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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.

La empresa canadiense SENWiEco construirá, en Pemberton Heights (British Columbia), una vivienda unifamiliar con entramado de madera como laboratorio a disposición de la comunidad científica para estudiar los criterios de eficiencia energética que necesitará la provincia de British Columbia en sus metas de nuevas construcciones cero-energía hacia 2020.

En:

http://www.theenclosure.ca/

The Enclosure - entramado

 

Madera Estructural® les ofrece una traducción de un  interesante artículo de Sloan Ritchie sobre las primeras experiencias en construcción con madera contralaminada, publicado en The Journal of Light Construction:

 

“A finales de 2014, mi compañía tuvo la oportunidad de hacer una estructura de una casa de 139,35 m² en Seattle utilizando un sistema de construcción panelizada llamado “madera contralaminada,” o CLT (Cross Laminated Timber). Fuimos uno de los primeros constructores residenciales en los EE.UU. para utilizarlo. Aunque estábamos familiarizados con un enfoque por paneles, habiendo utilizado paneles aislados estructurales (SIP), encontramos que el CLT tiene su propia curva de aprendizaje.

 

Los paneles CLT son sólidos, a partir de 2 capas unidas entre sí bajo presión con un adhesivo termoestable. Las capas son un laminado cruzado, como la madera contrachapada, con la fibra en cada capa girando 90 grados con respecto a las capas adyacentes. Los paneles para la construcción comercial (el mayor mercado en todo el mundo) pueden tener hasta siete capas, pero los que hemos utilizado para este proyecto tenía tres o cuatro, dependiendo de si eran de paredes o pisos.

 

Los paneles fueron fabricados por Structurlam, en la Columbia Británica, a partir de una combinación de abeto, pino y abeto balsámico [abies balsamea], con pino lodgepole [pinus contorta] afectado por el escarabajo azul de pino de montaña [Dendroctonus ponderosae] en algunas de las laminaciones interiores. La casa requiere 67 paneles, que viene en tamaños de 610 x 3.048 mm a 2.438 x 10.668 mm y un peso de 91 a más de 1.270 libras.

 

El arquitecto y propietaria, Susan Jones de atelierjones en Seattle, eligieron mi compañía debido a su reputación para el trabajo de vanguardia, incluyendo la primera casa pasiva de la ciudad. Ella había identificado la CLT como un material sostenible, con un nicho potencial en el mercado verde en el hogar de alta gama.

 

El material se adapta bien a una casa energéticamente eficiente. Los paneles sólidos simplifican haciendo hermética la envolvente del edificio, y que proporcionan la masa higrotérmica que absorben y reemiten la humedad, así como el calor, ayudando a moderar las fluctuaciones en ambos. El puente térmico a través de los paneles se puede controlar con un aislamiento exterior continuo.

 

Rápido, pero no perdona

 

Como era de esperar con un sistema con paneles, el trabajo se hizo rápidamente. El plan complejo del piso, diseñado para adaptarse a un solar estrecho y triangular, tomó sólo tres semanas para armar la estructura, en comparación con las 8 ó 10 semanas que hubiera requerido un entramado de montantes. Basamos nuestra estimación de trabajo en nuestra experiencia con los SIP y terminamos bastante cerca.

 

Una advertencia: la CLT pueden ser implacable. No es posible ajustar las dimensiones sobre la marcha. Las dimensiones de la cimentación deben encajar exactamente con el plan, y los paneles deben encajar a la perfección. Las pequeñas modificaciones se pueden hacer en obra, pero ese trabajo no era parte de nuestro presupuesto, por lo que se necesitan que los paneles tengan los tamaños correctos. El arquitecto trabajó con Structurlam para crear el pedido de paneles, a continuación, revisamos los planos de taller antes de que se fabriquen los paneles. Esto resultó útil, cuando hemos identificado un par de pequeños ajustes que debían hacerse.

 

La capacidad de hacer ese tipo de análisis es crucial para el éxito de este sistema. Tenemos mucha experiencia en el uso de CAD y la revisión de planos de taller, pero un constructor sin alguien en el personal con esta experiencia puede tener problemas.

 

Organizando la obra

 

Con la CLT, el trabajo es un rompecabezas de la logística, por lo que una buena organización y planificación son esenciales. Empezamos organizando los paneles. Este era un pequeño solar relleno con espacio para sólo dos pilas, por lo que solicitamos que los paneles de las paredes y del techo del primer piso fueran entregados primero. Después de que se han instalado, arreglamos la entrega de los paneles de segundo piso y techo.

 

Determinar qué paneles van dónde no es complicado: Son grabados en los planos y etiquetados 1a, 1b, 1c y así sucesivamente. Lo ideal sería que los paneles se apilan en orden y orientados por el proveedor en la posición que serían utilizados. Pero eso no sucedió aquí, así que antes de que pudiera comenzar a trabajar, necesitamos ordenarlos utilizando la grúa, que se comió un poco de tiempo.

 

Ensamblando el puzzle

 

Los paneles de pared tenían agujeros perforados a través de la parte superior. Pasamos correas de elevación a través de esos agujeros, luego tuvo un trabajador o trabajadores guían cada panel en su lugar.

