Vivienda social de bloque de tierra comprimida -BTC- en Ibiza de Peris+Toral Arquitectes

El estudio Peris+Toral Arquitectes, propone una vez más el uso de sistemas constructivos ecológicos en un proyecto de vivienda colectiva en Ibiza. El edificio, que no requiere de sistemas activos ni de calefacción ni refrigeración, tiene como objetivo combatir la pobreza energética y adecuarse al clima local mediante estrategias de diseño como la utilización de atrios/chimeneas solares, jardines de invierno, el aumento del movimiento del aire mediante ventilación cruzada, y la regulación de la humedad mediante el empleo de bloque de tierra comprimida –BTC–, un material que cuenta con altas capacidades higrotérmicas.

Modelo 3D interactivo. Detalles DWG descargables.

Modelo 3D. Dsign Cloud.

En conversación con Tectónica, José Manuel Toral relata los puntos esenciales de un edificio cuyo objetivo principal consiste en lograr un buen nivel de confort en un entorno con una humedad elevada, sin necesidad de utilizar sistemas activos de acondicionamiento térmico.

Fotografía: José Hevia

El entorno

El proyecto de Ibiza está en la zona de Playa d'en Bossa, que ha seguido un desarrollo lineal donde los hoteles tienen forma en U, con vistas al mar, y que hoy en día se han transformado en grandes discotecas por su proximidad con el aeropuerto, aunque nuestro escenario se sitúa un poco más atrás, cerca de un tejido de casas unifamiliares.

Plano de situación. El edificio se orienta según la dirección de los vientos dominantes.

El solar

El solar es en forma de L y parte de una idea muy ajustada a la normativa que imponía un perfil con un setback para generar áticos, pero nosotros queríamos conseguir que todas las viviendas tuvieran una orientación sur y se beneficiaran de la dirección del viento dominante, que es desde el mar hacia el interior.

Volumetría exterior del proyecto.

Sistema de agregación modular

En realidad, Ibiza es un proyecto hermano de Cornellà, en esta idea de que, en lugar de ver la forma del edificio, lo que estamos viendo es el interior, no vemos los límites. Para nosotros es importante porque en realidad el proyecto es más un sistema que una forma, y es un sistema que parte de que la unidad de agregación sea la habitación, igual que pasaba en Cornellá.

Agrupación de los módulos. Ver pdf

En este caso, son módulos de 3 x 4 m, y para conseguir encajar todas las viviendas y cumplir con la normativa hay que ir vaciando habitaciones para ir generando los setbacks, lo que nos lleva a hacer esta volumetría que amplía la cantidad de vértices, interesante porque cada vez que hay un vértice se genera un vórtice que afecta al movimiento del aire.

Fotografía: José Hevia

Planta baja. Ver pdf

Y el resultado de esta voluntad de intentar conseguir una pieza de gran escala, unitaria, que sea capaz de relacionarse con estas piezas hoteleras que comentábamos al principio, pero usando el grano de las caras de las casitas, es como si hubieras cogido varias de estas casitas y las hubieras unido, generando los setbacks que nos permiten cumplir con los requerimientos normativos. En definitiva, el edificio es una aplicación de la normativa a través de este sistema de ir sumando y quitando habitaciones.

Planta tercera. Ver pdf

Organización del volumen: lo privado y lo colectivo

La planta que resulta es muy profunda, de 24, 25 metros, con las habitaciones al tresbolillo y tres núcleos de comunicación, donde el esquema es escalera-ascensor-habitación de acceso-patio, que se repite siempre y da paso a cuatro viviendas por planta, en planta baja, y, según se sube, por el tema normativo y para esponjar un poco el edificio, van desapareciendo habitaciones hasta las últimas plantas donde solo hay dos. Digamos que se va desmaterializando, pero siempre con esta condición pasante de las viviendas, o bien porque dan a las dos fachadas o bien porque son pasantes a través del patio en los que la celosía da intimidad a las viviendas, pero a la vez garantiza el movimiento del aire, permite que el aire pase a través.

Sección longitudinal. Ver pdf

Fotografía: José Hevia

Sección por uno de los atrios. Ver pdf

Es interesante que los espacios se relacionan con el exterior a través de espacios intermedios: cuando están orientados a sur, son galerías, jardines de invierno, con sus cortinas de cristal, y cuando están al norte, funcionan como colchones térmicos.También es importante entender que todas las zonas comunes también están moduladas, con el mismo tamaño de habitación que las zonas privativas.

Sección y alzado de la fachada.

