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El fin de este post es mostrar que se puede construir una casa de madera con aislamientos y materiales sostenibles de producción local en España y baja huella de carbono.

Toda nueva edificación, a partir del 31 de diciembre de 2020, deberá cumplir los parámetros de un Edificio de Consumo de Energía Casi Nulo (EECN, o Net Zero Energy Building). En España, el CTE (Código Técnico de Edificación) introdujo en 2013 modificaciones en su apartado de ahorro energético. Lo cierto es que todavía no hay un marco definido a nivel estatal de lo que significa una vivienda de consumo casi nulo, es decir, cada país comunitario debe regularlo. Al amparo de esta normativa han surgido diferentes certificados de calidad, la mayoría de organismos europeos. En estos momentos, el estándar más extendido en Europa es el Passivhaus alemán, de iniciativa privada.

Como se considera que, por muy restrictivo que fuera finalmente el estándar fijado en España para un ECCN, los edificios Passivhaus lo cumplirían con creces.

Por tanto, en este post analizaremos la eficiencia de un sándwich para muros con aislantes como corcho, paja y arcilla cumpliendo con los valores del estándar Passivhaus.

Se parte de la premisa que se considerará un sistema constructivo en forma de cajones de madera con capacidad estructural, con relleno de paja como aislante, y que aislará por el exterior de dichos cajones con un sistema SATE (Sistema de Aislamiento por el Exterior) de corcho negro, y que las superficies interiores se enlucirán con arcilla sobre un empanelado, también de arcilla, que deja una cavidad para las instalaciones técnicas de electricidad y fontanería. Se busca una construcción lo más seca posible.

El Sándwich para muros de corcho + paja + arcilla, se compone de dos partes principales:

  • un aislamiento térmico-acústico en tres capas: una semirrígida de corcho negro expandido de alta densidad de 160 kg/m³, la paja de cereal, comprimida, de unos 120-130 kg/m³, y las diferentes capas de arcilla como enlucido y acabado.
  • y cajones de madera autoportantes como elemento estructural.

El corcho:

El coeficiente de conductividad térmica del corcho negro expandido es de 0,040-0,42 W/m°K. Entonces la resistencia térmica K es de 1,5 W/m²k para un espesor de 60 mm. Se presenta en forma de panel semirrígido y los cantos son a media madera.

Las propiedades físicas del corcho expandido son:

 

Densidad (kg/m³) 100-120
Calor específico c (J/kg.K a 20°C) 1670
Conductividad térmica λ (W/m°K) 0,40-0,042
Resistencia a la difusión del vapor de agua, μ 7 a 14
Comportamiento al fuego según Euroclase E-s1,d0
Energía gris para la fabricación, en MJ/Kg, para un espesor de 100 mm >45,50
Emisiones KgCO2e/Kg 16,50

Corcho negro expandido

La paja:

El coeficiente de conductividad térmica de la paja de cereal es de 0,052 W/m°K. Entonces la resistencia térmica K es de 7,6923 W/m²k para un espesor de 400 mm. Se presenta en un formato de bala o paca de paja.

Las propiedades físicas de la lana de oveja son:

 

Densidad (kg/m³)
Calor específico c (J/kg.K a 20°C) 1500
Conductividad térmica λ (W/m°K) 0.052
Resistencia a la difusión del vapor de agua, μ 1-2
Comportamiento al fuego según Euroclase B-s1, d0
Energía gris para la fabricación, en kWh/m2 De -26 a -39
Emisiones KgCO2e/m2 5-7

Bala de paja

 

La arcilla:

Las propiedades físicas del panel de arcilla (con una composición de arcilla, arena, paja picada y fibra de vidrio) y del enlucido de arcilla son:

 

Densidad (kg/m³) 1300/1800
Calor específico c (J/kg.K a 20°C) 1000/1000
Conductividad térmica λ (W/m°K) 0.47/0.91
Resistencia a la difusión del vapor de agua, μ 5-7
Comportamiento al fuego según Euroclase A1

 

Esquema constructivo:

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.- Una primera capa de aislamiento con paneles de corcho expandido de 60 mm de espesor. Los paneles tienen los cantos a media madera.

4º.- Membrana impermeable, traspirable y cortavientos, con un Sd variable (higrovariable).

