Casas de paja sustentables - Andrés Martín

Hoy quiero divulgar un sistema constructivo muy ecológico y diferente al tradicional (ladrillo), pero muy interesante por su sencillez. Se trata de la construcción de edificios (pequeños) con balas de paja. Como se puede ver en los vídeos, se puede llegar a construir viviendas con un nivel de calidad muy aceptables, aunque parecen más indicadas para pequeños almacenes, naves, cuadras de animales, etc.

A continuación, además de las siguientes partes del vídeo, se hace referencia a este sistema constructivo exponiendo sus características técnicas y varias fotos explicativas de la ejecución de estas viviendas.   

ASPECTOS ESTRUCTURALES: CARGAS Y PESOS PROPIOS

El peso de la cubierta y de los forjados/pisos ha de ser soportado por algún tipo de estructura vertical – normalmente por muros portantes o por pilares/pies derechos y vigas, etc. Según el arquitecto Gernot Minke los muros de fardos de paja pueden soportar una carga superior a los 500kg por metro lineal de muro portante (esto corresponde a 1000kg/m2). La normativa Californiana „Strawbale Code” permite una carga vertical en el extremo superior del muro de 1.953 kg/m2 (King 1996).

Los muros de balas de paja seguramente soportarían cargas mayores, si luego se estabilizan correctamente para evitar su deformación. Para ello se utilizan elementos estabilizantes horizontales y verticales así como la pre- compresión de la pared mediante correas de alambres o plásticas que pueden ser tensadas a medida que se comprime el muro.

Los muros que no hayan sido pre comprimidos anteriormente pueden sufrir patologías a causa de fuertes vientos, cargas horizontales, golpes mecánicos o sismos, en especial cuando las balas de paja no han sido unidas unas con otras mediante las estacas que atraviesan varias capas de ellas a la vez. Hay que ir vigilando la capacidad de compresión que tiene una bala de paja cuando soporta cargas estáticas (cubierta). Esta capacidad de compresión es mayor, cuanto menor haya sido la compresión durante su fabricación y mayor sea la carga que tenga que soportar. (Una vez colocada la cubierta, los muros pueden comprimir más de 12cm siendo totalmente normal).Hay que escoger aquellas balas de paja que tengan una densidad óptima (de 110-130kg/m3 y nunca inferior a los 90kg/m3), ya que una que tenga una densidad baja, nos puede ocasionar graves problemas. 

Según los ensayos realizados por Gernot Minke, la compresión realizada sobre una bala de paja horizontal ejerciendo una carga de 2000 kg/m2 genera una compresión del material del 1,25% y que con una carga de 7100 kg/m2 una compresión del material del 5%. Esto significa que la compresión a mayor carga, aumenta proporcionalmente. La deformación de las balas de paja es bastante elástica, por lo que cuando se retiran las cargas, éstas recuperan casi al completo su estado inicial. Los muros de balas de paja tienen un buen comportamiento ante sismos, debido a su ductibilidad y su capacidad de deformarse elásticamente y por ello poder soportar la energía cinética provocada por el sismo.

Para conocer algunos datos más, se añaden los pesos propios del muro de balas de paja revestido con tierra a ambos lados: El peso propio de un muro de balas de paja revestido con tierra (calificamos así un revestimiento realizado a base de arcillas, arenas y fibras) es aprox.de174kg/m2.

Cálculos:

Si la densidad de la bala de paja oscila entre los 90 kg/ m3 -130kg/ m3 y el muro de paja tiene un ancho de 0,45m:

Peso Propio Balas= 0,45m (ancho bala)x 120kg/m3 (densidad paja) = 54kg/m2

Si el espesor medio del revoco de tierra oscila entre 0,03-0,06m por cada lado y tiene un p.p. de aprox. 1900 kg/ m3-

Peso Propio Revoco Tierra =0,03m (revoco)x2 ladosx2000kg/ m3 = 120kg/m2

P.P. Balas + P.P.revoco = 174kg/ m2

CONDUCTIVIDAD TÉRMICA

Imagínate que sigues construyendo tu hogar en el frío invierno. Para calentarte, te llevas un café calentito en tu termo. Este recipiente está aislado térmicamente y puede conservar el café caliente durante un largo tiempo. Esta botella reduce la transferencia de calor entre el aire frío del exterior y el café caliente. Pero llegará un momento en que el líquido alcanzará la misma temperatura que su entorno, ya que no es un aislador perfecto. Ha ocurrido un proceso de transferencia de calor llamado conducción.

