En gran parte de España hay innumerables casas antiguas con mampostería de piedra. Si los muros de piedra todavía sirven, tras un proyecto de arquitecto, pueden rehabilitarse. En este post se propone una manera, de entre las muchas que hay, de conseguir una vivienda con baja demanda energética.

Con este post se sigue con el análisis de sándwiches con el propósito de cumplir con los valores orientativos de los parámetros característicos de la envolvente térmica (en este caso, una hachada) para el pre dimensionado de soluciones constructivas en uso residencial. Dichos valores están en la tabla E.1 del apéndice E del Documento Básico HE Ahorro de energía del Código Técnico de la Edificación, publicado en el BOE el 12 de septiembre de 2013.

Por tanto, en este post analizaremos cómo mejorar la eficiencia de un muro de mampostería de piedra cumpliendo con los valores orientativos del apéndice E. Se parte de la premisa que se aislará sólo por el exterior del muro, es decir, con un sistema SATE (Sistema de Aislamiento por el Exterior), y que se dejará vista la piedra por el lado interior.

El Sándwich de fibras de madera y celulosa + mampostería de piedra, se compone de dos componentes:

  • un aislamiento térmico-acústico en dos capas: una semirrígida e impermeable de fibras de madera de alta densidad de 180 kg/m³, y otra de fibras de madera insuflada de 35-45 kg/m³, entre vigas I-joist que, como montantes, son la subestructura de un revestimiento en madera,
  • y un muro de mampostería de piedra caliza, como masa térmica.

 

El coeficiente de conductividad térmica de la capa semirrígida de fibras de madera es de 0,042 W/m°K. Entonces la resistencia térmica K es de 1,4286 W/m²k para un espesor de 60 mm. Se presenta en forma de panel semirrígido y está machihembrado.

Las propiedades físicas de las fibras de madera son:

 

Densidad (kg/m³) 140
Calor específico c (J/kg.K a 20°C) 2100
Conductividad térmica λ (W/m°K) 0.042
Resistencia al  paso del  vapor  de agua μ ≤3
Comportamiento al fuego según Euroclase E

 

El coeficiente de conductividad térmica de las fibras de madera insufladas es de 0,038 W/m°K. Entonces la resistencia térmica K es de 4,2105 W/m²k para un espesor de 160 mm. Se presenta en forma de panel semirígido y está machihembrado.

Las propiedades físicas de las fibras de madera son:

 

Densidad (kg/m³) 35-45
Calor específico c (J/kg.K a 20°C) 2100
Conductividad térmica λ (W/m°K) 0.038
Resistencia al paso del vapor de agua μ ≤2
Comportamiento al fuego según Euroclase E

 

El muro es de mampostería de piedra caliza de dureza media y cemento de cal de 60 cm de espesor (es el grosor habitual).

Por ser un muro antiguo y obsoleto en la construcción actual que no está contemplado en las tablas de documentos oficiales, para poder calcular la resistencia térmica se subdivide en dos capas. Se divide el espesor del muro en los materiales distintos que lo componen según el porcentaje aproximado que cada material ocupa en la totalidad del elemento:

  • mortero de cal[1]: se considera el 30 %, entonces, 18 cm de espesor. La resistencia térmica es de 0,3273 m²k/W.
  • mampostería de piedra caliza: se considera el 70 %, entonces, 42 cm de espesor. La resistencia térmica es de 0,30 m²k/W.

 

El esquema de este sándwich es el siguiente, del exterior al interior:

1º.- Revestimiento en madera de 22 mm de espesor.

2º.- Cámara de aire creada por los rastreles verticales.

3º.- Membrana impermeable, traspirable y cortavientos, con un Sd variable. Opcional.

4º.- Una primera capa de aislamiento con paneles de fibras de madera de 60 mm de espesor, impermeable, transpirable y cortavientos. Los paneles están machihembrados.

5º.- Una segunda capa de aislamiento con fibras de madera insufladas de 160 mm de espesor entre los montantes.

6º.- Vigas I-joist como montantes verticales de 160 mm de canto con las alas de madera microlaminada (LVL) y alma de panel de fibras duras, sin puente térmico.

7ª.- Lámina reguladora de vapor con un Sd variable.

8ª.- Muro de mampostería de piedra caliza de 600 mm de grosor.

 

La primera capa de aislamiento se coloca como una piel continua, sin puentes térmicos. Y sobre ella se atornillan los rastreles verticales llegando hasta los montantes I-joist. Estos rastreles crean la cámara de ventilación. No obstante, el rastrel puede tener más altura si se desea una cámara más gruesa según los requisitos. En climas cálidos es el doble de espesor (hasta 6 cm).

Los montantes I-joist se sujetan a la mampostería con los anclajes adecuados.

La transmitancia térmica U total de este sándwich es de 0,157 W/m²k, un valor inferior al límite Um de la zona E (0,25) para muros de fachadas y cerramientos en contacto con el terreno.

