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8 abr 2024
Si el uso de algún material supone cuestionar las prácticas profesionales habituales y exige la comprensión y el manejo de nuevos criterios de diseño y ejecución, esa es la paja. Como veremos, a lo largo de todo su ciclo de vida, sus propiedades se adaptan a las requeridas en la situación actual para una arquitectura saludable, descarbonizada y resiliente. Siguiendo con la serie de artículos dedicados al “cómo hacer” iniciamos con esta entrega un recorrido en varios capítulos por la construcción con paja, desde sus orígenes como material de construcción hasta el análisis de detalles constructivos y proyectos ejecutados. Empecemos, pues, por conocer más de cerca este material.
A pesar de que el empleo de la paja de cereal como material de construcción está documentado desde el Paleolítico, no fue hasta la llegada de la empacadora mecánica cuando se inició su aprovechamiento en forma de fardo o bala.
La generalización del uso de la empacadora mecánica a partir de 1890 facilitó el almacenamiento y el transporte de la paja por parte de los pioneros norteamericanos. En la región de Sandhills, en el estado de Nebraska, una región árida recuperada para el cultivo de pastos a partir de 1870, los fardos de paja fueron vistos rápidamente como un valioso recurso para la construcción ante la escasa disponibilidad de otros materiales. Fue precisamente en Nebraska donde está documentado el primer uso de fardos de paja como muro portante para la construcción de una escuela en 1896. Hasta 1945, se calcula que hasta 70 edificaciones de fardos de paja se habían construido ya en Sandhills.
En Europa, en Montargis (Francia), la casa de fardos de paja más antigua del continente, la Maison Feuillette, una construcción de 100 m2 construidos y 2 plantas, fue levantada en 1920 y es hoy la sede del actual Centre National de la Construction Paille (CNCP-Feuillette).
Países como Holanda, Inglaterra, Finlandia o Noruega fueron acogiendo paulatinamente construcciones de fardos de paja entre los años 40 y los 90 del siglo pasado. A fecha de hoy, la European Straw Building Association dispone de una base de datos de más de 1.500 casas de balas de paja en Europa.
Gracias a sus magníficas propiedades ambientales y técnicas, la construcción con paja ha llegado ya a todos los continentes y su empleo empieza a normalizarse, tanto en su aplicación en autoconstrucción como en edificación profesional.
En nuestro entorno, la aprobación en 2011 en Francia de las Règles professionnelles de construction en paille, redactadas por la Réseau Français de la Construction Paille RFCP, ha contribuido a legitimar la construcción con balas de paja.
Llamamos paja al tallo seco de un cereal una vez eliminadas sus espigas. Este tallo se compone principalmente de celulosa, lignina y sílice y está recubierta por una capa de cera muy fina y ligeramente hidrófuga. Para dar forma a la bala de paja, la empacadora comprime los tallos de paja en capas de unos 10 cm aproximadamente llamadas librillos. Estos librillos se empujan unos contra otros hasta obtener la longitud de fardo deseada. La presión con la que la máquina comprime la paja puede ajustarse para conseguir la densidad adecuada para el sistema constructivo elegido.
La densidad, humedad y orientación de las fibras del fardo de paja son las características fundamentales para su uso como material de construcción.
La densidad de las balas de paja debe ser de al menos 90 kg/m3 y su contenido de agua en el momento del aprovisionamiento y aplicación debe ser inferior al 20% del peso seco de la paja. La dirección de las fibras determina la posibilidad de rectificar un muro una vez levantado y la facilidad con la que se aplica la primera capa de revoco. También la conductividad térmica se ve afectada por la orientación de las fibras.
