Las carpinterías son un factor clave en la limitación de la demanda energética, para calcular la incidencia que van a tener en relación al aislamiento térmico global de la edificación, se deben tener en cuenta tres factores principales, la permeabilidad al aire, la transmitancia térmica y las condensaciones en las ventanas.

Fijándonos de nuevo en el aspecto térmico y con el fin de limitar la demanda energética del edificio, el CTE establece unos valores límites de la transmitancia térmica y del factor solar modificado de los huecos de la envolvente térmica del edificio en función de las zonas climáticas.

Imagen: Zonas climáticas definidas en CTE HE1. Fuente: building.dow.com

Entendiendo la transmitancia térmica como el flujo  unitario a través de una solución constructiva, por lo tanto la cantidad de calor que se intercambia con el exterior, debemos prestar un especial interés en los huecos ya que se pueden considerar el principal foco de estas pérdidas.

Tabla: Transmitancia térmica máxima de cerramientos y particiones interiores de la envolvente térmica. Fuente: Autor, basando en DB HE 1-2

En el cálculo de los huecos se deben tener en cuenta dos elementos de igual importancia, la carpintería y el acristalamiento. En el caso de la carpintería, su transmitancia térmica dependerá del material y de la geometría de los perfiles, mientras que para los acristalamientos, teniendo en cuenta que podrían existir variaciones si se utilizara un vidrio con mayor o menor emisividad, la principal diferencia radica en la utilización de acristalamiento sencillo o doble acristalamiento.

Tal y como se puede apreciar en la tabla, tanto el PVC y la madera tienen respuestas similares, siendo la madera un material natural y en el caso de que se utilizase madera con un certificado de origen sostenible, se podría afirmar que optar por una solución que consistiera en un perfil de madera con doble acristalamiento generaría un aislamiento térmico óptimo y además respetuoso con el medio ambiente. Las grandes emisiones de gases contaminantes durante el proceso de fabricación del PVC además de producir cargas electrostáticas, son factores que se deben considerar para valorar negativamente su utilización, a pesar de ser un material 100% reciclable. Sin embargo, su larga vida útil así como su buen comportamiento térmico, hacen que su aplicación sea más recomendable que la de los perfiles metálicos, ya que tienen una conductividad muy alta y durante su proceso de fabricación consume demasiada energía con el consiguiente grave daño ecológico que ello supone.

Tabla: Transmitancia térmica de los perfiles. Fuente: UNE-EN ISO 1077-1

No hay que olvidar que para el cálculo de la transmitancia total de un hueco se debe tener en cuenta el porcentaje de área ocupada por el perfil en el hueco, es decir, el tamaño que tiene el acristalamiento menos el total que ocupa la carpintería. Este porcentaje será utilizado más tarde para calcular la transmitancia total de una fachada según el porcentaje total de huecos que existen ella, siendo estos cálculos parte de la justificación del cumplimiento del “DB HE: Ahorro de Energía”.

Es considerada por el movimiento moderno como la quinta fachada, representa opciones similares en cuanto a las diversas disposiciones constructivas admitidas en la práctica habitual y las necesidades de estrategias pasivas de captación solar características de este tipo de arquitectura. Una azotea convencional está formada por un soporte estructural (forjado) y una serie de capas contiguas, que impiden el paso de agua de lluvia y procuran la transferencia energética.

En la época estival el paramento que mayor radiación solar recibe es la cubierta, por lo tanto la utilización de sistemas activos de captación solar sería una solución del todo aconsejable. Algunas soluciones adoptadas agravan aún más la situación, al disponer pavimentos cerámicos o pétreos de colores oscuros, o lastrar con gravas protectoras en el caso de la cubierta plana no es transitable, en las zonas cálidas no es deseable.

La acumulación de calor en materiales muy propicios para ello potenciaría la transferencia calorífica al interior incrementando los aportes energéticos necesarios para la refrigeración del ambiente. Otro tanto sucede con las cubiertas inclinadas convencionales que protegen espacios habitables.

Para mitigar estos efectos, la construcción convencional ya ha ensayado sistemas que han sido contrastados por la experiencia y que arrojan buenos resultados. Es una solución muy extendida, allí donde la pluviosidad puede requerir la presencia de una cubierta inclinada, la conformación del tablero de cubierta sobre tabiques palomeros (o cualquier otro recurso constructivo) que dejan una cámara de aire ventilada, convirtiéndose en la única solución realmente eficaz ante los excesivos aportes solares del período veraniego.

