MUROS (CERRAMIENTOS AISLANTES)

Primeramente destacar la necesidad de utilización de materiales con un bajo impacto ambiental, es aquí donde mayor presencia tienen los elementos considerados como inertes, fundamentalmente pétreos y cerámicos. En la construcción actual se incorporan metales, maderas y vidrios, pero con porcentajes en peso y volumen muy inferiores.

La primera consideración que se debe realizar, es la imperiosa necesidad de aislar de manera eficiente el muro, entendiendo los cerramientos del edificio como nuestra tercera piel (después de la piel corporal y de la ropa) y por lo tanto es donde se va a producir la transferencia energética con el exterior. Su correcto aislamiento incidirá de manera decisiva en la reducción del consumo energético.

Recordando que en este campo existe una gran variedad de productos, y que es preciso acudir a aquellos que representan los menores costes ambientales, es tarea vital remarcar el compromiso que debe adquirir la conformación de los cerramientos en sus sucesivas capas con las estrategias pasivas de acondicionamiento ambiental. Si el análisis que se ha efectuado requiere de la implantación de inercia térmica en el interior de nuestro hábitat, de modo que la energía solar incidente traspase los vidrios, se aloje en el muro, guarde el calor y luego lo devuelva, debemos preparar el muro para que esto se realice de la forma más directa y sencilla posible, facilitando ese movimiento. Además, si la edificación tiene un carácter residencial, se obtendrá un beneficio considerable en cuanto a la estabilidad térmica del ambiente interior.

Si observamos una sección tipo de un cerramiento común, está constituido, del exterior al interior, por una fábrica de ladrillo cerámico (de medio pie), aislamiento térmico y/o cámara de aire y una hoja interior de tabique o tabicón de ladrillo hueco sobre la que va un guarnecido de yeso. El aislamiento térmico divide el muro en dos partes que sitúan la mayor masa y por lo tanto el volumen mayor de almacenaje térmico, en el exterior, lo que no permite aprovechar al máximo este aporte, quedando la hoja colocada con una escasa capacidad de almacenamiento energético en el interior.

En el caso de muros trombe, invernaderos o muros radiantes será recomendable la utilización de fábricas de ladrillo macizo (cara vista y perforado). El ladrillo perforado es el que tiene un uso más generalizado a la hora de realizar una fábrica cara vista, se trata de un ladrillo con perforaciones de volumen superior al 10%, principalmente utilizado para cerramientos. En el caso de los ladrillos para cara vista su particularidad es que una de las caras no va revestida.

Para lograr nuestro objetivo sería preciso darle la vuelta a esta disposición, dejando que los elementos que tengan mayor masa térmica se conviertan en la hoja interior, en contacto directo con el ambiente a acondicionar, y el aislamiento térmico se sitúe sobre el haz exterior de esta hoja, impidiendo la transmisión energética. Lo que constructivamente suceda de aquí hacia fuera, puede depender de muchos factores, entre otros de la configuración estética del edificio. Es el fundamento de las fachadas ventiladas donde toda la masa se concentra hacia el interior, el aislante térmico resguarda y protege la posibilidad de perder la energía almacenada por el muro, y la hoja exterior, confeccionada con fábrica cerámica, pétrea, madera, metal o vidrio, sirve de cierre a este sistema.

Esta disposición permite optimizar otro de los recursos a tener en cuenta, sobre todo en construcciones de poca altura: el doble papel que pueden ejercer las fábricas como piel (cerramiento del volumen habitable) y esqueleto (estructura portante). El razonamiento es muy sencillo: si tenemos un elemento imprescindible que nos sirve para evitar las fugas de calor y la entrada de agua, pero que además tiene una cierta capacidad portante, simplemente utilicémoslo. Bien es verdad que son estructuras menos flexibles en las que no se pueden abrir todos los huecos deseables, pero pueden responder perfectamente a exigencias de todo orden, incluyendo las compositivas.

Las características que determinan el comportamiento de las fábricas de cara vista son la absorción y la succión. Es necesaria una correcta ejecución de la juntas (llagas y tendeles) para evitar que la humedad provoque patologías en este tipo de soluciones constructivas. Para solucionar estos inconvenientes en fachadas de ladrillo cara vista se puede optar por una solución de fachada ventilada, basada en el sistema “Cavity Wall” inglés, o muro de dos hojas con cámara ventilada.

