Comunicación presentada al III Congreso Edificios Energía Casi Nula:
Autores
- Concepción del Río Vega, Profesora Titular de la U.P.M., Departamento técnico, Geohidrol
- Elena Santiago Monedero, Secretaria General, Hispalyt
- Ana Ribas Sangüesa, Asesor técnico, Hispalyt
Resumen
El tipo constructivo de fachada autoportante de ladrillo cara vista, denominado con la marca STRUCTURA, constituye una muestra de las numerosas posibilidades que ofrecen los materiales cerámicos tradicionales, utilizando los recursos incorporados en la normativa y las soluciones y sistemas avanzados disponibles en el mercado. STRUCTURA es el resultado de una investigación llevada a cabo por los fabricantes de la Sección de Ladrillos Cara Vista de HISPALYT en estrecha colaboración con el Departamento Técnico de GEOHIDROL, S.A., con objeto de optimizar el uso del ladrillo cara vista y afrontar el reto que supone la nueva normativa. La principal innovación de la fachada STRUCTURA es la recuperación del carácter tradicional de los muros de ladrillo como elementos portantes de sí mismos, al tiempo que se mejora el comportamiento higrotérmico y acústico del cerramiento y se elimina el conflicto que supone el confinamiento de los cerramientos entre los elementos estructurales del edificio. Actualmente el único sistema constructivo de fachada autoportante de ladrillo cara vista reconocido por la marca STRUCTURA es el sistema G.H.A.S. (Geo-Hidrol Advanced System) desarrollado por la empresa GEOHIDROL, S.A. En esta comunicación se presenta la solución de fachada autoportante STRUCTURA, como la solución de fachada de ladrillo cara vista para el cumplimiento de las exigencias térmicas del Documento Básico de Ahorro de Energía del Código Técnico de la Edificación (DB HE del CTE) y para la construcción de edificios de consumo de energía casi nulo.
Comportamiento térmico de los sistemas constructivos de fachada de ladrilo cara vista
El 40% de la energía consumida en Europa corresponde a la edificación. La reducción de su demanda energética y una mayor utilización de energías renovables, evita el deterioro medioambiental gracias a una reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero, y consigue un uso racional de la energía disminuyendo la dependencia energética.
Recientemente, las normas de edificación han experimentado un importante cambio en el ámbito relacionado con la eficiencia energética de los edificios, para adaptarlas al cumplimiento del ambicioso objetivo de conseguir edificios de consumo energético casi cero para el año 2020 establecido en la Directiva 2010/31/UE. El nuevo Documento Básico de Ahorro de Energía del Código Técnico de la Edificación (DB HE del CTE) del 2013 no sólo supone un considerable incremento de las exigencias de aislamiento térmico, sino también un cambio de filosofía para la justificación térmica del edificio, estableciendo una limitación al consumo de energía primaria no renovable para los servicios de calefacción, refrigeración y ACS, y una limitación a la demanda energética de calefacción y de refrigeración del edificio.
Para conseguir edificios de bajo consumo energético no sólo es necesario garantizar unas buenas prestaciones térmicas de los elementos constructivos que componen la envolvente del edificio, sino que además hay que tener en cuenta otros muchos factores relacionados con el diseño del edificio que influyen considerablemente en el comportamiento térmico del mismo, como son, la orientación del edificio, su compacidad, la ventilación e infiltración, los puentes térmicos, etc.
Los puentes térmicos son de gran importancia para garantizar la eficiencia energética de los edificios, siendo fundamental que sean tratados constructivamente, con el fin de limitar el importante impacto que tienen sobre la demanda energética del edificio y el mayor riesgo de formación de mohos por condensaciones superficiales. En la envolvente del edificio y especialmente en las fachadas, existen habitualmente abundantes puentes térmicos debido a la formación de los huecos (jambas, alfeizares, cajas de persiana), el encuentro de los cerramientos con los elementos estructurales, pilares y forjados, las esquinas, etc.
