La construcción con fardos de paja es un método de construcción que utiliza fardos de paja (generalmente paja de trigo [2] ) como elementos estructurales, aislamiento del edificio o ambos. Este método de construcción se utiliza comúnmente en proyectos de construcción natural o "marrones". Las investigaciones han demostrado que la construcción con fardos de paja es un método sostenible de construcción, tanto desde el punto de vista de los materiales como de la energía necesaria para calentar y enfriar. [3]
Las ventajas de la construcción con fardos de paja sobre los sistemas de construcción convencionales incluyen la naturaleza renovable de la paja, el costo, la fácil disponibilidad, el retardo natural del fuego y el alto valor de aislamiento. [4] [5] [6] Las desventajas incluyen la susceptibilidad a la putrefacción, la dificultad de obtener cobertura de seguro y los altos requisitos de espacio para la paja misma. [7] Se han realizado investigaciones utilizando sondas de humedad colocadas dentro de la pared de paja en las que 7 de 8 lugares tenían contenidos de humedad inferiores al 20%. Este es un nivel de humedad que no ayuda a la descomposición de la paja. [8] Sin embargo, la construcción adecuada del muro de fardos de paja es importante para mantener bajos los niveles de humedad, al igual que en la construcción de cualquier tipo de edificio.
Las casas de paja se construyen en las llanuras africanas desde el Paleolítico . Los fardos de paja se utilizaban en la construcción hace 400 años en Alemania; y los techos de paja se han utilizado durante mucho tiempo en el norte de Europa y Asia. Cuando los colonos europeos llegaron a América del Norte, los tipis estaban aislados en invierno con paja suelta entre el revestimiento interior y la cubierta exterior. [9]
La construcción con balas de paja se vio facilitada en gran medida por la empacadora de heno mecánica, que se inventó en la década de 1850 y se generalizó en la década de 1890. [9] Resultó particularmente útil en Nebraska Sandhills . Los pioneros que buscaban tierras en virtud de la Ley Homestead de 1862 y la Ley Kinkaid de 1904 encontraron escasez de árboles en gran parte de Nebraska. En muchas partes del estado, el suelo era apto para refugios y casas de césped . [10] Sin embargo, en Sandhills, el suelo generalmente era un césped de mala construcción; [11] en los pocos lugares donde se podía encontrar césped adecuado, era más valioso para la agricultura que como material de construcción. [12]
El primer uso documentado de fardos de heno en la construcción en Nebraska fue una escuela construida en 1896 o 1897. Sin vallas ni protección con estuco o yeso, en 1902 se informó que había sido devorada por las vacas. Para combatir esto, los constructores comenzaron a enlucir sus estructuras de balas; si no se disponía de cemento o estuco de cal, se empleaba "lodo gumbo" obtenido localmente. [12] Entre 1896 y 1945, se estima que se construyeron en Sandhills 70 edificios con fardos de paja, incluidas casas, edificios agrícolas, iglesias, escuelas, oficinas y tiendas de comestibles. [9] En 1990, se informaron nueve edificios supervivientes en los condados de Arthur y Logan , [13] incluida la Iglesia Pilgrim Holiness de 1928 en el pueblo de Arthur , que figura en el Registro Nacional de Lugares Históricos . [11]
Desde la década de 1990, la construcción con fardos de paja se ha reactivado sustancialmente, particularmente en América del Norte, Europa y Australia. [14] La paja fue uno de los primeros materiales que se utilizaron en edificios ecológicos. [15] Este resurgimiento probablemente se atribuye a una mayor conciencia ambiental y a las cualidades naturales y no tóxicas del material, su baja energía incorporada y su relativa asequibilidad. La construcción con fardos de paja ha encontrado problemas con respecto a los códigos de construcción según la ubicación del edificio. [16] [17] Sin embargo, en los EE. UU., la introducción de los Apéndices S y R en el Código Residencial Internacional de 2015 ha ayudado a legitimar y mejorar la comprensión de la construcción con fardos de paja. En Francia, la aprobación en 2012 de normas profesionales para la construcción con paja la reconoció como “tecnología común” y califica para programas de seguro estándar. [18]