Warland cavity wall

Imagen: Grabado de construcción moderna de Warland (1947). Fuente: Detalles Constructivos

Para ejecutar una fachada con independencia de los valores de Absorción / Succión de los ladrillos, hay que recurrir a la fachada de dos hojas con cámara ventilada correctamente ejecutada, es decir, apoyando la hoja exterior sobre una base impermeable que recoja y evacue el agua que la atraviese, para ello deberá disponer de llagas sin rellenar en su base y su coronación. La hoja exterior no está enfoscada en su parte interior, ya que se construye después de la hoja interior. Para conseguir la estabilidad adecuada, deberá estar atada con llaves a la hoja interior. La capa de aislante ha de estar adosada a la hoja interior.

Se emplea habitualmente en aparejos con llagas convencionales, en torno a 1cm o 1,5cm, quedando asegurada la resistencia y la estanqueidad, al penetrar el mortero en las perforaciones y conseguir una adherencia perfecta entre ambos materiales.

Cuando hablamos de arquitectura biosostenible y nos basamos en criterios de sostenibilidad en la elección de materiales de construcción, se puede afirmar que no es un proceso reglado con una solución clara sobre las demás. En la elección de materiales debemos tener en cuenta varios factores para decidir un material u otro. En ésta investigación se valora principalmente la respuesta de los materiales respecto a sus propiedades térmicas, sin olvidar otros aspectos como:

  • Finalidad de la construcción. Uso que se le va a dar al material

 

  • Vida útil. Tiempo que va a durar el uso de un material hasta su reemplazamiento o desecho. Hay que tener en cuenta la vida útil del sistema constructivo del que forma parte así como de la edificación que forma parte.

 

  • Huella de Carbono. Emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), cuantificadas en emisiones de CO2 equivalentes, que son liberadas a la atmosfera a lo largo del ciclo de vida del producto.

 

  • Reciclado. Capacidad del tratamiento de un desecho que permite reaprovecharlo y utilizarlo como materia prima para la creación de otros productos o materiales.

 

  • Agua consumida. Cantidad de agua consumida para procesar, transportar y aplicar una cantidad de material.

 

  • Energía embebida. Es la energía necesaria para procesar un producto embalarlo y distribuirlo hasta su utilización final, teniendo en cuenta todos los procesos que sufre este material.

 

  • Rendimiento del material en función del uso. Cantidad de material necesaria para soportar la función deseada.

 

Hemos hablado de la posibilidad de darle la vuelta a la habitual configuración del muro y así explotar térmicamente toda la masa que vuelca al interior. Pero pudiera acontecer que la masa térmica fuera perjudicial a nuestros intereses. Si disponemos de un sistema de captación solar directa, el tiempo requerido para la restitución energética puede ser de varias horas con lo que o contamos con sistemas de apoyo convencionales o disponemos sistemas de aportes rápidos encaminados sobre todo al calentamiento del aire. Para ello recurrimos a los sistemas de trasdosados de paneles o bloques con los que se procure que el muro no incorpore la más mínima cantidad de energía calorífica. Puede ser el caso de usos en el sector terciario, donde necesitamos de aportes rápidos en horarios determinados, espacios que no necesitan ser calentados durante el resto de la jornada.

Esta situación, donde como veremos es muy posible la existencia de suelos técnicos y falsos techos (baja inercia térmica), puede requerir la confección de fachadas con paneles ligeros que son coherentes con la distribución general de inercia en el edificio en cuestión.

La utilización de elementos modulares prefabricados pesados en fachadas o forjados puede responder a patrones de comportamiento que hayan sido diseñados al efecto y que requieren de tiempos de respuesta medidos y previstos en fase de proyecto.

A continuación se aportan diferentes soluciones de materiales que se ajustan principalmente a las características de aislamiento y eficiencia térmica que se pretende, sin obviar todos éstos condicionantes, claves en este tipo de arquitectura.

El bloque de arcilla aligerado, marca comercial “Termoarcilla”, están compuestos por una mezcla de arcilla y tienen un sistema de fabricación similar al del resto de materiales cerámicos, son bloques de baja densidad aunque con gran resistencia mecánica, la única diferencia con los materiales cerámicos tradicionales es la adición de elementos granulares que tras su proceso de cocción se volatilizan y son los que le otorgan una porosidad uniforme y repartida en toda la masa del bloque.

