Radón en Edificios

Los edificios no son herméticos. Las fugas de aire a través de grietas, juntas, penetraciones de servicios y aberturas intencionadas crean diferencias de presión entre interior y exterior que impulsan el movimiento de aire.

El efecto chimenea (efecto de flotabilidad térmica) es el impulsor de presión dominante en la mayoría de edificios durante tiempo frío. El aire interior caliente es menos denso que el aire exterior frío, por lo que sube. El aire cálido escapa por fugas en niveles superiores (ventanas, áticos, chimeneas), creando presión positiva arriba. Para reemplazar el aire perdido, se extrae aire hacia adentro por abajo, creando presión negativa (despresurización) en sótanos y plantas bajas.

La magnitud de la despresurización del sótano causada por el efecto chimenea es aproximadamente: ΔP ≈ 0,04 × h × ΔT, donde ΔP está en Pa, h es altura del edificio en metros, y ΔT es diferencia de temperatura interior-exterior en °C.

Ejemplo: casa de dos pisos (h = 6 m), ΔT = 20°C (interior 20°C, exterior 0°C): ΔP ≈ 0,04 × 6 × 20 = 4,8 Pa. Esta despresurización de 5 Pa puede extraer 10-100 m³/día de gas del suelo a través de suelo permeable.

Ventiladores de extracción: Ventiladores de baño, campanas de cocina, secadoras de ropa y sistemas de ventilación central extraen aire del edificio. Un ventilador de baño de 50 CFM (~85 m³/h) puede despresurar una casa pequeña en 2-5 Pa adicionales.

Sistemas HVAC desequilibrados: Si un sistema de calefacción/aire acondicionado de aire forzado suministra menos aire del que retorna (o retorna desde dentro pero escapa al ático), crea despresurización neta. Los conductos con fugas en espacios no acondicionados empeoran el desequilibrio.

Viento: El viento que sopla sobre un edificio crea zonas de alta presión en paredes de barlovento y baja presión en paredes de sotavento y techo. Velocidades de viento de 5-10 m/s pueden crear fluctuaciones de presión de ±2-5 Pa. El efecto es variable y promedia parcialmente con el tiempo.

Combustión: Chimeneas, estufas de leña y calentadores de agua a gas (si están ventilados) extraen aire de combustión del interior, contribuyendo a la despresurización. Una chimenea abierta puede aumentar la despresurización del sótano en 5-15 Pa.

El radón entra a edificios principalmente a través de aberturas y grietas en ensamblajes de cimientos en contacto con el suelo. Las vías de entrada más comunes son:

Junta piso-pared: La junta donde la losa de piso de concreto se encuentra con la pared del cimiento es raramente hermética. Esta junta perimetral es la mayor vía de entrada en la mayoría de hogares, representando 30-60% de la entrada de radón.

Grietas en la losa de piso: Las losas de concreto desarrollan grietas por contracción, asentamiento y movimiento térmico. Grietas de 0,5-2 mm de ancho son comunes. Incluso grietas finas (0,1 mm) admiten gas del suelo bajo presión negativa.

Penetraciones de servicios: Tuberías de plomería, conductos eléctricos, líneas de gas y cables pasan a través de cimientos. Los huecos alrededor de estas penetraciones a menudo están mal sellados y proporcionan rutas directas de gas del suelo.

Pozos de sumidero y desagües de piso: Los pozos de sumidero sin tapa y desagües de piso con trampas secas se comunican directamente con grava sub-losa o suelo, proporcionando grandes aberturas para entrada de radón.

Paredes de bloques de concreto huecos: Las unidades de mampostería de concreto (CMU, "bloques de ceniza") tienen núcleos huecos que forman vías de flujo de aire verticales. El gas del suelo puede entrar en la parte inferior y fluir hacia arriba, saliendo a través de juntas de mortero, aberturas de servicios o la parte superior de la pared.

Espacios de arrastre: Los espacios de arrastre sin ventilación con pisos de tierra actúan como grandes puntos de entrada de radón, con radón fluyendo desde el suelo hacia el espacio de arrastre y luego hacia arriba a través del suelo a espacios habitables.