5º.- Cajones estructurales con montantes de madera maciza de pino/abeto dimensionados según cálculo de estructuras, y tablero inferior de OSB de 15 mm y superior de MDF de 15 mm de espesor, con un formato de 1200 x 2500/3000 x 400/450 mm.

6º.- Relleno de los cajones con un aislamiento de paja de cereal (mejor trigo, aunque el centeno destaca por su flexibilidad, y el arroz, por su resistencia a la humedad)) comprimida.

7º.- Tablero de MDF de 15 mm de espesor, permeable al vapor de agua y de 550 kg/m3 de densidad.

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

8º.- Cavidad creada por los rastreles verticales para las instalaciones técnicas de electricidad y fontanería.

9ª.- Panel de arcilla de 22 mm de grosor.

10º.- Instalados estos paneles, se rejuntan con malla de yute y 2-3 mm de mortero de arcilla base. Como acabado, un enlucido final con arcilla fina de unos 2-3 mm.

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 de los cajones. 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 de hasta 6 cm.

La transmitancia térmica U total de este sándwich es de 0,109 W/m²k, un valor inferior al límite de 0,15 para muros de fachadas del estándar Passivhaus.

Haciendo la comprobación de condensaciones intersticiales con el programa WUFI (Wärme und Feuchte Instationär), no hay condensaciones intersticiales.

En la gestión del vapor de agua en las paredes aisladas con paja, se deben considerar unas reglas generales en cuanto a los valores de espesor de aire equivalente para la difusión del vapor (Sd) en el interior y en el exterior que deben respetar las caras exteriores e interiores estancas al aire. En esta pared en cuestión, revestimiento de madera ventilado y paneles interiores y exteriores, la regla a observar es:

SdExt < SdInt/5

Con este sándwich se consigue un desfase térmico de unas 25 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:

Del aglomerado de corcho negro expandido.

Pros:

  • Muy poco higroscópico, poco hidrófilo y poco capilar.
  • Buena estabilidad dimensional y resistencia a la compresión.
  • Muy buen compromiso entre aislamiento térmico (caliente/frío) y acústico (tanto a los ruidos aéreos, atenuación de los ruidos aéreos de 30 dB con 30 mm de espesor, como de impacto). Es un aislante antivibratorio.
  • Tiene un grado de impermeabilidad relativamente alto a la penetración del aire y agua.
  • Es difícilmente combustible, actúa como un ralentizador del fuego y no desprende gases tóxicos.
  • No le atacan los insectos y los roedores.
  • Gran durabilidad.
  • El corcho negro es el corcho más ecológico. En su fabricación no se añaden aditivos químicos. Resumiendo, su proceso de fabricación: triturado, secado, aglomerado en autoclave con vapor de agua recalentado (el aglutinante es la suberina, una resina natural del corcho), enfriamiento con agua, secado, escuadrado y corte en paneles.
  • Gran resistencia a los agentes químicos.
  • Es renovable y totalmente reciclable.
  • Débil costo energético.

Contras:

  • Es caro.
  • Como el turno de descorche del alcornoque varía entre 9 y 14 años, durante 150 años, es un material de producción lenta.

De la paja:

Pros:

  • Excelente aislamiento acústico. Para una pared de paja de 356 mm y enlucidos en las dos caras, resulta un índice de amortiguación acústica en laboratorio de Rw,P = 45 dB.
  • Es muy permeable al vapor de agua.
  • Es reciclable y renovable.
  • Débil energía gris.
  • Ligereza y facilidad de instalación.
  • Tiene una huella de carbono mínima.
  • Subproducto de la agricultura abundante.
  • La paja es un aislante que presenta una toxicidad al nivel de los COV excelente.
  • En Alemania y Austria existe una bala de paja certificada.
  • Es el aislante más barato, se le paga al agricultor 1 euro por bala. Para una casa se necesitan entre 200 y 300 pacas. O mejor dicho, bastan la cosecha de trigo de 3 hectáreas.
  • Resistente a los roedores y a las termitas. Las pruebas de Estados Unidos han demostrado que las termitas prefieren los marcos de las carpinterías de huecos y las puertas a la paja. Frente a los roedores: la paja tiene que estar exenta de semillas.
  • Resiste el fuego, ya que la compresión de las pacas expulsa el aire de su interior. En un test realizado en Francia, cuando la temperatura del fuego llegaba a los 600° C en el tejado, los sensores introducidos dentro de la paja indicaban una temperatura de 23° C. Al desmontar el tejado, se observó que sólo se quemó la paja superficial del lado interior de las pacas.

