Construcción bioclimática (breve introducción)

Se entiende por construcción bioclimática (o bioconstrucción) a los sistemas de edificación u otras construcciones, realizados con materiales de bajo impacto ambiental o ecológico, reciclados o altamente reciclables, o extraíbles mediante procesos sencillos y de bajo costo y en los que la energía utilizada durante su vida útil es mínima o de origen de fuentes renovables. Hay que tener en cuenta que la energía más renovable es aquella que no se utiliza. Así cuando más premisas se cumplan y en un grado mayor, podremos considerar al sistema con un grado bioclimático mayor.

Objetivos

Por lo tanto se ha de tener en cuenta:

·          la salud y la ecología del lugar,

·          el sol, el ahorro energético y utilización de energías renovables,

·          la utilización de materiales naturales y transpirables,

·          el reciclaje y la gestión racional del agua,

·          la minimización de la contaminación electromagnética,

·          la utilización de tipologías adaptadas a la zona,

·          la utilización de barreras fónicas y materiales aislantes naturales, y el bajo coste económico y social.

Técnicas y materiales

Para conseguir esto, se debe tener en cuenta la orientación del edificio, la integración de la textura y el color con el entorno, una ubicación idónea, la utilización de unos materiales correctos, implementación de sistemas de ahorro energético, utilización de energías limpias y disminución del gasto de agua.

También es importante la elección de los materiales constructivos, ya que multitud de ellos. Algunos ejemplos de ellos son los siguientes:

·          Arcilla y arena en cualquiera de sus variantes como el adobe, tapial, bloque de tierra comprimido (BT), cob, etc.

·          Construcción con balas de paja.

·          Construcción con bambú.

·          Construcción con aglomerados con cáñamo o lino y morteros de cal.

·          Maderas y derivados.

·          Mediante materiales reciclados como plásticos, botellas, papel, etc.

·          Y otros muchos materiales que supongan un reciclaje con un bajo impacto ambiental y económico.

Fundamentos

Se debe evitar una ubicación próxima a fuentes emisoras de contaminación, tales como: fábricas contaminantes, grandes vías de comunicación, tendidos de alta tensión, subestaciones y centros de transformación, etc.

La morfología, el color y la textura exterior debe estar en consonancia con  la morfología del terreno, si las hubiera, construcciones adyacentes, los estilos arquitectónicos tradicionales de la zona, incluyendo vegetación propia del lugar.

El diseño, debe cumplir con las necesidades para las que se ha construido, en un proceso de continuo de colaboración entre el usuario y el proyectista, de tal manera que el edificio se le adapte a sus necesidades. Se procurará, en la medida de lo posible,  evitar los elementos excesivamente rectilíneos y esquinas pronunciadas, ya que la línea recta, en la naturaleza es muy poco común, lo que implicaría el aumento del impacto visual. Las grandes luces se pueden salvar con arcos, bóvedas, etc. Las proporciones espaciales, así como las formas y colores juegan un gran papel en la armonización del lugar.

Se diseñará con una lógica distribución de los espacios, procurando el ahorro energético sin dejar de ser funcional. Se buscará una buena orientación y los acristalamientos buscarán el máximo aprovechamiento térmico y lumínico. Por ejemplo, En el hemisferio Norte se podría diseñar con las estancias de poco uso al Norte (garajes, despensas, escaleras, ...) y las de uso diario al Sur. Se debe intentar de manera especial que en lugares de descanso, como dormitorios, transcurran conducciones de electricidad, agua o de cualquier otro tipo...

Se deben emplear materiales que faciliten los intercambios de humedad con el fin de evitar las condensaciones. Deberán ser de materia prima lo menos elaborada posible y encontrarse lo más cerca posible de la obra (utilizar recursos de la zona) y estar totalmente exentos de elementos nocivos. Se deberán evitar los aislamientos y pinturas de poro cerrado, plastificados, elementos retenedores de polvo electrostático (moquetas, suelos plásticos...) y todos aquellos materiales que emiten gases tóxicos en su combustión. En su lugar existen pinturas al silicato, al agua, aceite de linaza, colofonia, ceras naturales, etc..., así como, para los elementos decorativos, tratamientos de madera o lucidos y enfoscados. En los elementos estructurales, cementos naturales o cal hidráulica serán los más idóneos. El uso del acero debe restringirse a lo imprescindible y deberá ser convenientemente derivado a tierra

Hay que tener muy en cuenta la climatología del lugar y adaptar todo el edificio a esta. Es recomendable es realizar un estudio de las tipologías del lugar, de tal manera que podamos determinar tipologías adaptadas con los años utilizando un mínimo de recursos. Para ello hay que estudiar:

·          Insolación (radiación solar incidente y temporalidad)

·          Geología e hidrología

·          Pluviometría

·          Vientos dominantes (fuerza, temporalidad y dirección)

·          Biomasa (masa forestal)

·          Ecosistemas

Se tendrá un especial cuidado con el tratamiento del agua, su captación, su acumulación, su uso, su depuración, su reutilización y su retorno al medio natural. La captación es conveniente realizarla en una mina horizontal (a ser posible), si no, deberemos buscar el nivel freático o una vena de agua. O incluso canalizar y acumular el agua de lluvia. Los depósitos de agua deben encontrarse protegidos de la luz y del calor, así como construidos con materiales naturales. Su uso debe ser responsable y austero. Es recomendable separar las aguas grises (lavabos, fregaderos, duchas) de las aguas negras (inodoros) para ser tratadas de forma eficiente y poder depurarlas de forma biológica para su posterior reutilización. Se tratará de aprovechar la luz solar (insolación) como elemento primordial de iluminación y como fuente de energía para el calentamiento de paramentos y colectores solares. Del mismo modo se puede producir electricidad con paneles fotovoltaicos. Se tendrá en cuenta los vientos dominantes, su intensidad, dirección y temporalidad. Con ello podremos adoptar sistemas de climatización basados en el principio de "presión diferencial en conductos de ventilación y/o refrescamiento", así como adoptar medidas para evitar sus posibles afecciones colocando pantallas biológicas. Implantar elementos para la climatización natural, como masas forestales, lagunas, invernaderos, cubiertas verdes, etc... También la implantación de las energías renovables aprovechables en ese lugar determinado (como aerogeneradores, turbinas hidráulicas, paneles solares, biomasa, etc...), así como el aprovechamiento de los materiales constructivos del lugar.