Solución similar representa la azotea denominada cubierta catalana, para climas cálidos, donde las consecuencias del excesivo soleamiento de verano son más acusadas que las derivadas de las pérdidas caloríficas originadas durante el invierno. También en esta ocasión, el sistema despliega una cámara de aire ventilada entre el forjado que sirve de techo al habitáculo inferior y la superficie transitable exterior encargada de asegurar la estanqueidad de la construcción.

Son ejemplos de cómo los sistemas constructivos deben acomodarse a la climatología imperante, rechazando de pleno la construcción global válida para cualquier región y situación.

Sin embargo, en ambos casos hemos podido comprobar cómo el desconocimiento de estos aspectos ha inutilizado su correcto funcionamiento; al permitir, por ejemplo, la habitabilidad de los espacios bajo cubierta y no aplicar sistemas compensatorios, se potencian los efectos nocivos para el confort por sobrecalentamiento. También se ha comentado que el desconocimiento del papel regulador que efectúa la cámara ventilada en las cubiertas catalanas, ha provocado la obturación de los huecos de ventilación o directamente la demolición de “ese espacio sobrante” que tanto ocupa y del que parece que en principio nos podemos servir, sin perjuicio alguno.

Para las necesidades de evitar la fuga de las calorías producidas en el espacio interior, se recurre a planteamientos muy similares a los desarrollados para los cerramientos verticales. No obstante, y dada la peculiar colocación de sus componentes y su decidida vocación de impermeabilizar el edificio, es posible recurrir a elementos que primen la unión por solape y yuxtaposición, mejorando conceptos tales como la accesibilidad (y por tanto el mantenimiento y la reparación o sustitución de elementos deteriorados), y la reutilización, reciclaje o valorización en los procesos de demolición.

Si analizamos una cubierta inclinada, ésta puede estar constituida por un soporte, ligero o pesado, un aislamiento térmico fijado mecánicamente, un impermeabilizante que bien pudiera ser un placa ondulada –cuya fijación es igualmente mecánica– y una capa de terminación compuesta de tejas sobre rastreles. Si repasamos lo anteriormente expuesto, la secuencia propuesta puede ser invertida sin muchos problemas y sin originar residuos de consideración, permitiendo la reutilización de casi todos sus componentes y por ende su mantenimiento.

El análisis es muy similar si tomamos una cubierta plana invertida o una cubierta plana flotante. La secuencia constructiva nos deja una serie de elementos que se colocan unos encima de otros y que tan sólo requieren ocasionalmente el concurso de fijaciones mecánicas. En el caso de la cubierta invertida compacta que se propone, se coloca un fieltro sobre el forjado que sirve de soporte, posteriormente una lámina impermeable y a continuación una losa de hormigón poroso que lleva incorporado el aislamiento térmico. El mantenimiento de sumideros y conductos de evacuación de pluviales se convierte en algo instantáneo y sencillo, así como su demolición.

Con la cubierta flotante ocurre algo similar, ya que su capa exterior, la que permite deambular por ella, está conformada por un pavimento sobre-elevado resuelto con baldosas que se depositan sobre soportes que pueden ser articulados, graduables, de plástico o de hormigón. Las prestaciones que de esta solución se pueden obtener, pueden ser fácilmente deducidas por el lector.

Existe desde hace tiempo una nueva generación de cubiertas verdes, ecológicas o vegetales, este tipo de cubiertas se clasifican principalmente en cubiertas ajardinadas extensivas, en las que encontramos un sustrato de vegetación de poco espesor, generalmente son especies vegetales autóctonas, aunque deben de ser especies resistentes a vientos, heladas y sobre todo a una excesiva radiación solar, se caracterizan por precisar un mantenimiento muy reducido o nulo en zonas con precipitaciones abundantes en las que no sea necesaria la instalación de riego por goteo, generalmente se utilizan hierbas naturales, musgo y vegetación con capacidad de regeneración. La elección de la vegetación extensiva se basará en la adaptación al entorno natural y será distinta dependiendo de la región climática. El mantenimiento será mínimo dos visitas anuales.

