Ahorrar energía construyendo con fardos de paja

Por Nerea Lacunza Lobán
Trabajo realizado en el marco del
Programa de cursos online Edificación y sostenibilidad

Imagen de una pared de fardos de paja del Ekocamping de Arbizu (Navarra)

Historia de la construcción con paja

La paja es uno de los materiales de construcción más antiguos conocidos. Es el tallo seco de ciertos cereales (trigo, avena, centeno, cebada, arroz…).

Fardo se denomina a un bloque de paja, normalmente prensado, que se utiliza como alimento para los animales. También se puede llamar paca.

Los fardos de paja normalmente tienen dimensiones estándar 1000 mm x 450mm. Pesan alrededor de unos 18 kg. También se usan para la construcción de casas desde 50 m² hasta 500 m², por ser un material ecológico y auto-sustentable.

Las casas de fardos de paja son relativamente nuevas. La primera casa de fardos de paja se construyó en Nebraska en 1896 (ya que no había ni madera, ni piedra con que construir). Empezaron como casas temporales. Pero se dieron cuenta de que era un material muy aislante, fácil de trabajar y barato. Entre 1915-1940 se construyeron bastantes casas. En Europa, la casa de fardos más antigua conocida fue construida en Montargis, Francia en 1921. A partir de 1940 este estilo de construcción cayó en desuso. Aunque algunas de estas casas aún siguen en buen estado aunque la mayoría están abandonadas.

El “Renacimiento” de la construcción con fardos empezó en 1973 con un artículo sobre el tema escrito por Roger Welsch para el libro “Cobijos”. Fue la inspiración para una nueva generación de casas de Fardos de paja. En los siguientes años, muchas personas en los EE.UU. comenzaron a re-experimentar con este material. En 1991 salió el primer libro sobre construcción con paja.

Actualmente existen casas de paja en México, EE.UU., la mayoría de países de Europa Occidental, Central y Oriental, en África, India e incluso en China. (Información recogida de: Wikipedia y casasdepaja.org)

Inconvenientes de la construcción con paja

Inconvenientes a tener en cuenta:

- No cuentan con inercia térmica por lo que en el diseño hay que integrar elementos que la tengan.
- Fácil combustión si esta sin enfoscar, sobre todo en climas secos.
- Hay que tener cuidado con la humedad, hay que controlarla.

Beneficios ambientales de la construcción con fardos de paja

“El principal impacto producido por el sector de la edificación afecta directamente a la explotación del suelo provocando efectos directos sobre el ciclo del agua. Este sector produce durante la extracción y la transformación el 45% de las emisiones de CO2. Un 80% de los impactos negativos sobre el medio están relacionados con el uso y abuso de la energía y el agua. Cada año se queman en el planeta más de 500 millones de toneladas de desecho de paja. La construcción con fardos de paja podría ser útil para controlar el deterioro atmosférico y el calentamiento global. Una gran reducción de la cantidad de paja quemada recortaría la producción de monóxido de carbono y óxido nitroso en muchos miles de toneladas al año. La paja de desecho podría ser embalada y usada en edificios. Se produciría un descenso significativo en la devastación de áreas de madera de construcción si se construyesen casas de fardos de paja. Con estos 500 millones de toneladas de desecho se podrían construir mas de 80 millones de viviendas de 100m² para albergar a mas de 400.000.000 personas. Actualmente se emplean más de 800.000.000 toneladas en materiales no renovables en la construcción, materiales que al final de su ciclo de vida se convertirán en un problema residual que heredarán las futuras generaciones.

El consumo de energía y recursos para la construcción y el mantenimiento de viviendas en España es del 40% de todo el consumo energético. El gasto de una tonelada de paja es de 115 megajulios, 50 veces menos que una tonelada de hormigón y 100 menos que la lana de roca o de vidrio. Esto nos deja ver que los beneficios de la construcción con fardos de paja podría reducir mas de 100 veces el coste energético de cualquier edificación aumentando por lo tanto su valor ecológico”. (Información recogida de lapajaenlaconstruccion.wikispaces.com del artículo de Oscar Argumosa Sainz-Promotor de Sistemas Ecológicos)

Conductividad Térmica de la Paja

El coeficiente de conductividad térmica caracteriza la cantidad de calor necesario por m2, para que atravesando durante la unidad de tiempo, 1m de material homogéneo obtenga una diferencia de 1ºC de temperatura entre las dos caras.