 

Al igual que la cimentación, el durmiente de apoyo de madera tratada debe ser perfecta debido a los tamaños de paneles fijos. Y, por supuesto, los pernos no pueden sobresalir por encima de la superficie de la placa del travesaño. Todas las conexiones en un proyecto CLT deben especificarse por un ingeniero estructural; en este caso los paneles se sujetan al durmiente con tirantes verticales.

 

Una vez que un panel de la pared está en su lugar, se ha aplomado y se apuntaló lo mismo que con cualquier pared, aunque los paneles son mucho más rígidos que un marco de montantes y tienden a necesitar menos apoyos. Al igual que con los SIP, los paneles de pared CLT se unen entre sí con tiras verticales: las últimas pulgadas del borde del panel fueron cajeadas para recibir una tira de madera contrachapada de 1 pulgada de espesor.

 

Los paneles de suelo del segundo piso incluyen lo que Structurlam llama conectores Rampa: casquillos roscados incorporados en los paneles en lugares clave de elevación. Un arnés emperna a estas conexiones y al cable de elevación de la grúa. Después de bajar los paneles de suelo en su lugar, colocamos y apuntalamos los paneles de las paredes del segundo piso. Los pequeños Clips de Simpson, que, como los tirantes de sujeción en la base de la pared, fueron especificaron por el ingeniero, sostuvieron los paneles de los muros del primer y segundo piso al panel de suelo intermedio.

 

Sellamos las ventanas y puertas con un producto de sellado aplicado en fluido llamado Prosoco FastFlash, envolvimos la casa con la membrana VaproShield WrapShield, luego aislamos con paneles Roxul Rockboard 80. Una rejilla de listones tratados de 1×4 pulgadas formó una cámara de ventilación que hemos cubierto con revestimiento de tablas vertical.

 

El techo era complicado. Aunque la casa incluye paneles del tejado, colocamos listones de 2×8 pulgadas sobre ellos para que pudiéramos instalar el aislamiento de poliisocianurato. Podríamos haber entramado el techo sin los paneles, pero el arquitecto quería que los paneles CLT fueran vistos en el interior.

 

Nuestros subcontratistas nunca habían visto este sistema, por lo que, a fin de obtener estimaciones precisas, hemos trabajado en estrecha colaboración con ellos para planificar la electricidad e instalaciones técnicas. No se puede simplemente poner tuberías o cables dentro de los muros exteriores. Nuestra solución fue pasar cables para exteriores en el exterior de los paneles, a continuación, perforar a través de las paredes en cada ubicación de toma. Corrimos la mayor parte de la fontanería en tabiques interiores de entramado de montantes. En algunos lugares, construimos chasis para bajantes de fontanería.

 

La lección general es que un constructor que tiene la oportunidad de utilizar la CLT necesita pensar sistemáticamente a través de todo. Teniendo en cuenta lo suficiente la planificación por adelantado, es un gran sistema que crea un resultado de alta calidad. Estaremos encantados de construir con ella de nuevo.”

 

Vía:

http://www.jlconline.com/building-envelope/building-with-cross-laminated-timber_o.aspx?dfpzone=general&utm_source=newsletter&utm_content=jump&utm_medium=email&utm_campaign=JLCNL_062115&day=2015-06-21&he=@{hashed_email_address}@

Un enlace interesante, de Svenskt Trä (asociación de las industrias forestales de Suecia), a un 3D interactivo sobre cómo se disponen los materiales en una casa de madera. Es una herramienta de diseño que muestra cómo se construye cada parte de una vivienda: tejado, forjado, balcón, valla, muros, etc.

En sueco.

En:

http://www.traradhuset.se/index.html

 

Vista de la web de Träradhuset

Vista de la web de Träradhuset

WikiHouse es la primera casa que uno mismo puede imprimir. Lo que se necesita para ello: una conexión a Internet para descargar los planos, algunos metros cúbicos de madera contrachapada, una máquina de CNC para cortar las piezas y un par de manos expertas.

 

Prototipo ya accesible

El primer prototipo del diseño de código abierto se dio a conocer el mes pasado a raíz del Festival de Diseño de Londres. Se trata de una WikiHouse de dos pisos en la versión 4.0, con una superficie habitable de 68 m². En su mayor parte, consiste en “cortar” las piezas de madera contrachapada. Las piezas pequeñas se hicieron en un proceso de impresión 3D. Un grupo de voluntarios no profesionales, La casa ha sido diseñada y construida por un grupo de voluntarios no profesionales en ocho días y un presupuesto de 65.000 €.

 

La casa está en la web wikihouse.cc para su descarga gratuita. Al igual que con cualquier proyecto de código abierto, el desarrollo por parte de terceros es bien recibido. Puede transformar los planos WikiHouse de acuerdo a sus necesidades con el software CAD gratuito “Google SketchUp Make”. Los datos modificados pueden, entonces, subirse a la plataforma online WikiHouse con otros “geshared”.

 

Imagen de wikihouse.cc

Imagen de wikihouse.cc

Más en:

http://www.holzbauaustria.at/index.php?id=111&tx_ttnews%5Btt_news%5D=5621&cHash=1727a02e2fe2004544b6937b42fe8c70