Por tanto, la conducción se refiere a la capacidad de un material para transmitir el calor, en este proceso, el fenómeno de transferencia de calor se puede imaginar a escala atómica como un intercambio de energía. Unas moléculas con mayor energía cinética chocan contra las otras, dando parte de su ésta. Las sustancias que son buenas conductoras del calor tienen valores grandes de conductividad térmica, mientras que para los buenos aislantes térmicos son bajos. Los metales son mejores conductores que los que no lo son. (¿ Quien no se ha quemado alguna vez con el mango de una sartén metálica?

El coeficiente de conductividad térmica (_) caracteriza la cantidad de calor necesario por m2, para que atravesando durante la unidad de tiempo, 1m de material homogéneo obtenga una diferencia de 1ºC de temperatura entre las dos caras.

La conductividad térmica se expresa en unidades de W/m·K

Es una propiedad intrínseca de cada material que varía en función de la temperatura a la que se efectúa la medida, por lo que suelen hacerse las mediciones a 300 K con el objeto de poder comparar unos elementos con otros. La conductividad térmica en el caso de la paja depende sobre todo de la densidad de la bala, de la situación de las fibras (paralelas o verticales al paso del flujo del calor) y de la humedad de la paja. Una pequeña variación la puede dar el tipo de paja que utilicemos. La influencia del contenido en humedad sobre la conductividad térmica es en el caso de las balas de paja bastante inferior que en materiales de componentes minerales. 

Según Bauer (2000) la conductividad térmica aumenta con la humedad solo un 1-7%, mientras que en una pared de ladrillos con igual entrada de humedad, la conductividad térmica aumenta considerablemente. Para una bala de paja, hay diferentes valores de _. Los valores oscilan según la humedad, densidad y situación de las fibras entre 0,0337 y 0,086 W/mK (Mc Cabe 1993, GrAT 2001, feb.2000) Según varios ensayos realizados en diferentes países centroeuropeos, se considera que la bala de paja, con una densidad de 100kg/m2 tiene un _ = 0,045 W/mK

Da EU-weit der lambda10 trocken-Wert inkl. 20% Feuchtezuschlag als Referenzwert anzugeben ist, gilt für Weizen (Getreide-) Strohballen mit einem Raumgewicht von 90 kg/m3 (Durchschnittsdichte kleine Ballen): lambda 10 trocken: 0,045 W/mK

INERCIA TÉRMICA

Es la propiedad que opone un cuerpo al cambio de temperatura. La masa de un edificio tiene la capacidad de almacenar energía en forma de calor, ésta puede ser liberada nuevamente al ambiente cuando la temperatura del entorno es menor a la temperatura de los materiales, así se consigue evitar las variaciones de temperatura dentro de la construcción. La inercia térmica se mide a partir de la capacidad térmica (C) a partir de la cantidad de calor que puede almacenar un elemento por unidad de masa en incrementar su temperatura un grado centígrado, como mayor, mejor: como más inercia térmica tienen, más ayudan a aislar el edificio y a mantener una temperatura constante en el interior.

Si se somete a un edificio a una variación del flujo de calor en forma periódica (variación típica a lo largo del día), la inercia térmica produce un desfase de la onda de temperatura en el tiempo y una amortiguación de esta onda al atravesar un elemento constructivo. La inercia térmica de un edificio depende de la masa de los elementos que lo constituyen, de la conductividad térmica, de la capacidad calorífica específica y de la ubicación relativa de cada una de las capas que conforman el elemento.

