Edificación y eficiencia energética en los edificios. ENAC0108

4.2. Cimentaciones profundas

Este tipo de cimentación se utiliza cuando el terreno firme se localiza a una profundidad mayor. La cimentación profunda que más se utiliza es la denominada cimentación por pilotes.

Pilotes

Un pilote es un elemento de cimentación de longitud considerable que, al ser enterrado, adquiere una gran capacidad de carga gracias a su resistencia por rozamiento con el terreno y su apoyo en forma de punta.

Pilotes

Los pilotes se utilizan cuando el suelo situado al nivel donde se colocaría normalmente una zapata no es adecuado para ofrecer un soporte firme. En estos casos se hace necesario transmitir los esfuerzos de la estructura a mayor profundidad por medio de pilotes.

El uso de pilotes también se hace necesario en los siguientes casos:

1 Cuando existan asientos imprevisibles y el terreno profundo sea resistente.

2 Cuando se puedan producir retracciones y otras variaciones en el terreno.

3 En estructuras construidas sobre agua.

4 Cuando existan cargas inclinadas.

Los pilotes se suelen construir de una extensa variedad de dimensiones, formas y materiales. A continuación, veremos algunos de los tipos más usuales.

Pilotes de madera

Los pilotes de madera son económicos, fáciles de transportar y manejar y pueden ser cortados in situ según sea la longitud requerida. Estos pilotes son especialmente adecuados para emplazamientos de difícil acceso o en los casos en los que se presenten dificultades para el taladro o el uso del hormigón.

Pilotes de madera

Importante

Aunque la duración de los pilotes de madera puede ser indefinida cuando estén siempre rodeados por un suelo saturado (suelos en los que el agua ha llenado todos sus poros desalojando al aire), están sujetos a pudrirse por encima de la zona de saturación.

Pilotes de hormigón

Existen muchas variantes de pilotes de hormigón entre los que se puede elegir según sean las características de la obra en cuestión. Existen dos tipos principales de pilotes de hormigón: los colados en el lugar y los precolados. Los colados en el lugar se dividen a su vez en pilotes con ademe y sin ademe.

Pilote de hormigón

Debido a que la mayoría de los pilotes de hormigón pueden hincarse hasta alcanzar una elevada resistencia sin sufrir daño, se les pueden asignar, por lo general, cargas admisibles más elevadas que a los pilotes de madera.

En condiciones normales, este tipo de pilotes no se deterioran. No obstante, las sales y la humedad del agua marina atacan a sus grietas y hacen que el hormigón se desconche. La mejor protección frente a esto es usar un hormigón denso y de buena calidad, así como utilizar pilotes preesforzados.

Pilotes de acero

Los pilotes de acero más utilizados son: los de tubos de acero, que normalmente se rellenan de hormigón una vez hincados, y los perfiles de acero en H. Estos últimos se utilizan cuando: se requieran hincados violentos, se necesiten longitudes muy elevadas o sea necesario disponer de grandes cargas de trabajo por pilote.

Pilote de acero y hormigón

Los pilotes de acero están sujetos a la corrosión. Normalmente este deterioro es muy pequeño cuando el pilote se encuentra enterrado en una formación natural, aunque el grado de corrosión puede ser mucho más elevado en rellenos en los que haya oxígeno atrapado. También es importante tener en cuenta que, cuando los pilotes se prolongan por encima del nivel del terreno, las zonas expuestas a la intemperie son también especialmente vulnerables. Una buena opción para proteger estas zonas es recubrirlas de hormigón.

Actividades

7. ¿Qué diferencias más singulares existen entre la cimentación superficial y la profunda?

5. Descripción y comportamiento energético de los materiales en la edificación

La decisión de utilizar unos materiales u otros en la construcción de los diferentes elementos que constituyen a los edificios tiene un gran impacto en el comportamiento energético de los mismos. Esto se debe fundamentalmente a que no todos los materiales son iguales y no todos se comportan de la misma manera ante diferentes condiciones ambientales. Por otro lado, es importante tener en cuenta el hecho de que existen ciertos materiales que, si se aprovechan sus cualidades, pueden ayudar a resolver las exigencias climáticas a las que se ven sometidos los edificios.