Test de incendio

Contras:

  • La ausencia de visibilidad y de seguridad en el aprovisionamiento es un freno al desarrollo de la construcción con paja. Está el problema de que los agricultores trabajan con grandes pacas, redondas o cuadradas, de 200 a 400 kg, no adaptadas a la construcción.
  • La paja es industrialmente explotada por los agricultores, raramente bio, utilizando semillas pretratadas y una cantidad de pesticidas, fungicidas, insecticidas y otros productos fitosanitarios, cuyos riesgos para la salud humana son conocidos hoy en día. Sin embrago, es mejor que la paja bio regrese a la tierra y que la no bio sea almacenada en los edificios.
  • Si está fresca, la paja es utilizable inmediatamente, sin embargo, no se puede volver a utilizar la paja como aislante al final de su vida útil. Ciertamente, se puede usar en una segunda vida como abono o camas para animales o biomasa para calefacción. Si se han aplicados enlucidos encima, no es fácil separarlos.
  • Disponibilidad aleatoria de la paja: hay que encontrar paja de calidad (de trigo o triticale -cebada, centeno, avena-), de hebras largas no rotas), bio, las posibilidades del calibrado de las pacas (anchura y altura constantes – 35 x 45 cm – y longitud correcta – entre 60 y 120 cm -), la estación de producción (más o menos los primeros cereales) y las condiciones meteorológicas para conseguir la paja más seca.

 

De la arcilla:

Sus características se analizarán en un próximo post sobre muros de adobe o tierra comprimida.

 

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

Ventajas:

  • La fabricación y el relleno de los cajones se hace en el taller, con las ventajas de la industrialización.
  • Entre las diferentes variaciones de un cajón estándar está el que tiene incorporadas unas riostras de madera. Así, no es necesario usar tableros o paneles para el arriostramiento de la edificación.
  • Si no se desea el revestimiento exterior de madera, la capa de corcho sirve de soporte para un enlucido exterior adecuado (y permeable).
  • Se puede montar una casa de 100 metros cuadrados en tres días.
  • Dada la importancia de revestir la paja, en lado interior se usan materiales naturales y permeables al vapor de agua, como la cal o la arcilla, porque sirven de protección frente al fuego y la humedad y proporcionan la inercia térmica necesaria. Además, los enlucidos de arcilla son un excelente regulador de la humedad.
  • Por la sencillez del sistema constructivo, se presta a la autoconstrucción. Hay cursos para ello[1].

Inconvenientes:

  • Es uno de los sándwiches con aislantes de origen biológico con mayor grosor en casas pasivas. En este caso, el muro tiene unos 59 cm de espesor.
  • El peor enemigo de la paja es el agua, lo cual obliga a una cuidadosa resolución de los detalles constructivos. Especial relevancia tienen el detalle del encuentro entre el cimiento y el muro para evitar la humedad capilar del subsuelo.
  • Siguiendo con el agua, la fase de construcción en obra es arriesgada, ya que la paja no puede tener más de un 20 % de humedad.
  • Si no se opta por la autoconstrucción, el coste de las pocas constructoras especializadas que hay en España es comparable al de las convencionales, e incluso superior, ya que hay pocos profesionales en este tipo de construcciones con paja.

Imagen de Ecococon – Observen los paneles de arriostramiento en las esquinas

Resumiendo, es uno de los sándwiches para muros más ecológicos, con materiales locales y de probada eficacia.

La paja tiene futuro como aislante. Un ejemplo revelador es el edificio Jules Ferry construido en la localidad francesa de Saint Dié des Vosges, de 7 plantas, en 2011. Es un edificio Passivhaus con una estructura de paneles CLT pero aislado con cajones prefabricados de madera rellenados de paja.

Imágenes de Prana House Sàrl – Edificio Jules Ferry

Imagen de Prana House Sàrl – Ampliación en Zürich – alerce en el exterior y enlucido de arcilla en el interior

Un libro interesante sobre la construcción con paja es “Regles professionnelles de construction en paille”, editado por Réseau français de la construction paille.

Puede ver la simulación 3d clicando en este enlace:

https://skfb.ly/68QXz

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] Consúltese en Red de construcción con paja.