Un edificio sin sistemas activos

Sin embargo, lo más importante del proyecto es la ambición de intentar hacer un edificio sin sistemas activos, llegar a lograr una situación de confort sin necesidad de utilizar un sistema de calefacción ni de refrigeración. Para eso hay un análisis de cuáles son los parámetros de confort: más allá de la temperatura, tenemos la humedad relativa, el movimiento del aire, la radiación de los materiales o el usuario, que a través de su metabolismo y de su manera de actuar, también puede influir en su confort.

Y como queremos hacer un edificio sin sistemas, lo que hacemos es una especie de traducción arquitectónica de los parámetros de confort establecidos en el ábaco psicométrico de Carrier (Carrier no sólo nos enseñó esta herramienta magnífica, sino que él también inventó el aire acondicionado, marcó una zona fuera de la cual teníamos que poner su máquina). Entonces, ¿cuáles son los elementos arquitectónicos que nos pueden ayudar a regularlos?

Elementos bioclimáticos del edificio

Cuando hablamos de la temperatura, hablamos de los jardines de invierno, los atrios, los elementos de captación; cuando pensamos en el movimiento del aire, tenemos las chimeneas solares, la ventilación cruzada; cuando hablamos de la humedad relativa, pensamos en que hay materiales que con su higroscopía tienen capacidad de regular la humedad del ambiente; cuando pensamos en la radiación, pensamos en la inercia, en materiales que a través de su densidad, de su conductividad, son capaces de almacenar energía y liberarla con esa radiación, o en el usuario, que a través de su vestimenta, también tiene la capacidad también de regular ese confort personal.

Esquemas de funcionamiento climático en verano (izquierda) e invierno (derecha).

Entonces, al final, el procedimiento importante es establecer el mapa climático que, en este caso, refleja que en el invierno hay días bastante fríos, se llega a tener 10 grados, y en verano, las medias están en 25 grados. Son temperaturas altas en verano y en invierno no son dramáticas, pero tampoco es que haga calor todo el año y sí que la radiación es similar.

Sí que hay un dato muy curioso, porque hemos trabajado con diferentes bases de datos, y el Código Técnico, no sé por qué, tiene esta zona mal cartografiada y considera que tiene una humedad relativa muy baja en verano, pero en realidad no es así, porque la humedad relativa está por encima del 80 %, y hay que saber que la humedad ideal en un espacio debería estar entre el 50 y el 60 %. Si está por debajo es demasiado seco, lo que provoca que se pierdan parte de las defensas, y cuando es demasiado alto, la cantidad de bacterias se incrementa y prolifera, lo que puede generar un espacio insalubre.

Regulación de la temperatura y humedad a través de los materiales

Y esto nos lleva a empezar el proyecto desde la postura de intentar entender cuál sería el material que nos daría la mayor inercia, pero a la vez también nos ayudaría a regular mejor esta humedad. En principio, analizamos cuatro materiales: la tierra, la madera, la cerámica cocida, es decir, el ladrillo, y el hormigón. Si hablamos en términos de inercia, el que mejor funciona es el hormigón, que tiene una densidad de 2300 kg, seguido por la tierra, con una densidad de 2000 kg; luego viene el ladrillo y luego la madera, que ya tiene demasiada poca densidad. Pero, en cambio, si analizamos la higroscopía, es como si le diéramos la vuelta a nuestra tabla.

El hormigón funciona muy mal como regulador de la humedad. El ladrillo, a pesar de tener arcilla, la cocción cierra los poros y deja de tener esta capacidad de regular la humedad del ambiente; la madera funciona bastante bien, pero lo que pasa es que la tierra funciona el doble de bien que la madera. Esto nos llevó a tener muy claro que teníamos que hacer el edificio con tierra.

Fotografía: Txema Salvans

Dentro de los sistemas para construir con tierra hay tres grandes familias: la familia del adobe, que tiene más de 5000 años, ya la usaban los egipcios; el tapial, que los usaban los chinos hace 2500 años; y el BTC (Bloque de Tierra Comprimida), que se inventó en los años 50 en Colombia en proyectos de cooperación, y que se fabricaba de manera manual.

Estructura de muros de bloques de tierra comprimida

Si analizamos estos sistemas vemos que la diferencia entre ellos está en la resistencia. El que menos resiste a compresión es el adobe. El tapial, al que ya se le ha aplicado una compresión manual, mejora esta resistencia, que es aún mayor en el BTC al que ya se aplica una compresión hidráulica.