Recuerde

La construcción y el posterior uso de los edificios conlleva un importante gasto energético, suponiendo un impacto considerable sobre el medio ambiente. Esto se debe fundamentalmente a que los edificios requieren de una gran cantidad de energía y materias primas para ser construidos, además de generar una importante cantidad de residuos muy perjudiciales para el medio ambiente.

En este apartado estudiaremos algunos de lo elementos y materiales más singulares que suelen formar parte de los edificios, así como los factores energéticos más importantes que deben considerarse.

5.1. Soleras en contacto con el terreno

Las soleras consisten en elementos de hormigón de escaso espesor que se apoyan directamente sobre el terreno. Se suelen colocar sobre un revestimiento de grava y, sobre el mismo, se extiende una lámina plástica que tiene dos misiones: evitar que la humedad llegue hasta la solera e impedir que el hormigón se vierta en el revestimiento.

Solado de hormigón

Desde el punto de vista de la eficiencia energética en los edificios, es importante saber que el calor que se pierde a través del suelo, respecto a la dispersión térmica total que se suele producir en las edificaciones, oscila entre el 15% y el 20%.

5.2. Suelos con cámara sanitaria

Las cámaras sanitarias o de saneamiento son espacios que se construyen en los edificios y que se sitúan al nivel del terreno natural.

Estos elementos constructivos tienen la misión de aislar de la humedad y del calor a la edificación.

Cámara sanitaria

Las cámaras sanitarias están constituidas fundamentalmente por dos elementos: las viguetas autorresistentes o autoportantes y las bobedillas. Estas últimas puede ser cerámicas, de mortero de cemento o de poliestireno expandido. Las que son de este último material ofrecen un alto grado de aislamiento y son muy fáciles de colocar.

Definición

Viguetas autorresistentes

Se caracterizan por ser capaces de resistir, por sí mismas y en un forjado (ver más adelante), todos los esfuerzos a los que estará sometido dicho forjado.

Bobedillas

Consisten en bóvedas pequeñas, formadas por ladrillos, que se utilizan para cubrir el espacio que hay entre dos vigas.

5.3. Forjados

Los forjados son elementos resistentes y planos de la estructura de una edificación que tienen dos misiones fundamentales:

1 Constituir los pisos del edificio. Todo lo que se coloque sobre el solado de los pisos de los edificios queda a su vez apoyado sobre los forjados. Por esta razón deben ser capaces de resistir los esfuerzos que provocan la presencia de personas, muebles, máquinas, etc.

2 Arriostrar los elementos de la estructura. Los forjados tienen que ser elementos horizontales rígidos y deben enlazar los pórticos que forman las vigas de la estructura y los pilares de la misma. Deben llevar los esfuerzos que sufra el edificio a los pórticos o muros que las resistan y que las comuniquen a la cimentación.

 

Forjados de un edificio

Definición

Arriostrar

Es la acción de estabilizar una estructura mediante el uso de elementos que eviten que se desplace o se deforme.

Los forjados de los edificios que no presentan ningún tipo de aislamiento favorecen a que se produzcan importantes pérdidas energéticas a través de los mismos. Las pérdidas más importantes son las de origen térmico y acústico y serán mayores o menores dependiendo del lugar donde se encuentren los forjados.

5.4. Cubiertas

Las cubiertas de los edificios son elementos que constituyen en cierre superior de los mismos y deben cumplir las siguientes funciones principales:

1 Cerramiento de la parte superior de la estructura.

2 Proporcionar estabilidad estructural frente a vientos, seísmos, etc.

3 Estanqueidad.

4 Aislante térmico y acústico.

5 Etc.

Cubierta de un edificio

Debido a que el calor tiende a subir, las pérdidas de calor a través de las cubiertas de los edificios pueden llegar a ser hasta una cuarta parte de las pérdidas energéticas totales del conjunto de la estructura. Esto hace que sea un elemento muy importante a tener en cuenta a la hora de estudiar el rendimiento energético de cualquier edificación.

5.5. Cubiertas enterradas

Las cubiertas enterradas son cerramientos superiores que están en contacto con el terreno que las cubre. Esto hace que la humedad del terreno sea un factor muy importante a tener en cuanta, ya que este elemento estructural estará permanentemente expuesto a ella.

