26.7.12

UN RECORRIDO POR LA OBRA DE TADAO ANDO

En noviembre de 1982, y en la sala de exposiciones que el Instituto Francés de Arquitectura tiene en París, en la calle Tournon, a espaldas de los jardines de Luxemburgo, y casi colindante con el polémico edificio de Christian Langlois en la calle Vangirard, tuve la ocasión de descubrir la obra de Tadao Ando.
Simultáneamente a su exposición, significativamente titulada «Minimalisme», se celebraba en locales contiguos del mismo edificio, otra dedicada a los «mejores ejemplares del post-modernismo ». Al hilo de la distancia en el tiempo, pienso hoy que el contraste entre los escuetos dibujos de T. Ando, y la pulcritud de sus maquetas blancas frente a todos los excesos de aquellas salas contiguas debió contribuir a fijar mi atención en la obra de este arquitecto japonés.
Las horas pasadas ante el «video», que describía las modificaciones espaciales, por efecto de aquellas rendijas de luz que lentamente se desplazaban lamiendo inmateriales muros de hormigón, me permitieron comprobar todo aquello que en planos y maquetas se sugería. Una demostración irrefutable de su entender la arquitectura.
Sin embargo, y más allá de la estricta fruición personal, en el acercamiento al trabajo de un arquitecto que se mueve en parámetros tan alejados culturalmente de los nuestros, cabe, en primer término, y hasta parece necesario, plantearse la cuestión sobre lo que puede hoy significar para nosotros su estudio desde «tanta lejanía», sobre cual sea el motivo o el interés, más allá del banal «conneseur» o de los vaivenes de la información, para justificar el intento.
Existen para mi, en este momento, al menos tres argumentos que creo importantes para orientar aquel empeño. De un modo, casi, puramente indicativo paso a enumerarlos:
En primer lugar, la ya larga tradición de más de doscientos años que nos transmite la influencia de las culturas orientales sobre nuestras propias experiencias artísticas.
Desde que Voltaire plantea en su «Ensayo de Historia General y de las costumbres» la historia como historia universal, incorporando aquellas culturas hasta el momento ni siquiera mencionadas en otras «historias universales», que se limitaban al ámbito de la cultura occidental, se abre el cauce para el conocimiento del arte, y por lo tanto de la arquitectura, de culturas con orígenes bien diferentes a la nuestra. Voltaire, al mismo tiempo que explicaba los fundamentos de la cultura occidental a partir del sucesivo perfeccionamiento de la cultura griega, reconocía, no sólo el carácter «evolucionado» de nuestra cultura, sino también la existencia de otras culturas, que se habían desarrollado simultáneamente y muchas veces de un modo más avanzado.
Reconocer la importancia de otras culturas iba a suponer despertar el interés por ellas. Así se explica que W. Chambers construyera una pagoda en el jardín de Kew y que escribiera en 1757 un libro sobre arquitectura china.
Más 'adelante, en el siglo XIX, se produciría la eclosión del interés por las experiencias artísticas orientales. Así, por ejemplo, el diseñador Christopher Dresser viaja a Japón, estudia su cultura, recoge muchos objetos orientales y difunde en conferencias las experiencias de su visita. Más conocida es la influencia en la pintura, donde siempre se ha reconocido la influencia oriental en pintores como Manet, Degas, Van Gothgh, Toorop (nacido en Java)... y los éxitos comerciales de los aguafuertes de Bracquemond.
Y en arquitectura a propósito viene el referirse a la influencia del arte oriental en Mackintosh, Wagner, Hoffman y el caso paradigmático de Wright.
Sin embargo, la experiencia más interesante, desde una óptica arquitectónica, de acercamiento a la cultura japonesa es la de B. Taut, por cuanto además de su conocimiento profundo del arte japonés, busca un acercamiento racionalizado entre la arquitectura del M. Moderno y la arquitectura tradicional japonesa, que él, como tantos otros han situado en el palacio Katsura. B. Taut quedó fascinado por la «simplicidad en la vida y su riqueza espiritual » que se correspondían, como señala K. Junghanns, con sus propios ideales y «así encontró en la tradición del silencio, en la meditación y en la contemplación un mundo íntimamente próximo al suyo». Pues bien, la antigua arquitectura y la vivienda japonesa eran tan funcionales y simples en las formas, tan parcas en los elementos decorativos y poseían una plenitud estética, en el conjunto y en lo particular que Taut veía en ello la encarnación viva de los fines arquitectónicos actuales; consideraba por tanto que la fusión del nuevo estilo con semejante tradición debía llevar a la liberación del «purismo y del racionalismo», conduciendo a la tan buscada unidad de funcionalidad y belleza realizada en formas populares. Consideraba, además, al Japón como el país de perspectivas más ricas para el futuro del arte moderno.
El resultado de sus viajes, fotografías y estudios de la cultura japonesa son recogidos por él mismo: «El Japón visto con ojos europeos», «La arquitectura occidental y su ~ignificado en el Japón » y «Rasgos fundamentales de la arquitectura japonesa». Pero donde sus conocimientos tienen mayor acercamiento a la sensibilidad oriental quizá se muestren en sus «Pensamientos sobre Katsura», donde a partir de los análisis de este palacio reflexiona sobre el arte japonés y su arquitectura y sobre la esencia de la propia arquitectura.
Para reflejar posteriores aproximaciones occidentales a la arquitectura japonesa, remitimos a la bibliografía indicada por M. Tafuri, en su «Arquitectura Contemporánea japonesa».
En segundo lugar y ya desde luego en un orden de cosas radicalmente diferente, porque las transformaciones aparecidas con las relaciones entre los pueblos y las culturas que sustentan, han cobrado en las últimas décadas una dimensión mucho más profunda que aquellas que llevaron a Voltaire a reflexionar en su historia sobre la importancia de las civilizaciones «exóticas». Se ha pasado de la fase de la curiosidad, pero del aislamiento, a otra de profundas interrelaciones de incuestionable tnfluencia para todos.