Un elemento de la envolvente de un edificio constituido por una serie de capas almacena parte del calor que incide sobre la capa exterior del elemento en esta capa y el remanente pasa a la segunda capa, almacenándose en esta; el remanente, a su vez, pasa a la capa siguiente y así sucesivamente hasta alcanzar la capa en contacto con el aire interior.

Por un lado, nos resulta sumamente cómodo que estos grandes bloques de “construcción” sean tan ligeros, ya que facilitan enormemente su colocación, pero por otro lado, esta falta de masa disminuye notoriamente su capacidad de almacenamiento térmico. Por tanto, deberemos solucionar este aspecto de otra forma y es aquí cuando el revestimiento de los muros (en especial el interior) adquiere de nuevo gran relevancia, ya que además rigidiza y protege el muro.

Según el profesor Dr. Gernot Minke (Prof. Dr.-Ing.), de la Universidad Kassel, Alemania, la aplicación de revocos de tierra con un alto porcentaje de arena y gravas finas, con un Raumgewicht de 1900 hasta 2100kg/m3 tragen diese Putze bei einer Dicke von 3 bis 6cm wesentlich zur Pufferung von Temperaturdifferenzen bei.(Libro: Der Strohballenbau, Ein Konstruktionshandbuch, Gernot Minke . Friedemann Mahlke)

Pero también se recomienda la utilización de suelos cerámicos macizos, construir la fachada sur con tierra u otro material con masa, levantar los tabiques interiores con cerámica maciza, etc.

PROTECCIÓN ANTE LA HUMEDAD

La humedad es el principal „enemigo” de la construcción con balas de paja, por lo cual es muy importante conocerlo y prevenirlo. Podemos distinguir los siguientes tipos de agua:

• humedad por capilaridad
• humedad por condensación
• humedad por salpicadura
• humedad accidental

Humedad por capilaridad

El fenómeno de las humedades por capilaridad está causado por la hidrófila de los materiales de construcción, los cuales actúan como cuerpo esponjoso debido a la humedad y el agua presentes en la proximidad. Las humedades que aparecen en muros y tabiques se producen generalmente por el ascenso de agua del terreno a través de la cimentación y de la estructura del edificio. Ello es debido a que la tierra está constantemente transpirando, absorbiendo el agua del ambiente o de la lluvia, y conduciendo las aguas subterráneas y las posibles fugas de las redes de suministro y del alcantarillado.

Cuando no existen edificaciones, parte de esta agua se evapora por la superficie y el resto circula por debajo hasta encontrar un acuífero o un nivel de agua freática. En cambio, la situación es muy distinta cuando se realizan obras en la superficie, como es el caso de la pavimentación de aceras y calzadas o la ejecución de cimentaciones de edificios. En este caso, la corriente de agua subterránea se ve interrumpida y busca la salida a través de los muros enterrados, al ser de un material poroso, lo que facilita su ascenso por un mecanismo similar al de la salida de los humos de las chimeneas.

En el caso de la paja – y en cualquier otro tipo de construcción – es necesario protegerse ante estas humedades mediante una lámina hidrófuga (láminas asfálticas, por ejemplo, etc.)

Esta actúa como barrera y no permite la penetración de la humedad. En el caso de que se coloquen láminas asfálticas, etc. encima de los sobrecimientos, recomendamos alejar siempre la bala de paja, ya que por condensación, agua accidental, etc. pueden quedar restos de agua y penetrar en la bala de paja pudriéndola. Colocando una “escalera de madera”, como muestran los detalles constructivos, el fardo de paja queda protegido.

Humedad por condensación

En invierno, si el techo o la pared exterior de la vivienda no se encuentra correctamente aislado térmicamente, la cara interior de ese cerramiento se encontrará a baja temperatura.

En esa situación, el aire de la habitación que toque esa superficie se enfriará rápidamente, provocando que el vapor de agua contenido en el aire se condense, es decir, pase de estado gaseoso -vapor- a estado líquido, depositándose gotitas sobre la pared. Este fenómeno se conoce como condensación superficial.