Como nosotros teníamos un edificio de cinco plantas, quedaban descartados los dos primeros sistemas, y nos dirigía hacia una versión moderna de aquel invento que se hizo en Colombia. El material es una mezcla con gravas y arena y un aditivo, que, en este caso, el primer conglomerante que usamos es la arcilla al que añadimos cal como estabilizador, que nos ayuda a mejorar la resistencia. Es interesante que esto permite acudir a las máquinas de fabricación de bloques de hormigón. Con lo cual, empresas que hoy día fabrican hormigón pueden utilizar su misma maquinaria para fabricar estos bloques de tierra.

Fotografía: Txema Salvans. Los bloques de tierra, de un tamaño de 10x10x20 cm, están unidos con un mortero de arena y cal. El muro se reviste exteriormente con un sistema SATE.

Sección constructiva. Modelo 3D  Dsign Cloud.

Al principio, los ejemplos que nos habíamos encontrado eran con piezas grandes que se utilizaba mucho en la construcción de viviendas unifamiliares, pero pocas veces se habían utilizado en edificios de vivienda colectiva. Y sí que, estéticamente, estas piezas de 1 metro funcionaban muy bien, pero desde el punto de vista constructivo, necesitaban medios auxiliares que, cuando tenías que hacer muchos metros, complicaban mucho la ejecución de la obra. Así que entendimos que había que ir más a una pieza más pequeña, algo más manejable, de 10 x 10 x 20 cm y menos de 4 kg, que, aunque no resulte tan atractiva, tiene la virtud de esa relación con la mano que permite llenar toda la obra de gente colocando ladrillos y levantando como estos laberintos de tierra, que se traban con un mortero de cal, sin armadura alguna porque trabaja a compresión.

Fotografía: Txema Salvans

Es un sistema que cuando se acaba de colocar, con el espacio ya cerrado, da una sensación de cueva que es bastante sorprendente y que, en parte, también se debe a nuestro objetivo de utilizar esta capacidad reguladora de la humedad de las paredes. A la hora de construir, se tiene la costumbre de acabar las paredes con un revoco o un enyesado que ayuda a asegurarnos que todas las juntas quedan bien rejuntadas para no tener puentes acústicos. Pero haciendo eso perderíamos las prestaciones que buscábamos. Entonces, esto nos llevó a hacer una solución para asegurarnos que las juntas estuvieran encerradas: utilizando el mismo revoco con el cual hacíamos los rejuntados, aplicamos una capa muy fina que luego pulimos de manera que nos asegurábamos de que todo este material entra bien en la junta y nos permitía tener la certeza de que no teníamos puentes acústicos. Luego, en el suelo, con esta idea de evitar añadir capas, para intentar simplificar las soluciones constructivas, se pule el hormigón del recrecido que se deja directamente acabado. Estos acabados son los que hacen que el edificio, las paredes, brillen.

Fotografía: Txema Salvans. Imágenes de la ejecución de la estructura de muros de carga. Los muros reciben un acabado con un revoco más fino de arcilla y cal al que finalmente se le aplica un pulido, lo que le da una textura brillante.

Trasdosado con materiales reguladores de la humedad

Había zonas en las que se tenía que poner un trasdosado como, por ejemplo, en la escalera, y lo que hemos colocado son placas de arcilla que, después de colocarlas, se han rejuntado con un revoco de arcilla, con algo de paja, que es un acabado que también proporciona esta capacidad de regulación.

Fotografía: José Hevia. En la zona de la escalera se realiza un trasdosado de placas de arcilla, que por su permeabilidad al vapor de agua son capaces de regular la humedad del interior.

Detalle de la placa de arcilla de Ecoclay empleada en el trasdosado del núcleo de escaleras.

Fotografía: José Hevia

Planta tipo 1. Ver pdf. Con la estructura de muros de carga, formados por bloques de tierra compactada de 20 cm de grosor, se van formando estancias de 3 m libres, con una modulación de 3,20 m como distancia entre ejes.

Fotografía: José Hevia

Planta tipo 2. Ver pdf

Fotografía: José Hevia. Los espacios se abren con huecos bastante generosos, de 1,50 m, creándose relaciones diagonales en una estrategia de simple contigüidad de estancias, sin pasillos de distribución; además, el jardín de invierno cuenta con una corredera plegable que desaparece totalmente, y se puede sumar al espacio interior.

Planta tipo 3. Ver pdf. Las habitaciones tienen dos puertas, con una doble circulación a través de ellas, lo que crea bucles de movimiento a través del espacio de la vivienda.

Fotografía: José Hevia. En la zona de entrada se dispone un baño que se entiende como un mueble colocado dentro de la habitación. Es como el primer mueble ya colocado por el arquitecto, una caja de madera que no llega al techo.

