

La construcción con balas de paja es un método constructivo que utiliza balas de paja (generalmente paja de trigo [ 2 ] ) como elementos estructurales, aislamiento térmico o ambos. Este método se utiliza comúnmente en proyectos de construcción natural o "marrón". Las investigaciones han demostrado que la construcción con balas de paja es un método 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 retardante natural del fuego y el alto valor aislante. [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] Las desventajas incluyen la susceptibilidad a la putrefacción, la dificultad para obtener cobertura de seguro y los altos requisitos de espacio para la paja misma. [ 7 ] Se ha realizado una investigación utilizando sondas de humedad colocadas dentro de la pared de paja en la que 7 de 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.
Historia
Las casas de paja se han construido en las llanuras africanas desde el Paleolítico . La paja se utilizaba 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 Norteamérica, los tipis se aislaban en invierno con paja suelta entre el revestimiento interior y la cubierta exterior. [ 9 ]
La construcción con balas de paja se vio enormemente facilitada por la empacadora mecánica de heno, inventada en la década de 1850 y ampliamente utilizada en la década de 1890. [ 9 ] Resultó particularmente útil en las Sandhills de Nebraska . Los pioneros que buscaban tierras bajo la Ley de Asentamientos Rurales 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 apto para excavaciones y casas de césped . [ 10 ] Sin embargo, en las Sandhills, el suelo generalmente no era adecuado para la construcción de césped; [ 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 balas de heno en la construcción en Nebraska fue una escuela construida en 1896 o 1897. Sin cercar ni proteger con estuco o yeso, se informó en 1902 que había sido devorada por vacas. Para combatir esto, los constructores comenzaron a enyesar sus estructuras de balas; si no se disponía de estuco de cemento o cal, se empleaba barro de origen local. [ 12 ] Entre 1896 y 1945, se estima que se construyeron 70 edificios de balas de paja, incluyendo casas, edificios agrícolas, iglesias, escuelas, oficinas y tiendas de comestibles en Sandhills. [ 9 ] En 1990, se reportaron nueve edificios de balas que aún se conservaban en los condados de Arthur y Logan , [ 13 ] incluyendo 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 balas de paja se ha revitalizado sustancialmente, particularmente en Norteamérica, Europa y Australia. [ 14 ] La paja fue uno de los primeros materiales utilizados en edificios sostenibles. [ 2 ] Este resurgimiento probablemente se deba 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 balas de paja ha encontrado problemas con respecto a los códigos de construcción, dependiendo de 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 normas profesionales para la construcción con paja la reconoció como una "tecnología común" y califica para los programas de seguros estándar. [ 17 ]
Método
La construcción con balas de paja generalmente consiste en apilar hileras de balas (a menudo en aparejo corrido ) sobre una base elevada o cimentación , con una barrera de humedad o separación capilar entre las balas y su plataforma de soporte. [ 18 ] Hay dos tipos de balas de paja comúnmente utilizadas: las atadas con dos cuerdas y las atadas con tres. La bala de tres cuerdas es la más grande en las tres dimensiones. [ 19 ] Las paredes de balas se pueden atar con clavijas de bambú o madera (en el interior de las balas o en sus caras), o con mallas de alambre superficiales, y luego estucar o enlucir , ya sea con una formulación a base de cal o un revoco de tierra/arcilla. Las balas pueden proporcionar el soporte estructural para el edificio [ 20 ] (técnica " portante " o "estilo Nebraska"), como fue el caso en los ejemplos originales de finales del siglo XIX. El conjunto de balas enlucidas también se puede diseñar para proporcionar soporte lateral y de corte para cargas de viento y sísmicas.

Alternativamente, las construcciones de balas de paja pueden tener una estructura de otros materiales, generalmente madera o entramado de madera, donde las balas sirven simplemente como aislamiento y sustrato para el enlucido (técnica de relleno o sin carga), la cual se requiere con mayor frecuencia en regiones del norte o en climas húmedos. En regiones del norte, la posible carga de nieve puede exceder 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 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, excepto en los climas más áridos. También se puede emplear una combinación de técnicas de entramado y de carga, denominada construcción híbrida de balas de paja. [ 21 ]