La transmitancia térmica lineal Ψ, permite caracterizar mediante un único parámetro el comportamiento de los puentes térmicos. En este sentido, el Documento de Apoyo al Documento Básico DB-HE Ahorro de energía. DA DB-HE / 3 Puentes térmicos editado por el Ministerio de Fomento recoge un atlas de puentes térmicos con los valores de transmitancia térmica lineal Ψ para las soluciones constructivas más habituales. En general, el procedimiento más efectivo para mejorar el comportamiento de los puentes térmicos es mantener la continuidad del aislamiento térmico de los cerramientos. La mejora del aislamiento de los puentes térmicos de un edificio puede conllevar ahorros energéticos en el edificio de entre un 20% a un 30%, siendo este porcentaje mayor, cuanto mejor es el aislamiento de los cerramientos.
Las fachadas de ladrillo cara vista representan una de las unidades constructivas más importantes en las obras de edificación de nuestro país. El sistema constructivo de la hoja exterior de los cerramientos de fachada es fundamental para su comportamiento higrotérmico, sobre todo en lo relativo al encuentro con los forjados del edificio. A continuación se recogen los tipos constructivos de fachadas de ladrillo cara vista existentes actualmente:
En las soluciones de fachada convencional de ladrillo cara vista, la hoja exterior de ladrillo se sustenta en los forjados de cada planta. Para conseguir una apariencia exterior de muro continuo, la entrega en los forjados se realiza parcialmente, dejando un espacio reservado para el emparchado del frente de forjado con plaquetas cerámicas. Esta disposición produce un estrangulamiento del muro al paso por los forjados, que da lugar a importantes puentes térmicos debido a la interrupción del aislamiento de la fachada en los frentes de forjado. Asimismo, este tipo constructivo podría dar lugar también a puentes térmicos en los pilares de fachada debido a la interrupción del aislamiento del cerramiento por el exterior de los mismos, pero estos puentes térmicos se pueden evitar fácilmente colocando el aislante por el interior de los pilares.
En función del diseño del edificio y de la zona climática en la que se ubique el mismo, las pérdidas energéticas debidas a los puentes térmicos en el encuentro con los forjados pueden condicionar el cumplimiento de las exigencias térmicas del DB HE para el edificio, quedando en general limitado el uso de estas fachadas a zonas climáticas muy favorables y a determinados diseños de edificios. Por otro lado, el recurso de incrementar el espesor de aislamiento en el cerramiento para compensar las pérdidas debidas a los puentes térmicos tiene, como contrapartida, que cuanto más aislado se encuentre el edificio, mayor es el riesgo de que se produzcan condensaciones superficiales en esos puntos.
En base a lo anterior, es importante resolver adecuadamente los puentes térmicos de los frentes de forjado, empleando soluciones que mantengan la continuidad del aislamiento térmico en esos puntos. En el caso de las fachadas con acabado exterior de ladrillo cara vista no es viable, por razones obvias, el recurso de colocar el aislamiento por el exterior del edificio como se podría hacer en el caso de las soluciones revestidas exteriormente con enfoscados o monocapas. Por otra parte, las exigencias del nuevo DB HE y la búsqueda de soluciones para la construcción de edificios de consumo de energía casi nulo, implican la necesidad de utilizar grandes espesores de aislamiento térmico en los cerramientos de fachada, y la solución de revestir con material aislante el frente de los forjados es incompatible geométricamente con el espesor requerido para la estabilidad de las plaquetas cerámicas e, incluso, con el ancho de entrega requerido para la estabilidad del propio muro.
Por todo ello, el sistema constructivo de fachada autoportante de ladrillo cara vista STRUCTURA, constituye la solución constructiva óptima para evitar la formación de puentes térmicos en los frentes de forjado. Las fachadas autoportantes se caracterizan porque la hoja exterior de la fachada se construye tangente al edificio, arrancando desde un elemento firme (cimentación, forjado de primera planta, angular, etc.) y utilizando el propio muro de ladrillo como elemento estructural portante de sí mismo. Este sistema constructivo permite el paso continuo de una cámara de aire (ventilada o no) y un aislamiento térmico por delante de la estructura, evitando con ello la formación de puentes térmicos en los frentes de forjado y pilares. El sistema G.H.A.S. para fachada autoportante dispone de los dispositivos de anclaje necesarios para poder incorporar en la cámara grandes espesores de aislamiento manteniendo su continuidad en los frentes de forjado, empleándose actualmente en el centro de Europa en soluciones de fachada con aislamientos térmicos de hasta 20 cm de espesor.