El atrio como elemento regulador de la temperatura interior

Y en toda esta estrategia que hablábamos de conseguir que el edificio no tuviera sistemas de climatización, el atrio desempeña una función esencial. Siempre explicamos que hemos construido dos edificios, un edificio de verano y otro para invierno. El edificio tiene un factor forma muy compacta.

Fotografía: José Hevia. Además de su función climática, el atrio genera un lugar social y que forma parte del potencial que tiene el edificio para sociabilizar y emplear la casa más allá de los límites privativos.

Invierno: atrio invernadero

En invierno, el atrio está cerrado, y a las horas que tiene radiación solar directa se capta calor a través de la cubierta de policarbonato, así como con las cortinas de cristal en las viviendas, y, como el edificio tiene mucha inercia, con los forjados que ya hemos descrito y los muros de tierra, este calor que se gana en las horas de radiación, se consigue mantener el resto de horas del día. Además, el edificio está muy bien aislado, con el SATE que lo envuelve, lo que hace que esta ganancia no se pierda y mantenga la temperatura constante durante la noche.

Fotografía: José Hevia

En el atrio, cuando fuera hay 15 grados en el exterior, gracias a la inercia, se consigue llegar a 23 grados dentro. Estamos aumentando 8 grados la temperatura. El problema es que la temperatura no es uniforme, hay esta estratificación en las temperaturas, y por eso añadimos un ventilador en el atrio, que mezcla todo este aire y, por ejemplo, en una semana típica de invierno, con una temperatura exterior de 9 grados de noche y 15 de día, dentro hay una temperatura constante a 21 grados. Es un edificio que sin necesidad de colocar ningún sistema activo tiene esta temperatura constante.

Esquemas con el gradiente de temperaturas en el interior del atrio. En el de la derecha se aprecia el efecto de la acción del ventilador, que impulsa el aire caliente hacia las plantas más bajas. Gracias a la capacidad de captación de los patios y los jardines de invierno, a la elevada inercia de los elementos constructivos y a la acción del ventilador, la temperatura en el interior del atrio se mantiene constante.

Detalle constructivo del cerramiento de los atrios. Ver pdf

Fotografía: José Hevia

Verano: chimenea solar para la ventilación del atrio

En verano, que casi que es el gran reto de un lugar como las Islas Baleares, el edificio se transforma: el atrio se abre, se baja una protección solar, un toldo oscuro porque queremos que se caliente, y se convierte en una chimenea solar. Esto de que la protección solar esté por dentro es poco intuitivo, pero es muy importante porque nos permite calentar el aire que hay justo en la parte más alta y, como sabemos que el aire caliente sube y tenemos aperturas en el punto más alto, esto está generando un movimiento del aire de tiro que permite la ventilación cruzada, que para nosotros es muy importante. Al abrirse todo, la superficie de disipación se aumenta muchísimo. Y a esta estrategia se suma la de la capacidad de la tierra de regular la humedad.

Como veíamos al principio, la temperatura no es el único parámetro a tener en cuenta para medir el confort. Con sistemas pasivos no tenemos ninguna estrategia que baje la temperatura. Para aumentar la temperatura en invierno tenemos los captadores, los atrios y los jardines de invierno, pero en verano no tenemos nada que refresque, con lo cual tenemos que trabajar con la inercia. Hemos bajado la temperatura a estos 26-27 grados, pero, moviendo los demás parámetros del confort, hemos llegado a una situación satisfactoria, para lo cual, el movimiento del aire ha sido clave. El aire que, por ejemplo, entra a través de la celosía en la entrada de planta baja, atraviesa el edificio y sale por los atrios.

El efecto de chimenea solar da una media de 2,1 m/s de movimiento del aire. Cada medio metro por segundo es un grado de sensación térmica. Aunque el termómetro marca la misma temperatura, se tiene cuatro grados menos de sensación térmica, por el hecho de que el aire se va moviendo.

Detalle de construcción de la celosía cerámica de Cerámica a Mano Alzada. Ver PDF

El ventilador funciona, por lo tanto, en verano y en invierno, pero en invierno es clave para conseguir la temperatura uniforme y conseguir bajar esa estatificación del aire caliente. De hecho, tiene dos posiciones, en invierno gira en un sentido para hacer baja el aire y en verano en el sentido contrario. Para que toda esta estrategia funcione, es verdad que hay que hacer mucha pedagogía, porque hay veces que no es intuitiva, como el abrir las cortinas en invierno para ventilar, cuando deben estar todo el día cerradas porque el aire ya se renueva por las juntas, pero es que la máquina nos ha hecho mucho daño y es complicado volver a navegar a vela!

Fotografía: José Hevia

Sección constructiva fábrica de bloque de tierra comprimida BTC y forjado ligero de viguetas de hormigón. Solución acústica.