Por otro lado la cubierta ajardinada o intensiva, es una autentico jardín en el edificio, permite vegetación de grandes dimensiones, así como el cultivo, se realiza sobre cubiertas planas y la sobrecarga que va a suponer la vegetación y el uso al que vaya a ser destinada debe estar contemplado en el proyecto, debe prestarse especial interés en el cálculo de los alcorques adecuados para los cepellones de los arboles de gran altura, ésta sobrecarga en la estructura y los continuos aportes de agua y nutrientes, son factores a tener en cuenta en el cálculo de su mantenimiento y por tanto de su sostenibilidad.

Ambas son soluciones ensayadas por la arquitectura vernácula aunque adaptadas al entorno tecnológico actual. Con estas premisas, se han desarrollado un buen número de tipologías que van desde la cubierta drenante hasta la cubierta con aljibe, y donde recipientes o materiales de diversa índole recogen el agua de lluvia, almacenándola hasta que la vegetación la requiera o para tratarla y destinarla a otros usos.

Este tipo de cubiertas, recomendables en climatologías diversas y allí donde el régimen de lluvias contribuya, presentan innumerables ventajas tanto desde el punto de vista del confort higrotérmico como desde la consideración del efecto ambiental que es capaz de producir en su entorno próximo:

• Favorecen la reducción del denominado efecto “isla de calor”, los materiales utilizados en las ciudades, absorben la radiación solar y la reflejan en forma de calor elevando la temperatura ambiente.

• Reducen la temperatura ambiente y captan CO₂ en las zonas  de mayor densidad edificatoria.

• Retienen  el polvo en la capa vegetal, filtrando metales pesados y contaminantes atmosféricos, reteniendo hasta el  70% de agua, que por evaporación vuelve a la atmosfera.

• Excelente protección contra la radiación solar.

•  Permiten que vivan organismos y especies animales, protegiendo la biodiversidad en las zonas urbanas.

• Proporcionan alimentos con escaso gasto energético, permitiendo el cultivo de frutas y verduras.

• El aumento de la capacidad de enfriamiento por evaporación (con la consiguiente mejora del grado de humedad ambiental).

• El incremento del espacio útil, la considerable mejora del aislamiento y de la estabilidad térmica interior, además de los efectos derivados de la absorción del ruido.

Imagen: El verde se abre paso en la cubierta de un edificio en Manhattan. Fuente: Alyson Hurt

Los aspectos negativos que puedan tener este tipo de soluciones, así como el mayor coste del sistema pueden ser paliados por las ventajas que proporciona tanto al ambiente interior y como al exterior.

Toda cubierta está formada por diferentes capas, ordenadas de manera continua según el tipo de cubierta y las exigencias que se le requieran, el orden de cada una de esas capas (cada una de ellas compuesta por un material específico según la función de la misma), pueden variar en función de la tipología. En ocasiones algún elemento puede ser omitido ya que su función es prescindible puesto que la está realizando otro elemento.

Los principales elementos de una cubierta son:

• La base portante, es la estructura capaz de satisfacer las necesidades mecánicas del conjunto.

• Barrera de vapor, impide el paso del vapor de agua evitando así condensaciones favoreciendo la estanqueidad del conjunto, se coloca en el lado caliente del aislamiento.

• Formación de pendiente, o base de la capa de impermeabilización, otorga a la cubierta la inclinación adecuada.

• Aislamiento, garantiza las condiciones óptimas de temperatura y ruido.

• Capas separadoras, sirven de unión entre materiales incompatibles químicamente, protegiendo de posibles punzonamientos y aportando adherencia.

• Impermeabilización, dota de estanqueidad a la cubierta mediante la evacuación de las aguas.

• Acabado, capa protectora del conjunto expuesta a las inclemencias y soporte para instalaciones o los distintos usos.

En el caso de las cubiertas verdes, este esquema varía, el acabado es sustituido por el sustrato y la vegetación, además es necesaria la colocación de una capa drenante y una capa separadora, entre la impermeabilización y el drenante, esta capa es el corazón de la cubierta ajardinada, su forma de pequeños “valles” favorece la acumulación inmediata de agua de lluvia permitiendo así su máximo aprovechamiento y además, favorece su evacuación del sustrato, evitando así posibles inconvenientes, en ocasiones no es necesaria si la vegetación no excede de los 25cm y la inclinación de la cubierta es mayor que 5°. Su tipología será variable según las características climáticas del emplazamiento y sobre todo según el uso y el tipo de cubierta.