Junto con la climatología, se utilizarán otras técnicas de captación o ahorro de energía natural, como sistemas de captación solar pasiva, galerías de ventilación controlada, sistemas vegetales hídricos reguladores de la temperatura y la humedad, utilización de aleros. Preferiblemente muros autoportantes que aporten inercia térmica, con aislamiento hacia el exterior. En fachadas con fuerte insolación pueden incorporarse pantallas ventiladas. Vegetación perenne al Norte y caduca, al Sur, Este y Oeste. Donde la climatología lo permita, es conveniente incorporar cubiertas vegetales. Atomizadores para el ahorro del agua en los grifos. Aquellos que se utilizan para ducharse deben ser termostáticos. Equipamiento de mobiliario de bajo impacto y configuración ergonómica, Electrodomésticos de bajo consumo con una toma de tierra adecuada.

El usuario debería realizar la separación de residuos en origen, con programa de reciclado y si es posible reutilización de los sólidos inorgánicos así como compostaje de los orgánicos. Debemos poner especial atención en la depuración de las aguas residuales para su posterior utilización, p.e. en riego.

Presupuesto

Sin extenderme, solo voy a comentar que la adaptación de una vivienda común a base de hormigón y/o ladrillo supone un precio excesivamente elevado, por lo que su amortización se hace muy lento.

Sin embargo, cuando se construye un edificio nuevo, hacerlo con las máximas que aquí se han descrito supone un incremento del precio final sustancialmente inferior al que cabria esperar. De hecho, estudios paralelos de diferentes universidades europeas y latinoamericanas, han llegado a la conclusión, que construir con técnicas bioclimáticas, puede llegar a suponer una reducción de entre un 5% y un 20% del precio final respecto a una construcción de similares características sin tener en cuenta la bioconstrucción. Por otro lado, las reducciones de gastos en energía consumida (luz y gas) por la casa a lo largo de toda su vida útil suponen (en términos normales) entre un 20% y un 50%. Bajo ciertas condiciones, puede llegar a suponer hasta el 100% y ser autosuficiente.

Si sumamos la reducción del precio en la construcción, como el ahorro durante su uso, creo que podremos considerar que allí, donde podamos realizar estas construcciones, sale más que rentable.

Si además tenemos en cuenta la reducción de contaminación y basuras generadas, aún obtenemos mayores beneficios.

 

Ejemplos

A continuación y para terminar, quiero presentar algunos ejemplos de bioconstrucción realizados en diferentes puntos del planeta y uso.

Hotel Tierra Atacama

El Hotel Tierra Atacama está construido en las tierras históricas agrícolas a las afueras de San Pedro de Atacama, Chile. El hotel ofrece 32 habitaciones con un balneario y los espacios están en un diálogo con el campo excepcional. Los arquitectos Rodrigo Searle y Matías González diseñaron el hotel que usa la piedra y el adobe, entre otros materiales.

Los terrenos del hotel, originalmente tierras agrícolas, se encontraban abandonadas hace treinta años. La tierra se encontraba seca, existiendo solo algunos árboles vivos.
El proyecto buscó recuperar las condiciones originales del lugar, entregándole nuevamente su función primaria que fue la producción de la tierra. Así los principales materiales utilizados son productos vegetales como brea, ramas y troncos de chañares, guano, semillas, paja; también se usan piedras y barro, mediante técnicas propias del lugar para la construcción de tapialeras.

Iglesia de la Reconciliación

En el año 2000 se inauguró en Berlín (Alemania) una iglesia en tapial mediante nuevas técnicas de prensado utilizando apisonadores neumáticos en la compresión de la tierra y mejorando sus características.

Su forma circular reduce sus pérdidas por frío y así mejora su eficiencia energética. El núcleo oval de la capilla está rodeado por una fachada translúcida hecha de lámelas de madera. También cuenta con un colector de aguas de lluvia y se renunció a instalar calefacción dentro de la capilla, que completan el concepto ecológico.

Banco de Semillas desarrollado por el Instituto Argentino de Permacultura

Consiste en una construcción bioclimática realizada con materiales naturales. Sus paredes construidas con la técnica de modelado directo en tierra cruda, combinado con fardos de paja, quedan perfectamente aisladas. Estas paredes guardan un equilibrio entre masa térmica y aislamiento. La aislamiento del techo se logra mediante una capa de paja de 26cm de espesor. Además, por el suelo sale un tubo de refrigeración pasiva, que con un recorrido de 10 m y 1,5 m de profundidad toma los 17 - 18 ºC que existen a esa profundidad. Es así como en los días de altas temperaturas el banco se refrigera por este sistema y el resto del día, según las temperaturas externas, se deja introducir bajas temperaturas por una ventana. Un extractor eólico saca el aire caliente que sube a la cubierta y así se genera una corriente de aire subterránea con cero gasto de energía. En los días invernales, el tubo no se utiliza ya que de lo contrario funcionaría como un sistema de calefacción.