La construcción con fardos de paja generalmente consiste en apilar filas de fardos (a menudo en atado continuo ) sobre una base o base elevada , con una barrera contra la humedad o una rotura capilar entre los fardos y su plataforma de soporte. [19] Hay dos tipos de fardos de paja de uso común, los atados con dos cuerdas y los de tres. El fardo de tres hilos es el más grande en las tres dimensiones. [20] Las paredes de las balas se pueden unir con clavijas de bambú o madera (en el interior de las balas o en sus caras), o con mallas de alambre superficiales, y luego se pueden estucar o enlucir , ya sea con una formulación a base de cal o con un revoque de tierra/arcilla. . En realidad, los fardos pueden proporcionar el soporte estructural del edificio [21] (técnica de " carga " o "estilo Nebraska"), como era el caso en los ejemplos originales de finales del siglo XIX. El conjunto de balas enyesadas también puede diseñarse para proporcionar soporte lateral y de corte para cargas sísmicas y de viento.
Alternativamente, los edificios con balas pueden tener un marco estructural de otros materiales, generalmente madera o estructura de madera, con balas que simplemente sirven como aislamiento y sustrato de yeso (técnica de "relleno" o "sin carga"), que se requiere con mayor frecuencia en el norte. regiones y/o en climas húmedos. En las regiones del norte, la posible carga de nieve puede superar la resistencia de las paredes de balas. En climas húmedos, la necesidad de aplicar un acabado permeable al vapor excluye el uso de estuco a base de cemento. Además, la inclusión de una estructura esquelética de madera o metal permite la construcción de un techo antes de levantar las balas, lo que puede proteger la pared de balas durante la construcción, cuando es más vulnerable a los daños causados por el agua en todos los climas excepto en los más áridos. . También se puede emplear una combinación de técnicas de estructura y soporte de carga, lo que se conoce como construcción "híbrida" con balas de paja. [22]
Los fardos de paja también se pueden utilizar como parte de un sistema de pared de estructura de membrana y larguero (SMS) en el que se interconectan revestimientos de gunita o hormigón proyectado de 5 a 8 cm (2,0 a 3,1 pulgadas) ligeramente reforzados con barras de refuerzo ligeras extendidas en forma de X en las juntas de la cabeza. de los fardos. [23] En este sistema de muro, los revestimientos de hormigón proporcionan estructura, refuerzo sísmico y protección contra incendios, mientras que las balas se utilizan como encofrado sin enjuague y aislamiento.
La Universidad de Bath ha completado un programa de investigación que utilizó paneles 'ModCell' (paneles prefabricados que consisten en un marco estructural de madera relleno con fardos de paja y enlucidos con un sistema respirable a base de cal) para construir 'BaleHaus', una construcción con fardos de paja en el campus de la universidad. El trabajo de seguimiento de la estructura llevado a cabo por investigadores de arquitectura de la universidad ha descubierto que, además de reducir la huella ambiental, la construcción ofrece otros beneficios, incluida una vida más saludable a través de mayores niveles de aislamiento térmico y regulación de los niveles de humedad. El grupo ha publicado varios artículos de investigación sobre sus hallazgos. [24]
Las balas precomprimidas de alta densidad ( bloques de paja ) pueden soportar cargas más altas que las balas de campo tradicionales (balas creadas con máquinas empacadoras en las granjas). Mientras que los fardos de campo soportan alrededor de 900 kilogramos por metro (600 lb/pie) de longitud de pared, los fardos de alta densidad pueden soportar al menos 6000 kg/m (4000 lb/pie).