Un fuerte olor a pudrición, manchas oscuras extensas o la presencia de filamentos blancos son indicios de un fardo de paja no apto para construir. Desde el punto de vista medioambiental la paja es un recurso natural disponible anualmente en prácticamente todas las latitudes que aún es visto como un residuo agrícola. Al finalizar su vida útil se puede reintegrar al ciclo de la naturaleza por lo que su eliminación, en principio, no presenta problemas. Puesto que la producción de los fardos de paja y su transporte a la obra demandan muy poca energía, suimpacto ambiental es muy reducido en comparación con el derivado del uso de otros materiales de construcción. La producción de paja para la construcción puede considerarse un sumidero de carbono, lo que añadido al aislamiento térmico que proporciona hace de la paja un material idóneo para una arquitectura descarbonizada. Algunos datos extraídos de publicaciones y estudios recientes confirman estas afirmaciones:
Por otra parte, y como veremos más adelante, las propiedades físicas de los fardos de paja relacionados con la regulación higrotérmica favorecen la creación de ambiente interiores saludables. En suma, estamos ante un material privilegiado para materializar una arquitectura capaz de responder ante los desafíos del contexto actual. Sin embargo, y a pesar de la experiencia acumulada, la investigación más reciente y la regulación normativa disponible, aún es preciso derribar algunos mitos heredados de la Revolución Industrial.
Desmontar las reticencias que todavía pueden observarse entre agentes involucrados en el sector de la construcción hacia este y otros materiales considerados no convencionales es una labor que han asumido profesionales, instituciones académicas y asociaciones de todo el mundo que, a pesar de su escasa visibilidad, aportan argumentos sólidos en los que apoyar el trabajo posterior de diseño y ejecución de edificaciones construidas con paja.
Revisemos algunos de los aspectos clave en relación con este material cuyo desconocimiento está en el origen de algunos prejuicios que impiden la normalización del uso de la paja en construcción.
Resistencia estructural
Más allá de los resultados de los ensayos sobre fardos de paja aislados, nos interesa aquí analizar el comportamiento del conjunto de un muro en el que los fardos asumen el papel de elemento estructural resistente (quedan, por tanto, al margen de este análisis los sistemas en los que las cargas son soportadas por estructuras o bastidores de madera rellenos por fardos con función de cerramiento y aislamiento). Este matiz es clave para comprender la dispersión de los resultados obtenidos en los múltiples ensayos realizados en todo el mundo. En este sentido, la contribución del revoco a la resistencia del muro es un factor determinante, como también lo son el sistema constructivo elegido, dados los requisitos que cada uno exige en lo referente a la densidad de la bala, su posición y su grado de compresión. En su publicación “Load-Bearing Straw Bale Construction”, Bruce King, recopiló ensayos realizados comparando sus resultados y clasificándolos en función de las características del muro ensayado, su posición, tipo de revoco, tipo de carga aplicada y modo de aplicación de la misma.
De los resultados de los ensayos disponibles podemos extraer como conclusión que el mejor comportamiento resistente a compresión se produce cuando las balas se colocan acostadas sobre su tabla y el esfuerzo se aplica perpendicularmente al sentido de las fibras.
La presencia de un zuncho superior de coronación del muro, que evita fallos locales por pandeo o desprendimiento del revoco, influye notablemente en los valores de las cargas soportadas por un muro de fardos de paja. El arquitecto e ingeniero alemán Gernot Minke, a partir de los resultados de los ensayos que dirigió, concluye que los muros de balas de paja pueden llegar a soportar cargas superiores a 500 kg/ml de muro portante (o lo que es lo mismo, 1000 kg/m2). Michael Faine y el Dr. John Zhang, en la Universidad de Western Sydney, en Australia, ensayaron muros de balas de paja con diferentes combinaciones de espesores de revocos de arcilla y de cal, obteniendo, para un asiento medio de 2,5 mm, una carga repartida de 15,4 kN/m sobre el muro.
La evaluación del comportamiento estructural de los muros portantes de fardos de paja se completa con el estudio de su resistencia frente a los sismos. Tras el gran terremoto ocurrido en Pakistán en 2005, el Pakistan Straw Bale and Appropriate Building (PAKSBAB) promovió un ensayo en la Universidad de Nevada sobre un prototipo a escala real de una casa de paja con muros autoportantes revocados interiormente por mortero de arcilla y exteriormente por mortero de cal, apoyados sobre una cimentación de hormigón armado y con sacos de grava sobre la cubierta de madera simulando la sobrecarga por nieve.
La maqueta fue sometida a ocho niveles progresivos de vibración sísmica, resistiendo una aceleración de 0,82 g sin mostrar signos de colapso estructural.