Sobre esa humedad en la pared es que crecerán los hongos, produciendo la tan indeseada “mancha de humedad”. También puede suceder que estas condensaciones se produzcan en el interior de la pared, azotea o techo (condensación intersticial), con que se podrá estar dañando los materiales componentes de la construcción.

Este tipo de humedad tiene que ser eliminada con la mayor rapidez, ya que no deteriora únicamente los materiales que componen la construcción, sino que pueden ser muy perjudiciales para la salud (problemas respiratorios, alergias, etc.)

La humedad por salpicadura

Es aquella originada por la propia lluvia. Ésta, al rebotar en el suelto, puede salpicar el muro de paja, creando graves daños. Por eso es tan importante construir unas „buenas botas y un buen sombrero”, que se refiere a un buen sobre cimiento o zócalo de un material que eleve las balas de paja del suelo y una cubierta que proteja toda la vivienda. Según algunos expertos, el mínimo que hay que separar las balas del suelo son 40cm. En nuestra zona (El Baix Empordà) padecemos fuertísimos vientos que traen lluvia (El Llevant y la Tramontana) que latígan las paredes, por ello aconsejo una altura mínima de 50cm.

La humedad accidental Es aquella que se produce cuando se revienta alguna cañería, un alcantarillado. Ésta fuente accidental de agua tiene que ser inmediatamente arreglada.

DESCOMPOSICIÓN DE LA PAJA: MICROORGANISMOS

¿A quien no se le ha podrido alguna vez fruta, un trozo de pan o cualquier otro comestible? Aunque nos resulte molesto que nuestros alimentos se nos pudran, es un proceso natural de suma importancia. También la paja se ve afectada por microorganismos como bacterias, hongos, etc.

Cada uno de estos microorganismos tiene su propio funcionamiento, pero tienen necesidades similares en cuanto a energía, nutrientes orgánicos o minerales, agua y temperatura.

En el caso de los hongos, éstos reciben sus nutrientes a través de la descomposición de la sustancia orgánica.

Tienen la capacidad de descomponer Celulosa y Lignina, dos de los componentes básicos de las plantas (y de la paja). A parte de los hongos, hay pocos organismos (bacterias) con esa capacidad.

Como hemos dicho, la función de estos microorganismos es fundamental para el equilibrio natural, pero en el caso de la construcción con balas de paja no lo es, sino es además perjudicial. Los hongos pueden aparecer en cualquier lado donde hay nutrientes y como la paja en sí misma lo es para ellos, deberemos regular otros factores que precisan para su supervivencia.

Nos quedan las siguientes posibilidades: humedad, temperatura, oxígeno, ph y el empleo de funguicidas. Como resulta muy difícil controlar la temperatura, ya que los hongos proliferan en abanicos de temperatura muy amplios (prefieren el calor, no obstante todos hemos tenido alguna vez alimentos podridos en nuestra nevera), la paja contiene un alto porcentaje de oxígeno por su forma tubular y rechazamos el uso de sustancias tóxicas, recomendamos el control de la humedad. Según los expertos, se precisa aproximadamente una humedad relativa del 70% para la proliferación de estos organismos.

Cuando las condiciones son adversas para la supervivencia de los hongos, éstos disponen de un medio de propagación muy eficaz mediante esporas. Éstas son muy ligeras – por lo que el viento es un medio de transporte óptimo- y soportan condiciones ambientales muy adversas durante mucho tiempo. O sea que seguramente todos los cereales y otros vegetales presentan esporas, pero de lo que se trata es que no germinen.

Por tanto, cuando pasa la cosechadora por el campo y siega el cereal, mata la planta, a partir de este momento ya no ofrece ninguna resistencia a los microorsganismos responsables de su descomposición. Si no recogemos enseguida la paja, la combinación entre las altas temperaturas y la humedad crearán un hábitat idóneo a los microorganismos iniciando el proceso de putrefacción. Por tanto es de suma importancia que este proceso de recolección de la paja se haga correctamente, ya que influirá totalmente en una buena calidad del material. Se ha demostrado en muros de construcciones antiguas de balas de paja que bien almacenadas y protegidas pueden presentar un estado de salud óptimas!