Haciendo la comprobación de condensaciones intersticiales con el programa WUFI (Wärme und Feuchte Instationär), no las hay. Se ha considerado una temperatura interior de 22° C, con una humedad relativa del 50 % del aire, y una exterior de 5° C, con una humedad relativa del 80 % del aire.

Con este sándwich se consigue un desfase térmico de 24 horas en cuanto a la protección contra el calor estival.

 

Desde el punto de vista del aislamiento, se muestran los pros y contras de cada uno de los aislamientos:

De las fibras de madera de alta densidad.

Pros:

  • Las fibras de madera es un material ecológico y, por tanto, contribuyen a construcción sostenible.
  • Es reciclable y renovable.
  • Débil costo energético. Requiere hasta un 40 % menos de energía que los paneles de fibras de madera de proceso húmedo.
  • Contiene más madera, 94-96 %, que los paneles de fibra de madera de proceso húmedo.
  • Este material tiene una buena resistencia mecánica.
  • Reducción de puentes térmicos.
  • Como el panel es impermeable, no es obligatorio el uso de una membrana impermeable.
  • No produce irritaciones cutáneas.
  • Compatibilidad biológica certificada en Alemania.
  • Apertura a la difusión del vapor de agua μ de 2 a 10 en función del tipo de panel. Alta capacidad de regulación de la humedad.
  • Muy buen compromiso entre aislamiento térmico (caliente/frío) por su baja difusividad térmica y acústico (tanto a los ruidos aéreos como de impacto). El machihembrado contribuye a la reducción de la transmisión de sonidos.
  • Las fibras de madera tienen una contribución excelente para el confort en verano, ya que el desfase térmico alcanzado con las fibras de madera es de unas 5 veces mayor frente a los aislantes usuales como el poliuretano y el poliestireno extruido, comparando un mismo grosor de material.
  • Material no consumible por los roedores.
  • En cuanto al fuego: se chamusca y no se derrite como los aislantes sintéticos, se puede predecir la velocidad de carbonización y la alta masa térmica inhibe la penetración de calor.

Contras:

  • Es combustible.
  • A veces contienen sustancias químicas para retrasar la combustión.
  • Como es de proceso seco, contienen resinas de poliuretano.
  • Es caro.
  • En los paneles bajo teja o impermeables se impregnan de bitumen, parafina o látex.
  • Puede pudrirse en caso de humedad persistente.
  • Si se coloca un revestimiento en madera con huecos entre las lamas, hay que colocar una membrana impermeable de color negro.

 

De las fibras de madera insufladas.

Pros:

  • Relleno homogéneo de los huecos.
  • Las fibras de madera es un material ecológico y, por tanto, contribuyen a construcción sostenible.
  • Excelente aislamiento acústico.
  • Es reciclable y renovable.
  • Débil costo energético.
  • No produce irritaciones cutáneas.
  • Compatibilidad biológica certificada en Alemania.
  • Apertura a la difusión del vapor de agua μ de 2 a 10 en función del tipo de panel. Alta capacidad de regulación de la humedad.
  • Muy buen compromiso entre aislamiento térmico (caliente/frío) por su baja difusividad térmica.
  • Material no consumible por los roedores.

Contras:

  • Para su aplicación se necesitan máquinas específicas manejadas por profesionales.
  • Es combustible.
  • A veces contienen sustancias químicas para retrasar la combustión.
  • Como requiere hacer agujeros (y bastantes), hay prestar atención en su sellado.
  • Tras el insuflado de la celulosa, es recomendable certificar mediante sondajes de que se han rellenado todos los huecos.
  • Se requiere instalar una barrera de vapor.
  • Tiene un buen precio.
  • Puede pudrirse en caso de humedad persistente.

 

De la mampostería de piedra caliza:

Pros:

  • En general, los procesos de elaboración o transformación que se aplican a los materiales pétreos son, normalmente, poco consumidores de energía.
  • Excelente durabilidad.
  • Resiste bien la compresión.
  • Impermeable (sin grietas).
  • Alta inercia térmica (siempre que superen los 50 cm de grosor).
  • Según una de las leyes de las dinámicas térmicas: los materiales de masa térmica (como los materiales pétreos) almacenarán el calor, lo mantendrán y, suavemente irradiarán ese calor en el tiempo, es decir, cogerán la temperatura ambiental media y mantendrán esa temperatura durante mucho tiempo. Esto es una gran ventaja sólo si las piedras están en el «interior» y tienen una “manta caliente” en el exterior para impedir que penetre el frío.

