MUROS DE CARGA (MASA TÉRMICA)

La principal ventaja de la utilización de adobe es el bajo coste en cualquier lugar, ya que son materiales muy comunes, se puede utilizar incluso el propio material resultante de la excavación del lugar donde se va a realizar la edificación, es imprescindible resaltar el considerable volumen de suelo excedente que producen las excavaciones, pudiendo en ocasiones revertir en la propia obra si se organizaran por ejemplo ritmos de obra y espacios de acopio adecuados, o simplemente utilizar esas mismas tierras como materiales de nuestra edificación. El ejemplo de la Casa Rauch del Arquitecto Robert Boltshauser elaborada en un 89% con materiales provenientes del propio lugar, es una muestra de experimentación con este material y aprovechamiento de los recursos más inmediatos.

Casa Rauch

Imagen: Casa Rauch, arquitecto Robert Boltshauser. Fuente: Tectónica

La finalidad de utilizar la tierra (arcilla y arena) en ocasiones se le añade paja o cal y secada al sol, es lograr un aislamiento natural mediante la utilización de muros de adobe o tapial, capaces de absorber energía solar durante el día y transferirla a la vivienda en un lapso de tiempo que coincide con las necesidades de calentamiento nocturnas, por tanto es una solución ideal para climas fríos. Es una solución tradicional un tanto rudimentaria para lograr un aislamiento térmico natural, en la que además de su rapidez y fácil ejecución destaca la maleabilidad que posee al estar compuesta de materiales básicos con los que se pueden obtener diferentes tipos de formas y adaptarse a las necesidades, así como modificarse en cualquier momento. Éstos pueden ser algunos de los puntos a favor para la elección de este sistema constructivo en particular. Cabe destacar su textura, ya que al tratarse de muros de tierra apisonada en sucesivas capas, genera un aspecto distinto a los acabados de las construcciones más comunes.

Entre sus desventajas cabe destacar sus apreciables imperfecciones y defectos, debido principalmente a la simplicidad de los materiales que lo componen, así como su baja resistencia a inclemencias externas. Queda descartada su utilización para construcciones de gran altura debido a su considerable peso, además se debe evitar este tipo de construcciones en zonas con peligros sísmicos y al tratarse de un material higrófilo, es decir, que tiende a absorber la humedad atmosférica se deberá evitar su utilización en las zonas que podamos encontrar un clima muy húmedo.

Inst deportivas Sihlhölzli

Imagen: Edificios auxiliares para Instalaciones Deportivas en Sihlhölzli. Fuente: Tectónica

Debido a esta serie de inconvenientes, es aconsejable la utilización de este sistema constructivo para determinados aspectos puntuales de la edificación, como se puede apreciar en la imagen anterior los muros de adobe en combinación con el hormigón de los forjados otorgando la resistencia que necesitamos mediante la utilización del hormigón, así como la climatización natural que se busca en la arquitectura bioclimática. Es decir, focalizar la utilización de los materiales en aspectos puntuales de nuestra edificación.

La solución de grandes muros de piedra, tal y como hemos explicado anteriormente también debe ser contemplada ya que puede ser una solución para este tipo de muros con una gran masa térmica siempre y cuando sea igual o superior a 50cm de espesor, aunque con un coste mayor de ejecución, si se realiza en áreas donde este material sea común sigue siendo una solución excelente, debido a su gran durabilidad. Este tipo de muros tienen una respuesta estructural muy buena además de conseguir la climatización natural que se pretende. Entre las desventajas de este tipo de material podríamos destacar su lenta ejecución y el riesgo de deterioro de la fábrica por la humedad.

ESTRUCTURA PORTANTE

Siguiendo un orden similar a la secuencia constructiva de una edificación tipo, comenzaremos por los cimientos, sustentadores de la estructura del edificio, soporte vital en contacto con el terreno, por lo que se deberán cuidar el uso de materiales que puedan ser contaminantes o puedan originar filtraciones en el terreno. Por ello, esta relación es la que marca las consideraciones a realizar en cuanto al empleo de distintos tipos de materiales y técnicas de ejecución.