Y aquí viene a cuento algo que M. Tafuri recoge del texto «La guerra fría y la unidad de la cultura», de J.P. Sartre: «Por primera vez, con la lucha por la independencia y la soberanía realizada por las naciones «subdesarrolladas», la historia se ha hecho verdaderamente universal. Y si esto es cierto para la totalidad de las actividades humanas, lo es también, necesariamente, para la cultura, que no es más que su expresión (o, si lo preferimos, que está constituída por las propias actividades, en cuanto que éstas son significantes y significados). Sobre la base de la unidad real de la historia se debe realizar la unidad contradictoria de la cultura».
y en tercer lugar porque T. Ando al plantear una dimensión de su trabajo como una respuesta a dar a las relaciones entre culturas, plantea muy serios interrogantes sobre la validez de la «tecnología arquitectónica» de supuesto valor universal, así como la de los «estilos» esparcidos omnidireccionalmente por los «mass media». Y, casi paradójicamente, al mismo tiempo expresa claramente la inutilidad de buscar caminos válidos para su trabajo en la recuperación de las formas tradicionales de la arquitectura japonesa. Asume así una posición enormemente sutil, próxima a lo que K. Frampton define como «regionalismo crítico» y que consistiría, en palabras del propio Frampton, en «mediar el impacto de la civilización universal en algunos elementos derivados indirectamente (el subrayado es mío) de las características de un lugar particular».
Ahora bien, aproximarse al conocimiento de la obra de un autor, sea cual sea su actividad, obliga necesariamente a ocuparse de los grandes condicionantes que impregnan su trabajo. Analizar, o al menos tener en cuenta aquellas variables, aquellos parámetros que son el soporte de su concepción artística, es tarea indispensable para una adecuada comprensión de su obra.
En el caso de T. Ando, comprender su arquitectura, interpretarla, significa valorar los elementos más inmediatos y que son determinantes en la concreción final de su teoría y práctica arquitectónicas, sin que, obviamente, respondan especificamente a ninguna de ellas, pero que sin duda estarán afectadas por todas ellas.
Parece indispensable enumerar las siguientes:
1.o-La idea del espacio en la cultura japonesa. A diferencia de la concepción espacial de Occidente, donde la idea del espacio está en toda época unida al pensamiento, a los conceptos científicos y al desarrollo tecnológico, en Japón «el espacio no fue jamás entendido como factor físico». Comp señala Günter Nitschke: «El sentido japonés de MA. (lugar) no es algo creado mediante la, composición de elementos. De ahí que MA. podría definirse como el «espacio experimental», cercano a la atmósfera misteriosa estimulada por una distribución externa de símbolos» Una cultura siempre más preocupada por los diferentes aspectos de la «existencia» que por la idea occidental de la «esencia».
No partir de estas consideraciones, las «fáciles sugerencias» de la arquitectura japonesa para los occidentales, la desproverían de todo sentido. Tentación que incluso refinados hombres de la arquitectura japonesa parecen no haber tenido en cuenta. El mismo K. Tange analizando la influencia del palacio Katsura en su trabajo parece inclinarse por una interpretación «occidentalista », en cuanto a la «aplicación» de la tradición en su arquitectura.
Y es que, como señala R.G. Capdevila: «La significación de la esencia del a"rte y la arquitectura del Japón no es pues un campo apropiado para la especulación intelectual y el razonamiento.
No podemos plantearnos como premisa la alternativa de optar por un desarrollo de la arquitectura «deliberadamente» fundado en raíces orientales, o aceptar irremisiblemente la incidencia occidental en la consubstancialidad de todo el proceso.
Los momentos realmente representativos de la historia del arte en Japón son aquellos en que sus manifestaciones se poncretan como resultado de una sucesión de experiencias espontáneas anteriores y que no necesariamente guardan estrecha relación coherente entre sí. Son experiencias individuales o colectivas que plasman la dinámica natural en la mutación constante de sus cosas, en las leyes de movimiento, y que expresan su mensaje, ya en los brevísimos poemas Kaykus, ya en las modernas creaciones del grupo metabolista».
2.o-La relación ((Oriente-Occidente» en la arquitectura japonesa. Como consecuencia de la apertura hacia los países occidentales, iniciada por el gobierno de MEIJI a mediados del siglo XIX, se produce una alteración cultural casi sin precedentes en la historia del Japón. Habría que remontarse hasta el siglo V para encontrar algo similar: tuvo lugar con la llegada de los hombres y la cultura de China, que originó cambios de largo alcance, como la implantación del budismo, y en el terreno que nos ocupa planteó los principios de la organización de las ciudades japonesas.
La influencia occidental en el Japón con el gobierno MEIJI, supondría llegar incluso, a adoptar los modelos constitucionales europeos, primero de Francia y luego de Alemania. En el arte, y en particular en la arquitectura, esta influencia llevará, en algunos casos, a incorporar literalmente las formas y estilos occidentales, y en otros a intentar la superposición de las formas foráneas con los criterios tradicionales.
También supuso la «importación» de arquitectos e ingenieros europeos y americanos, para trabajar en las obras públ icas japonesas.
Pocos años después se puede constatar la" presencia de numerosos arquitectos japoneses estudiando o completando su formación en Europa.
A partir de los años veinte significados arquitectos occidentales trabajan en Japón, a veces ocasionalmente como WRIGHT, otros de modo estable como A. RAYMOND, produciéndose una curiosa transposición, señalada por M. Tafuri: «Una vez más un artista occidental descubre el valor de la tradición ya muda para los japoneses. Estos, por el contrario, se inclinaban cada vez más por el lenguaje racionalista».