Entre sus principales características destacaría su buen comportamiento mecánico y un buen grado de aislamiento térmico (U= 0,87 w/m²K) y acústico. Ya sea para su aplicación en fachadas ventiladas o no, se obtiene un mayor aprovechamiento de la inercia térmica del material mejorando el confort y ahorro energético. En cuanto a su aislamiento térmico y debido a su gran tamaño disminuyen los puentes térmicos al reducir las juntas de mortero. Se aplicará en los muros exteriores, que en inverno eviten la pérdida de calor interior. Esta propiedad nos la indica la conductividad térmica, entendiéndola como la cantidad de calor que atraviesa en la unidad de tiempo una pared de 1m de espesor y 1 m de superficie, cuando entre las dos hay una diferencia de 1°C.

Coef trans termica comparativa

Imagen: Ejemplo coeficiente de transmisión térmica  según tipo de cerramiento. Fuente: Ceramicasampedro

 

En el caso de las fábricas de ladrillo, los muros exteriores se resuelven, tal y como se explica anteriormente, con muros multicapa con una cámara de aire interior con o sin aislamiento, sin embargo, con la termoarcilla se consigue el mismo aislamiento térmico con una sola capa. Esto es debido a que las numerosas perforaciones en el sentido de la transmisión del calor crean celdas de aire que aumentan el aislamiento térmico, además de los pequeños poros y la ejecución de una junta vertical seca. Analizando el coeficiente de transmisión térmica, entendido como el flujo de calor que atraviesa el muro, por unidad de superficie y por grado de diferencia de temperatura entre los dos ambientes y considerando los diferentes componentes del muro. Además, todo proyecto reflejará el coeficiente de transmisión térmica global del edificio en el que se debe tener en cuenta las ventanas, forjados y demás partes que componen la envolvente, más adelante analizaremos la respuesta de estos elementos constructivos.

Continuando con los materiales cerámicos, entre los distintos materiales encontramos los bloques alternativos:

El Bioblock es un material constructivo que realizado en arcilla natural, está diseñado de tal manera que consigue una alta resistencia a compresión. Este bloque cerámico unido al granulado de corcho consigue un alto coeficiente aislante (0,60 Kcal/h°Cm²).

Bioblock 20

Imagen: Bloque bioblock 20.Fuente: Ladrilleriasantaclara.com

Podemos encontrar algunas variaciones por ejemplo en la forma de este tipo de bloques y en las que varía también su composición, es el caso del Airblock (0,53 Kcal/h°Cm²), se trata de un bloque de estructura porosa de arcilla expandida y cemento.

Entre las distintas soluciones que pueden ser interesantes desde el punto de vista sostenible, considerando todos estos materiales como materiales “ecológicos”, es recomendable la utilización de bloques de encofrado perdido de virutas de madera conglomeradas con cemento Portland, conocido como Climablock.

Climablock

Imagen: Bloque HD 30/15+7 grafito Climablock y características térmicas. Fuente: climablock.com

 

Otro sistema que destaca por su rapidez de ejecución y su origen natural y respetuoso con el medio ambiente es de Steko bloque, está compuesto por bloques de madera, destacan por su rápida ejecución y porque no requiere de ninguna argamasa para su unión, pudiéndose rellenar de celulosa.

Stekoblock

Imagen: Steko Block. Fuente: econohome-int.com

Existe una gran variedad de materiales de diferente índole que según la zona en la que se vaya a realizar la edificación nos ofrecerán una mejor o peor respuesta a nuestras necesidades, una solución más extendida es la utilización de Hormigón Celular Ytong (0,50 Kcal/h°Cm²), material mineral que se obtiene a base de arena de sílice, cemento, cal y un agente de expansión, éste último es el que le otorga el aspecto micro-alveolar que se genera durante su fabricación, es un material mucho más ligero que el hormigón convencional, sus características higrométricas aportan un gran confort climático además se caracteriza por un elevado aislamiento térmico lo que reduce considerablemente el consumo energético.

Ytong

Imagen: Puesta en obra Bloque Ytong. Fuente: ytong.com

El hormigón celular está constituido por millones de micro-poros distribuidos de forma homogénea, pueden alcanzar hasta el 80% del volumen total. Tal y como se aprecia en la imagen se utiliza una fina capa de mortero cola como adhesivo.

Comparativa Trans termica

Imagen: Comparativa transmitancia térmica de diferentes tipos de cerramientos. Fuente: Ytong.com

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.