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Vivienda autosuficiente

• Autoconstrucción
• Recolección de aguas pluviales: ACS, boca
• Aguas grises: invernadero, baños, estanque interior
• Invernadero, cultivos exteriores: permacultura
• Aguas negras: cáñamo (¿agua purificada para otros riegos?)
• Compostación, vermicompostación
• Energía solar
• Energía eólica
• Energía termosolar
• Despensa, fresquera

Materiales naturales

Arcilla, madera, cáñamo, junco, paja, adobe (low energy bricks), piedra: materiales de construcción milenarios con una característica común: porosidad. Permiten la circulación de humedad a través de ellos. Necesitan «respirar» para permanecer sanos. Sensibles a los cambios de humedad relativa (enlace) y de temperatura. Por ello, los acabados que se les aplican deben ser apropiados para la dureza y porosidad de cada uno:

• flexibles suficientemente para adaptarse a los movimientos naturales del edificio sin quebrarse.
• permeabilidad al vapor de agua para que no se acumule humedad dentro de las paredes y muros y tabiques.

Cal, arcilla: innecesarios sobre materiales convencionales, pero aportan beneficios:

• bajo impacto ambiental —producción, toxicidad, disponibilidad—
• mejora de la calidad del aire
• mejora del aspecto y «tacto» en general
• suavidad, flexibilidad, respirabilidad

Edificación con materiales naturales

Los edificios construidos con materiales naturales deben considerarse como un sistema completo y tener en cuenta al diseñarlos:

• emplazamiento y medioambiente que los rodea
• materiales de construcción
• uso del edificio
• etc.

Como parte del sistema completo, se usan acabados naturales.

Construcción con tierra: ventajas, desventajas, prejuicios

Desventajas

• Material no estandarizado. La composición de la tierra depende del lugar de extracción; debe analizarse la composición de la misma y enmendarla para cada aplicación específica.

• Se contrae al secarse. Para que la arcilla sirva como aglomerante y se pueda manipular, la tierra se moja. Al evaporarse el agua de amasado pueden aparecer fisuras. Técnicas de tierra húmeda 3-12 % retracción lineal; técnicas de tierra seca (tapial, bloques compactados) 0,4-2 % retracción lineal. Reducción de la contracción: reducción de agua y arcilla, optimización granulometría, aditivos.
  
• No es impermeable. La tierra debe protegerse contra la lluvia y contra las heladas si está húmedo: aleros, barreras impermeables, tratamientos superficiales.
  

Ventajas

• Regula la humedad. La tierra absorbe y desorbe más humedad y más rápido que los demás materiales de construcción. La humedad relativa en una vivienda de tierra es de 50 % durante todo el año con fluctuaciones de 5-10 %. La humedad ambiental condiciona el bienestar de los habitantes: 50-70 % de humedad proporcionan las condiciones más saludables.
  
• Almacena calor, masa térmica. Es un material denso que sirve para balancear el clima interior pasivamente.
  
• Ahorra energía, disminuye la contaminación. La preparación, transporte y manipulación del barro en el sitio consume el 1 % de la energía requerida para el hormigón armado y los ladrillos cocidos.
• Reutilizable. Triturado y humedecido, el barro crudo puede reutilizarse indefinidamente. Nunca es un escombro.
• Economía de materiales y costos de transporte. El barro de las excavaciones para cimientos sirve para construir —puede enmendarse el exceso o defecto de arcilla añadiendo arena o arcilla, respectivamente—; el resto de la tierra puede extraerse in situ o ser provista por el coste del transporte. La mayoría de los materiales para construcción con tierra son abundantes, accesibles y baratos. Sacos, alambre: disponibles en casi todo el mundo o importables por menos que el cemento, el acero o la madera.
• Apropiado para la autoconstrucción. Las técnicas de construcción con tierra puede realizarlas personas no especializadas supervisadas por una experimentada. Las herramientas necesarias son sencillas y económicas, si bien las tareas son más laboriosas.
• Preserva la madera y otros materiales orgánicos. El barro contiene 0,4-6 % de humedad en peso y mucha capilaridad, por ello mentiene secos los elementos en contacto directo y ni los insectos ni los hongos disponen de la humedad necesaria para vivir. Si el barro se aligera con paja por debajo de 500-600 kg/m³, la alta capilaridad de la paja disminuye la capacidad preservadora del barro y la paja puede pudrirse.
  