Los años treinta son testigos de la confrontación en la arquitectura japonesa entre dos posiciones, la «internacionalista» y la «nacionalista», con ventaja clara para ésta última.
Después de la segunda guerra mundial los datos ya son más conocidos, por ello solamente los enumeramos cronológicamente:
-el «constructivismo» de K. MAYEKAWA, de K. TANGE Yel grupo «Mido».
-el plano regulador de Tokyo.
-los grupos utopistas: METABOLISTAS y NEO-MASTABA.
-elplano para la reestructuración de Tokyo de K. TANGE; K. KAMIYA, A. MOZAKI, S. WATANABE, N. KUROKAWA. y H. KOH.
3.o-La situación de las ciudades japonesas. El caso de Osaka. El Japón tiene en la actualidad ciento veinte millones de habitantes, que se alojan en un territorio de sólo 370.000 kms2 , apenas las tres cuartas partes de la superficie de España. El crecimiento de las ciudades ha tenido lugar de una manera absolutamente caótica, debido a dos factores fundamentales: el rápido crecimiento demográfico y la carencia de una planificación urbanística que lo encauzara adecuadamente. Baste señalar que hasta 1956 no aparece el primer documento urbanístico, en él se regulaba el crecimiento de Tokyo.
La actitud frente a la ciudad, frente a este tipo de ciudad, será un aspecto importante del posicionamiento teórico de las corrientes arquitectónicas japonesas. También T. Ando expresará su criterio en este tema, como luego tendremos ocasión de comprobar.
Dentro de este panorama general, la ciudad de Osaka ofrece datos de peculiar interés. De gran importancia en el Japón, no solamente por ser en la actualidad su segunda ciudad, sino también por su floreciente pasado cuando era el centro económico y cultural japonés. En ella la pintura, la poesía, la jardinería adquirirían singular nivel, al igual que aquellas otras manifestaciones más peculiares de la cultura japonesa como la ceremonia del té, la composición floral y la caligrafía. Sus gentes son reconocidas como notablemente austeras y «tienen tendencia a reconocer un valor real no a las apariencias exteriores sino a la vida interior».
4.o-EI panorama arquitectónico en Occidente. Factor este a considerar en aquella permanente relación entre las culturas oriental y occidental que no puede dejar de influenciar a un arquitecto japonés.
Este panorama, por su actualidad y difusión ahorra toda explicación en un texto como éste, y solamente como referencia reflejar la clasificación (ya necesaria para entenderse) que de sus múltiples tendencias hace K. Frampton: neo-productivismo, neorracionalismo, estructuralismo, participacionismo y regionalismo.
5.o-La experiencia educativa y el aprendizaje en la arquitectura de T. Ando. Su primera educación, según relatan sus biógrafos, es fruto de la atención de su abuela paterna, y se desarrolla en la herencia de las tradiciones culturales de Osaka, que, como apuntábamos anteriormente, tiene diferenciadoras peculiaridades con otras ciudades japonesas, que no dejarán de reflejarse en el pensamiento y la obra de T. Ando.
A partir de sus estudios como diseñador, inicia una vía autodidacta al conocimiento de la arquitectura. El rechazo de unos estudios institucionales y su «aventura» ,individual marcan profundamente el sentido de su trabajo. Insiste una y otra vez en el aprendizaje de la observación, primero de la arquitectura tradicional japonesa, después a través de sus viajes por Europa, Estados Unidos y Africa.
El mismo T. Ando señala la influencia de estas referencias para su idea de la arquitectura:
«delante de la casa donde crecí había un taller de ebanistería donde de niño pasé muchas horas y donde arrancó mi afición a realizar figuras de madera. De la misma forma que los individuos tienen su personal idad y aspecto físico, las maderas también poseen características propias.
Con los ojos y la sensibilidad de la juventud observé en qué entornos se desarrollaba el árbol, cómo variaba el grosor de los anillos del tronco por efecto del sol y cómo todo esto influía en las características táctiles de la madera cortada. Me hice con un conocimiento físico inmediato de la personalidad de las maderas, de su fragancia y textura, comprendí el total equilibrio entre la forma y el materialque la constituye. Mi cuerpo se percató de la importancia de este equilibrio. Sentí la lucha interna que acompaña inseparablemente al acto humano de poner la voluntad al servicio de engendrar una forma. Mi carne supo que crear algo (es decir, expresar la significacion por medio de un objeto material) no era una empresa fácil.
Con el tiempo mi interés se concentró en la arquitectura, la cual hacía realizables mis cavilaciones sobre las relaciones entre el material y la forma y entre el volumen y la vida humana.
A través de las experiencias que en la juventud se encarnaron en mí, tuve acceso al conocimiento de tales relaciones con la arquitectura, advirtiendo que no sucedió sólo por vía de mi mente, sino de todo mi ser sensible. Alrededor de los veinte años fui de aquí para allá a la búsqueda de algo que descubrí representado en las granjas (minka), casas de campo y en la arquitectura occidental. La luz que se filtraba por las altas ventanas de las granjas de las tierras nevadas del norte y los contrastes de luz y sombra en las calles de las ciudades medievales de Italia. Estas, y otras cosas más, cuando se proyectaban en espacios modernos, me descubrían relaciones entre el aspecto arquitectónico y los seres humanos que estaban desprovistas de ornamentación, pero colmadas de realidad».
El análisis de la obra de T. Ando que me propongo realizar no quisiera basarlo sobre intuiciones y comentarios más o menos vagos, producto más de la imaginacion de quien escribe que de las verdaderas intenciones del autor estudiado. Tampoco limitando el esfuerzo a describir cada una de sus obras o las que pudieran considerarse más signifi,cativas. Elegiré un centro dispar con las dos anteriores, aquel que parte del pensamiento del propio T. Ando, de su manera de entender y de su manera de hacer la arquitectura, para después analizar los instrumentos de que se vale para elevar a concreción arquitectónica aquellos sus pensamientos iniciales.

