La construcción con balas de paja es un método de construcción que utiliza balas de paja (normalmente paja de trigo [2] ) como elementos estructurales, aislantes del edificio o ambos. Este método de construcción se utiliza habitualmente en proyectos de construcción natural o "marrón". Las investigaciones han demostrado que la construcción con balas de paja es un método de construcción sostenible, tanto desde el punto de vista de los materiales como de la energía necesaria para la calefacción y la refrigeración. [3]
Las ventajas de la construcción con balas de paja sobre los sistemas de construcción convencionales incluyen la naturaleza renovable de la paja, el costo, la fácil disponibilidad, el hecho de que es naturalmente ignífuga y el alto valor aislante. [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 propia paja. [7] Se han realizado investigaciones utilizando sondas de humedad colocadas dentro de la pared de paja en las que 7 de las 8 ubicaciones 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 de la pared de balas 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 . Hace 400 años, en Alemania se utilizaban fardos de paja para la construcción, y en el norte de Europa y Asia se han utilizado techos de paja desde hace mucho tiempo. Cuando los colonos europeos llegaron a América del Norte, los tipis se aislaban en invierno con paja suelta entre el revestimiento interior y la cubierta exterior. [9]
La construcción con fardos 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 las Sandhills de Nebraska . Los pioneros que buscaban tierras al amparo de la Ley de Homestead de 1862 y la Ley Kinkaid de 1904 encontraron una escasez de árboles en gran parte de Nebraska. En muchas partes del estado, el suelo era adecuado para piraguas y casas de césped . [10] Sin embargo, en las Sandhills, el suelo generalmente producía un césped de construcción deficiente; [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 cercas ni protección con estuco o yeso, se informó en 1902 que las vacas se lo habían comido. Para combatir esto, los constructores comenzaron a enyesar sus estructuras de fardos; si no había disponible estuco de cemento o cal, se empleaba "barro gumbo" obtenido localmente. [12] Entre 1896 y 1945, se estima que se construyeron 70 edificios de fardos de paja, incluidas casas, edificios agrícolas, iglesias, escuelas, oficinas y tiendas de comestibles en Sandhills. [9] En 1990, se informó de nueve edificios de fardos supervivientes en los condados de Arthur y Logan , [13] incluida la Iglesia de Santidad de los Peregrinos 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 balas de paja ha revivido sustancialmente, particularmente en América del Norte, Europa y Australia. [14] La paja fue uno de los primeros materiales que se utilizaron en edificios ecológicos. [2] Este resurgimiento probablemente se atribuya a una mayor conciencia ambiental y a las cualidades naturales y no tóxicas del material, la baja energía incorporada y la relativa asequibilidad. La construcción con balas de paja ha encontrado problemas con respecto a los códigos de construcción según la ubicación del edificio. [15] [16] 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 balas de paja. En Francia, la aprobación en 2012 de las reglas profesionales para la construcción con paja la reconoció como "tecnología común" y califica para programas de seguro estándar. [17]
La construcción con fardos de paja generalmente consiste en apilar filas de fardos (a menudo en hileras continuas ) sobre una base o cimiento elevado , con una barrera de humedad o una ruptura capilar entre los fardos y su plataforma de soporte. [18] Hay dos tipos de fardos de paja que se usan comúnmente, los que se unen con dos cuerdas y los que tienen tres. El fardo de tres cuerdas es el más grande en las tres dimensiones. [19] Las paredes de fardos se pueden unir con clavijas de bambú o madera (en el interior de los fardos o en sus caras), o con mallas de alambre superficiales, y luego se pueden estucar o enyesar , ya sea con una formulación a base de cal o con un revestimiento de tierra/arcilla. Los fardos pueden realmente proporcionar el soporte estructural para el edificio [20] (técnica " de soporte de carga " o "estilo Nebraska"), como fue el caso en los ejemplos originales de fines del siglo XIX. El conjunto de fardos enyesados también se puede diseñar para proporcionar soporte lateral y de corte para cargas de viento y sísmicas.