• Absorbe contaminantes. El barro purifica el aire interior: absorbe contaminantes disueltos en agua.
• Integridad estructural de los domos —formas monolíticas— de sacos de tierra demostrada por Nader Khalili excediendo 200 % los requisitos de 1991 Uniform Building Code (California) (simulación de seísmos, vientos y nevadas en condiciones de cargas estáticas). Otras pruebas realizadas en Cal-Earth (Hesperia, CA), supervisadas por ICBO (International Conference of Building Officials) y seguidas por ingenieros independientes de Inland Engineering Corporation.
• El sistema de sacos de tierra ha demostrado soportar fuego, inundaciones, uracanes, termitas, terremotos hasta 7 Richter.

Prejuicios

• Gusanos e insectos pueden invadir los muros de tierra. No es cierto si los muros son macizos:
  • Los insectos habitan en huecos en muros de bajareque o adobe. Tales huecos pueden evitarse apisonando la tierra o rellenando completamente las juntas.
  • Si se añade demasiada materia orgánica a la arcilla (densidad < 600 kg/m³), pequeños insectos pueden alojarse en ella.
• Las paredes de barro son difíciles de limpiar (cocinas, baños). Se evita con caseína, cal con caseína, aceite de linaza o pinturas no abrasivas. De hecho, al absorber rápidamente la humedad (lo que inhibe el crecimiento de hongos), los baños con paredes de barro son usualmente más higiénicos que los alicatados.

La tierra

Composición

Porosidad

Superficie específica

Densidad

Compactabilidad

Análisis

Proporciones

Estabilizantes

Comportamiento térmico

El agua

Agua en la tierra:

• Agua de cristalización: químicamente enlazada, distinguible sólo a 400-900 °C.
• Agua absorbida: electroenlazada a los minerales de la arcilla.
• Agua capilar: agua en los poros del material por capilaridad.

El agua activa las fuerzas aglutinantes de la tierra: al humedecerla, la arcilla se expande porque el agua se intercala entre las estructuras laminares. Al evaporarse, la distancia interlaminar disminuye y las láminas se asientan paralelas por las atracciones eléctricas. La arcilla es aglutinante en estado plástico y resistente a la compresión al secarse.

La mezcla

Análisis de mezclas

1. Preparar varias muestras mezclando la tierra con cantidades distintas de estabilizante.
2. Hacer sendos morteros añadiendo agua para obtener una masa húmeda y barrosa.
3. Con cada muestra, llenar tres vasos de plástico compactando la masa.
4. Dejar secar las muestras a la sombra (varios días).
5. Desenvasar las muestras y sumergirlas en agua durante tres días. La mezcla que no se degrada es la adecuada para construir con sacos.

Conveniente: análisis de laboratorio para determinar la mezcla adecuada.

Calidad de la mezcla

La mezcla debe ser húmeda, pero no mojada: al estrujar un puñado de mezcla debe formarse un bloque que no se deshaga ni gotee ni rezume agua.