Este post es casi un ejercicio teórico, pero el fin es mostrar que se puede construir una casa de madera con aislamientos y materiales sostenibles de producción local en España y baja huella de carbono.

Toda nueva edificación, a partir del 31 de diciembre de 2020, deberá cumplir los parámetros de un Edificio de Consumo de Energía Casi Nulo (EECN, o Net Zero Energy Building). En España, el CTE (Código Técnico de Edificación) introdujo en 2013 modificaciones en su apartado de ahorro energético. Lo cierto es que todavía no hay un marco definido a nivel estatal de lo que significa una vivienda de consumo casi nulo, es decir, cada país comunitario debe regularlo. Al amparo de esta normativa han surgido diferentes certificados de calidad, la mayoría de organismos europeos. En estos momentos, el estándar más extendido en Europa es el Passivhaus alemán, de iniciativa privada.

Como se considera que, por muy restrictivo que fuera finalmente el estándar fijado en España para un ECCN, los edificios Passivhaus lo cumplirían con creces.

Por tanto, en este post analizaremos la eficiencia de un sándwich para muros con aislantes como corcho y lana de oveja y con madera contralaminada (CLT, Cross laminated Timber) como elemento estructural cumpliendo con los valores del estándar Passivhaus. 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 madera contralaminada por el interior.

La superficie del lado interior de la madera contralaminada se deja sin revestir, es decir, sin barnizar, pintar o lasurar.

 

El Sándwich para muros de corcho + lana de oveja + CLT, se compone de dos partes principales:

  • un aislamiento térmico-acústico en dos capas: una semirrígida de corcho negro expandido de alta densidad de 160 kg/m³, y otra de paneles de lana de oveja de 30 kg/m³, entre vigas I-joist que, como montantes, son la subestructura de un revestimiento en madera,
  • y panales de madera contralaminada como elemento estructural.

Para la lana de oveja, se ha considerado el producto de Wool4build del grupo español Lerderval, en su composición Premium.

El coeficiente de conductividad térmica del corcho negro expandido es de 0,040-0,42 W/m°K. Entonces la resistencia térmica K es de 1,5 W/m²k para un espesor de 60 mm. Se presenta en forma de panel semirrígido y los cantos son a media madera.

Las propiedades físicas del corcho expandido son:

 

Densidad (kg/m³) 100-120
Calor específico c (J/kg.K a 20°C) 1670
Conductividad térmica λ (W/m°K) 0,40-0,042
Resistencia a la difusión del vapor de agua, μ 7 a 14
Comportamiento al fuego según Euroclase E-s1,d0
Energía gris para la fabricación, en MJ/Kg, para un espesor de 100 mm >45,50
Emisiones KgCO2e/Kg 1,727

Corcho negro expandido

El coeficiente de conductividad térmica de la lana de oveja es de 0,033 W/m°K. Entonces la resistencia térmica K es de 4,8485 W/m²k para un espesor de 160 mm. Se presenta en forma de panel flexible.

Las propiedades físicas de la lana de oveja son:

 

Densidad (kg/m³) 30
Calor específico c (J/kg.K a 20°C) 1600
Conductividad térmica λ (W/m°K) 0.033
Resistencia a la difusión del vapor de agua, μ 1-2
Comportamiento al fuego según Euroclase E
Energía gris para la fabricación, en MJ/Kg 43
Emisiones KgCO2e/Kg 0,624

Lana de oveja – Imagen de Wool4build

En comparación con la lana de roca y el poliuretano proyectado desde el punto de vista de la sostenibilidad:

 

  Lana de roca

de 120 kg/m³

Poliestireno extruido
Energía gris para la fabricación, en MJ/Kg, para un espesor de 100 mm 282,18 368,55
Emisiones KgCO2/Kg 18 54,40

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 de 30 mm creada por los rastreles verticales.

3º.- Una primera capa de aislamiento con paneles de corcho expandido de 60 mm de espesor. Los paneles tienen los cantos a media madera.

4º.- Membrana impermeable, traspirable y cortavientos, con un Sd variable (higrlovariable).

5º.- Una segunda capa de aislamiento con paneles flexibles lana de oveja 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.- Panel estructural de madera contralaminada (CLT) de 120 mm de grosor. Puede ser también de 100 mm. Sin revestir.

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 de hasta 6 cm.