La conductividad térmica se expresa en unidades de W/m•K

Es una propiedad intrínseca de cada material que varía en función de la temperatura a la que se efectúa la medida, por lo que suelen hacerse las mediciones a 300 K con el objeto de poder comparar unos elementos con otros.

La conductividad térmica en el caso de la paja depende sobre todo de la densidad de la bala, de la situación de las fibras (paralelas o verticales al paso del flujo del calor) y de la humedad de la paja. Una pequeña variación la puede dar el tipo de paja que utilicemos. La influencia del contenido en humedad sobre la conductividad térmica es en el caso de las balas de paja bastante inferior que en materiales de componentes minerales. Según Bauer (2000) la conductividad térmica aumenta con la humedad solo un 1-7%, mientras que en una pared de ladrillos con igual entrada de humedad, la conductividad térmica aumenta considerablemente.

Para una bala de paja, hay diferentes valores. Los valores oscilan según la humedad, densidad y situación de las fibras entre 0,0337 y 0,086 W/mK (Mc Cabe 1993, GrAT 2001, feb.2000) Según varios ensayos realizados en diferentes países centroeuropeos, se considera que la bala de paja, con una densidad de 100kg/m2 tiene una conductividad de 0,045 W/mK. (Casasdepaja.org)

¿Es competitiva la paja con otros materiales constructivos?

La paja es muy buen aislante térmico y acústico y puede usarse como muro de carga sin sobrepasar las dos plantas.

Hay pruebas realizadas en California, Austria, Alemania, Canadá… en distintos laboratorios oficiales donde se certifican las condiciones idóneas para la construcción. Los resultados principales son los siguientes:

-A nivel estructural, la presión que admiten los fardos de paja sin romperse es de 4.8 Kg/cm², lo que se traduce en que un muro de 50cm de espesor no debe de pasar de 500 kg/m de muro. Este coeficiente es muy superior a la mayoría de materiales que convencionalmente se utilizan en construcción.
-A nivel térmico, la conductividad es de 0.047 KCal/hmºC, esto supone una K con un muro de 50 cm y revoco de mortero bastardo de aproximadamente 0.092 KCal/hmºC.
Los ensayos realizados en laboratorios oficiales en Canadá con fardos de paja con revoco de cal dieron resultados RF 120 minutos (resistencia al fuego). Los resultados en Austria y Alemania con enfoscados de tierra llegaron hasta 90 minutos. Para viviendas unifamiliares aisladas se necesitan estabilidad al fuego de 30 minutos, siendo los resultados obtenidos muy superiores superando la normativa para la construcción de viviendas unifamiliares.
-A nivel sísmico, al ser un muro flexible, los muros soportan y resisten mejor que los sistemas rígidos convencionales, como el hormigón, las variaciones sísmicas.
(Información recogida de lapajaenlaconstruccion.wikispaces.com del artículo de Oscar Argumosa Sainz-Promotor de Sistemas Ecológicos)

Comparación con madera

Si comparamos la construcción de paja con la madera, podemos observar que la paja puede servir para poder hacer una pared, sin necesidad de nada más que el revoco y el acabado en pintura. También se utiliza como aislamiento. En cambio la madera, o una casa de madera se compone de la madera, suponiendo que se coloca como revestimiento exterior, con un aislamiento, una cámara de aire, cada uno con un grosor para conseguir un buen aislamiento de calor y frío, y en el interior un revestimiento interior con un acabado final. Por tanto se ve que es una tarea más complicada o que requiere más tiempo que utilizando la paja que es mucho más rápido y sencillo.

La madera tiene características muy convenientes para su uso como material estructural. Tiene resistencia a tensión superior a la de compresión, aunque esta última también es elevada. Su buena resistencia, su ligereza y su carácter de material natural renovable constituyen las cualidades de la madera para su empleo estructural.