Por CELESTINO GARCIA BRAÑA. Profesor de la E.T.S. de Arquitectura de La Coruña

17.7.12

PRINCIPIOS BÁSICOS PARA COLOCACIÓN DE PIZARRA (II)

5 Estructura de la cubierta
La estructura de la cubierta o armazón es auténticamente la cama o soporte sobre el que se fijará la pizarra. Formada por diferentes faldones o planos inclinados, líneas y quiebros (descritos en el capítulo 1), la estructura de cubierta presenta distintas especificaciones constructivas según sea el material empleado en su construcción.
Madera y hierro
Permiten la construcción de cubiertas de poco peso e incluso aprovechar el espacio bajo cubierta. No son aconsejables para pendientes inferiores a 31º (60%).
Tanto si para su construcción se han empleado cabrios de madera como de hierro, la estructura de cubierta deberá terminarse con un entarimado de madera preferentemente “a la junta”. Es recomendable que las tablas tengan un grosor de 25 mm. como mínimo, un ancho entre 150 y 200 mm. y que los cabrios de apoyo se coloquen a una distancia entre ejes de 600 mm. como máximo.


Otra alternativa de uso menos frecuente es la sustitución del entarimado por el enrastrelado.
En este caso se fijará directamente el rastrel sobre los cabrios, a razón de que cada rastrel se corresponda por cada parte vista de pizarra. Es recomendable que los rastreles tengan una sección de 60 x 30 mm. y que se coloquen de forma plana sobre cabrios separados 410 mm. entre ejes como máximo. Las partes salientes como son los voladizos y los aleros deberán ir en cualquier caso entarimadas para evitar el empuje del viento. Por esta misma razón, no se recomienda esta estructura de cubierta en alta montaña ni en zonas muy azotadas por vientos fuertes.


Forjado cerámico
Las estructuras de forjado cerámico y también las formadas por tabiquillos y tablero cerámico poseen la ventaja de su incombustibilidad, estabilidad y duración. No obstante, para la colocación de la pizarra deben realizarse algunos trabajos preparatorios para conseguir la cama o soporte más adecuado:
RASTREADO HORIZONTAL
Sobre la capa de mortero que habrá servido para nivelar y maestrear adecuadamente los faldones, mansardas y demás partes de la cubierta, se clavan rastreles en horizontal a razón de uno por cada parte vista de la pizarra.
Los rastreles serán de 40 x 20 mm. como mínimo y se colocarán de forma plana sobre el mortero. Esta alternativa ofrece una gran seguridad y permite la ejecución de remates con mucha exigencia de detalle, dejando a su vez una cámara de aire entre la pizarra y el forjado.


RASTREADO VERTICAL Y HORIZONTAL
En mansardas y en cubiertas con mucha pendiente éste es un sistema obligado. Los rastreles verticales, que serán de 50 x 25 mm. como mínimo, se colocarán de forma plana sobre una capa de mortero rico bien nivelado. Sobre éstos se instalarán los rastreles horizontales siguiendo las recomendaciones ya descritas.
RASTREADO VERTICAL Y ENTARIMADO
Es básicamente la propuesta anterior aunque sustituyendo los rastreles horizontales por un entarimado de tablas capaces de soportar los ganchos y clavos de fijación de la pizarra. Esta solución permite obtener una cubierta ventilada.




Estructuras aligeradas
Reciben este nombre las formadas por elementos estructurales (cabrios, etc.) convencionales de madera o hierro y cama o soporte formado por tablero autoportante o panel sándwich, tipo Thermochip.
El uso de paneles sándwich para la construcción de la cama ofrece una serie de ventajas que deben ser consideradas: permite un aprovechamiento óptimo del espacio bajo cubierta, incorpora el aislamiento térmico y acústico, es hidrófugo por el exterior y puede presentar la cara interior con acabado decorativo (madera barnizada, melamina, etc.) o tableros de diversos tipo e incluso yeso laminado. La colocación de la pizarra puede hacerse directamente sobre el panel con ganchos y/o clavos. Del mismo modo puede colocarse un enrastrelado vertical y horizontal, como en el forjado cerámico, para obtener así una cubierta ventilada.


6 Remates de cubierta
Se presentan a continuación una serie de soluciones constructivas gráficamente representadas y que corresponden a las situaciones que con mayor frecuencia pueden encontrarse en la construcción de una cubierta de pizarra.
Cumbrera oculta


Cumbrera de zinc visto


Cumbrera de plomo


Limatesa


Arista perdida


Limahoya cerrada


Limahoya


Lima de costado con paramentos revestidos de pizarra


Lima de costado con chimeneas o muros no revestidos


Lateral


Goterón especial


Goterón cuadrado


Canalón de pesebre


Canalón colgado


Remate de ventana


7 Accesorios de cubierta
Cortanieves


Gancho paranieves


Tronco paranieves


8 Aislamiento y ventilación de la cubierta
Por las características técnicas especiales del material y en orden a su adecuada funcionalidad para la puesta en obra del mismo, cuando se precise dotar a la cubierta de un aislamiento térmico recomendamos el empleo de planchas aislantes, tipo
Styrofoam , colocadas bajo la pizarra de la manera que se indica.




El empleo de un rastrel de altura superior al grosor del aislamiento permitirá crear una separación que actuará como cámara de ventilación, siempre que se prevean las entradas y salidas que no impidan la circulación del aire.
De igual manera, e independientemente de la necesidad de incorporar aislamiento, en aquellas circunstancias en las que es aconsejable la circulación de aire bajo la cubierta, se procederá a la colocación de un doble rastrel y de las correspondientes cumbreras y goterones especiales para ventilación.