 

Pabellón de Iniciativas Ciudadanas EL FARO Expo-Zaragoza 2008

El pabellón tiene forma de botijo o cántaro cerámico, y su diseño se basa en criterios de eficiencia energética, reciclaje y sostenibilidad, destacando los materiales ecológicos utilizados para su construcción: La paja y el barro y madera certificada. Los visitantes del pabellón entraban y salían continuamente atraídos por la impactante arquitectura de barro y paja, la mayor del mundo en su estilo y con sus materiales, obra del arquitecto Ricardo Higueras.

Es de planta circular iluminada cenitalmente por dos lucernarios.  Tiene dos accesos principales desde la zona más próxima al río y una salida a norte con tres puertas.

Edificio de tres vivienda familiares en Suecia

Edificio de tres plantas y viviendas. La estructura del edificio es de madera ylos muros exteriores de bloques de arcilla con viruta de madera de baja densidad. Los muros interiores son de adobes ligeros de pequeño tamaño. Las partes de madera vistas, has sito tratadas para evitar daños por la intemperie. Los agrandes aleros impiden que la lluvia provoque la erosión de las paredes y deja entrar el sol de tal manera que en invierno se pueda utilizar como fuente de luz y calor.

 Residencia unifamiliar en Gallina Canyon. Nuevo Méjico. Estados Unidos

Unifamiliar de dos alturas construido íntegramente con adobes fabricados en la propia finca donde se ha construido. Esta provista de terrazas desde donde se pueden apreciar vistas de todo el cañón en las Montañas de Sangre de Cristo en Nuevo Méjico. Está diseñada para favorecer las condiciones medioambientales, tanto la energía solar pasiva como la pérdida de calor por medio de una chimenea térmica, lo que origina corrientes de aire internas. Las habitaciones están situadas al norte de la vivienda, haciéndolas más fescas. La energía es captada mediante paneles fotovoltaicos y el agua de pozos existentes en el jardín.

 Colegio en Solvig, Jarna. Suiza

Pequeño colegio rural construido en dos plantas con dos clases y un pequeño hall de distribución.

La segunda planta esta construida con muros de bloques de tierra comprimida con un grosor de 15 cm. aligerados con cemento y perlita como aislante térmico. La planta de abajo tiene un espesor de 50 cm. por sólidos muros de tapial que soportan la estructura superior. El suelo está hecho a mano con cerámicas locales y una técnica tradicional que consiste en colocar las piezas de manera manual con un cemento a base de cal. La cubierta está construido medianbte una estructura de madera, una capa de turba como aislante y piezas de acero imitando tejas de pizarra.

Domotización

Definición

El término domótica proviene de la unión de las palabras domus (que significa casa en latín) y tica (de automática, palabra en griego, 'que funciona por sí sola').

Se entiende por domótica al conjunto de sistemas capaces de automatizar una vivienda, aportando servicios de gestión energética, seguridad, bienestar y comunicación, y que pueden estar integrados por medio de redes interiores y exteriores de comunicación, cableadas o inalámbricas, y cuyo control goza de cierta ubicuidad, desde dentro y fuera del hogar. Se podría definir como la integración de la tecnología en el diseño inteligente de un recinto.

Es la automatización y control centralizado y/o remoto de aparatos y sistemas eléctricos y electrotécnicos en la vivienda. Los objetivos principales de la domótica es aumentar el confort, ahorrar energía y mejorar la seguridad.

 Ejemplos de Dispositivos de un Sistema de Domótica

Los Dispositivos

La amplitud de una solución de domótica puede variar desde un único dispositivo, que realiza una sola acción, hasta amplios sistemas que controlan prácticamente todas las instalaciones dentro de la vivienda. Los distintos dispositivos de los sistemas de domótica se pueden clasificar en los siguientes grupos:  

Controlador – Los controladores son los dispositivos que gestionan el sistema según la programación y la información que reciben. Puede haber un controlador solo, o varios distribuidos por el sistema.  

Actuador – El actuador es un dispositivo capaz de ejecutar y/o recibir una orden del controlador y realizar una acción sobre un aparato o sistema (encendido/apagado, subida/bajada, apertura/cierre, etc.). 
Contactores (o relés de actuación) de carril DIN.
Contactores para base de enchufe.
Electroválvulas de corte de suministro (gas y aguas).
Válvulas para la zonificación de la calefacción por agua caliente.
Sirenas o elementos zumbadores, para el aviso de alarmas en curso.  

Sensor – El sensor es el dispositivo que monitoriza el entorno captando información que transmite al sistema (sensores de agua, gas, humo, temperatura, viento, humedad, lluvia, iluminación, etc.).
Termostato de ambiente, destinado a medir la temperatura de la estancia y permitir la modificación de parámetros de consigna por parte del usuario.
Sensor de temperatura interior, destinado a medir únicamente la temperatura de la estancia.
Sensor de temperatura exterior, destinado a optimizar el funcionamiento de la calefacción a través de una óptima regulación de su carga y/o funcionamiento.
Sondas de temperatura para gestión de calefacción, necesarias para controlar de forma correcta distintos tipos de calefacción eléctrica (por ejemplo, sondas limitadoras para suelo radiante).
Sonda de humedad, destinada a detectar posibles escapes de agua en cocinas, aseos, etc.
Detector de fugas de gas, para la detección de posibles fugas de gas en cocina, etc.
Detector de humo y/o fuego, para la detección de conatos de incendio.
Detector de radiofrecuencia (RF) para detectar avisos de alerta médica emitidos por un emisor portátil de radiofrecuencia (de idéntico parecido a los mandos para apertura de puertas de garaje).
Sensor de presencia, para detección de intrusiones no deseadas en la vivienda.
Receptor de infrarrojos.  

Bus – Es bus es el medio de transmisión que transporta la información entre los distintos dispositivos por un cableado propio, por la redes de otros sistemas (red eléctrica, red telefónica, red de datos) o de forma inalámbrica.