Imagen: Ejemplo capa drenante “DELTA-FLORAXX”. Fuente: cosella-dorken.com

Una vez conocemos mejor los distintos elementos que conforman la cubierta, podemos analizar las diferentes opciones que se nos plantean con respecto a los materiales que podemos utilizar, para ello nos basaremos criterios de sostenibilidad según la funcionalidad y las exigencias de cada una de las capas en la cubierta.

En primer lugar, se encuentra la base portante, esta será en relación a la ejecutada durante el proyecto, materiales como los ya citados en la parte de cerramientos como el hormigón celular o el biohormigón poco armado pueden ser algunas de las soluciones más recomendables desde el punto de vista ecológico.

En cuanto a la barrera de vapor, la principal característica que debemos observar es su permisividad al vapor de agua, entre las opciones que se nos plantean existen diferentes tipos de materiales en laminas como puedes ser el polietileno, polipropileno, PVC, pintura bituminosa o la lamina de betún modificado, entre ellos, los que mejor condiciones tienen para ser elegibles serian la pintura bituminosa ya que solamente emite 0,15 Kg de CO₂ por metro cuadrado o la lamina de polietileno (0,25 Kg de CO₂ por metro cuadrado), con características similares.

La formación de pendientes se puede resolver con diferentes sistemas y materiales pero como ya he comentado en varias ocasiones, la elección de sistemas respetuosos como el hormigón celular sería la más acerada.

Respecto al aislamiento las principales características que se deben tener en cuenta son sus propiedades térmicas y su comportamiento frente a la humedad, además de los factores de huella de CO₂ o energía embebida.

A continuación, con la finalidad de indagar en las propiedades térmicas de este material de vital importancia para mejora de la envolvente del edificio, se disponen una serie de materiales recomendables tanto para las cubiertas como para su utilización en diferentes ámbitos constructivos. Se han tenido en cuenta los materiales que son respetuosos con el medio ambiente, que no sean provenientes de combustibles fósiles o que durante su fabricación o extracción no se genere un gran impacto ecológico, tras ordenarlos de mayor a menor  nos encontramos con que la lana de oveja y el corcho son los materiales que se ajustan en la mejor medida a nuestras necesidades térmicas, aunque cualquiera de estos materiales podrían plantearse como una solución excelente.

Imagen: Tabla materiales ecológicos aislantes. Fuente: Autor, basado en datos del catalogo elementos constructivos ITEC

El material de menor transmitancia térmica para una situación similar, entre los materiales contrastados, es el aislante de lana de oveja que a diferencia de la lana de roca o la lana de vidrio se obtiene de forma natural sin procesos de horneado, tiene excelentes propiedades, tanto térmicas como acústicas. Pocos materiales tienen su capacidad de absorber y regular las concentraciones de agentes tóxicos y de la humedad del interior de los edificios. El consumo energético durante su fabricación es uno de los factores más importantes por lo que debe ser un material muy a tener en cuenta, sin embargo no debemos olvidar que debe ser tratado químicamente para evitar ataques biológicos o de insectos.

Imagen: Rollo comercial de fibra natural.Fuente:comercialpiata.com

Existen otros materiales como la fibra de madera, o por ejemplo el cáñamo, consistente en un aislamiento de lino de cáñamo, compuesto por fibra del propio material a la que se le añade además fibra de carbono como refuerzo. Actúa como retardante de la ignición y como el cáñamo es resistente de forma natural a polillas y escarabajos, no es necesario un tratamiento químico. Otro tipo de aislamiento es el fabricado completamente con papel reciclado generalmente de periódicos, instalado con éxito en Reino Unido, también tienen una buena respuesta aislante, sin embargo en cuanto a otras propiedades, el conglomerado de corcho es una solución más destacable debido a su buena resistencia a compresión, tal y como se puede observar en la tabla anterior es un material vegetal, por lo que si se obtiene de una manera controlada, su utilización puede suponer el mínimo impacto sobre el medio ambiente y favorecer así la conservación de los bosques de alcornoques.