Contras:

  • La piedra es un aislamiento malísimo.
  • La gestión de la humedad en una casa antigua es un eje fundamental de un proyecto de rehabilitación. Contrariamente a las nuevas construcciones, donde la estrategia adoptada es la de cortar todo riesgo de humedad, los materiales utilizados en los edificios antiguos son, generalmente porosos y dejan migrar la humedad, sea en forma de vapor o en agua líquida.  Por tanto, se debe tener cuidado en mantener la capacidad de los muros de controlar y eliminar la humedad contenida de forma natural (principalmente a través de la evaporación), y limitar los aportes de humedad (limitar el ascenso capilar, mantener buenos enlucidos, evitar el riesgo de condensación, garantizar una ventilación efectiva del edificio). El uso de materiales capilares y permeables al vapor de agua, ya sea para el aislamiento, cualquier membrana o los recubrimientos de acabado interior y exterior (enlucidos, etc.).
  • Tratándose de una rehabilitación, hay que rejuntar con mortero. Lo cual es un proceso lento y cuidadoso, sobre todo si se deja la cara interna a la vista. Una buena alternativa es aplicar un enlucido interior de corrección térmica con materiales ecológicos y transpirables (morteros de cal hidráulica natural y cáñamo, etc.) de débil efusividad (limitan la sensación de pared fría). Este enlucido no perturba el equilibrio higrométrico del muro y, al mismo tiempo, seguir beneficiándose de la inercia térmica del muro. No todo debe ser enlucido, se puede dejar o añadir más piedras en lugares estratégicos (como los alrededores de una chimenea) para proporcionar masa térmica.
  • La extracción de la piedra causa un impacto grande en el paisaje.

 

Finalmente, se exponen las ventajas e inconvenientes de este sándwich:

Ventajas:

  • Un SATE aísla térmicamente el edificio, impermeabiliza la fachada a la vez que permite la difusión del vapor de agua, elimina el riesgo de condensaciones tanto intersticiales como superficiales y mejora el confort interior de las viviendas.
  • Con el Sistema de Aislamiento Térmico por el Exterior SATE se puede llegar más fácilmente al cumplimiento del nuevo Documento Básico de Ahorro de Energía del CTE de 2013.
  • Excelente confort estival en climas cálidos, ya que se supera el mínimo de 12 horas recomendado (de hecho, son 24 horas), gracias a la gran inercia térmica de los muros de mampostería. El flujo de calor del exterior que atraviesa el sándwich es extremadamente débil: el calor casi no llega al lado interior. La piedra ayudará a guardar el espacio interior agradable porque tiende a estabilizar la temperatura en un nivel constante.
  • Los puentes térmicos son mucho más fáciles de resolver.
  • Se limitan en gran medida los riegos de condensación en el muro “desplazando” el punto de rocío fuera del muro de piedra.
  • Con un SATE se busca no degradar el comportamiento original de una casa de piedra antigua: en verano, las superficies interiores del muro de mampostería están frías; y en inverno, están calientes.
  • Con el SATE y una restauración o enlucido de la cara interior del muro, se pueden aprovechar viejos muros que por su mezcla de materiales (rocas, pizarras e, incluso, ladrillos huecos contorneando los huecos) no son atractivos estéticamente.
  • Usando una analogía, la combinación aislamiento de fibras de madera-muro de mampostería mantiene un comportamiento de tipo Gore-Tex. Que transpira. Es importante, sobre todo, en muros de mampostería que tienen materiales sensibles al agua (rocas blandas, etc.); y para no limitar el potencial de secado de los muros en el lado interior.
  • No se pierde superficie útil interior.
  • En su colocación, no hay mudanza de los usuarios de la vivienda.
  • El muro de mampostería de piedra es la estructura portante.

Inconvenientes:

  • Como se engrosan los muros por el exterior, habrá problemas en mantener el plano de las fachadas en el caso de las viviendas adosadas.
  • Los muros de mampostería de piedra tradicionales no soportan un terremoto.
  • Cambia la estética del edificio: ya no se ve una casa de piedra…
  • Una alternativa a este sándwich es colocar, en secuencia desde el exterior, un revestimiento de piedra, una cámara con aislamiento, y finalmente, el muro de mampostería de piedra.

 

Como conclusión, con una climatología cada vez más influida por el cambio climático, más calor (las temperaturas seguirán subiendo y no se logrará cumplir con los acuerdos sobre el clima) y fenómenos meteorológicos extremos, este sándwich es una buena solución para climas mixtos como en las dos mesetas y la zona Norte de España, con inviernos fríos y veranos calurosos.

 

 

 

Puede ver la simulación 3d clicando en este enlace:

https://skfb.ly/6nBnq

Para manejar el dibujo 3D, he aquí unas sencillas instrucciones para manejarlo con el ratón:

  1. Pulsando continuamente el botón izquierdo y arrastrando, gira el dibujo en todas las direcciones,
  2. Pulsando continuamente el botón derecho y arrastrando, desplaza el dibujo en todas las direcciones,
  3. Moviendo la rueda del ratón hacia arriba o abajo, se hace zoom más o menos.

 

[1] Según la tabla de morteros para el elemento Mortero de cemento o cal para albañilería y para revoco o enlucido.