5.6. Paredes exteriores

Las paredes exteriores o fachadas son paramentos, generalmente verticales, que limitan exteriormente los edificios. Constituyen el cierre del edificio y definen su aspecto exterior.

Fachada convencional

Las fachadas están constituidas por una o varias capas de diferentes materiales, los cuales deben satisfacer las exigencias relacionadas con el cerramiento de la estructura.

Desde el punto de vista energético, es importante tener en cuenta que, alrededor del 35% de las pérdidas energéticas de los edificios se producen a través de las fachadas.

Sabía que...

El 92% de las viviendas españolas carecen de aislamiento en la fachada, o bien, están mal aisladas.

5.7. Muros en contacto con el terreno: gravedad, flexorresistente y pantalla

Los muros en contacto con el terreno son aquellos cerramientos verticales que están en contacto directo con el terreno. En la siguiente imagen se muestra un plano de una vivienda en el que se señala la presencia de uno de estos muros:

En la edificación existen tres tipos fundamentales de muros en contacto con el terreno: los de gravedad, los flexorresistentes y los pantalla.

Muros de gravedad

Los muros de gravedad están constituidos de hormigón en masa y, su capacidad resistente se consigue gracias al propio peso del muro.

La principal ventaja de estos elementos constructivos es que no van armados, usándose habitualmente para cubrir alturas moderadas. En el caso de que se tengan longitudes mayores, la utilización de los muros de gravedad resultaría una solución antieconómica frente a los de hormigón armado.

Muros flexorresistentes

Los muros flexorresistentes son muros que son capaces de resistir esfuerzos de compresión y de flexión. Estos elementos están constituidos de hormigón armado y se construyen una vez se haya realizado el vaciado del terreno del sótano correspondiente.

Definición

Esfuerzos de flexión

Son aquellas fuerzas transversales externas que actúan sobre un elemento estructural y que hacen que este tienda a doblarse.

Muros pantalla

Los muros pantalla constituyen un tipo de cimentación profunda muy utilizada en la edificación de estructuras de altura. Estos elementos actúan como muros de contención y ofrecen multitud de ventajas relacionadas con el ahorro económico y el desarrollo en superficies.

El muro pantalla se construye antes de llevar a cabo el vaciado de tierras, transmitiendo los esfuerzos al terreno.

Muros pantalla

Definición

Muros de contención

Son estructuras rígidas destinadas a la contención de algún material, fundamentalmente tierras.

Desde el punto de vista de la eficiencia energética, el factor más importante a tener en cuenta en los muros que están en contacto con el terreno es la humedad. Evidentemente, esto se debe al contacto permanente de una de sus caras con la tierra del subsuelo.

Es muy importante prestar atención a este factor, ya que la mayoría de los siniestros que afectan a los edificios (y que sus usuarios reclaman a sus respectivas compañías de seguros) están relacionados con la humedad.

5.8. Particiones interiores

Las particiones interiores son las paredes o tabiques de los edificios. Son divisiones artesanales que constituyen la separación de los diferentes espacios internos que hay en las edificaciones.

La normativa técnica que actualmente se encuentra en vigor en España obliga a que las viviendas tengan particiones que cumplan con las siguientes funciones:

1 Compartimentar.

2 Ofrecer intimidad.

3 Aislar.

Modelo de las particiones interiores de una vivienda

El aislamiento acústico es uno de los requisitos más importantes que deben cumplir las particiones interiores de una vivienda.

Sabía que...

Alrededor del 92% de las viviendas españolas carecen de confort acústico.

5.9. Huecos y lucernarios

Los huecos son todos aquellos elementos parcialmente transparentes de la envolvente del edificio. Estos son: las ventanas y las puertas acristaladas.

Por otro lado, los lucernarios son todos aquellos huecos que están situados en una cubierta, por lo que tendrán una inclinación menor de 60 grados respecto a la horizontal.

Lucernario

Una parte importante de las pérdidas energéticas en los edificios (alrededor de un 10%) se producen a través de las ventanas y demás huecos que hay en sus fachadas y cubiertas. Estas pérdidas son máximas cuando los materiales que conforman las ventanas y lucernarios no ofrezcan un aislamiento térmico a adecuado.