Los edificios con fardos también se pueden construir con fardos que no sean de paja, como los hechos de material reciclado como neumáticos, cartón, papel, plástico y alfombras, e incluso bolsas que contengan "fardos" de astillas de madera o cáscaras de arroz . [5] [6]
Los fardos de paja también se han utilizado en edificios de alto rendimiento y muy eficientes desde el punto de vista energético, como la S-House [25] en Austria, que cumple con el estándar energético Passivhaus. En Sudáfrica, un albergue de cinco estrellas hecho con 10.000 fardos de paja ha albergado a los líderes mundiales Nelson Mandela y Tony Blair. [26] En los Alpes suizos, en el pequeño pueblo de Nax Mont-Noble , comenzaron en octubre de 2011 las obras de construcción del primer hotel de Europa construido íntegramente con balas de paja. [27] La Bóveda Harrison, [28] en Joshua Tree, California, está diseñada para soportar las altas cargas sísmicas en esa área utilizando únicamente el conjunto que consiste en balas, listones y yeso. [29] La técnica se utilizó con éxito para viviendas con balas de paja en la China rural. [30] Las cúpulas de fardos de paja a lo largo de la grieta sirio-africana en el Kibbutz Lotan tienen un marco geodésico interior de tubos de acero. [31] Otro método para aprovechar los beneficios de la paja es incorporar paredes de fardos de paja en una estructura preexistente. [32]
Los fardos de paja se utilizan ampliamente para aislar paredes, pero también se pueden utilizar para aislar techos y subsuelos. [33]
Las balas de paja comprimidas tienen un amplio rango de valores R documentados. El valor R es una medida de la calidad aislante de un material; cuanto mayor sea el número, más aislante será. El valor R informado oscila entre 17 y 55 (en unidades americanas) o 3 a 9,6 (en SI), según el estudio; los diferentes diseños de paredes podrían ser responsables de un amplio rango en el valor R. [34] [35] Dado que las balas tienen más de un pie de espesor, el valor R por pulgada es más bajo que el de la mayoría de los otros tipos de aislamiento comerciales, incluidos los bloques (3–4) y los paneles de espuma (~5). Las paredes de balas suelen estar recubiertas con una gruesa capa de yeso , que proporciona una masa térmica bien distribuida , activa en un ciclo de corta duración (diurno). La combinación de aislamiento y masa proporciona una plataforma excelente para el diseño de edificios solares pasivos para invierno y verano.
Al igual que con la mayoría de los materiales de construcción, existe un grado de incertidumbre en la conductividad térmica debido a las influencias de la temperatura, el contenido de humedad y la densidad. Sin embargo, a partir de la evaluación de una variedad de literatura y datos experimentales, un valor de 0,064 W/m·K se considera un valor de diseño representativo para balas de paja en las densidades típicamente utilizadas en la construcción de edificios. [36]
Las paredes de balas de paja comprimidas y enlucidas también son resistentes al fuego. [37]
Las propiedades higrotérmicas de los fardos de paja se han medido y revisado en varios artículos técnicos. [38] [39] [40] [33] [41] [42] [43] [44] Según las investigaciones, la conductividad térmica no difiere significativamente según el tipo de paja. [45] Se han analizado muestras con densidades entre 63 y 350 kg/m 3 . [40] [33] El mejor rendimiento se caracterizó por una conductividad térmica de 0,038 W m −1 K −1 . [40] Marqués et al. [46] , Reif y cols. [47] y Cascone et al. [33] indican que la conductividad térmica de la paja es relativamente insensible a la densidad de las balas. Se ha demostrado que la conductividad térmica de los fardos de paja difiere con la dirección de orientación de la paja dentro del fardo, teniendo pajitas con fibras orientadas perpendicular o aleatoriamente al flujo de calor una conductividad térmica menor que las dispuestas en paralelo. [48] [49] Para diferentes temperaturas y densidades, Vjelien [50] estudió cuatro variaciones del mismo tipo de paja: dos variaciones se referían a la dirección de las fibras en relación con el flujo de calor: perpendicular y paralela, y las otras dos se referían a la macroestructura de paja picada y paja desfibrada. La conductividad térmica de la paja desfibrada fue menor que la de la paja picada.
