de hielo, prevenir daños y reducir las facturas de energía.

Causa

Las presas de hielo se forman cuando la nieve derretida se vuelve a congelar en los bordes del tejado. Cualquiera que haya vivido en climas fríos ha visto presas de hielo. Hemos disfrutado de la brillante belleza de las formaciones de hielo construidas a lo largo de los aleros de los tejados (de las casas de otras personas). Sin embargo, la mayoría de nosotros no nos detenemos a entender por qué se forman estas bandas de hielo hasta que dañan nuestras casas.

Para que se forme una presa de hielo se necesitan tres cosas: nieve, calor para derretir la nieve y frío para volver a congelar la nieve derretida en hielo sólido. Los diques de hielo pueden formarse cuando se acumulan tan sólo 2 ó 3 centímetros de nieve en un tejado, si éste está mal aislado y sellado, y la nevada va seguida de varios días de temperaturas bajo cero. Los diques de hielo se forman cuando la nieve de la parte superior del tejado se derrite. El agua desciende por la pendiente del tejado bajo el manto de nieve y se vuelve a congelar formando una banda de hielo en el borde del tejado, creando una «presa». La nieve derretida se acumula contra la presa y acaba filtrándose al interior del edificio a través del tejado o de las molduras del tejado.

La razón por la que se forman presas de hielo a lo largo del borde inferior del tejado, normalmente por encima del voladizo, es sencilla. La superficie superior del tejado (hacia la cumbrera) se encuentra a una temperatura superior al punto de congelación. Y la parte inferior de la superficie del tejado (a lo largo del alero) está por debajo del punto de congelación. La superficie superior del tejado está situada directamente sobre el espacio habitable. El calor que se pierde en la casa calienta esta parte del tejado, derritiendo la nieve en esta zona. Durante los periodos de temperaturas bajo cero, las regiones inferiores de la cubierta del tejado permanecen a temperaturas ambientales bajo cero. Los voladizos del tejado no se calientan por la pérdida de calor en el interior.

La nieve y las temperaturas frías aumentan la probabilidad y el tamaño de los diques de hielo. Cada centímetro de nieve que se acumula en la superficie del tejado aísla un poco más la cubierta del tejado, atrapando más calor interior bajo la cubierta del tejado y calentando el revestimiento del tejado. Cada centímetro de nieve tiene un valor R de aproximadamente 0,5 a 1. Los peores embalses de hielo se producen cuando la nieve profunda acompaña al tiempo frío. He aquí un ejemplo para dar una idea de la escala: Un tejado catedral mal aislado y sin ventilación R-20 con 10 pulgadas de nieve puede dar lugar a graves represas de hielo. En este ejemplo, 10 pulgadas de nieve añaden ~entre R-5 y R-10 al sistema del tejado, resultando en una R total del tejado de 25 – 30. La capa de nieve retiene el calor interior por debajo del revestimiento y podría calentar el revestimiento del tejado por encima del punto de congelación en la zona sobre el espacio habitable (crédito julio). Si la temperatura interior es de 70 grados y la exterior de 20 grados (50 grados de diferencia), la temperatura del revestimiento del tejado estaría entre 5/25 y 10/30 del camino de los 20 grados hacia los 70 grados. En otras palabras, la temperatura del tejado debería estar entre 30 y 37 grados sobre el espacio habitable. La nieve probablemente se derretirá en estas condiciones. Sin embargo, la temperatura del techo sobre los voladizos sin calefacción es de 20 grados, la misma que la temperatura exterior. El agua derretida se congelará cuando llegue a esa parte del tejado. La nieve más profunda empeora la situación. Un mayor aislamiento mejora la situación. Puedes hacer los cálculos con distintas profundidades de nieve y distintas condiciones de temperatura interior/exterior para hacerte una idea de cómo están relacionadas las variables. El truco es mantener todo el tejado por debajo del punto de congelación si es posible. La ventilación del techo ayuda y se discute más adelante.

Daños

Es fácil entender que permitir que el agua se filtre en su casa es una mala idea. Las presas de hielo causan millones de dólares en daños cada año. Gran parte de los daños son aparentes. Los techos manchados de agua, las tejas del tejado desprendidas, los canalones llenos de hielo que se hunden, la pintura descascarillada y el yeso dañado se reconocen fácilmente y suelen repararse cuando el tiempo o el presupuesto lo permiten. Pero hay otros daños que no son tan obvios y que a menudo pasan desapercibidos.