Los montantes I-joist se sujetan a la mampostería con los anclajes adecuados y accesorios para romper el puente térmico.

La transmitancia térmica U total de este sándwich es de 0,142 W/m²k, un valor inferior al límite de 0,15 para muros de fachadas del estándar Passivhaus.

Haciendo la comprobación de condensaciones intersticiales con el programa WUFI (Wärme und Feuchte Instationär), en las condiciones de climas extremos cálidos, es decir, mucho calor (> 36 °) y mucha humedad (> 76 %), hay pequeñas condensaciones donde la lámina de vapor.

Con este sándwich se consigue un desfase térmico de unas 14 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:

Del aglomerado de corcho negro expandido.

Pros:

  • Muy poco higroscópico, poco hidrófilo y poco capilar.
  • Buena estabilidad dimensional y resistencia a la compresión.
  • Muy buen compromiso entre aislamiento térmico (caliente/frío) y acústico (tanto a los ruidos aéreos, atenuación de los ruidos aéreos de 30 dB con 30 mm de espesor, como de impacto). Es un aislante antivibratorio.
  • Tiene un grado de impermeabilidad relativamente alto a la penetración del aire y agua.
  • Es difícilmente combustible, actúa como un ralentizador del fuego y no desprende gases tóxicos.
  • No le atacan los insectos y los roedores.
  • Gran durabilidad.
  • El corcho negro es el corcho más ecológico. En su fabricación no se añaden aditivos químicos. Resumiendo, su proceso de fabricación: triturado, secado, aglomerado en autoclave con vapor de agua recalentado (el aglutinante es la suberina, una resina natural del corcho), enfriamiento con agua, secado, escuadrado y corte en paneles.
  • Gran resistencia a los agentes químicos.
  • Es renovable y totalmente reciclable.
  • Débil costo energético.

Contras:

  • Es caro.
  • Como el turno de descorche del alcornoque varía entre 9 y 14 años, durante 150 años, es un material de producción lenta.

De la lana de oveja.

Pros:

  • Excelente capacidad higroscópica: dotada de una gran permeabilidad al vapor de agua, la lana pura puede fijar el 35 % de su peso en agua, contra un 65 % de humedad relativa, sin parecer mojada y restituirla en el secado, sin perder sus propiedades aislantes. Con un contenido del 30 % de agua, la conductividad térmica λ se aumenta hasta el 0,0050 W/m*K, aproximadamente.
  • El constituyente principal es una proteína, la queratina. Ella posee la facultad de aprisionar una enorme cantidad de aire: un 80 % en la estructura hueca de sus fibras. Las escamas que recubren sus fibras están dispuestas a la manera de las tejas de un tejado y se adaptan permanentemente a las variaciones climáticas.
  • Muy buen aislamiento térmico.
  • Muy buen aislamiento acústico.
  • Es reciclable y renovable.
  • Débil costo energético.
  • No le atacan los insectos.
  • Ligereza y facilidad de instalación.
  • Desprovista de su grasa (eliminada en la fabricación durante el lavado y desengrasado), no se inflama más que a partir de 560° y es autoextinguible sin producir emanaciones tóxicas.
  • Es inerte, no produce polvo ni irritaciones. Y es alérgeno, no causa alergia cutánea ni respiratoria.
  • Se afirma que la lana puede mantener su resistencia térmica (valor R) durante 50 años.
  • Es relativamente barato.

Contras:

  • Debido a su débil densidad y su calor específico menos elevado que otros aislantes de base biológica, tiene un desfase térmico menor.
  • Se han añadido fibras de poliéster, menos del 15 %, para dar consistencia.
  • Se aplican diferentes tratamientos para garantizar la resistencia a insectos (a base de permetrinas, en dosis muy bajas) y mejorar el comportamiento ante el fuego (sales de boro, no tóxicas).