Dos casas en el mismo lote pueden tener niveles de radón que difieren en 5-10×. Los factores principales son:

1. Presurización del edificio: Casas con efecto chimenea más fuerte (mayor altura, mayor fuga de aire superior, ΔT más grande) extraen más radón. Una casa hermética con ventilación equilibrada puede tener 3-5× menos radón que una casa con fugas con chimenea abierta.

2. Vías de entrada de cimientos: Pequeñas diferencias en calidad de construcción crean grandes diferencias de radón. Una losa bien sellada con pocas grietas vs una losa agrietada con juntas piso-pared abiertas puede diferir 10×. Casas con pozos de sumidero sin tapa pueden tener 2-5× más radón que vecinos sin pozos o con pozos tapados.

3. Permeabilidad del suelo local: El suelo puede cambiar en metros debido a variación geológica local, colocación de relleno, drenaje y compactación. Una casa puede estar sobre relleno suelto y permeable mientras un vecino está sobre arcilla compactada.

4. Variaciones en radón del suelo: Aunque las casas están cerca, la concentración de radón en gas del suelo puede variar 2-5× debido a diferencias de humedad del suelo, permeabilidad sub-losa y gradientes de temperatura del suelo.

5. Operación y ventilación del edificio: Hogares con mayor ventilación (ventiladores operando frecuentemente, ventanas abiertas, sistemas de recuperación de energía) diluyen el radón interior. Hogares herméticos con poca ventilación concentran el radón.

La interacción multiplicativa de estos factores significa que dos casas estructuralmente idénticas en el mismo suelo pueden fácilmente diferir 5× en radón interior.

Diferentes diseños de cimientos presentan diferentes desafíos de radón:

Losa sobre terreno: La losa de concreto se vierte directamente sobre grava o suelo. La despresurización del edificio actúa directamente sobre el suelo subyacente. Radón moderado a alto es común a menos que se instalen barreras contra radón durante la construcción.

Sótano: El área de superficie de pared y piso en contacto con el suelo es grande (típicamente 200-400 m²). Las paredes de bloques de concreto huecos actúan como conductos verticales de gas del suelo. Los sótanos típicamente tienen radón más alto que casas sobre losas.

Espacio de arrastre (sin ventilación): Si el suelo del espacio de arrastre es tierra desnuda, actúa como una fuente de radón continua. El radón del espacio de arrastre entra a espacios habitables a través de fugas en el suelo. Los espacios de arrastre sin ventilación a menudo tienen radón muy alto (1.000-10.000 Bq/m³), pero la contribución al radón interior depende de cuán apretado esté el suelo.

Espacio de arrastre (ventilado): La ventilación del espacio de arrastre con aire exterior diluye el radón del espacio de arrastre pero puede aumentar la entrada de radón si aumenta la despresurización del suelo o enfría el suelo causando mayor efecto chimenea. Los resultados son variables.

Los niveles de radón interior varían con el tiempo por hora, día y estación. Entender la variabilidad es crítico para interpretación de mediciones.

Variación diurna (24 horas): El radón típicamente alcanza su pico durante la mañana temprano (5-8 AM) cuando la temperatura exterior es más fría (máximo efecto chimenea) y el edificio está cerrado. El mínimo ocurre a media tarde cuando las temperaturas exteriores son más cálidas y la ventilación puede estar aumentada. La variación día-noche es típicamente 30-100%.

Variación estacional: El radón es típicamente 2-3× más alto en invierno que en verano en climas fríos debido a mayor efecto chimenea, ventanas/puertas cerradas y suelo congelado superficial bloqueando pérdida atmosférica. El radón de verano mínimo ocurre cuando el suelo está seco, las ventanas abiertas aumentan la ventilación y el efecto chimenea es débil.

Efectos de tiempo: Los cambios de presión barométrica causados por sistemas meteorológicos producen fluctuaciones de radón del 20-100% durante días. La presión barométrica decreciente (antes de tormentas) extrae gas del suelo, aumentando temporalmente el radón. Lluvia fuerte y niveles freáticos altos pueden reducir el radón bloqueando el transporte del suelo.

Debido a la variabilidad, las mediciones a corto plazo (2-7 días) pueden no representar la exposición anual promedio. Se recomiendan pruebas a largo plazo (90+ días) o múltiples pruebas a corto plazo en diferentes estaciones.