Las balas de paja también pueden utilizarse como parte de un sistema de muro de estructura de membrana y vigas (SMS, por sus siglas en inglés) en el que las láminas de hormigón proyectado ligeramente reforzadas de 5 a 8 cm (2,0 a 3,1 pulgadas) se interconectan con barras de refuerzo ligeras en forma de X extendidas en las juntas de las cabezas de las balas. [ 22 ] En este sistema de muro, las láminas de hormigón proporcionan estructura, refuerzo sísmico y protección contra incendios , mientras que las balas se utilizan como encofrado y aislamiento que se deja en la pared.
La Universidad de Bath ha finalizado un programa de investigación que utilizó paneles «ModCell» —paneles prefabricados que consisten en una estructura de madera rellena de balas de paja y revestida con un sistema transpirable a base de cal— para construir «BaleHaus», una construcción de balas de paja en el campus universitario. El seguimiento de la estructura, realizado por investigadores de arquitectura de la universidad, ha revelado que, además de reducir el impacto ambiental, la construcción ofrece otros beneficios, como una vida más saludable gracias a un mayor aislamiento térmico y una mejor regulación de la humedad. El grupo ha publicado varios artículos de investigación sobre sus hallazgos. [ 23 ]
Las balas precomprimidas de alta densidad ( bloques de paja ) pueden soportar cargas mayores que las balas de campo tradicionales (balas creadas con empacadoras en las granjas). Mientras que las balas de campo soportan alrededor de 900 kilogramos por metro (600 lb/pie) de longitud de pared, las balas de alta densidad pueden soportar al menos 6000 kg/m (4000 lb/pie) .
Los edificios de balas también pueden construirse con balas que no sean de paja, como las hechas de material reciclado como neumáticos, cartón, papel, plástico y alfombras, e incluso bolsas que contienen "balas" 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 Casa S [ 24 ] en Austria, que cumple con el estándar energético Passivhaus. En Sudáfrica, un hotel 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 , comenzaron en octubre de 2011 las obras de construcción del primer hotel de 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 únicamente el ensamblaje compuesto por 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 del valle del Rift sirio-africano en el Kibutz Lotan tienen un marco geodésico interior de tubos de acero. [ 30 ] Otro método para aprovechar los beneficios de la paja es incorporar muros de balas de paja en una estructura preexistente. [ 31 ]
Las balas de paja se utilizan ampliamente para aislar paredes, pero también pueden utilizarse para aislar techos y subsuelos. [ 32 ]
Propiedades térmicas
Las balas de paja comprimida tienen un amplio rango de valores R documentados. El valor R es una medida de la capacidad aislante de un material; cuanto mayor sea el número, mayor será el aislamiento. El valor R reportado 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 de esta amplia variación en el valor R. [ 33 ] [ 34 ] Dado que las balas tienen más de un pie de espesor, el valor R por pulgada es menor que el de la mayoría de los demás tipos de aislamiento comercial, incluyendo las mantas (3-4) y los paneles de espuma (~5). Las paredes de balas suelen estar recubiertas con una capa gruesa de yeso , que proporciona una masa térmica bien distribuida , activa en un ciclo diurno (a corto plazo). La combinación de aislamiento y masa proporciona una excelente plataforma para el diseño de edificios solares pasivos tanto en invierno como en verano.
Al igual que ocurre con la mayoría de los materiales de construcción, existe cierto grado de incertidumbre en la conductividad térmica debido a la influencia de la temperatura, el contenido de humedad y la densidad. Sin embargo, a partir de la evaluación de diversos datos bibliográficos y experimentales, se considera que un valor de 0,064 W/m·K es un valor de diseño representativo para balas de paja con las densidades que se suelen utilizar en la construcción. [ 35 ]
Los muros de balas de paja comprimidas y enlucidas también son resistentes al fuego. [ 36 ]
Las propiedades higrotérmicas de las balas 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 dependiendo del tipo de paja. [ 44 ] Se han analizado muestras con densidades entre 63 y 350 kg/m 3. [ 39 ] [ 32 ] El mejor desempeño 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 bala. Se ha demostrado que la conductividad térmica de las balas de paja difiere según la dirección de la orientación de la paja dentro de la bala, siendo las pajas con fibras orientadas perpendicularmente o aleatoriamente al flujo de calor menores 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 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 la paja picada y la paja desfibrada. La conductividad térmica de la paja desfibrada fue menor que la de la paja picada.
Eficiencia
El uso de balas de paja como aislamiento térmico en edificios ha sido estudiado por muchos autores. [ 37 ] [ 38 ] [ 39 ] [ 32 ] Se centran principalmente en las propiedades térmicas e higrotérmicas de la paja. Los resultados mostraron que el uso de paja en la construcción mejora la eficiencia energética, ambiental y económica:
Algunos estudios han evaluado las ventajas de usar balas 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. Los requisitos de calefacción simulados en invierno se calculan en 59 kW h/m 2 . En Italia, se evaluó el potencial de ahorro de energía de una pared de paja bajo diversas condiciones climáticas. [ 39 ] En comparación con la referencia de la normativa italiana para un Edificio de Energía Neta Cero (NZEB), la pared de paja tuvo un rendimiento excelente en términos de eficiencia energética. La energía incorporada de una estructura de pared de paja es aproximadamente la mitad que la de un conjunto de pared convencional, y las emisiones de CO 2 correspondientes son más de un 40% menores. Además, en verano, las paredes de balas 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 piso en dos zonas climáticas diferentes (Bari y Bilbao), asumiendo una rehabilitación mediante paneles interiores. Los resultados de la simulación muestran que el requerimiento energético anual al usar paneles de fibra de paja y fibra de oliva es similar al requerimiento energético anual de los paneles de poliestireno expandido en ambos climas. Sin embargo, durante la temporada de refrigeración, los paneles aislantes de fibra de oliva y fibra de paja ofrecen 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. Su conductividad térmica oscila entre 0,038 y 0,08 W m⁻¹ K⁻¹ , comparable a la de 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 incrementarse entre un 30 % y un 90 %. [ 47 ]
Problemas con las balas de paja
Dos problemas importantes relacionados con la construcción con balas 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 interior 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 por las que puede infiltrarse más humedad. El moho puede causar daños adicionales a la pared liberando 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 balas de paja durante la construcción, por lo que se debe tener cuidado de mantener a estos animales fuera del material. Otros problemas se relacionan con el polvo de paja, que puede causar dificultades respiratorias en 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 construir fácilmente una casa ecológica pasiva.
Véase también
Referencias
Este artículo incorpora texto de S. Bourbia1 · H. Kazeoui · R. Belarbi disponible bajo la licencia CC BY 4.0 .
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Enlaces externos
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- Viviendas con balas de paja en la China rural
- Historia de la construcción con balas de paja y la construcción con balas de paja en Australia
- Construcción sostenible
- Construcción
- Tecnologías sostenibles
- Materiales de construcción reciclados
- Edificio