11.7.12

PRINCIPIOS BÁSICOS PARA COLOCACIÓN DE PIZARRA

La colocación de cubiertas de pizarra exige unas condiciones, normas, usos y principios fundamentales para obtener un resultado óptimo en este tipo de obras. Es por ello que en las páginas siguientes se facilita una serie de soluciones tipo que otorgarán el rigor necesario para dar calidad a este modo de construcción.
En este manual, que ha sido concebido como instrumento de ayuda tanto para el diseño como para la verificación posterior, se aglutina un compendio de aquellos usos y modos tradicionales que siguen estando hoy plenamente vigentes y de aquellos otros recientemente incorporados a raíz de la aparición de nuevos materiales y tecnologías.
1 Identificación de las distintas partes de una cubierta


1. CUBIERTA: Parte superior de un edificio destinada a protegerlo de los agentes atmosféricos. Revestimiento exterior formado por 1,2 o más planos inclinados, llamados faldones.
2. FALDÓN DE CUBIERTA: Paño de cubierta con una misma inclinación y dirección de caída de aguas y limitado por varias líneas (alero, cumbrera, limatesa, etc.)
3. CABEZA: Faldón de cubierta generalmente de forma triangular limitado lateralmente por limatesas y por un alero o quiebro en su base.
4. LIMAHOYA: Línea de intersección en ángulo o redondeada, recta o curva, formada por la intersección en ángulo cóncavo de dos faldones de cubierta.
5. LIMATESA: Línea de intersección en ángulo o redondeada formada por la unión en ángulo convexo de dos faldones de cubierta (limatesa de cubierta) o de mansarda (limatesa de mansarda).
6. QUIEBRO: También llamado cambio de rasante, es la línea formada por la intersección de dos faldones en ángulo cóncavo o convexo.
7. FALDÓN DE MANSARDA: Se trata del paño de la cubierta y posee una inclinación muy pronunciada. Puede ser limitado por el alero, limatesa, limahoya, lateral o quiebro.
8. LIMA DE COSTADO: Línea de encuentro entre el faldón de cubierta y un muro vertical, esté o no recubierto de pizarra u otros materiales.
9. CUMBRERA: Línea superior que divide las aguas de la misma y que está formada por la intersección superior en ángulo cóncavo de los faldones de cubierta.
10. VOLADIZO: Zona del tejado que se proyecta hacia el exterior de los muros del edificio y que tiene como misión la protección de los mismos y de otros elementos de las fachadas.
11. ALERO: Línea baja del faldón de cubierta o de mansarda que recibe toda el agua de éste.
12. LATERAL: Línea o borde que limita un faldón de cubierta por ambos lados, cuando éstos terminan en voladizo y siguiendo el curso de la caída del agua.
13. FINAL: Línea o borde superior de una cubierta cuando ésta tiene un único faldón o una sola agua.
14. BUHARDILLA: Construcción que recubre un vano abierto en un faldón de la cubierta.
2 Formatos y tamaños de pizarra más usuales


3 Principios básicos
La cubierta de pizarra está formada por el ensamblaje de elementos planos y rígidos (pizarras), en piezas independientes unas de otras, que se recubren parcialmente entre sí para lograr la estanqueidad de la propia cubierta siguiendo unas reglas variables, aunque en todo caso precisas, y que se sujetan por medio de clavos y/o ganchos metálicos.
Las tres partes de la pizarra
El fundamento principal para la colocación de la pizarra es la disposición de las distintas piezas en filas horizontales. De este modo se superponen y así las juntas entre pizarras quedan alternadas entre cada fila; la finalidad es que una pizarra haga de tapajuntas de las otras dos, que están colocadas en la fila inferior.
De acuerdo con este principio, en cada una de las pizarras de una cubierta podríamos distinguir tres partes:
(A) PARTE VISTA.
Es la zona de la pizarra totalmente expuesta a la intemperie. Recibe el agua de lluvia directamente y la que fluye de las pizarras superiores.
(B) PARTE SEMIOCULTA.
Es la zona intermedia de la pizarra y sobre ella se superpone la parte vista de las pizarras superiores. No recibe el agua de lluvia directamente, salvo por la unión de las dos pizarras de la fila superior, pero resulta en parte mojada por efecto de la capilaridad.
(C) SOLAPE O RECUBRIMIENTO.
Es la zona superior de la pizarra y sobre ella se superponen siempre tres piezas: la parte semioculta de las dos pizarras inmediatamente superiores y la parte vista de la pizarra que se superpone a éstas. Ello hace que resulte totalmente oculta y no reciba nunca el agua directamente.
Capilaridad
Se conoce por capilaridad a la propiedad que poseen la mayor parte de los líquidos de subir dentro de tubos de poco diámetro (tubos capilares). También se define de este modo la ascensión de un líquido entre dos superficies en contacto, como es el caso de la pizarra.
El efecto de la capilaridad puede variar por causa de la naturaleza del líquido (en el caso del agua, el efecto es más importante cuanto más pura sea ésta), por la separación entre superficies en contacto (cuanto más lisas sean, más estrecho será el contacto y mayor la capilaridad) y por la influencia del viento.
En la práctica puede observarse fácilmente el efecto de la capilaridad sobre la pizarra. Así, introduciendo verticalmente dos pizarras en una cuba de agua, se puede comprobar que la subida de ésta entre ambas piezas es de aproximadamente 25 mm. sobre el nivel del líquido y que, además, esta cota se mantiene invariable cuando inclinamos las pizarras. Es decir, la capilaridad hace subir el agua al mismo nivel con independencia del grado de inclinación de las pizarras. Esto da fundamento a la norma de aumentar el tamaño de la pizarra a medida que la pendiente de la cubierta disminuye.
CUBIERTAS DE PIZARRA FIJADA CON CLAVOS.
En este tipo de cubierta la capilaridad se da fundamentalmente en la superficie de contacto de dos caras paralelas. Se trata de una capilaridad ascendente, alimentada por el agua que la pizarra recibe en su parte vista y que moja parcialmente la zona semioculta. También se da una capilaridad lateral producida por el agua que fluye por la junta de las pizarras superiores y que hace que pueda resultar parcialmente mojada incluso una pequeña zona de la parte de solape o recubrimiento.
En condiciones normales, en lo que se refiere a la influencia del viento y a la presión atmosférica, los valores de capilaridad admitidos son de 25 mm. en vertical.
CUBIERTAS DE PIZARRA FIJADA CON GANCHO.
En este tipo de cubiertas la capilaridad que se produce es ligeramente distinta a la anterior. Así, en lugar de tratarse de una capilaridad entre superficies, es más bien debido al “efecto tubo”. La fijación con gancho hace que las pizarras estén menos apretadas entre sí y la superficie de contacto entre sus respectivas caras sea por tanto menor y la capilaridad menos probable. Sin embargo, la colocación del gancho en la junta de dos pizarras, provoca que su superficie de contacto con el lado de cada pizarra se convierta en un canal lo suficientemente fino como para dar lugar a la capilaridad tanto ascendente como lateral.
Cálculo del solape y tamaño de la pizarra
El diseño de una cubierta de pizarra está condicionado por una serie de factores interrelacionados. Normalmente los factores implicados y su orden de actuación suele ser el siguiente:
SITUACIÓN GEOGRÁFICA.
La pluviometría, régimen de vientos, altitud, influencia de accidentes geográficos próximos o la posición de la edificación, son los datos que darán lugar al primero de los factores, el cual será determinante para decidir la pendiente de la cubierta.
PENDIENTE O INCLINACIÓN DE LA CUBIERTA.
Su valor no influye solamente en la decisión sobre los elementos de seguridad y sujeción, sino que es fundamental para conseguir la impermeabilidad y el dato definitivo para el cálculo del solape entre las filas de pizarra.
SOLAPE O RECUBRIMIENTO ENTRE PIZARRAS.
Como se veía al principio del capítulo, es la zona de la pizarra que queda totalmente oculta. Sobre la misma se superponen las dos filas de pizarras inmediatamente superiores. Su valor determina la elección de los elementos de sujeción, la distancia entre apoyos y, lo que es más importante y que luego concretaremos, el tamaño de la pizarra.
En la tabla se consignan una serie de valores calculados a partir de una influencia media del resto de los factores.