Interface – Los interfaces refiere a los dispositivos (pantallas, móvil, Internet, conectores) y los formatos (binario, audio) en que se muestra la información del sistema para los usuarios (u otros sistemas) y donde los mismos pueden interactuar con el sistema.

Es preciso destacar que todos los dispositivos del sistema de domótica no tienen que estar físicamente separados, sino varias funcionalidades pueden estar combinadas en un equipo. Por ejemplo un equipo de Central de Domótica puede ser compuesto por un controlador, actuadores, sensores y varios interfaces.

¿Como actúan los Sistemas de Domótica?
Los sistemas de domótica actúan sobre, e interactúan con, los aparatos y sistemas eléctricos de la vivienda según: 
El programa y su configuración 

La información recogida por los sensores del sistema 
La información proporcionado por otros sistemas interconectados 
La interacción directa por parte de los usuarios.

La Arquitectura

La Arquitectura de los sistemas de domótica hace referencia a la estructura de su red. La clasificación se realiza en base de donde reside la “inteligencia” del sistema domótico. Las principales arquitecturas son:

Arquitectura Centralizada – En un sistema de domótica de arquitectura centralizada, un controlador centralizado, envía la información a los actuadores e interfaces según el programa, la configuración y la información que recibe de los sensores, sistemas interconectados y usuarios.

 Esquema de Arquitectura de Sistema Domótica Centralizada

Arquitectura Descentralizada – En un sistema de domótica de Arquitectura Descentralizada, hay varios controladores, interconectados por un bus, que envía información entre ellos y a los actuadotes e interfaces conectados a los controladores, según el programa, la configuración y la información que recibe de los sensores, sistemas interconectados y usuarios.

 Esquema de Arquitectura de Sistema Domótica Descentralizada

Arquitectura Distribuida - En un sistema de domótica de arquitectura distribuida, cada sensor y actuador es también un controlador capaz de actuar y enviar información al sistema según el programa, la configuración, la información que capta por si mismo y la que recibe de los otros dispositivos del sistema.

Esquema de Arquitectura de Sistema Domótica Distribuida

Arquitectura Híbrida / Mixta – En un sistema de domótica de arquitectura híbrida (también denominado arquitectura mixta) se combinan las arquitecturas de los sistemas centralizadas, descentralizadas y distribuidas. A la vez que puede disponer de un controlador central o varios controladores descentralizados, los dispositivos de interfaces, sensores y actuadores pueden también ser controladores (como en un sistema “distribuido”) y procesar la información según el programa, la configuración, la información que capta por si mismo, y tanto actuar como enviarla a otros dispositivos de la red, sin que necesariamente pasa por otro controlador.

Esquema de Arquitectura de Sistema Domótica Híbrida/Mixta

Medios de Transmisión / Bus El medio de transmisión de la información, interconexión y control, entre los distintos dispositivos de los sistemas de domótica puede ser de varios tipos. Los principales medios de transmisión son: 

Cableado Propio – La transmisión por un cableado propio es el medio más común para los sistemas de domótica, principalmente son del tipo: par apantallado, par trenzado (1 a 4 pares), coaxial o fibra óptica.

Cableado Compartido – Varios soluciones utilizan cables compartidos y/o redes existentes para la transmisión de su información, por ejemplo la red eléctrica (corrientes portadoras), la red telefónica o la red de datos.

Inalámbrica – Muchos sistemas de domótica utilizan soluciones de transmisión inalámbrica entre los distintos dispositivos, principalmente tecnologías de radiofrecuencia o infrarrojo.

Cuando el medio de transmisión esta utilizado para transmitir información entre dispositivos con la función de “controlador” también se denomina “Bus”. El bus también se utiliza muchas veces para alimentar a los dispositivos conectados a el (por ejemplo European Instalation Bus – EIB).

Los Protocolos de Domótica

Los protocolos de comunicación son los procedimientos utilizados por los sistemas de domótica para la comunicación entre todos los dispositivos con la capacidad de “controlador”.

Existen una gran variedad de protocolos, algunos específicamente desarrollados para la domótica y otros protocolos con su origen en otros sectores, pero adaptados para los sistemas de domótica. Los protocolos pueden ser del tipo estándar abierto (uso libre para todos), estándar bajo licencia (abierto para todos bajo licencia) o propietario (uso exclusivo del fabricante o los fabricantes propietarios).

Elección de Sistema de Domótica

No existe ningún sistema de domótica que es el mejor para todas las situaciones, desde todos los aspectos. Cada uno se los sistemas de domótica tienen sus ventajas e inconvenientes, sin embargo, hay una gran oferta en el mercado y para cada situación hay uno o varios sistemas que se adaptarán a la mayoría de los criterios que se puede exigir de un sistema de domótica.

Para una elección de sistema de domótica adecuada (para una vivienda o una promoción de varias viviendas con zonas comunes, etc.) es preciso tener en cuenta los siguientes aspectos: 
Tipología y Tamaño – La tipología del proyecto arquitectónico (apartamento, adosado, vivienda unifamiliar), y su tamaño. 
 Nueva o Construida – Si la vivienda no se ha construido todavía hay prácticamente libertad total para incorporar cualquier sistema, pero si la vivienda esta ya construida, hay que tener en cuenta la obra civil que conllevan los distintos sistemas.
Las Funcionalidades – Las funcionalidades necesarias de un sistema de domótica suele basarse en la estructura familiar (o la composición de los habitantes) y sus hábitos y si el uso es para primera vivienda, segunda vivienda o vivienda para alquiler, etc.
La Integración – Además de los aparatos y sistemas que se controla directamente con el sistema de domótica hay que definir con que otros sistemas del hogar digital que se quiere interactuar.
Los Interfaces – Hay una gran variedad de interfaces, como pulsadores, pantallas táctiles, voz, presencia, móvil, Web, etc. para elegir e implementar. Los distintos sistemas disponen de distintos interfaces. .
El Presupuesto – El coste varía mucho entre los distintos sistemas, y hay que equilibrar el presupuesto con los otros factores que se desea cumplir.
Reconfiguración y Mantenimiento – Hay que tener en cuenta con que facilidad se puede reconfigurar el sistema por parte del usuario y por otro lado los servicios de mantenimiento y post venta que ofrecen los fabricantes y los integradores de sistemas.