El material empleado de forma habitual para la cimentación es el hormigón. El proceso consistente en la excavación del terreno hasta alcanzar el estrato de mayor resistencia o firme, abriendo huecos en los que se verterá el hormigón genera un contacto directo entre el suelo y el material, por lo que se debe prestar especial interés en el material a utilizar desde el punto de vista ecológico. Al margen de los problemas que puedan originar los procesos fabriles, la composición química de los terrenos y la basicidad del cemento pueden alterar la durabilidad del hormigón, se debe prestar especial atención en las cimentaciones sumergidas en aguas en circulación y especialmente las aguas acumuladas en el subsuelo, ya que los aditivos utilizados para corregir los efectos anteriores incluyen compuestos perjudiciales, tales como metales pesados, que pueden contaminar estas aguas subterráneas y por consiguiente los terrenos colindantes. En este sentido la calidad de la masa, sobre todo en cuanto al control de las dosificaciones, es fundamental.

Una solución para este tipo de problemas del hormigón convencional, es la utilización de biohormigón, que tiene la misma composición que el convencional pero el aglomerante que se utiliza es la cal, generalmente es aligerado con cascarilla de arroz o aserrín, en este material una parte de la grava se sustituye con algún árido ligero como arlita o perita, lo que causa un menor impacto ambiental y obtiene un producto más ligero y con las propiedades aislantes que le confieren estos nuevos áridos naturales.

En el caso concreto de las zapatas, según revelan estudios de  análisis del ciclo de vida realizados por el Colegio Oficial de Barcelona en colaboración con la Escuela Técnica Superior de Arquitectura del Vallés sobre una muestra de zapatas, tras analizarlas llegaron a la conclusión de que presentan peor comportamiento aquellas en las que la inclusión de redondos como armado es mayor.

El aporte de los refuerzos de acero o varillas corrugadas está justificado en cuanto a la absorción de los esfuerzos de tensión provocados por las cargas o los cambios de volumen del hormigón al variar su temperatura, sin embargo representan un grave impacto ambiental en cuanto al consumo energético y durante su producción generan altos índices de contaminación por emisiones CO₂, lo que incide de manera decisiva en su valoración negativa. Como solución se puede optar por la utilización de zapatas de biohormigón con cal sin armar o en el caso de que sea necesaria una armadura es recomendable utilizar barras de acero galvanizado o con fibras sintéticas.

Sin embargo, la realidad es que el uso del hormigón está generalizado y los costes de estas alternativas suelen redundar negativamente en su utilización, por lo que se debe cuidar con especial atención su ejecución y puesta en obra para lograr reducir al mínimo los niveles de contaminación, realizando actuaciones superficiales, evitando la presencia de aguas freáticas y sobre todo adecuando la tipología edificatoria al terreno del entorno. Un ejemplo, es la perforación de terrenos por ejemplo graníticos para la construcción bajo rasante que producen un gasto desmesurado de recursos y la huella que se produce en el terreno, podrían justificar otro tipo de intervenciones con tipologías urbanas menos dañinas y que respondan igualmente a las necesidades.

Otro tipo de soluciones serías las que están presentes en la arquitectura vernácula, en las que el muro llega hasta la base resistente, siempre y cuando ésta sea adecuada. Entre las diferentes opciones que se presentan como alternativa al uso del hormigón en este tipo de soluciones constructivas encontramos fórmulas tradicionales como las fabricas de adobe o de tapial, así como la utilización de bloques de piedra con una mejor respuesta mecánica.

ANÁLISIS Y SELECCIÓN DE LOS MATERIALES

A la hora de seleccionar un material, lo primero que debemos tener en cuenta es la utilización que se le va a dar a dicho material. No tendrá la misma exigencia de durabilidad para una estructura, que por ejemplo un acabado.