Imagen: Placas de aglomerado de corcho expandido. Fuente: enconstruccionblog.com

El corcho se obtiene de la corteza exterior del alcornoque y por lo tanto es un recurso natural renovable y lo más importante es que es un material autóctono, ya que en la Península Ibérica se produce aproximadamente el 90% de la producción mundial, su principal componente es la suberina, que durante el proceso térmico de tostado, actúa como aglutinante permitiendo la formación del material en placas sin necesidad de ningún aditivo químico.

Al margen de ser un material natural que cuando finalizada su vida útil es reciclable y biodegradable, es un material hidrófugo que puede servir como impermeabilizante y además de ser un buen aislante térmico, tiene una alta resistencia al fuego, así como elasticidad y un muy buen aislante acústico debido a su alto contenido en aire y a su densidad relativamente alta. Comercialmente, se puede encontrar de diversas formas, en rollos, aglomerado en planchas o triturado natural.

Sin embargo, en el caso de las cubiertas invertidas, en las que se exige permeabilidad muy baja y una elevada durabilidad al agua acida, salada y alcalina, puede que la utilización del corcho pese a ser un material hidrófugo, no sea la mejor opción. Existen otros aislantes que tienen una mejor respuesta, se podría optar por materiales que no sean tan respetuosos con el medio ambiente puesto que al no estar expuestos a cambios externos de temperatura provocados por la radiación solar aumentarían su vida útil, pudiendo justificarse así su utilización.

Como capa separadora generalmente se utiliza una lamina geotextil y se debe tener en cuenta su elasticidad y sobre todo su resistencia a tracción, además si le añadimos los mismos condicionantes en su elección que a los anteriores materiales en cuanto a las emisiones durante su fabricación, encontraremos entre los materiales más apropiados el polipropileno que tiene una conductividad de 0,22 W/mK por lo tanto es aceptable, sin embargo la fibra de vidrio tiene una resistencia a tracción mayor y menor huella de carbono, se trata de un fieltro de vidrio específico, compuesto principalmente por arena de sílice y carbonato de calcio, es un aglomerado con ligantes químicos, debido a su composición hay que prestar especial interés durante su instalación protegiéndose adecuadamente en locales no ventilados y evitar el contacto directo con el material.

Respecto a la elección de la impermeabilización, las características de los materiales que se deben tener en cuenta son la absorción de agua, su permeabilidad al vapor, durabilidad radiación ultravioleta y las temperaturas máximas y mínimas de servicio. Entre el abanico de materiales de los que se dispone actualmente podríamos nombrar materiales como el Oxiasfalto, Lamina de betún modificado (LBM), lamina de PVC, el caucho butílico o la bentonita y las poliolefinas. Para estos últimos podemos destacar varios tipos, todos provienen de la polimerización de  un hidrocarburo saturado (alqueno), es decir, son de origen plástico, el polietileno es sus diferentes densidades, el polipropileno o el caucho etileno-propileno. Este tipo de materiales debido a su estructura polimérica de cadena saturada destacan por su enorme resistencia, tanto al calor como a los diferentes ataques químicos a los que pueda ser sometida la cubierta a lo largo de su vida útil, lo que tal y como se ha comentado en el análisis de la capa separadora, puede justificar su uso, no debemos olvidar que son materiales derivados del petróleo.

También es destacable la bentonita de sodio natural, es una arcilla de origen volcánico y por lo tanto un mineral versátil que podemos encontrar en la naturaleza, tiene la capacidad de expandirse varias veces su volumen, cuando se pone en contacto con el agua estando confinada, forma un gel denso e impenetrable que bloquea completamente el paso del agua, las laminas de mineral que lo componen están conformadas de tal manera que actúan como barreras hidráulicas. Comercialmente lo podemos encontrar acompañado por uno o varios geotextiles dependiendo del uso, éstos le aportan robustez al conjunto, además si por ejemplo tuviese una capa exterior de polietileno, en caso de perforación o fisura del polietileno, el agua es absorbida por el mineral, logrando aportar así el conjunto una doble impermeabilización.

Por último, antes de analizar los materiales y las condiciones térmicas que deben tener las carpinterías, se adjunta una tabla resumen en la que vienen recogidas las exigencias según el Código Técnico para los principales cerramientos opacos de una edificación. Para la interpretación de la siguiente tabla se recomienda la consulta del siguiente apartado, en el caso de que pueda existir algún tipo de duda.

Imagen: Transmitancias límite según cerramientos y zonas climáticas. Fuente: building.dow.com