• Mezcla seca: no se compacta, no fragua.
• Mezcla mojada: fluye al compactarla, dificulta la construcción y es débil al fraguar. Pero:

Tradicionalmente se ha considerado el 10-12 % de agua como la cantidad idónea para tierra y bloques compactados: menos agua y más compactación resultan en bloques más resistentes. Sin embargo las pruebas y la experiencia de autores como Kaki Hunter y Donald Kiffmeyer, experimentos realizados en el FEB Building Research Institute –Universidad de Kassel– publicados en el libro de Gernot Minke Earth Construction Handbook concluyen que el mismo suelo con el doble de agua (hasta el 20 %) produce bloques con mayor resistencia a la compresión:

Flood Control. [...] Not only do sandbags hold back unruly floodwaters, they actually increase in strength after submersion in water. We had this lesson driven home to us when a flash flood raged through our hometown. Backyards became awash in silt-laden floodwater that poured unceremoniously through the door of our Honey House dome, leaving about 25 cm of water behind. By the next morning, the water had percolated through our porous, unfinished earthen floor leaving a nice layer of thick, red mud as the only evidence of its presence. Other than dissolving some of the earth plaster from the walls at floor level, no damage was done. In fact, the bags that had been submerged eventually dried harder than they had been before. Earthbag building (Kaki Hunter, Donald Kiffmeyer) (p. 8-9)

Rammed earth is produced with low moisture and high compaction. When there is too much moisture in the mix, the earth will "jelly-up" rather than compact. The thinking has been that low moisture, high compaction makes a harder brick/block. Harder equals stronger, etc. What Minke is showing us is that the same soil with almost twice the ideal moisture content placed into a form and jigged (or in the earthbag fashion, tamped from above with a hand tamper), produces a finished block with a higher compression strengh than that of a ten percent moisture content rammed earth equivalent. Earthbag building (Kaki Hunter, Donald Kiffmeyer) (p. 18)

Los sacos con mezclas más húmedas rezuman al compactarlos, requieren menos golpes y los bloques resultan más gruesos. Hasta que se asientan son más blandos e inestables para sostenerse sobre ellos (meclas más secas resultan en paredes más firmes).

Bolsas de prueba

Debe determinarse la cantidad de agua más apropiada para cada suelo:

1. Rellenar varias bolsas con cantidades distintas de agua desde 10 %.
2. Cerrar las bolsas adecuadamente para compactarlas y dejar que curen durante al menos una semana en ambiente seco y templado y protegidas de la lluvia y de heladas.
3. Tras una semana o dos, deben sentirse uniformes y duras al golpearlas y patearlas y al saltar sobre ellas.
4. Clavar clavos largos (7,5 cm) en medio de las bolsas: deben quedar sujetos sin que se rompa el bloque.
5. Suelo blando o que encoge: debe usarse con enmienda, desecharse o usarse para elementos no estructurales.

Determinadas las proporciones adecuadas para la mezcla y la cantidad de agua idónea, puede empezar la construcción.

Sacos de tierra: ventajas

Frente a otros métodos de construcción con tierra, el uso de sacos o tubos de tierra proporciona varias ventajas:

Sacos de tierra

Mezcla inespecífica

Al contrario que el adobe, la tierra compactada, el cob y los bloques prensados, la construcción con sacos de tierra no requiere una proporcion específica de arcilla, arena y paja; permite usar mezclas inespecíficas y, excepcionalmente, arena sola (refugios de emergencia).

Estabilidad

El saco funciona como estabilizador mecánico y permite prescindir de estabilizadores químicos —cemento, cal, brea: se usan para impermeabilizar— y usar sólo tierra incluso en las tongadas enterradas.

Sacos de tierra contra adobe

La tierra en sacos no requiere tanto tiempo y dedicación.

El saco actúa como molde y la tierra se empaqueta in situ en la pared.

La mezcla para sacos requiere menos humedad que el adobe.

Fraguado directamente en la pared, no hace falta esperar a que cada pieza se seque para usarla.

Las piezas necesitan menos manipulación, se puede dedicar más tiempo a la construcción.

Se puede trabajar con sacos de tierra aún con lluvia.

Sacos de tierra contra tierra compactada

En ambos casos, el sustrato óptimo es similar y se compacta para mejorar la resistencia y la durabilidad.