Como alternativa, los edificios de balas pueden tener un armazón estructural de otros materiales, generalmente madera o entramado de madera, y las balas simplemente sirven como aislamiento y sustrato de yeso (técnica de "relleno" o "sin carga"), que se requiere con mayor frecuencia en las regiones del norte y/o en climas húmedos. En las regiones del norte, la carga de nieve potencial puede superar la resistencia de las paredes de balas. En climas húmedos, la necesidad de aplicar un acabado permeable al vapor impide el uso de estuco a base de cemento. Además, la inclusión de un armazón esquelético 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 armazón y de soporte de carga, conocida como construcción "híbrida" con balas de paja. [21]
Los fardos de paja también se pueden utilizar como parte de un sistema de muro de estructura de membrana y larguero (SMS) en el que capas de hormigón proyectado ligeramente reforzado de 5 a 8 cm (2,0 a 3,1 pulgadas) se interconectan con barras de refuerzo ligeras extendidas en forma de X en las juntas de cabeza de los fardos. [22] En este sistema de muro, las capas de hormigón proporcionan estructura, refuerzo sísmico y protección contra incendios, mientras que los fardos se utilizan como encofrado y aislamiento.
La Universidad de Bath ha completado un programa de investigación en el que se han utilizado paneles "ModCell" (paneles prefabricados que consisten en un marco estructural de madera relleno de fardos de paja y revestido con un sistema transpirable a base de cal) para construir "BaleHaus", una construcción de fardos de paja en el campus de la universidad. El trabajo de seguimiento de la estructura realizado por investigadores de arquitectura de la universidad ha descubierto que, además de reducir la huella ambiental, la construcción ofrece otros beneficios, como una vida más saludable gracias a mayores niveles de aislamiento térmico y regulación de los niveles de humedad. El grupo ha publicado varios artículos de investigación sobre sus hallazgos. [23]
Los fardos precomprimidos de alta densidad ( bloques de paja ) pueden soportar cargas más altas que los fardos de campo tradicionales (fardos creados con máquinas empacadoras en granjas). Mientras que los fardos de campo soportan alrededor de 900 kilogramos por metro (600 lb/ft) de longitud de pared, los fardos de alta densidad pueden soportar al menos 6.000 kg/m (4.000 lb/ft).
Los edificios de pacas también pueden construirse con pacas que no sean de paja (como las hechas de materiales reciclados como neumáticos, cartón, papel, plástico y alfombras) e incluso con bolsas que contienen "pacas" de astillas de madera o cáscaras de arroz . [5] [6]
Las balas de paja también se han utilizado en edificios de alto rendimiento y muy eficientes energéticamente, como la S-House [24] en Austria, que cumple con el estándar energético Passivhaus. En Sudáfrica, un albergue de cinco estrellas construido con 10.000 balas de paja ha alojado a los líderes mundiales Nelson Mandela y Tony Blair. [25] En los Alpes suizos, en el pequeño pueblo de Nax Mont-Noble , las obras de construcción han comenzado en octubre de 2011 para el primer hotel en Europa construido completamente con balas de paja. [26] La Bóveda Harrison, [27] en Joshua Tree, California, está diseñada para soportar las altas cargas sísmicas de esa zona utilizando solo el conjunto que consiste en balas, listones y yeso. [28] La técnica se utilizó con éxito para viviendas de balas de paja en la China rural. [29] Las cúpulas de balas de paja a lo largo de la grieta sirioafricana en el Kibbutz Lotan tienen un marco geodésico interior de tubos de acero. [30] Otro método para aprovechar los beneficios de la paja es incorporar paredes de balas de paja a una estructura preexistente. [31]
Los fardos de paja se utilizan ampliamente para aislar paredes, pero también pueden emplearse para aislar techos y subsuelos. [32]
Los fardos de paja comprimidos 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 es. El valor R informado varía de 17 a 55 (en unidades estadounidenses) o de 3 a 9,6 (en el SI) según el estudio, los diferentes diseños de pared podrían ser responsables del amplio rango en el valor R. [33] [34] dado que los fardos tienen más de un pie de espesor, el valor R por pulgada es menor que la mayoría de los otros tipos de aislamiento comerciales, incluidos los paneles (3-4) y el tablero de espuma (~5). Las paredes de los fardos generalmente están recubiertas con una capa gruesa de yeso , que proporciona una masa térmica bien distribuida , activa en un ciclo de corto plazo (diurno). La combinación de aislamiento y masa proporciona una excelente plataforma para el diseño de edificios solares pasivos para invierno y verano.