Por todo ello, la solución de fachada autoportante STRUCTURA, se presenta como la solución óptima de fachada de ladrillo cara vista, no sólo para el cumplimiento de las exigencias térmicas del DB HE del 2013, sino también para la construcción de edificios con un nivel de eficiencia energética muy alto y un consumo de energía casi nulo.
Ventajas técnicas de la fachada autoportante de ladrillo cara vista, Structura
La solución de fachada autoportante STRUCTURA no es una solución constructiva novedosa para cumplir el DB HE del CTE, sino que el sistema G.H.A.S. se creó hace más de 10 años para mejorar las prestaciones de las fábricas y eliminar de una forma práctica y económica los problemas estructurales y constructivos inherentes a las fachadas convencionales o confinadas entre forjados, existiendo actualmente más de 300 obras realizadas con este sistema constructivo.
El sistema constructivo de fachada autoportante aprovecha el potencial que tienen los muros de ladrillo para ser utilizados como elementos estructurales. En estas fachadas el peso propio de la hoja exterior de la fachada se transmite a la planta de arranque por compresión de la propia fábrica, contribuyendo esta acumulación de carga a la resistencia frente a acciones horizontales. El resto de recursos necesarios en las fachadas autoportantes para conseguir las condiciones de estabilidad, resistencia y control de fisuración exigidas por la normativa se consiguen mediante el empleo de elementos auxiliares: anclajes de retención a la estructura del edificio (frentes de forjados y pilares), que evitan el movimiento de vuelco de la fábrica sin trasvasar carga de la estructura al cerramiento, y armaduras de tendel, que aumentan la resistencia a flexión horizontal de la fábrica evitando su fisuración. Los elementos auxiliares necesarios en cada caso particular, así como su dimensionado y disposición deben estar determinados mediante análisis estructural. (Véase Figura 3. Esquema de la solución de STRUCTURA).
El sistema G.H.A.S. es el único sistema que existe actualmente en el mercado que tiene disponibles los elementos auxiliares (armaduras de tendel y anclajes) necesarios para el proyecto y ejecución de las fachadas autoportantes de ladrillo cara vista STRUCTURA, asegurando dos requisitos fundamentales, garantía de prestación y la garantía de puesta en obra, eliminando cualquier incertidumbre entre el proyecto y la obra.
Todos los anclajes, armaduras y resto de elementos metálicos que componen el sistema G.H.A.S. tienen el obligatorio marcado CE. Además, el sistema G.H.A.S. cuenta con un D.A.U., lo que constituye una garantía adicional para el proyectista, constructor o promotor.
Los elementos del sistema GHAS están provistos de dispositivos SAO (Sistema de Autocontrol del Operario) que permiten un total control con posterioridad a la ejecución del muro. El control se refiere a dos aspectos fundamentales relacionados con las prestaciones mecánicas del muro: las cuantías y la ubicación correcta de los elementos.
Las fachadas autoportantes están recogidas en el DB SE-F del CTE, lo que garantiza su fiabilidad. El modelo estructural de referencia para el análisis de una fachada autoportante con el sistema G.H.A.S. es el modelo placa con bordes en continuidad, que es el modelo más rentable de los sancionados por el DB SE-F del CTE para el análisis de muros con acciones horizontales. El sistema constructivo de fachada autoportante permite diseñar paños de grandes dimensiones aplicando dicho modelo de cálculo. Considerando alturas de piso de tres metros, la resistencia de una fábrica de ladrillo cara vista de medio pie de espesor sería suficiente para construir un cerramiento autoportante de una altura de hasta ocho plantas.
Gracias al comportamiento estructural del sistema constructivo de fachada autoportante, las fachadas de ladrillo cara vista amplían su campo de aplicación, pudiendo emplearse tanto en los edificios de uso residencial o de oficina, con paños de fachada de proporciones geométricas modestas, como en los edificios de uso industrial o superficies comerciales, con paños de fachada de gran altura que por sus dimensiones sobrepasan el ámbito de aplicación de las fachadas convencionales confinadas.
Las fachadas autoportantes STRUCTURA, además, de evitar la formación de los puentes térmicos en los frentes de forjado y pilares gracias a la continuidad del aislamiento térmico, si las exigencias de impermeabilidad lo aconsejan, permiten la disposición de una cámara de aire ventilada, consiguiendo una fachada que participa de las principales ventajas de las fachadas ventiladas (mejora su grado de impermeabilidad y reducción del riesgo de formación de condensaciones intersticiales en el cerramiento) y de otras adicionales (como durabilidad, bajo mantenimiento, calidad estética, etc.) en virtud de tener materiales de acabado tradicionales, tales como el ladrillo cara vista.