5.10. Cámaras de aire

Las cámaras de aire son espacios huecos que se localizan entre los cerramientos de las fachadas de los edificios y tienen la misión de aislarlos térmicamente.

En la rehabilitación energética de los edificios, estos espacios pueden ser rellenados de determinados materiales (inyectados) para así mejorar su grado de aislamiento térmico.

Actividades

8. De los elementos constructivos vistos en este apartado, ¿cuál cree que es el que suele estar más expuesto a los agentes climatológicos externos?

9. Desarrolle una tabla en la que muestre los aspectos energéticos más importantes a tener en cuenta en cada uno de los elementos constructivos vistos en el presente apartado.

6. Resistencia térmica total de una edificación

La resistencia térmica de un material se define como la capacidad que tiene para oponerse al flujo del calor (inversa de la conductividad térmica). Cuando se trata de un material homogéneo, la resistencia térmica del mismo se determina dividiendo su grosor entre su conductividad térmica. En materiales no homogéneos, la resistencia térmica es el inverso de la conductancia térmica (similar a la conductividad térmica pero referida a los materiales no homogéneos).

Definición

Conductividad térmica y conductancia térmica

Es una propiedad física de los materiales que mide la capacidad que tienen para conducir el calor. Esta capacidad es elevada en los metales, siendo mucho más baja en otros como por ejemplo, la fibra de vidrio.

Para obtener la resistencia térmica total de una edificación, se deberán sumar las resistencias térmicas de cada uno de los materiales que constituyen su estructura, incluyendo los revestimientos internos y externos. El Código Técnico de la Edificación (CTE) establece la manera de calcular dichas resistencias.

Definición

El Código Técnico de la Edificación (CTE)

Es el marco normativo español que establece los requisitos que deben cumplir los edificios en relación con las exigencias básicas de seguridad y habitabilidad establecidas en la Ley 38/1999 de 5 de noviembre, de Ordenación de la Edificación (LOE).

Las Exigencias Básicas de calidad que deben cumplir los edificios están relacionadas con la seguridad: seguridad estructural, seguridad contra incendios, seguridad de utilización; y habitabilidad: salubridad, protección acústica y ahorro de energía.

Nota

En el siguiente texto se hará referencia a algunas expresiones que aparecen en el Documento Básico HE Ahorro de Energía del CTE. A continuación se incluye un breve glosario que permite identificar rápidamente dichas referencias:

6.1. Resistencia térmica total de un componente constituido por capas térmicamente homogéneas (extraído del CTE)

La resistencia térmica total R_T de un componente constituido por capas térmicamente homogéneas debe calcularse mediante la expresión:

Siendo:

1 R1, R2...Rn las resistencias térmicas de cada capa definidas según la expresión E.3 (ver más adelante) [m2 K/W].

2 Rsi y Rse las resistencias térmicas superficiales correspondientes al aire interior y exterior respectivamente, tomadas de la tabla E.1 (a continuación) de acuerdo a la posición del cerramiento, dirección del flujo de calor y su situación en el edificio [m2K/W].

Tabla E.1 Resistencias térmicas superficiales de cerramientos en contacto con el aire exterior en m2K/W
Posición del cerramiento y sentido del flujo de calor		Rse	Rsi
Cerramientos verticales o con pendiente sobre la horizontal >60° y flujo horizontal		0,04	0,13
Cerramientos horizontales o con pendiente sobre la horizontal ≤60° y flujo ascendente		0,04	0,10
Cerramientos horizontales y flujo descendente		0,04	0,17

Definición

Componente con capas térmicamente homogéneas

Son componentes que, en el sentido del flujo del calor, presentan capas de espesor uniforme y conductividad térmica constante.

La resistencia térmica de una capa térmicamente homogénea viene definida por la expresión:

Siendo:

1 e el espesor de la capa [m]. En caso de una capa de espesor variable se considerará el espesor medio.

2 λ la conductividad térmica de diseño del material que compone la capa, calculada a partir de valores térmicos declarados según la Norma UNE EN ISO 10 456:2001 o tomada de Documentos Reconocidos, [W/m K].

Definición

Normas UNE

Las normas UNE (Una Norma Española) constituyen un conjunto de normas de carácter tecnológico creadas por las Comisiones Técnicas de Normalización. Estas normas son actualizadas periódicamente.