Como ocurre con la mayoría de los materiales de construcción, existe un cierto 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, se considera que un valor de 0,064 W/m·K es un valor de diseño representativo para fardos de paja a las densidades que se utilizan normalmente en la construcción de edificios. [35]
Las paredes de balas de paja prensadas y enlucidas también son resistentes al fuego. [36]
Las propiedades higrotérmicas de las pacas de paja se han medido y revisado en varios artículos técnicos. [37] [38] [39] [32] [40] [41] [42] [43] Según la investigación, la conductividad térmica no difiere significativamente según el tipo de paja. [44] Se han analizado muestras con densidades entre 63 y 350 kg/m 3 . [39] [32] El de mejor rendimiento se caracterizó por una conductividad térmica de 0,038 W m −1 K −1 . [39] Marques et al., [41] Reif et al. [43] y Cascone et al. [32] indican que la conductividad térmica de la paja es relativamente insensible a la densidad de la paca. Se ha demostrado que la conductividad térmica de las pacas de paja difiere con la dirección de la orientación de la paja dentro de la paca, y las pajuelas con fibras orientadas perpendicularmente o aleatoriamente al flujo de calor tienen una conductividad térmica menor que las dispuestas en paralelo. [42] [45] Para diferentes temperaturas y densidades, Vjelien [45] estudió cuatro variaciones del mismo tipo de paja: dos variaciones se relacionaban con la dirección de las fibras en relación con el flujo de calor: perpendicular y paralela, y las otras dos se relacionaban con la macroestructura de la paja picada y la paja desfibrada. La conductividad térmica de la paja desfibrada fue menor que la de la paja picada.
El uso de fardos de paja como aislante térmico en edificios ha sido estudiado por numerosos autores [37] [38] [39] [32], que se centran principalmente en las propiedades térmicas e higrotérmicas de la paja. Los resultados muestran que el uso de la paja en la construcción mejora la eficiencia energética, ambiental y económica:
Algunos estudios han evaluado las ventajas de utilizar 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. Se calcula que los requisitos de calefacción simulados en invierno son de 59 kW h/m2 . En Italia, se evaluó el potencial de ahorro de energía de un muro de paja en diversas condiciones climáticas. [39] En comparación con la referencia de la normativa italiana de un edificio de energía neta cero (NZEB), el muro de paja tuvo un rendimiento extremadamente bueno en términos de eficiencia energética. La energía incorporada de una estructura de muro de paja es aproximadamente la mitad de la de un conjunto de muro convencional, y las emisiones de CO2 correspondientes son más de un 40% más bajas. Además, en verano, los muros de fardos de paja proporcionan una inercia térmica significativa. [42] [46]
Liuzzi et al. [38] compararon el poliestireno expandido (EPS), la fibra de paja y la fibra de oliva en una simulación higrotérmica de un apartamento en dos zonas climáticas diferentes (Bari y Bilbao), suponiendo una renovación 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 oliva es cercano al requerimiento energético anual de los paneles de poliestireno expandido en ambos climas. Sin embargo, durante la temporada de enfriamiento, los paneles de aislamiento de fibra de paja y fibra de oliva tienen un mejor rendimiento, 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 de aislamiento de paja debe aumentarse entre un 30 y un 90 %. [47]
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 en el cuerpo de las paredes. [48] Si se expone al agua, la paja comprimida puede expandirse debido a la absorción de humedad. A su vez, esto puede causar más grietas a través de las cuales puede infiltrarse más humedad. El moho puede causar más daños a la pared al liberar esporas potencialmente tóxicas en las cavidades de la pared [49] y en el aire. [50] 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 fardos de paja durante la construcción, por lo que se debe tener cuidado para mantener a estos animales fuera del material. Otros problemas están relacionados con el polvo de paja que puede causar dificultades respiratorias entre las personas con alergias a la paja o al heno. [51] [52]
Varias empresas han desarrollado muros prefabricados de balas de paja. Con estos 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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