Los diques de hielo suelen desarrollarse a lo largo de los aleros del tejado, por encima de la línea de chapa de las paredes exteriores. La pérdida de calor de las casas en este punto agrava el derretimiento de la nieve y el desarrollo de las presas de hielo. Hay dos razones para el aumento de la pérdida de calor en este punto: Las vigas de la mayoría de las casas se asientan directamente sobre las paredes exteriores, dejando un espacio poco profundo para el aislamiento entre la parte superior de la pared y la parte inferior del revestimiento del tejado: ¡bajo valor R = pérdida de calor! Y en segundo lugar, los constructores no son especialmente exigentes a la hora de sellar este punto para evitar el movimiento del aire caliente del interior hacia la parte inferior de la superficie del tejado. El aire puede filtrarse a través de las penetraciones de cables y tuberías en este punto. También el aire caliente interior puede filtrarse desde las cavidades de la pared subiendo hacia arriba y pasando entre las pequeñas grietas que existen entre la placa superior de la pared y los paneles de yeso. Los diques de hielo también se forman debajo de las claraboyas porque suelen ser conjuntos de baja R que derriten el agua que posteriormente corre hacia una sección fría del techo debajo de la claraboya.

Las fugas del techo mojan el aislamiento del ático. A corto plazo, el aislamiento húmedo no funciona bien. A largo plazo, el aislamiento empapado de agua se comprime, de modo que incluso después de secarse, el aislamiento del techo no es tan grueso. Un aislamiento más delgado significa valores R más bajos. Es un círculo vicioso. Cuanto más calor se pierda, más se formarán los diques de hielo, más se filtrará, más se dañará el aislamiento, y así sucesivamente. El resultado es que se paga más para calentar (y enfriar) la casa. El aislamiento de celulosa es higroscópico y particularmente vulnerable a los peligros de la humedad.

El agua a menudo se filtra dentro del marco de la pared donde moja el aislamiento de la pared y hace que se hunda dejando vacíos no aislados en la parte superior de la pared . De nuevo se roban dólares de energía, pero lo más importante es que la humedad queda atrapada dentro de la cavidad de la pared entre el revestimiento exterior de madera contrachapada y la barrera de vapor interior. El resultado: cavidades de la pared malolientes y podridas. Los miembros de la estructura pueden deteriorarse. Las fijaciones metálicas pueden corroerse. El moho puede formarse en las superficies de las paredes como resultado de los elevados niveles de humedad. La pintura exterior e interior se ampolla y se descascarilla. Y el bienestar de las personas sensibles a las alergias se ve comprometido.

La descamación de la pintura de las paredes merece una atención especial aquí porque su causa puede ser difícil de reconocer. Es poco probable que la pintura de la pared (interior o exterior) se ampolle o se descascare cuando las presas de hielo son visibles. La pintura se pela mucho después de que el hielo y todos los signos de una fuga en el techo se hayan evaporado.

El agua de los embalses de hielo se infiltra en las cavidades de las paredes. Humedece los materiales de construcción y aumenta la humedad relativa dentro de los marcos de las paredes. La humedad dentro de la cavidad de la pared acaba mojando los revestimientos interiores de la pared y los revestimientos exteriores al intentar escapar (ya sea en forma de líquido o de vapor). Como resultado, las paredes interiores y exteriores pierden su piel de pintura.

Así que el mensaje aquí es que revise su casa cuidadosamente cuando se formen presas de hielo. Investigue incluso cuando no parezca haber una fuga. Mire la parte inferior del revestimiento del tejado y las molduras del mismo para asegurarse de que no se han mojado. Comprueba si el aislamiento está húmedo. Y cuando se produzcan fugas en el interior de su casa, esté preparado. La penetración del agua suele seguir caminos difíciles de seguir. No se limite a parchear la fuga del tejado. Asegúrese de que el revestimiento del tejado no se ha podrido o de que no se han desarrollado otros problemas menos evidentes en el techo o las paredes. Y luego detalle un plan integral para arreglar los daños. Pero lo más importante es solucionar el problema.

Soluciones

Los daños causados por las presas de hielo se pueden controlar de 2 maneras: Mantener toda la superficie del tejado a la temperatura ambiente exterior o construir un tejado de forma que no pueda filtrarse a los materiales de construcción sensibles si se forma una presa de hielo.

Los tejados fríos tienen mucho sentido. Aquí dejas que el aire frío exterior trabaje para ti. Si se mantiene todo el tejado tan frío como el aire exterior, se resuelve el enigma de las presas de hielo. Fíjate en el tejado de un cobertizo o garaje sin calefacción, una pila de madera o una casa abandonada. En estas estructuras no se forman diques de hielo porque no hay derretimiento ni congelación desiguales.