Constructivamente, la principal ventaja de la continuidad de la hoja exterior de la fachada reside en la eliminación del conflicto que supone el encuentro con la estructura. Con este sistema constructivo se evita el estrangulamiento del cerramiento a su paso por delante de los forjados y pilares, haciendo que no se precisen plaquetas para forrar los frentes de forjados y pilares, ni piezas cortadas o piezas especiales para ajustar el replanteo a la altura de cada planta.
Desde el punto de vista estético, esto se manifiesta con una tonalidad homogénea en todo el paño de fachada, mientras que en las soluciones confinadas, las plaquetas del canto de los forjados, con el paso del tiempo adquieren un tono diferente al resto de la fachada, por lo que el encuentro con los forjados se hace visible desde el exterior.
Asimismo, otra ventaja de este sistema es que permite conseguir un perfecto aplomo y planeidad de la hoja exterior de la fachada con independencia de las tolerancias en el replanteo de los elementos estructurales.
Desde el punto de vista acústico, la desconexión de las dos hojas de la fachada autoportante mejora el aislamiento acústico de estas fachadas con respecto al de las fachadas de dos hojas confinadas, en las que su aislamiento acústico está limitado por la formación del puente acústico estructural. STRUCTURA no sólo garantiza el cumplimiento de las actuales exigencias acústicas del CTE para los cerramientos, sino que consigue unas mayores prestaciones acústicas que permiten su uso en lugares más expuestos a la contaminación acústica.
STRUCTURA permite seguir aprovechando las ventajas del ladrillo cara vista, material noble de alta calidad, con una gran cantidad de prestaciones técnicas y cualidades estéticas. De este modo, las soluciones de STRUCTURA ofrecen la amplia gama de acabados, tonalidades y dimensiones de los ladrillos cara vista para dar respuesta a las exigencias estéticas de proyectistas y usuarios.
STRUCTURA no supone un incremento de coste con respecto a las fachadas confinadas convencionales, puesto que los costes derivados del empleo de elementos auxiliares (anclajes y armaduras), se compensan con la optimización de la mano de obra y el ahorro en materiales.
Conclusión
Por todas las ventajas técnicas anteriormente expuestas y ante el nuevo escenario en el que se requiere del empleo de sistemas de altas prestaciones térmicas para la construcción de edificios de baja demanda energética, la fachada autoportante de ladrillo cara vista, tanto en su versión estanca como en su versión ventilada, constituye el tipo constructivo promocionado por la Sección de Ladrillos Cara Vista de HISPALYT bajo la marca STRUCTURA, con el objetivo de promover la innovación, calidad y prestaciones en las fachadas de ladrillo cara vista.
Referencias
- STRUCTURA, fachada autoportante de ladrillo cara vista para cumplir el CTE. Concepción del Río Vega, Departamento técnico de Geohidrol. Elena Santiago Monedero, Secretaria General de Hispalyt, Ana Ribas Sangüesa, Departamento técnico de Hispalyt. Conarquitectura. Enero 2016.
- Documento de Apoyo al Documento Básico DB HE Ahorro de energía. DA BD HE / 3. Puentes térmicos. Ministerio de Fomento. Secretaría de Estado de Vivienda y Actuaciones Urbanas. Mayo 2014.
- Documento Básico DB HE de Ahorro de Energía. Septiembre 2013. Código Técnico de la Edificación.
- Directiva de la Unión Europea 2010/31/UE relativa a la Eficiencia energética de los edificios. Mayo 2010.
- Documento Básico Seguridad Estructural: Fábrica. Abril de 2009. Código Técnico de la Edificación.
- Documento Básico Seguridad Estructural: Acciones en la Edificación. Abril de 2009. Código Técnico de la Edificación.
- Catálogo de Soluciones Cerámicas para el cumplimiento del Código Técnico de la Edificación (CTE). Hispalyt e Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (CSIC). 2008.
- Real Decreto 314/2006, de 17 de marzo, por el que se aprueba el Código Técnico de la Edificación.
- BOE 28/03/2006.
- Estructuras de fábrica. Jacques Heyman. Instituto Juan de Herrera (Madrid). 1995.