Beneficios

Los beneficios que aporta la domótica son múltiples, y en general cada día surgen nuevos. Por ello creemos conveniente agruparlos en los siguientes apartados:

a) El ahorro energético gracias a una gestión tarifaria e "inteligente" de los sistemas y consumos.

b) La potenciación y enriquecimiento de la propia red de comunicaciones.

c) La más contundente seguridad personal y patrimonial.

d) La teleasistencia.

e) La gestión remota (v.gr. vía teléfono, radio, internet, etc.) de instalaciones y equipos domésticos.

f) Como consecuencia de todos los anteriores apartados se consigue un nivel de confort muy superior. Nuestra calidad de vida aumenta considerablemente.

CONSTRUCCIÓN TRADICIONAL CON TIERRA COMO MÉTODO DE AHORRO ENERGÉTICO

Tipologías de construcción con tierra (Método constructivo):

  

Alrededor de todo el mundo, se han dado a lo largo de los siglos diferentes soluciones, todas ellas con sus peculiaridades y diferencias en función de sus usos, diferencias y técnicas constructivas. Las principales son el adobe, el tapial, el bloque de tierra compactada (o comprimida), la tierra vertida, el cob, el entramado y encestado, etc. Se estudiarán los más importantes que se dan en España.

Con este trabajo se pretende demostrar la viabilidad de la utilización de este material y los sistemas constructivos que de su aprovechamiento se derivan considerando que es una forma económica de conseguir una construcción masiva y, por tanto, de características técnicas apropiadas para utilizar en los sistemas de acondicionamiento pasivos de la vivienda.

ADOBE

Es una técnica de construcción basada en el empleo de piezas prismáticas de barro de dimensiones variables (alrededor de 10 x 20 x 35 cm.).

Se realizan haciendo una excavación de 1 ó 2 metros de profundidad eliminando las piedras con un cribado y la tierra superficial. Se abre un canal (amasadera o barrera) donde se extiende la tierra. Se vierte abundante agua y se espera al día siguiente. Se añaden los aditivos correspondientes (paja u otros) y ya tenemos la mezcla. Se vierte sobre una adobera o gradilla, se reparte y se aprieta con las manos con especial cuidado en las esquinas. El desmolde se efectúa levantando la adobera con cuidado en vertical. Tras uno o dos días de secado, se colocan en posición vertical hasta que toda la masa haya secado al sol y el viento. La época ideal para su fabricación es en primavera u otoño.

TAPIAL

Es una técnica basada en la compactación “in situ”, mediante golpeo de grandes masas de tierra en un encofrado o molde desmontable de madera, denominado “tapialera”.

La ejecución de la tapia se realiza con el montado del cajón o encofrado. A continuación se efectúa el vertido de la tierra junto con el agua en tongadas regulares de unos 10 a 20 cm de espesor. A continuación se compacta con el pisón hasta que llega un momento en el que sonido del apisonamiento cambia a un sonido metálico. Se repite la siguiente tongada hasta completar la altura de la tapialera. Al finalizar se retira el molde y se continúa a continuación. Actualmente la compresión se realiza mecánicamente

BLOQUE DE TIERRA COMPRIMIDA

Es una evolución del adobe obtenido mediante un proceso de prensado. Se le suelen añadir mayor número de aditivos para mejorar sus propiedades y durabilidad (generalmente cemento). El tamaño suele ser de 295 x 140 x 90 mm.

Las prensas utilizadas pueden ser de tres tipos:

Manuales: De bajos costes y mantenimiento y bajas presiones de compactación (20 Kp/cm²). Tienen una capacidad de trabajo de entre 200 y 400 unidades al día.

Con asistencia hidráulica: Se consiguen presiones de compactación mayores. Son más laboriosos, por lo que se consiguen menor producción.

Mecanizadas: Son mas caras y de mayor presión de compactación. Tienen mayor rendimiento de producción con entre 2.000 y 20.000 unidades diarios. Necesitas un aporte de energía eléctrica o motores de combustión lo que disminuye su sostenibilidad y acercándolo más al ladrillo cerámico.

TIERRA VERTIDA

Es una técnica constructiva basada en el secado de la tierra en obra. El proceso constructivo es similar al tapial, pero su diferencia principal es que no se produce compactación una vez introduciendo el barro dentro de la tapialera. Se retira el molde de una altura determinada una vez que su resistencia es suficiente para mantener su forma y se deja secar y endurecer mediante la acción del viento y el sol en la misma obra. Una vez que se ha secado, se realiza la misma operación sobre lo ya endurecido.

El suelo debe tener unas características muy arenosas o grabas y deberán ser estabilizadas.

 

Material	λ	Material	λ
Acero	47-58	Corcho	0,03-0,04
Agua	0,58	Aluminio	209,3
Aire	0,02	Fibra de vidrio	0,03-0,07
Madera	0,13	Hierro	80,2
tierra húmeda	0,8	Ladrillo	0,80
Vidrio	0,6-1,0	Ladrillo refractario	0,47-1,05

 

Aditivos y Características

Los sistemas de acondicionamiento pasivo pueden disminuir enormemente las necesidades energéticas pero no las resuelven en su totalidad, lo que hace imprescindible recurrir a fuentes convencionales que proporcionen el calor o frío necesario en cada momento.