La experiencia de la reconstrucción de viviendas con muros portantes de balas de paja para personas afectadas por el terremoto de L'Aquila (Italia) de 2009 pone de relieve otra faceta más de la adaptación de este material a las consecuencias de los sismos.
Resistencia al fuego Aunque la paja suelta se incendia fácilmente, la comprimida en fardos revocados presenta una alta resistencia al fuego debido, primero, a la dificultad de penetración del oxígeno del aire hacia el interior del fardo y, segundo, a la ausencia de oxígeno en su interior por su alta densidad, lo que inhibe la propagación del fuego.
Incluso si la capa de revoco está ligeramente agrietada la carbonización de tallos situados detrás dificulta aún más la penetración del oxígeno, como se mostró en los experimentos llevados a cabo en el Forschungslabor für Experimentelles Bauen de la Universidad de Kassel bajo la dirección de Gernot Minke.
Los ensayos realizados en Austria en el Instituto “Versuchs – und Forschungsanstalt der Stadt Wien” (MA 39-VFA) se realizaron sobre balas de paja con una densidad de 120 kg/m3, tal y como estipula la normativa austriaca, revocadas interiormente con arcilla y por el exterior con cal. El resultado arrojó una resistencia al fuego de las balas de paja de 90 minutos. En el año 2003 la red de construcción con paja alemana FASBA, alcanzó resultados similares usando revestimientos interior y exterior de 3 cm de tierra arcillosa. En España, un ensayo de resistencia al fuego de un muro de balas de paja revocado por ambas caras con mortero de barro realizado con motivo de la construcción del Pabellón de Iniciativas Ciudadanas de la Expo 2008 de Zaragoza, obtuvo una clasificación EI90 E90.
Otro ensayo, esta vez realizado por IDIEM en Chile en 2014, sobre un muro de fardos de paja de entre 90 y 100 kg/m3 de densidad revocado por la cara expuesta la fuego con un revoco de 40 mm y en la no expuesta de 50 mm alcanzó una resistencia al fuego de 126 minutos. Como puede deducirse de estos ensayos y así los confirman otros informes, el principal riesgo de incendio se produce durante el proceso constructivo a causa de la presencia de paja suelta sobre el suelo y antes de ejecutar el revoco, y no durante la fase de uso.
“El patrón de incendio más típico, registrado en cinco casos, se produjo cuando una actividad de construcción prendió paja suelta en el suelo, que a su vez prendió paja suelta en la superficie de una pared adyacente. Independientemente de la fuente del incendio, en los cinco casos en los que el fuego ascendió por una pared sin enlucir en la que había madera sin protección, la estructura se incendió y se produjo la pérdida total de la estructura. En los dos casos cronometrados, el techo se derrumbó en los 25 minutos siguientes al inicio del incendio”. Fuente: Straw bale fire safety. A review of testing and experience to date. July 30, 2003. Bob Theis.
Propiedades térmicas En los fardos de paja, la conductividad térmica depende de la orientación de los tallos con respecto a la dirección del flujo de calor.
Según la Aprobación Técnica General alemana, los fardos de paja tienen un coeficiente de conductividad térmica ? de 0,080 W/mK en el sentido de los tallos y de 0,052 W/mK en el sentido transversal.
Por lo que respecta a la capacidad de acumulación de calor, los materiales orgánicos almacenan, a igual densidad, aproximadamente dos veces más de calor que los materiales de origen mineral. En el caso de la paja, su calor específico es alto en comparación con otros materiales destinados al aislamiento térmico, pero no si se compara con otros más densos como la madera, las fábricas de ladrillo, el hormigón o el acero.
Mejorar la capacidad de almacenamiento de calor en los muros de fardos de paja es otra de las funciones del revoco interior que, además, contribuye a significativamente mejorar el desfase térmico y a la regulación de la humedad del ambiente interior.
En las paredes de fardos de paja los puentes térmicos pueden aparecer en las uniones con los marcos de carpinterías y con la estructura de madera. La resolución de estos encuentros debe estudiarse detenidamente, evitando los elementos pasantes sin tratamiento del puente térmico.