-La madera es un material renovable.
-Como materia prima consume muy poca energía en su transformación
-Una vez trascurrido su ciclo, la madera puede ser reciclada para otros usos. En el caso de no reutilizarse, la madera se degrada por si misma y si se quemase, apenas produciría contaminación.
- Las construcciones en madera maciza apenas utilizan productos químicos, es decir, la madera es seleccionada en función del uso que ésta vaya a tener. Las casas pueden construirse sin utilizar ningún producto químico, puede ser una construcción totalmente ecológica.
-Es mala conductora del calor y de la electricidad. Por esto se puede utilizar como aislante en suelos y paredes.
(Los datos de la madera se han podido recoger de http://www.chaletmadera.com/cualidades-ofrece.htm)

Conclusión: Se puede observar como tanto la paja como la madera son materiales naturales con sus puntos positivos y negativos. La madera es mala conductora de calor, por lo tanto, no se podría utilizar tal y como se utiliza la paja, en caso de construcción de paredes o muros, como se ha comentado anteriormente ya que la paja si guarda tanto el calor como el frío. La madera es correcta en la utilización estructural. La paja como cerramiento, y como aislamiento a su vez. Son dos materiales muy adecuados y que hay que hacer más uso de ellos, pero cada uno en lo que corresponda. Una buena propuesta es la de utilizar ambos materiales juntos, es decir, hacer construcciones combinando tanto la madera como el fardo de paja. Así y con otros detalles que habría que tener en cuenta (instalación de climatización, etc.) se podría conseguir un edifico ecológico.

A continuación el ejemplo de un edificio de paja:

Ejemplo Casa de Paja en el Ekocamping de Arbizu (Navarra)

La propuesta pensada para el ahorro de energía en un edificio, en una casa por ejemplo, es hacer la fachada con fardos de paja. A parte de ahorrar energía, la paja es muy económica y un material natural renovable. Consiste en, primero montar la estructura exterior (irá sobre cimientos de ruedas de coches y grava) (Imagen1). Dicha estructura se hará con madera alerce (imagen2), es una madera que no es atacada por agentes destructores (bichos). Entre pilar y pilar (cada 60cm) (imagen3) se colocaran fardos de paja uno encima de otro, que los fardos irán apoyados en dos tableros que estarán encima de la cimentación. Después se colocará una malla tipo Nervometal y posteriormente como base se echará una capa de mortero de cal (imagen 4-5-6). Encima irá un enfoscado de mortero de cal y finalmente se pintará con pintura a la cal o al silicato (mejor, son pinturas ecológicas). Las instalaciones se colocarán dentro de los fardos. En las terminaciones de suelo y techo se puede colocar un impermeabilizante para evitar humedades. El espesor de este cerramiento será de 52cm en total.

Con este sistema conseguiremos un buen aislamiento para toda la casa, tanto en verano como en invierno. Tendrá un alto aislamiento térmico. Tienen una alta eficiencia para mantener el calor, (o el frío) almacenado. Un 50% más de eficiencia si comparamos con el ladrillo por ejemplo. Poseen valores de aislamiento térmico muy superiores a los de construcciones convencionales. El mayor ahorro en este tipo de construcción está en consumo de energía para la calefacción. Se puede llegar a ahorrar hasta un 21%. La transmisión térmica de este material esta alrededor de 0,13 W/m²ºK. Por lo tanto es mejor si comparamos con un cerramiento convencional de ladrillo hueco doble, que tiene alrededor de 0,30 W/m²ºK. Cuanto más bajo sea este valor mejor será la capacidad aislante. El valor de la conductividad térmica esta alrededor de 0.045 W/mºK. La capa de mortero de cal y el enfoscado también son unos factores muy importantes ya que tienen un comportamiento bioclimático que hace que un edificio tenga frescor en verano y calor en invierno.

Respecto al comportamiento higrotérmico hay que mantener el contenido de humedad dentro de los límites máximos permitidos y permitir que el conjunto de la pared sea permeable al vapor de agua. Así se consigue que sea transpirable.

El comportamiento acústico de las paredes de fardos de paja es bueno. Tienen valores de atenuación acústica entre los 46 y los 60 dBA.
Conclusión: un buen material natural y económico para ahorrar energía.

Este es el tipo de edificio que han construido en el Eco-camping de Arbizu (Imagen 7 vista general del edificio). Tanto las “casas-bungalows” como el edificio del restaurante y recepción. A continuación fotos del camping. (Información propia y consultada con las personas encargadas de realizar esta obra)