Como se puede comprobar en la observación de los datos de la tabla concluimos que a menor pendiente se requiere un solape mayor y viceversa. Como medida de precaución, el solape deberá ser aumentado en caso de edificaciones en lugares especialmente expuestos a la influencia de vientos fuertes, como litorales, sobre acantilados, cresta de las colinas, etc.
De modo práctico puede calcularse el valor del solape entre pizarras sin necesidad de conocer previamente el dato de la pendiente de la cubierta. Así, colocando una pizarra o cualquier otro elemento de forma rectangular- sobre la cubierta, trazaremos una vertical y una horizontal, ésta a 25 mm. por debajo de la intersección de la vertical con el lado superior del rectángulo. La distancia entre este punto y el punto de intersección de la línea horizontal sobre el mismo lado anterior del rectángulo nos dará la medida A, a la que sumaremos 30 mm como margen de seguridad para calcular el valor final del solape.


TAMAÑO DE LA PIZARRA.
Existe una regla, suficientemente experimentada, que determina que ninguna pizarra de cubierta debe medir en su parte vista más de la mitad de lo que mide su anchura o lado base. Conociendo la medida del solape y determinando la medida de la parte vista que se desee, se puede calcular la altura de la pizarra mediante la fórmula:
A= 2 PV + S
Siendo: A, altura de la pizarra. PV, altura de la parte vista. S, medida del solape.
En este mismo sentido puede decirse que la norma frecuentemente seguida de asignar como medida del solape un tercio de la altura de la pizarra obedece al mismo principio. De ahí que en muchos de los tamaños standard la altura es 1,5 veces la anchura de la pizarra.
Sujeción de la pizarra
Las pizarras se colocan de forma que los biseles tallados en sus bordes queden vueltos hacia el exterior. La sujeción puede hacerse con clavos de cabeza ancha y plana, con ganchos o con ambos a la vez.
SUJECIÓN CON CLAVO.
Se pueden emplear clavos de hierro, hierro galvanizado, acero y cobre, de cabeza ancha y plana. En cualquier caso hay que tener en cuenta que la zona de clavado viene limitada por unos márgenes no inferiores a 30 mm. tal y como se ilustra en la figura. Este tipo de sujeción requiere el uso de una pizarra de 6 milímetros de grueso, como mínimo.
SUJECIÓN CON GANCHO.
El gancho más aconsejable es el de acero inoxidable, aunque también existen de hierro galvanizado, duraluminio, cobre y latón. Es importante que en su parte exterior vista (A) el gancho tenga 20 mm. como mínimo; su longitud (B) tiene que corresponderse exactamente con la del solape de la pizarra a fijar y su espigón de clavado (C) será como mínimo de 25 mm., dependiendo del grosor de la pizarra.


4 Sistemas de cubierta
Las formas en las que se coloquen las pizarras (en especial al solape entre las distintas piezas, y con independencia del formato y tamaño de las mismas) serán enmarcadas en alguno de estos tres tipos.
Cubierta clásica
Es obviamente la más común y de mayor difusión y se caracteriza porque en ella las pizarras se colocan en líneas horizontales, unas sobre otras, alternando las juntas entre pizarras.