¿Pero qué pasa si se es alérgico a la paja?¿ Y los asmáticos?

Una paja seca y dorada, que huele bien, produce pocas alergias. Según expertos, el problema surge cuando se trata de paja en estado de descomposición, ya que suele ser el moho y las esporas que producen estas reacciones alérgicas. Una vez revocada la paja, aunque no se trate de paja en tan buen estado, ya no presenta un problema a los asmáticos.

ESTANQUEIDAD : NI VIENTO NI AIRE

En viviendas eficientes energéticamente se tiene que asegurar la mayor estanqueidad, ya que el viento y el aire que pueda penetrar a través de fisuras, oberturas no estancas, etc. reduce el resultado aislante obtenido a través del muro de balas de paja. En los muros de bala de paja se puede conseguir una buena estanqueidad a través del acabado de tierra (garantizando que éste no presente fisuras). Pero antes hemos de rellenar con paja suelta todos los huecos que nos hayan quedado entre bala y bala.

RESISTENCIA AL FUEGO (RF)

Tiempo expresado en minutos en que un elemento constructivo expuesto al fuego, mantiene su estabilidad, y sus características estructurales y de aislamiento Según los ensayos realizados en Austria en el Instituto „ Versuchs – und Forschungsanstalt der Stadt Wien (MA 39-VFA) se ensayaron balas de paja con una densidad de 120kg/m3 según estipula la normativa austriaca ÖNORM B 3800.

En el ensayo realizado sobre una estructura de madera y cerramiento de balas de paja con un acabado interior de tierra y exterior de cal, se extrajo el resultado de que tiene una resistencia al fuego de 90 minutos (RF-90). Diferentes ensayos realizados en los Estados Unidos incluso superan los 120 minutos de resistencia al fuego, ya que ésta depende mucho del grosor del acabado final (Steen et al. 1994).

Esta resistencia al fuego es debida sobretodo a la estanqueidad. El oxigeno contenido en las balas de paja no puede circular debido a los acabados de tierra, cal, etc. Además por la compresión a las que están sometidas las mismas balas de paja, no hay suficiente aire. En el momento que se genera una grieta y pueda comenzar a quemar la bala de paja, ésta fuente de calor carboniza la primera capa de paja, impidiendo la entrada de oxígeno por lo que no puede seguir quemando.

No obstante, en cuanto se ha construido los muros de balas de paja, se tiene que revocar toda la superficie, no tan solo para protegerla ante el fuego, sino todos los otros factores que hemos mencionado anteriormente (humedad, insectos, etc.), ya que las fibras sueltas que sobresalen de la bala en sí, sí que son un peligro (a parte de toda la paja suelta esparcida alrededor de la obra, que son un foco de peligro y por lo cual se prohíbe fumar en la zona).

AISLAMIENTO ACÚSTICO

El aislamiento acústico pretende la protección de un recinto contra la penetración de sonidos del exterior. Se trata de reducir el ruido, tanto aéreo como estructural, que llega al receptor a través del obstáculo (muro, etc.). Un buen aislamiento acústico pretende que la energía transmitida sea mínima. Esto implica un aumento de energía disipada y/o reflejada sin que tenga importancia el reparto entre ellas, ni la acústica del local emisor.

Los materiales adecuados para el aislamiento acústico son aquellos que tienen la propiedad de reflejar o absorber una parte importante de la energía de la onda incidente. En el caso de los muros de balas de paja, además en el interior de la bala hay una absorción acústica, en que se mejora la acústica de un local de tal forma que se reduzca el sonido que vuelve al mismo.

Mediciones realizados en muros de balas de paja de 45cm de espesor de un estudio de música en Australia dieron con un valor interior de 114-117 Db y ruido exterior de 62-71 Db dentro del espectro de frecuencias entre 500-10.000Hz. Esto significa una diferencia entre 43 y 55 Db (John Glassford, mencionado en GrAT 2001)

Construcciones terminadas.

http://equipoaparejador.com/blog/http:/equipoaparejador.com/blog/2011/09/construccion-con-balas-de-paja.htlm