Protección de la humedad y comportamiento hídrico La presencia de un exceso de humedad en paramentos constituidos por fardos de paja puede proceder de la lluvia directa en el exterior, de la humedad ascendente desde el suelo por capilaridad o de la condensación de la humedad del aire interior. La protección contra la lluvia se consigue mediante un revoco resistente a la intemperie y libre de grietas o también con la instalación de una fachada ventilada. La protección contra el agua salpicada debería aplicarse al menos a los primeros 30 cm sobre la rasante horizontal por lo que la primera hilada de fardos debería colocarse por encima de este nivel o protegerse con algún aplacado o revoque especial. El riesgo de salpicaduras puede reducirse con zonas perimetrales a la edificación de grava o cubiertas de vegetación densa. La impermeabilización horizontal contra la humedad ascendente se puede resolver interponiendo láminas bituminosas, plásticas o metálicas.
Por lo que se refiere a la humedad ambiental interior, la paja es un material higroscópico capaz de almacenar humedad procedente del aire mediante procesos de adsorción y desorción hasta alcanzar su humedad de equilibrio. En climas templados, la migración del vapor de agua a través del muro se realiza desde el interior hacia el exterior por lo que la resistencia a su difusión debería ser mayor en las capas exteriores del muro. Este factor es clave para evitar la formación de condensaciones y determinará la elección de los aglomerantes o conglomerantes de los morteros de los revocos interior y exterior.
El valor µ de resistencia a la difusión del vapor de agua delos fardos de paja es de aproximadamente 2, el de un revoco de barro está entre 6 y 8, el de uno de cal en torno a 10 y el de cemento es de entre 20 y 30. Fuente: Minke, G. Manual de construcción con fardos de paja. Fundamentos. Construcciones. Ejemplos. Ediciones Ecohabitar, 2018.
Protección acústica
Frente a un muro macizo de un material más denso, los muros de fardo de paja revocados por ambas caras proporcionan un mayor aislamiento acústico debido al efecto “masas-muelle-masa”. En la Universidad Técnica de Eindhoven (Holanda), un estudio determinó los valores de aislamiento acústico de un muro de fardos de paja con un espesor de 45 cm y una densidad de 120-130 kg/m3 con revocos de 3 cm de espesor. Se puede observar que el índice de atenuación sonora es bajo a frecuencias muy bajas pero aumenta con las más altas.
Ataques biológicos En la paja seca no se dan las condiciones adecuadas para la proliferación de mohos. Una ejecución correcta con fardos con una humedad menor del 15% diseñada según los criterios de protección frente a la humedad examinados más arriba es completamente segura.
En la práctica se puede presumir que no hay crecimiento de moho con humedades relativas inferiores al 70%. Cuanto menos tiempo se expone un sustrato a un ambiente de posible crecimiento de moho, menos probable es el crecimiento. Fuente: Minke, G. Manual de construcción con fardos de paja. Fundamentos. Construcciones. Ejemplos. Ediciones Ecohabitar, 2018.
Es fundamental asegurar que los revocos, sobre todo los de mayor espesor, secan rápidamente y se aplican siguiendo las pautas para facilitar la difusión del vapor de agua. Esto es especialmente importante en revocos con aditivos orgánicos como serrín o paja. Diferentes experiencias demuestran que los ataques por roedores son infundados. La paja, en el mejor de los casos, resulta un lugar adecuado para anidar pero no un alimento para estos animales. La protección, en cualquier caso, pasa por la colocación de mallas o bandas en la superficie de zona de contacto entre la cimentación o sobrecimentación y el arranque de los muros de fardos.
Que la paja como material de construcción sea vista como una opción real dentro de un sistema constructivo depende de su percepción por parte de todos los agentes intervinientes en el proceso constructivo. El conocimiento bien informado, procedente tanto de experiencias reales como de investigaciones y ensayos, es la base para el posterior desarrollo de regulaciones y normativas que allanen el camino para normalizar sistemas constructivos que, aunque poco convencionales, responden a las exigencias de los retos que tenemos planteados y nos ponen en el camino de una apertura ineludible del sector y de la sociedad a procedimientos constructivos innovadores que respondan a una nueva narrativa acerca del sentido de habitar y construir en el mundo actual. Si en este artículo nos hemos acercado a la paja como material constructivo, en las próximas entregas revisaremos más de cerca la configuración de los diversos sistemas constructivos analizando experiencias reales de diseño y ejecución.
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