Hay que destacar que el K-efectivo (coeficiente de transmisión térmica) disminuye cuando el color de la superficie es más oscuro y en los muros con orientación sur, creciendo progresivamente en orientaciones este, oeste y norte. Estas diferencias son aún más  significativas en muros con gran masa.

En cuanto a la energía incorporada en los materiales de construcción, existe una definición aceptada que podemos emplear: la energía incorporada de un material incluye toda la que se precisa en los distintos procesos necesarios para llevar el material a su lugar en el edificio, desde la extracción de las materias primas hasta su manufactura y erección; incluye la energía asociada al transporte (y a la parte proporcional de la infraestructura necesaria para que éste sea posible) tanto como la parte proporcional de los equipos y maquinaria necesarios para todos esos procesos.

Otras ventajas apreciables, desde el punto de vista del coste energético, pueden ser consideradas desde el mirador de los excesos de la construcción industrializada. El interés de la construcción con tierra desde la premisa de la reducción de los impactos ambientales reside en la naturaleza polifacética del material y sus propiedades térmicas y mecánicas, unido al hecho de que su fabricación es totalmente viable sin un consumo de energía contaminante, debido a que en todas las fases de fabricación del adobe o tapial tradicionales es posible utilizar fuentes renovables de energía, ya que nunca se requiere la presencia de altas temperaturas (lo que constituye la diferencia sustancial con el ladrillo cerámico común).

Los aditivos añadidos a la tierra para distintos fines son muy variados, así como las características de la mezcla de la tierra en función del uso que se le dé.

Para la construcción de tapial en tierra vertida, la textura del suelo utilizado debe de tener un máximo de arcilla del 20%, mientras que la suma de arena y gravas permite que llegue hasta el 75%. De esta manera una tapia tiene una densidad típica que varía entre 1700 y 2200 kg /m³ y una resistencia a compresión de entre 1 y 15 N/mm² en función del grado de compactación. En tierra vertida, la compactación ha sido nula y son los valores menores. Los aditivos que principalmente se utilizan en la fábrica de tapia son una tierra enriquecida con gravas, cascotes u otros materiales para garantizar el mejor compactado de la masa y aumentar su resistencia. También se puede añadir cal a la mezcla obteniendo lo que se denomina tapial real. Otra manera de reforzar la tapia es mediante el reforzado de las caras con ladrillos o mampuestos y reforzando las juntas mediante morteros de yeso, cal o cemento reduciendo los efectos de la retracción. Estos refuerzos, en ocasiones, presentan forma curvada en las esquinas para facilitar la compactación llamándose brencas.

La tierra utilizada para la fabricación de adobes permite una cantidad de arcillas de hasta el 40%, debido a que al ser bloques menores, la retracción será menor. No obstante conviene comprobar que la cantidad de arcillas expansibles sea lo menor posible. La densidad típica oscila entre los 1200 y 2000 kg /m³ con una resistencia a compresión de entre 1 y 5 N/mm². Se suele añadir cemento en una proporción del 4 al 8% para aumentar su resistencia.

En la fábrica de bloques de tierra comprimida la densidad seca varía entre 1500 y 2200 kg/m³, siendo ligeramente mayores que el adobe. La calidad de la tierra debe ser parecida a los adobes, pero debido a la compresión la resistencia a compresión puede llegar a 25N/mm².

Algunos de los aditivos y técnicas para aumentar la durabilidad de los muros es la colocación de cimientos y zócalos de mampostería para reducir la absorción capilar de agua y la erosión en la base del muro. Se usan morteros plásticos transpirables. La estabilización de la tierra puede llevarse a cabo mediante los siguientes procedimientos:

1        Compactación (usado en tapial y BTC)

2        Adición de agentes ligantes (usado en tierra vertida y adobe)

o Fibras vegetales

o Cemento

o Cal

3        Adición de impermeabilizantes

o Emulsiones bituminosas

o Agentes hidrofugantes

La compactación expulsa el aire de la matriz del suelo produciendo un aumento de la densidad que se traduce en una mejora en una mayor resistencia mecánica, reduce la porosidad y permeabilidad del agua, comprensibilidad, estabilidad dimensional y una mayor durabilidad.

La estabilización con cemento (3-12%) combinada con la compresión aumenta sinérgicamente la resistencia mecánica a compresión, mayor resistencia a la erosión hídrica y reduce la retracción del material. La cal ofrece mejores resultados que el cemento en porcentajes altos de arcillas, y aumentando su sostenibilidad, aunque se suele utilizar en combinación. Las fibras se añaden entre 5 y 30 Kg. de paja por m³ de suelo mejorando la resistencia a tracción y disminuyendo la aparición de grietas en el secado. Se pueden utilizar otras fibras como sisal, cáñamo o pelo animal (crines).

Una adición utilizada regularmente es la inclusión de arcillas coloreadas, especialmente en el tapial, produciendo superficies atractivas.

También se puede añadir repelente hidrofóbicos al agua de la mezcla para diferentes uso, que se desarrollará más adelante.