Para las nuevas construcciones es fácil. Diseñe la casa para que incluya mucho aislamiento en el techo, una barrera de aire continua que separe el espacio habitable de la parte inferior del tejado y un sistema eficaz de ventilación del tejado. El aislamiento retrasa el flujo de calor de la casa a la superficie del tejado. Una barrera de aire retrasa el flujo de aire caliente hacia la parte inferior del tejado. Y un buen sistema de ventilación del tejado ayuda a mantener frío el revestimiento del tejado. En una casa existente, este enfoque puede ser más difícil de seguir. A menudo, las condiciones no son las deseadas. Pero veamos más de cerca todos los aspectos que guiarán su estrategia.

Aislamiento: Las casas del norte de Estados Unidos deben estar equipadas con un aislamiento de techo de al menos R-38 (unas 12 pulgadas de fibra de vidrio o celulosa). El aislamiento debe ser continuo y de profundidad constante. La zona más problemática se encuentra por encima de la pared exterior. En las nuevas construcciones deben utilizarse cerchas elevadas o detalles de la estructura del tejado que permitan un R-38 por encima de la pared exterior. En las estructuras existentes, donde el espacio entre la placa superior de la pared y la parte inferior del revestimiento del tejado está restringido, instale espuma aislante de alta R/pulgada (R-6/pulgada). Asegúrese de sellar el aislamiento en este punto para evitar las fugas de aire caliente del espacio habitable.

Ventilación: Un sistema de ventilación de sofito a cumbrera es el esquema de ventilación más eficaz que puede utilizar para enfriar el revestimiento del tejado. Las rejillas de ventilación, las turbinas, las rejillas de ventilación del tejado y las rejillas del frontón no son tan buenas. Las ventilaciones de sofito y de cumbrera deben ser continuas a lo largo de la casa. Un respiradero de caballete con deflectores (como el que vende Air Vent) es el mejor porque expulsará el aire del ático independientemente de la dirección del viento. La presión de escape creada por la rejilla de ventilación de la cumbrera aspira el aire frío de reposición en el ático a través de las rejillas de ventilación del sofito. Se debe dejar un espacio de 2 pulgadas o un «conducto de aire» entre la parte superior del aislamiento y la parte inferior del revestimiento del tejado en todas las aplicaciones. El aire entrante del «sofito» lava la parte inferior del revestimiento del tejado con un flujo continuo de aire frío. PRECAUCIÓN: Asegúrese de instalar deflectores de aislamiento por encima de la pared exterior para proteger el aislamiento del aire que entra a través de los respiraderos del sofito.

Fugas de aire: El aislamiento retrasa la pérdida de calor por conducción, pero hay que hacer un esfuerzo especial para bloquear el flujo de aire interior caliente (convección) en la zona del ático o del tejado. Los pequeños agujeros permiten el paso de volúmenes significativos de aire interior caliente a los espacios del ático. En las construcciones nuevas, evite hacer penetraciones a través del techo siempre que sea posible. Pero cuando no pueda evitar hacer penetraciones o cuando necesite hermetizar las casas existentes, utilice espuma de uretano en spray (en lata), calafateo, celulosa empaquetada o burletes para sellar todas las fugas del techo como:

• Penetraciones de cables

• Penetraciones de fontanería

• Aparatos de luz en el techo

• Tapas de ático

• Caleras

• Ventiladores de baño

• Intersección de tabiques interiores y techo

También.Rans…
La lista de soluciones intentadas es larga. El problema que tengo con muchos de estos esfuerzos para prevenir los embalses de hielo es que no tratan la causa raíz que es la pérdida de calor. Se limitan a tratar el síntoma.

Los tejados metálicos son comunes en el país de la nieve, así que deben funcionar. ¿No es así? Los tejados metálicos de gran inclinación, en cierto sentido, se oponen a las presas de hielo. Son lo suficientemente resbaladizos como para desprender la nieve antes de que cause un problema de hielo. Sin embargo, los tejados metálicos son caros y no sustituyen a los niveles adecuados de aislamiento.