 

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

Ventajas:

  • Es uno de los sándwiches con aislantes de origen biológico con menor grosor en casas pasivas, entre 377-402 mm[1], gracias a la conductividad térmica de la lana de oveja Premium de Wool4build: λ = 0,033 W/m°K, la menor del mercado.
  • De manera natural, los aminoácidos de la lana se unen con y atrapan los elementos nocivos de formaldehído, óxido de nitrógeno y dióxido de azufre para un aire más limpio en los hogares. Entonces, la lana de oveja ayuda a absorber las emisiones de COV (formaldehídos, sobre todo) de la madera contralaminada que suceden en un periodo de 6 a 8 meses después de iniciada la construcción de la casa[2].
  • La condensación y la humedad es un problema importante en la forma en que se está construyendo actualmente, en relación a las envolventes de edificios cada vez más cerrados y herméticos en las casas de alto rendimiento, que pueden atrapar condensación y vapor de humedad en sistemas de pared sin ventilación adecuada. Hay un argumento para poner espumas sintéticas u otros aislantes en esos espacios, pero si se pone un aislamiento que no es permeable en un espacio donde la humedad no es evitable, ésta tiene vía libre hacia la estructura de madera. La lana de oveja es un material que puede “manejar” la humedad en sitios donde sea elevada, como en las zonas costeras. Además, parte de la estructura de la lana de oveja es una queratina que no favorece el crecimiento de mohos.
  • Gracias a la masividad de la construcción en madera contralaminada, “la madera es un buen aislante térmico y, al ser higroscópica, también puede amortiguar la humedad relativa interna de una habitación (esto podría usarse para reducir los requerimientos de calefacción). Además, durante la transición de la fase de vapor en el aire a la de agua unida en la pared celular de la madera, se produce una reacción exotérmica. Este intercambio de calor latente ha demostrado llevar a un cambio en la temperatura de la madera y este mecanismo podría contribuir positivamente al balance energético global de un edificio[3]. Las investigaciones del proyecto europeo Wood2new muestran que el cambio de temperatura superficial que se produce por adsorción y desorción es significativamente superior cuando la superficie de la madera no está revestida, es decir, pintada, barnizada o con acabados. Los resultados muestran que la temperatura superficial del abeto aumentó en 2,1 ° C como resultado de la adsorción de humedad. Se ha demostrado el potencial de ahorro de energía por el calor latente de adsorción de la madera. Es, pues, un medio para aumentar la eficiencia energética.
  • En España tenemos a varios fabricantes de madera contralaminada (Egoin, Sebastiá, etc.). Es decir, contamos con madera con menor huella de carbono.
  • Si no se desea el revestimiento exterior de madera, la capa de corcho sirve de soporte para un enlucido exterior adecuado (y permeable).
  • Con el CLT, no es necesario una barrera/freno de vapor en el lado interior en climas fríos.

Inconvenientes:

  • Antes se mencionó que este post es un ejercicio teórico. La causa es que los paneles de lana de oveja de Wool4build son de 50 mm de espesor y se necesitan 160 mm. Hay que estudiar si se pueden fabricar paneles de 160 mm…
  • El desfase térmico, de unas 14 horas, es bueno, superando el mínimo recomendable (unas 10-12 horas). Pero podría ser mejor. Con una regular capacidad de calor: 97 kJ/m2
  • En la fabricación de madera contralaminada se usan colas. Puede sustituirse por paneles de brettstapel o NLT (Nail Laminated Timber) fabricados en carpinterías locales. Hay paneles de CLT sin colas como los de Nur-Holz.
  • Los paneles CLT, por sí mismos, son impermeables al aire (en tests de laboratorios). Pero los huecos entre cada tabla de madera en el panel CLT crean rutas de flujo potenciales, las juntas aumentan a medida que la madera se seca y se rompe la madera, incluso si está pegada. Esto conlleva el uso recomendado de membranas de barrera de aire autoadhesivas en el exterior de los paneles (también valen las membranas líquidas flexibles). Usando las tradicionales membranas textiles es más difícil asegurar la hermeticidad y, por tanto, requiere una cuidadosa atención a los detalles mediante cintas de sellado, masillas selladoras, etc.

Resumiendo, es uno de los sándwiches para muros más ecológicos, con materiales locales y de probada eficacia. La lana de oveja es un aislante interesante, como dijo un fabricante francés de lana de oveja, Naturline: “Nuestros productos se han testado en animales”.

 

Puede ver la simulación 3d clicando en este enlace:

https://skfb.ly/6oNrN

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] Depende de si se consideran 95 o 120 mm de grosor de madera contralaminada. Incluso, menos, si se prescinde del revestimiento de madera y se opta por un enlucido sobre el corcho, entonces, quedaría en unos 330 o 355 mm.

[2] Véase un post anterior: Wood2new – Madera y bienestar.

[3] Véase ídem.

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.