Visto todo esto, otra de las características fundamentales en las que el ahorro energético es importante en las construcciones de tierra es en el ahorro para la climatización interior, debido a  la conductividad térmica de la tierra, haciendo de aislante mejor que otros materiales. Las pérdidas de calor y condensaciones en los puentes térmicos de los edificios viene medido por la transmitancia térmica U (W/m² ºC) que se obtiene mediante el calculo de la resistencia térmica total del componente constructivo R_T que a su vez se calcula mediante la conductividad térmica del material y su espesor, en el que la tierra tiene un valor mucho menor que otros materiales de construcción. De esta manera, mientras el tapial puede llegar a valores de 0,34 W/m² ºC y las otras tipologías aunque son ligeramente mayores, pueden llegar a 0,4; El abobe con una densidad de 750 kg/m³ tan solo tiene un valor de 0.25 W/m² ºC, siendo el menor de los materiales utilizados en construcción. El ladrillo tiene un valor de 0.85 W/m² ºC y el hormigón en masa de 1.50 W/m² ºC, lo que nos da idea del valor de aislante térmico que supone la tierra cruda. En la siguiente tabla, podemos ver los varios materiales junto con su conductividad:

Se observa que la tierra húmeda tiene un valor similar al ladrillo, pero una vez que ha secado, disminuye este valor hasta la mitad, lo que significa que en muros de tierra la inercia térmica es del orden de 7 a 10 horas para un muro de 280 mm. El espesor mínimo de un muro exterior de 280 mm es generalmente requerido para satisfacer sin aislamiento adicional los requisitos del CTE. Si se coloca el aislante térmico convencional, obtendríamos un aislante mayor, lo que supone un importante ahorro energético en la climatización del edificio. Por otro lado si se decide no colocar el aislante térmico, la climatización sería la misma que otra tipología de construcción, pero ahorrará energía ya elevada necesaria para la fabricación de los materiales necesarios.

El coste energético de fabricación dependerá, principalmente, de la cantidad de material utilizado y de su naturaleza, así como de la durabilidad general de la construcción. Por el contrario, el coste energético de mantenimiento, a igualdad de cantidad y naturaleza de los materiales, dependerá, significativamente, del diseño particular con que se empleen. Adoptar las formas adecuadas puede suponer un ahorro de energía considerable; La composición en detalle y la distribución de los espacios que son propios de la arquitectura bioclimática son un punto de partida indispensable cuya observancia cada vez se halla más extendida en la arquitectura reciente de los países en vías de desarrollo y los países ricos de la franja cálida.

Usos y Aplicaciones

En la antigüedad, las primeras casas y ciudades se construyeron con tierra cruda. Hoy, para levantar nuestros hogares empleamos materiales de elevada energía incorporada, de difícil reciclaje y que en ocasiones, incluso incorporan elementos tóxicos. Puede que haya motivos más que justificados para volver a reivindicar la sencillez y propiedades del barro.

La tierra como material de construcción está disponible en cualquier lugar y en abundancia. Y aunque fueron las casas más primitivas las que se edificaron con tierra cruda, estas técnicas no son algo del pasado: hoy en día, de un tercio a la mitad de la población mundial vive en casas de tierra. En los lugares en que es tradicional se mantiene, y en algunos países desarrollados se continúan llevando a cabo experiencias y se investiga sobre sus aplicaciones incluso al nivel de construcción plurifamiliar o prefabricada. Buenas noticias, pues, para el entorno y la construcción más responsable.

Son muchísimos los testimonios arqueológicos e históricos de la construcción con tierra, pero, además, el barro abunda actualmente en las sencillas construcciones populares de gran parte del mundo.

Los orígenes del uso de la tierra para construir cobijo se remontan a los primeros asentamientos humanos. En España, se han hallado pruebas en yacimientos de poblados de la edad de bronce y, posteriormente, de íberos y romanos. Posteriormente, fueron los árabes quienes impulsaron y perfeccionaron la técnica. La construcción con tierra fue el sistema de construcción más empleado en gran parte de la meseta central, aunque se encuentran testimonios por toda la península.

Algunas de las grandes civilizaciones como la persa o la egipcia construyeron ciudades enteras con tierra cruda. Algunos ejemplos pueden ser los de Tobouctou en Mali, Marrakech en Marruecos, o Shibam en Yemen, que desafía todos los prejuicios con edificios de tierra de casi 30 m de altura.

El hecho de hallar todavía en buen estado muchas obras de tipo monumental en tierra refleja como de duraderas puede llegar a ser. La tierra se empleó para levantar fortificaciones, castillos, murallas, ermitas, mezquitas, graneros, molinos y viviendas populares, en lugares como el Sahara, el Magreb, África Central y Oriental, América Latina, o toda Europa, incluyendo también lugares lluviosos como Suecia, Noruega y Dinamarca.

Hay que destacar la presencia en la actualidad de la tierra cruda en la construcción. En los países con mayor necesidad de viviendas y menos recursos como sucede en casi toda África, Oriente Medio y América Latina, la tierra es el material de construcción que predomina. En China e India hay más de 50 millones de casas de tierra. En zonas como Europa, sin embargo, la tierra está prácticamente ignorada en la construcción nueva, aunque forma parte del paisaje cotidiano en muchas regiones rurales donde todavía se mantienen viviendas y patrimonio de tierra.

La construcción con tierra cruda tiene diferentes limitaciones como son los altos costes de ejecución y mantenimiento, problemas de durabilidad, las retracciones de las arcillas (1-12%) que pueden provocar grietas y la aptitud del suelo. No es un material de construcción estandarizado y no es impermeable, por lo que debe ser protegido de las lluvias y heladas. Sin embargo, tiene numerosas ventajas, lo que lo convierte en un material muy interesante en la construcción sostenible. En un material, que por el mero hecho de su utilización, además de lo ya expuesto anteriormente, provoca un ahorro energético debido a:

1    Regula la humedad ambiental en el interior de la construcción suavizando la sensación térmica

2  Almacena calor y trabaja como termorregulador. En invierno toma calor de día y lo desprende durante la noche y en verano retiene el calor exterior de día y perdiéndolo de noche debido a una gran inercia térmica.

3   Es reutilizable y los gastos energéticos en su reciclaje son mínimos, ya que solo hay que derribarlo e incorporar el material al suelo de donde se obtuvo.

4   Economiza materiales de construcción y costes de transporte ya que se obtiene en el mismo lugar en donde se va a emplazar la obra o cercano, por lo que los gastos energéticos en el transporte de materiales son mínimos.