Mucha gente instala láminas de goma autoadhesivas debajo de las tejas del tejado allí donde es posible que se estanque el agua contra una presa de hielo: por encima de los aleros, alrededor de las chimeneas, en los valles, alrededor de las claraboyas y alrededor de las chimeneas de ventilación. La teoría es que si el agua se filtra a través de la cubierta del tejado, la capa base impermeable proporcionará una segunda línea de defensa. El material se vende en rollos de 3 pies x 75 pies por unos 80 dólares/rollo. Estos productos se adhieren directamente a la cubierta limpia del tejado. Las tejas del tejado se clavan en la cubierta a través de la membrana. La membrana se autocura y sella automáticamente las penetraciones de los clavos. W.R.Grace (Ice and Water Shield), Domtar (Eaveshield) y Bird fabrican productos competitivos. Esta solución de tiritas es una alternativa razonable para muchas estructuras existentes en las que no es posible o no es rentable realizar curas reales. Estos productos también sirven como una capa redundante de protección. A veces, incluso los tejados bien construidos y diseñados pueden tener presas de hielo. La nieve profunda actuará para aislar la cubierta del tejado haciendo que se caliente lo suficiente para derretir la nieve sobre la zona habitada. Una capa redundante de protección es útil en este caso.

Podría considerar el uso de cinturones de hielo de chapa si no le importa el aspecto de una tira de metal brillante de 2 pies de ancho colgada a lo largo del borde de su techo. Creo que los cinturones de hielo/nieve son opciones razonables para algunos trabajos de parcheo y arreglo en casas existentes. Este sistema de tapajuntas de aleros trata de hacer lo que los techos de metal hacen: arrojar la nieve & el hielo antes de que cause un problema. Funciona… a veces. El problema con los cinturones de hielo es que no funcionan bien. A menudo, se forma un dique de hielo secundario en el tejado justo por encima del borde superior de la banda metálica. Los cinturones de hielo/nieve se venden en piezas de 32 pulgadas x 36 pulgadas (con herrajes de fijación adicionales) por unos 12 dólares por panel.

Contrariamente a la creencia popular, los canalones no causan presas de hielo. Sin embargo, los canalones ayudan a concentrar el hielo y el agua en una zona muy vulnerable del tejado y el alero. A medida que los canalones se llenan de hielo, a menudo se doblan y se separan de la casa trayendo consigo la imposta, las sujeciones y los bajantes.

¿Y qué hay de esas cintas térmicas? En toda mi vida, nunca he visto que una disposición en zig-zag de cable calentado eléctricamente funcione para solucionar un problema de presas de hielo. El cable se calienta con energía eléctrica, por lo que se lanza energía buena tras energía mala (¡tenga en cuenta que los diques de hielo son un problema de pérdida de calor!) Con el tiempo, la cinta térmica estropea las tejas, crea un riesgo de incendio, es cara de instalar y utilizar, y tiene fugas de agua a través de las fijaciones sueltas. De hecho, fíjese bien en los tejados que están equipados con cinta térmica. El cable eléctrico crea un dique de hielo justo encima. Mi consejo es que no pierda su tiempo ni su dinero aquí.

¡Diferentes estilos de palear la nieve y picar el hielo del borde de un tejado es mi favorita de todas las soluciones! La gente ataca los montones de nieve y el hielo del tejado con martillos, palas, picos de hielo, rastrillos de nieve caseros, palancas y sierras de cadena. ¿Te lo puedes creer? La teoría es obvia: si no hay nieve ni hielo, no hay fugas de agua. PERO, y es un gran pero, se producen más daños a la vida, a las extremidades y al tejado en el proceso. Dicho esto, retirar cuidadosamente la nieve de los tejados con rastrillos ayuda. Puede raspar parte de la superficie mineral protectora de las tejas de asfalto mientras retira la nieve, pero la eliminación de la nieve aislante y el agua de deshielo potencial ayuda a reducir el potencial de las presas de hielo – sólo tenga cuidado.

Cualquiera que sea el plan que decida seguir, concéntrese en la causa. Los diques de hielo se crean por la pérdida de calor de la casa. Desarrolle una estrategia centrada en este hecho siempre que sea posible. Ventile, aísle bien y bloquee tantas fugas de aire como sea posible. No hay excusas para las nuevas construcciones. Sin embargo, los remedios para las estructuras existentes suelen ser esquivos y costosos. En algunos casos hay que tratar el síntoma. La recompensa es el daño evitado.


Esta es una foto de una casa sin voladizo. Tiene cables que funcionan (ver el cable que sobresale de la nieve por encima de la primera ventana en el lado izquierdo de la casa). La presa de hielo está en el lado norte de la casa. El canalón está siendo destruido.


Esta es una foto de una casa sin voladizo. No tiene cables, pero muestra una enorme presa de hielo en el lado norte de la casa.