Hay que tener en cuenta la vida útil de un material con respecto a otro si van a formar parte del mismo sistema constructivo ya que la “muerte” de uno de ellos puede suponer el mismo final para el otro, si se deteriora uno debemos reemplazar ambos. Por lo tanto cuando se sabe la vida útil de un sistema constructivo, una durabilidad mayor en un determinado material, no tiene por qué valorarse positivamente en su selección.

Para la elección de materiales debemos seguir una estrategia proporcionada a la envergadura de la obra que vamos a ejecutar y la función que van a desempeñar en el conjunto de la edificación, siempre teniendo en cuenta estas directrices básicas.

En concreto durante este proceso de selección, nos centraremos en los componentes principales de la envolvente del edificio.

COGENERACIÓN

La cogeneración es un sistema de producción de energía basado en el aprovechamiento del calor generado durante un proceso, el principio de su funcionamiento es básico; La generación de energía convencional tiene una eficiencia del 35% mientras que se pierde el 65% de la energía en forma de calor residual. Actualmente mediante la generación de ciclo combinado se puede lograr un 55% de eficiencia teniendo en cuenta las pérdidas por transmisión y distribución de la electricidad. La cogeneración reduce estas pérdidas utilizando el calor residual generado por edificaciones industriales, comerciales y los sistemas de calefacción y refrigeración de los edificios de uso residencial. Por lo tanto, la cogeneración consiste en la generación simultánea de calor y energía térmica (vapor, agua caliente, agua fría para refrigeración, etc.), en los que ambos son aprovechados. Abarca un amplio abanico de sistemas, siempre incluyendo la electricidad como generadora de energía y un sistema de recuperación de calor.

De modo que un sistema de cogeneración va ligado a un centro consumidor de la energía térmica que se produce. Gracias a la reducción de las pérdidas, la cogeneración consigue mejorar la eficiencia energética de los sistemas, así como reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Al producir energía junto al punto en el que será consumida supone una reducción de la perdida energética que pueda suponer el transporte (“Efecto Joule”, aprox. 25 y 30%).

Estos sistemas generalmente son utilizados a gran escala en forma de plantas de cogeneración pero tienen otro tipo de aplicaciones principalmente industriales y en edificaciones de grandes dimensiones en los que se emplean aprovechando el calor para el calentamiento de agua sanitaria, calefacción o refrigeración (sistemas de absorción).

Se aprovecha mucho más la energía en grandes volúmenes que en su aplicación en viviendas residenciales de menor tamaño. Sin embargo, en algunos países del norte de Europa su uso es más generalizado mediante sistemas de micro-cogeneración.

Estos sistemas se pueden aplicar en:

  •        Dimensionamiento ACS
  •        Dimensionamiento ACS + Calefacción
  •        Enfriadora absorción (Frío solar)

 

Por lo tanto, este sistema es capaz de desempeñar simultáneamente funciones de generación de energía eléctrica y energía térmica en forma de vapor o para calentar agua, si además se utiliza para la producción de frio se denomina trigeneración.

No debemos olvidar que este tipo de sistemas a diferencia de los anteriores, durante su uso general aplicado a sistemas de energía convencionales, siguen produciendo emisiones de CO₂, aunque se reduzcan. Debido a que no se trata de un sistema independiente en sí, esto quiere decir que requiere de otro sistema que lo alimente, éstas emisiones pueden ser eliminadas si se combina con otras instalaciones basadas en fuentes de energía renovables, como es el caso de motores de biomasa o biogás.

Cogeneración

Imagen: Planta de cogeneración con biomasa en Vizacaya. Fuente: energías-renovables.com

Dicho esto, la cogeneración es compatible con:

  •        Fotovoltaica
  •        Eólica
  •        Geotermia
  •        Biomasa
  •        Enfriadora por absorción – trigeneración

Es incompatible con:

  •        Solar térmica

Dimensionar la cogeneración para cubrir ACS maximizando el número de horas de funcionamiento, cargas bajas y acumulación energética. Si se quiere incrementar su uso, calefacción + trigeneración.