5  Es apropiado para la autoconstrucción, disminuyendo los gastos económicos y energéticos en el transporte de maquinaria pesada.

6  Preserva la madera y otros materiales orgánicos, ya que debido a su capilaridad, absorbe la humedad de estos materiales alargando la vida útil de los mismos, con los diferentes ahorros que esto supone.

La tierra se puede utilizar en todas las partes de una construcción, tanto en los muros exteriores, interiores, suelos y cubiertas. La tierra la utilizaremos de distinta manera dependiendo de la parte del edificio que se quiera construir. La proporción de la tierra utilizada variará según la situación.

Los suelos están expuestos al desgaste y deben resistir presión, abrasión, ser impermeables y estar libres de fisuras. Sobre el barro se suelen utilizar revestimientos de cerámica, madera o piedra.

Las paredes, como ya hemos explicado, además de soportar la estructura, deberá tener aislamiento suficiente para la temperatura, cuyas condiciones ya hemos explicado. La superficie de la pared debe ser atractiva y así nos evitaremos tener que darle complejos revestimientos posteriores. Deben ser protegidas de las inclemencias del tiempo durante la fase de construcción.

Las cubiertas también pueden ser recubiertas con tierra. Las cubiertas planas es uno de los desafíos mayores en los países en vías de desarrollo, es hacer exitosa la construcción de cubiertas de barro resistentes a las inclemencias del tiempo. Una cubierta en tierra acertada puede suponer una disminución de costes económicos del 25% y un recorte de gastos energéticos importantes en la elaboración de los materiales de cubierta.

En algunas edificaciones religiosas de Europa se pueden encontrar bóvedas y cúpulas de adobe. En los climas áridos facilitan un mejor control climático, debido a su altura en el centro de la cúpula donde el aire caliente fácilmente puede ser descargado por las aperturas. En los climas fríos, debido a que la superficie es menor para un mismo volumen, la pérdida de calor es menor reduciendo así la energía necesaria para calentar los espacios. A todo esto, hay que sumar que es una opción más económica que los techos inclinados o planos de tierra.

Otra de las utilizaciones es en los baños. El uso del barro en los baños mejora la higiene del mismo ya que absorben la humedad del interior cuando es superior al 50% y la aportan al medio cuando esta baja de ese valor. La reducirse la humedad rápidamente en los baños no es posible el crecimiento de hongos, mientras que en los baños cubiertos de azulejos, la humedad se mantiene largos periodos permitiendo el crecimiento de los hongos en las juntas de los mismos. Con este uso nos ahorramos tiempos de ventilación, productos de limpieza…

Con el barro se pueden fabricar mobiliarios y artefactos sanitarios como el marco del espejo y repisas integradas en la pared. Los lavabos pueden construirse con barro crudo impermeabilizándolo añadiéndole un 1% de repelente al agua de la mezcla y pintando con el mismo repelente la superficie, una vez construido. Se pueden esculpir jaboneras o pequeñas repisar para cepillos. De esta manera se consigue unos baños atractivos que a su vez reducen los costos económicos y energéticos en la fase de ejecución.

Una ventaja adicional del adobe, es que permite fácilmente modificar la construcción una vez realizada, derruir un muro o ampliar la vivienda con una nueva dependencia. Provoca menos problemas que la construcción habitual, pues el adobe se pueden reciclar in situ en los muros de la nueva obra y el resto se transforma en tierra que se incorpora al suelo, dejando un mínimo de cascotes. Además, no hay excesiva dificultad para insertar en las paredes existentes las rozas para instalar nuevos servicios de agua y luz, con lo que el mantenimiento e incorporación de nuevas redes de luz, agua o comunicaciones, se resuelven en este tipo de construcciones de forma más sencilla y con menos gasto.

Conclusiones

A modo de conclusión expondremos un resumen de los diferentes ahorros energéticos llevados a cabo con la construcción tradicional del uso de la tierra:

Se ha explicado como debido a la conductividad térmica de la tierra es más fácil mantener una climatización interior con menor gasto energético aplicado gracias a la rotura del puente térmico que se produce siendo más favorable que otros materiales como el ladrillo, el hormigón o la piedra.

El uso de la construcción con tierra te permite fácilmente construir una cubierta abovedada lo que permite en climas cálidos evacuar el aire caliente por la parte de mayor elevación sin necesidad de tener un equipo de ventilación asistida aprovechando la diferencia de la densidad del aire en función de su temperatura. Para climas fríos, al ser edificios con una marcada forma esférica, el volumen interior es menor lo que significa que la energía necesaria para su calentamiento también es más reducida.

Los muros y cubiertas de tierra, debido a su porosidad funcionan como un regulador de humedad ambiental en el interior de la construcción suavizando la sensación térmica.

Es capaz de almacenar calor lo que le permite trabajar como termorregulador. El invierno toma calor durante el día desprendiéndolo durante la noche y en verano impide que el calor del día entre en su interior, perdiéndolo durante la noche.

Al ser un material reutilizable de una gran sencillez, los gastos energéticos necesarios al final de la vida útil de la construcción son mínimos, así como el impacto ambiental ocasionado por los desechos ya que es tierra que puede ser incorporado el terreno en el mismo lugar donde estaba emplazado.

Los materiales de construcción, además de ser más baratos, los gastos de transporte son nulos o prácticamente inexistentes, ya que se obtiene del mismo lugar de la obra o de algún sitio cercano

Son materiales apropiados para la autoconstrucción haciendo innecesario el transporte de maquinaria pesada y el consecuente ahorro de combustible, tanto en el transporte, como en la utilización de la misma.

Gracias a la capilaridad de la tierra, absorbe la humedad de los materiales en los que se encuentra en contacto, preservando la madera y otros materiales orgánicos alargando su vida útil, optimizando la energía necesaria para la fabricación de los mismos.