Los sacos son formas para la tierra y permiten prescindir de encofrados pesados (madera, hierro). Estos encofrados obligan a construir con formas rectilíneas, no permiten las formas curvas y orgánicas que los sacos sí.

Sacos de tierra contra cob

Los sacos ofrecen suficiente resistencia a la tracción para evitar deformaciones aunque la tierra esté demasiado húmeda.

No requiere paja.

No requiere tiempo de secado entre tongadas.

Rango de humedad amplio.

Proporciones inespecíficas.

Sacos de tierra contra bloques prensados

Al contrario que la mezcla para los bloques prensados, la destinada a un saco de tierra no tiene que ser específica.

Sacos y tubos

Sacos

De rafia de polipropileno y 25 ó 50 kg.

30 x 50 cm / 40 x 60 / 45 x 75 / 50 x 80 / 55 x 95 / 60 x 100

26x50 cm / 30x50 cm / 35x60 cm / 40x60 cm / 40x80 cm /45x65 cm / 45x75 cm / 50x80 cm / 50x87 cm / 52x80 cm / 55x95 cm / 60x100 cm / 60x105 cm / 65x115 cm / 70x130 cm / 75x115 cm / 75x145 cm / 80x130 cm / 95x165 cm / 100x150 cm / 112x150 cm

Denier mínimo 10x10/in² (densidad lineal de masa de fibras, 1 denier = 1 g/9000 m

Saco	Saco vacío	Saco compactado	Grosor	Peso
50 lb	42,5 x 75 cm	37,5 x 50 cm	12 cm	40-45 kg
100 lb	55 x 90 cm	47,5 x 60 cm	15 cm	80-90 kg

Sacos de 60 cm: muy grandes, sólo para aplicaciones específicas (ventanas abuhardillas, zócalos gruesos sobre cimientos de tierra apisonada en neumáticos, soporte extra para las aberturas, alféizares profuncos).

http://www.vrysac.com/seccion/view/id/9

http://www.multisac.es/fichaModelo.php?idCategoria=4&idModelo=8

Sacos tratados o laminados

Deben evitarse los sacos con tratamientos antideslizantes o laminados porque disminuye la transpirabilidad del tejido y el fraguado de la tierra es más difícil.

http://www.calearth.es

http://www.domosac.com

Sacos de arpillera

Si las costuras son resistentes a los rayos UV y están separados del suelo, aguantan al sol un año en climas desérticos.

En climas húmedos pueden pudrirse.

Precio mayor.

Transporte más caro: pesan y abultan más.

Acabados naturales: no mejoran sobre arpillera.

Tratamientos: hidrocarburos (pueden causar irritaciones, problemas respiratorios, jaquecas), aceites vegetales alimenticios.

Tubos

Sacos continuos de polipropileno tejido.

Tubo 30 cm pequeño para estructuras, óptimo para muretes y tabiques interiores.

Ventajas de los tubos

• Su longitud aporta más resistencia a la tracción para cerrar techos de domos.
• Excelentes para estructuras curvas, enterradas, remates de arcos, cierra de cúpulas.
• Trabajo más rápido (al menos tres personas).
• Estabilización mecánica del contenido: en caso de inundación, aunque la tierra se moje soporta la compresión y se seca como tierra compactada de nuevo.

Construcción con sacos de tierra: superadobe

Superadobe

Superadobe, superblock, sacos de tierra: el sistema constructivo consiste en la consecución de tongadas de sacos o tubos rellenos con la misma tierra del lugar estabilizada (con cal o cemento, por ejemplo) para optimizar su resistencia. Las hiladas se unen con alambre de espino de cuatro puntas para conferir consistencia estructural al conjunto.

Como otros métodos de construcción con tierra, el superadobe se hace con mortero de tierra compactada: el saco se rellena con una mezcla partiendo de la tierra del lugar y rectificando la composición para estabilizarla según la proporción de arcillas, arenas, gravas, limos y sedimentos; el saco sirve como encofrado perdido.