El uso de fardos de paja como aislamiento térmico en edificios ha sido estudiado por numerosos autores. [51] [39] [40] [33] Se centran principalmente en las propiedades térmicas e higrotérmicas de la paja. Los hallazgos mostraron que el uso de paja en la construcción mejora la eficiencia energética, ambiental y económica:
Algunos estudios han evaluado las ventajas del uso de fardos de paja para el aislamiento de edificios. Las mediciones realizadas en una casa innovadora y sostenible construida en Francia han demostrado que este material ayuda a minimizar los grados de calefacción y el consumo de energía. Las necesidades de calefacción simuladas en invierno se calculan en 59 kW h/m 2 . En Italia se evaluó el potencial de ahorro energético de una pared de paja en distintas condiciones climáticas. [40] En comparación con la referencia de las regulaciones italianas de un edificio de energía neta cero (NZEB), el muro de paja tuvo un desempeño extremadamente bueno en términos de eficiencia energética. La energía incorporada de una estructura de muro de paja es aproximadamente la mitad que la de un muro convencional, y las correspondientes emisiones de CO2 son más de un 40% menores. Además, en verano, los muros de balas de paja proporcionan una importante inercia térmica. [52] [53]
Liuzzi et al. [39] compararon poliestireno expandido (EPS), fibra de paja y fibra de olivo en una simulación higrotérmica de un piso en dos zonas climáticas diferentes (Bari y Bilbao), suponiendo una modernización mediante paneles interiores. Los resultados de la simulación muestran que el requerimiento energético anual cuando se utilizan paneles de fibra de paja y fibra de olivo es cercano al requerimiento energético anual de los paneles de poliestireno expandido en ambos climas. Durante la temporada de frío, sin embargo, los paneles aislantes de fibra de olivo y fibra de paja obtienen mejores resultados, con una reducción de aproximadamente el 21% en Bilbao y el 14% en Bari.
La paja tiene una conductividad térmica similar a la de los materiales aislantes comunes. Tiene una conductividad térmica de 0,038–0,08 W m −1 K −1 , que es comparable a otros materiales aislantes de fibra de madera. Para lograr la misma eficiencia de aislamiento térmico que otros materiales más aislantes, como el poliestireno extruido y extendido, el espesor de la capa aislante de paja debe aumentarse entre un 30% y un 90%. [54]
Dos problemas importantes relacionados con la construcción con fardos de paja son la humedad y el moho . Durante la fase de construcción, los edificios deben protegerse de la lluvia y de las filtraciones de agua hacia el cuerpo de las paredes. [55] Si se expone al agua, la paja comprimida puede expandirse debido a la absorción de humedad. A su vez, esto puede provocar más grietas a través de las cuales puede infiltrarse más humedad. Se pueden causar más daños a la pared si el moho libera esporas potencialmente tóxicas en las cavidades de la pared [56] y en el aire. [57] En climas cálidos, donde las paredes pueden haberse humedecido internamente, las temperaturas internas pueden aumentar (debido a la descomposición de la paja afectada). Las ratas y los ratones pueden infiltrarse en las casas de balas de paja durante la construcción, por lo que se debe tener cuidado de mantener a dichos animales fuera del material. Otros problemas se relacionan con el polvo de paja, que puede causar dificultades respiratorias entre las personas alérgicas a la paja o al heno. [58] [59]
Varias empresas han desarrollado muros prefabricados con balas de paja. Con esos paneles se puede montar fácilmente una casa ecológica pasiva.
Este artículo incorpora texto de S. Bourbia1 · H. Kazeoui · R. Belarbi disponible bajo la licencia CC BY 4.0.
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