RADON EN LA...

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.


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)


Radon generation.

Transporte /Entrada:

Acumulación : Riesgo en concentraciones > 300 Bq/m3

Advección : (PB > PA). (porosidad) , fisuras, juntas

Difusión: A través de materiales


Los mecanismos de ventilación interior, Aseos, Chimeneas, etc, pueden favorecer un flujo mayor al aumentar el gradiente.



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


VULNERABILIDAD de la edificación

(Envolvente en contacto con terreno)

TIPOLOGÍA EDIFICATORIA.


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


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


VULNERABILIDAD


Sistemas Constructivos.

(Encuentros y puntos singulares en la composición de la Envolvente)

ASEMAS. Deformación de soleras

Encuentros

Solera / Cimentación

Proyecto. Casa Piloto. Fuente propia.


VULNERABILIDAD



Fisuración Soleras

ASEMAS. Deformación de soleras


VULNERABILIDAD



Juntas de dilatación

Tratamiento de junta. Sellado elástico.

Tesis Doctoral. B Frutos. 2010


VULNERABILIDAD



Puntos de penetración Comunicación aérea conductos saneamiento

NTE Saneamiento 1973


VULNERABILIDAD


HERMETICIDAD EDIFICIO. Influye en la acumulación

ACUMULACIÓN


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


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


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


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


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


Concentraciones interiores

Oscilaciones y correlaciones atmosféricas


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)


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)


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


Concentraciones. Casa Piloto


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)


Estrategias de remedio


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


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



Elementos de captación


Extracción desde forjado sanitario



Presurización.

Crear bulbo de presiones bajo el edificio

Extracción para una gran superficie. Urbanizaciones

• Apto para terrenos permeables

• Uso de extractores de mayor potencia



Algunos ejemplos


Pozo

Arquetas previa construcción

Red Dren

Desde el exterior en viv. Construida


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


Sistemas de barreras

Colocación

En todo elemento en contacto con el terreno

Trasdós

Vivienda en diseño

Intradós

Vivienda construida



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


Aplicación:

En rollo:

• Materiales prefabricados• Normalmente multicapas• Base plástica con refuerzos (Aluminio, mallas de fibras)


Proyección o pintura elastomérica


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


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



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


- Viviendas de cierta antigüedad 1,5 (h-1) - Viviendas actuales 0,25 (h-1)


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