Superadobe, como técnica de sacos o tubos de tierra y alambre de espino, es una tecnología patentada y una marca comercial que el Instituto Cal-Earth ofrece libremente y con licencia comercial.

Clima

Para que fragüen correctamente, los sacos de tierra requieren clima sin heladas. Una vez curados e impermeabilizados no les afectan las heladas.

Relleno, mezcla para superadobe

Antes de mezclar los materiales, quitar las piedras grandes conservando las gravas hasta 25 mm.

Cálculo de proporciones

Cómo calcular los volúmenes, proporciones y medidas

Mezcla con cemento

1. Mezclar en seco el cemento y la tierra.
   
2. Añadir agua.
3. Mezclar.

Mezcla con cal

1. Mezclar la cal y el agua.
   
2. Añadir la tierra.
3. Mezclar.

Alambre de espino de cuatro puntas fijas, velcro mortar

Alambre de espino de cuatro puntas fijas

Elemento de tensión y fricción entre los sacos. Refuerzo que proporciona resistencia contra ciclones, inundaciones, terremotos: mediante dos vueltas de alambre de espino de cuatro puntas fijas se sujetan los sacos entre sí y se añade resistencia tráctil —de la que adolecen las estructuras de tierra—. Particularmente, los tubos más el alambre proporcionan resistencia a tracción única en estructuras de tierra —tapial, hormigón: requieren varillas de refuerzo—.

• $\varnothing \approx$ 2,0 mm: para estructuras monolíticas y bóvedas voladas (?) (corbelled domes).
• $\varnothing \approx$ 1,4 mm: formas lineales y muretes.

Tener preparados pesos para sujetar el alambre sobre las tongadas.

Alambres de sujeción

Cabos de alambre recocido sujetos al alambre de espino para sujetar más adelante la malla para enlucido (tierra arcillosa, emplaste con paja: no necesitan malla, se adhieren a los sacos fuertemente; cemento: malla metálica o plástica gruesa --enlace a sección de acabados--). También sirven para sujetar espaciadores de la malla útiles como aliviaderos de condensación —ruptura de capilaridad— entre el enlucido y la parte superficial del sobrecimiento (stemwall).

Deben colocarse en cada línea y sobresalir unos 5 cm del muro espaciados 30-60 cm.

Idóneo: $\varnothing$ 1 mm desnudo o forrado (PVC).

Recopilar medidas

Arcos, cúpulas, bóvedas, ábsides

La tierra provee resistencia a la compresión que hace posible la construcción de tales elementos con superadobe.

También: muros de contención, cauces de agua, balsas, carreteras, caminos, jardineras, asientos.

Formas para puertas y ventanas

Durante la construcción, en los vanos se usan formas temporales que se mantienen hasta que se cierra el contorno. Las formas se colocan calzadas para que se puedan extraer fácilmente.

Acabados

Es más fácil emplastecer los sacos que el contenido: los muros de tierra se emplastecen mejor con el mismo material —arcilloso con arcilloso, arenoso con arenoso—, pero un acabado arenoso no es tan resistente como uno arcilloso; si se emplastece sobre los sacos se puede usar material arcilloso aunque el muro sea arenoso.

El proyecto

Máquinas y herramientas

Fases del proyecto

Preparación del lugar

Enlaces externos

• Cal-Earth. Cal-Earth Inc. / Geltaftan Foundation (ed.): «What is Superadobe?» (en inglés). Consultado el 9 de marzo de 2012.
• Colaboradores de Wikipedia. Wikipedia, La enciclopedia libre (ed.): «Cal». Consultado el 9 de marzo de 2012.
• Colaboradores de Wikipedia. Wikipedia, La enciclopedia libre (ed.): «Superadobe» (en inglés). Consultado el 9 de marzo de 2012.