Cubierta desarrollada
Es un sistema para uso exclusivo en paramentos verticales y ofrece la característica de su economía, ya que precisa de un número de piezas menor para cubrir la misma superficie que cualquier otro sistema. En este sistema de colocación de la pizarra se realiza igualmente en líneas horizontales pero haciendo que, sin necesidad de alternarlas juntas, la fila superior haga de tapajuntas de la fila anterior.


Cubierta cónica
Como su nombre indica es una cubierta clásica que adopta esa forma. Su rasgo distintivo es que, al objeto de no reducir excesivamente el tamaño de las piezas, es preciso ir haciendo reducciones en el número de piezas por línea; en especial cuando las piezas de pizarra llegan a tener menos de 6,5 cm. de ancho.
La combinación del sistema de cubierta y del formato y medida de la pizarra da lugar a un resultado estético diferente en cada caso. Lo cual no hace sino aumentar las posibilidades de hacer un uso creativo de la pizarra en la construcción de cubiertas.

10.7.12

AGRESIVIDAD DEL SUELO A ESTRUCTURAS DE HORMIGÓN.

1.- GENERALIDADES
INTRODUCCIÓN
El terreno en el que en muchas ocasiones se edifica está expuesto a agentes externos o internos que le aportan una característica, con la que hay que contar a la hora de proyectar una construcción, ya que va a condicionar algunos aspectos de la misma: esto es la agresividad.
La agresividad o ataque químico del terreno puede afectar a las estructuras que están en contacto con él, en mayor o menor medida, afectando por tanto la durabilidad de esas estructuras y por tanto su resistencia y estabilidad a lo largo del tiempo.
El principal agente agresivo del hormigón es el agua, bien directamente o bien como vehículo de transporte de los agentes agresivos y ya que en el terreno nos podemos encontrar agua en forma de niveles freáticos estables o colgados, condensaciones bajo cimentaciones o escorrentía subterránea por riego o lluvia, incluíremos los daños originados por la agresividad de la misma al hormigón.
Las acciones debidas a agentes agresivos son:
a) Ataques por sulfatos
El ataque de sulfatos ocurre donde hay concentraciones relativamente altas de sulfatos de sodio, potasio, calcio o magnesio, tanto en suelos como en aguas subterráneas, superficiales o en aguas de mar. También pueden ocurrir asociados a algunas instalaciones industriales, desechos, aguas fecales o subproductos de cualquier tipo, acumulados de forma incontrolada.
Los sulfatos son muy solubles en agua y penetran con facilidad en estructuras de
hormigón expuestas a los mismos.
Asociados sobre todo a rocas y procesos volcánicos, rocas y minerales de origen evaporítico y alteración de sulfuros asociados yacimientos minerales, tenemos importantes concentraciones de Yeso, Glauberita, Thenardita, etc, en la mayoría de nuestros suelos. Dado que la presencia de sustratos y aguas sulfatadas en España es más que frecuente, deberán tomarse precauciones en la construcción de obras de hormigón.
El cemento es un polvo finamente molido, compuesto principalmente por silicatos de calcio y en menores proporciones por aluminatos de calcio, que, mezclado con agua se combina con ella, fragua y endurece a la temperatura ambiente al aire o bajo agua.
El ataque de sulfatos se debe a la combinación de ión sulfato con el aluminato de calcio hidratado del cemento, formando Ettringita (sulfo aluminato de calcio) y con el hidróxido de calcio libre o liberado durante la hidratación del cemento, para formar yeso. Ambas reacciones producen expansiones fuertes, ya que tanto la ettringita como el yeso alcanzan un volumen mucho mayor que el de los depósitos reactantes que los formaron (presencia de agua en su estructura cristalina) y como consecuencia, ocasionan la erosión, disgregación y destrucción de los morteros y hormigones a través de sus poros por donde penetran.
Según el contenido de aluminato tricálcico (C3A) del clinker los cementos serán más o menos resistentes a los sulfatos.
b) Lixiviado o disolución
Se debe al poder de disolución de las aguas puras o carbónicas de aquellos compuestos solubles del hormigón. Tambien se puede producir por el ataque de aguas ácidas (su agresividad depende de su Ph y contenido de CO2).
c) Acción del agua de mar
La agresividad del ambiente marino se debe fundamentalmente a las sales que lleva disuelta el agua de mar: cloruro sódico, cloruro magnésico, sulfato magnésico, sulfato cálcico, cloruro potásico, sulfato potásico y bicarbonato cálcico.
Esta agresividad se divide en dos tipologías: la relativa a la degradación del hormigón por la acción de las sales agresivas y otra por los procesos de corrosión debido a la humedad ambiental y el aporte de cloruros. Los iones cloruros inhiben o atenúan en cierta medida la acción de los sulfatos, ya que dan lugar a un cloroaluminato de calcio hidratado que no es expansivo, o al menos no tanto como la ettringita. Pero en el caso de que el clínker contenga gran cantidad de aluminato tricálcio y el grado de saturación sea elevado, los cloruros existentes en el agua de mar no pueden evitar la formación de la estringita, con sus consecuencias.
d) Acción debida a los agentes biológicos
Entre los diferentes organismos que pueden ser agresivos al hormigón los más importantes son las bacterias ferroginosas y las tiobacterias, produciendo alteraciones o reaccionando con el agua formándose sulfatos o ácido sulfúrico,
A continuación relacionamos algunas tablas extraidas de la Instrucción de Hormigón Estructural (EHE) respecto a las consideraciones en cuanto a la durabilidad del hormigón y los diferentes grados de ataque y agresividad:








2.- DESCRIPCIÓN Y ORÍGEN DE LOS DAÑOS DESCRIPCIÓN
Los daños producidos por el terreno a las estructuras de hormigón que están en contacto con él, tales como elementos de cimentación (zapatas, pozos, losas, pilotes...), muros de contención u otros son:
- Desagregación o destrucción química del hormigón.
o Cambio de coloración en la superficie de los elementos, ya que el cemento va perdiendo su carácter conglomerante quedando por consiguiente los áridos libres de la unión que les proporciona la pasta. Inicialmente suele presentar aspecto poroso, cambio de color, eflorescencias o manchas.
o Fisuras.
o Abarquillamiento de las capas externas del hormigón
o Desintegración de la masa del hormigón.
- Pérdida de resistencia, pudiendo llegar a la ruina del elemento
- Reducción de los recubrimientos:
o manchas de óxidos en paramentos
o fisuración longitudinal según el trazado de las barras afectadas por la corrosión
o menor resistencia al fuego
o acortamiento de la vida útil
- De menor a mayor intensidad de ataque al hormigón en ambiente marino:
o Corrosión de armaduras con pérdidas de sección en las barras principales del 1%. Aparecen ligeras fisuras longitudinales en las esquinas coincidiendo con la situación de las barras, pero no fisuras transversales en el plano de los estribos.
o Corrosión de las armaduras principales con pérdida de sección del 5%. Salta el hormigón en las esquinas y quedan las barras de acero principales al aire.
Aparecen fisuras en el plano de los estribos. La capa de óxido hace que las armaduras pierdan adherencia con el hormigón.
o Corrosión de las barras principales con pérdida de sección del 25%. Se desprende el hormigón en las zonas de los estribos y quedan estos al aire.
Pérdida de anclaje frente a pandeo y de adherencia de las barras. Se supone que el hormigón, por efecto de la corrosión se ha debilitado en una profundidad de 1 cm.
o Rotura de estribos. La sección de acero que queda en las barras principales no trabaja. Las barras principales pandean.
ORIGEN
Los factores de los que dependerán las patologías a encontrar debido al ataque de agentes químicos a las estructuras de hormigón van a ser:
- características del hormigón: contenido y tamaño de huecos, porosidad accesible o
permeable...
- características de los agentes agresivos
- condiciones ambientales
- exposición de los elementos a los agentes agresivos: externa o internamente
- cuantificación de la agresión
- velocidad de la agresión o de alteración del hormigón (ataque con consecuencias a corto o largo plazo)
Los motivos que van a llevar a una falta de resistencia del hormigón al ataque químico son:
a) mala dosificación del conglomerante (según la composición mineralógica del clinker y del tipo y proporción de la adición que contenga) disminuyendo la resistencia de éste a los agentes agresivos
b) presencia de áridos contaminados, como piritas, las cuales reaccionan con el agua contenida en los poros del hormigón formando sulfatos de hierro que provocan un aumento de volumen por reacciones expansivas
c) falta de homogeneidad, compacidad o impermeabilidad por los medios de producción empleados en la ejecución de ese hormigón (bajo contenido de cemento, relación agua/cemento elevada...)
d) puesta en obra inadecuada:
o mala compactación
o deficiente curado
o recubrimientos insuficientes


3.- PREVENCIÓN Y REPARACIÓN DE DAÑOS PREVENCIÓN
Para evitar la degradación del hormigón por agentes agresivos se ha de tener en cuenta las siguientes medidas que eviten la entrada de estas sustancias desde el exterior hacia el hormigón, así como la no presencia de agentes agresivos en sus componentes:
- evitar hormigones porosos y permeables, más susceptibles de ataque, para lo cual se deberá cumplir:
o Que la relación agua/cemento sea lo más reducida posible (de forma compatible con la trabajabilidad de la mezcla y la hidratación del cemento).
o Un elevado contenido de cemento.
o Compactación y curado adecuados.
Con estas medidas el hormigón resistirá el ataque débil.
- Si estas medidas son insuficientes ante el ataque ambiental se deberán utilizar cementos especiales, resistentes al tipo de ataque que le afecte.
Para la ejecución de hormigones en ambiente marino se deberán emplear cementos con bajo contenido de aluminato tricálcico.
Contra el ataque de sulfatos la utilización de cementos con el aditivo sulforresistente en morteros y hormigones o la utilización también de hormigones de alta resistencia a compresión simple (alta densidad y baja porosidad), por supuesto siempre en las zonas expuestas a la acción de dichos sulfatos disueltos y cuantificándose la agresividad.
La incorporación de escoria de horno alto, cenizas volantes o puzolanas naturales (CEM II/A-S, CEM II/B-S, CEM II/A-V, CEM II/B-V, CEM II/A-P y CEM II/B-P) mejora el comportamiento del cemento ante agentes agresivos.
Los cementos con elevado contenido de adiciones, como los de horno alto (CEM III), los puzolánicos (CEM IV) y mixtos (CEM V), presentan una elevada resistencia a la agresión química.
Los cementos especiales (ESP VI), han sido especialmente diseñados para hormigonado de grandes macizos, y aplicaciones en las que es fundamental un desarrollo lento de resistencias y una cierta resistencia a los agentes agresivos del terreno.
Los cementos de aluminato de calcio (CAC) tienen unas características muy particulares que los hace adecuados para hormigones refractarios, obras en terrenos yesíferos.
- Si el ataque es muy fuerte se deberán aplicar revestimientos especiales que hagan el hormigón más duradero, evitando el contacto directo del hormigón con los agentes agresivos.
REPARACIÓN
Las reparaciones de elementos afectados puntualmente se realizan mendiante la retirada del hormigón fisurado, saneo de armaduras (en el caso de que hayan sido afectadas), preparación de la superficie y reconstrucción de la pieza, mediante productos de reposición.
Si el ataque es interior, se ha de sustituir el elemento por otro que supla la función que éste desempeñaba, si esto no es posible, como en el caso de pilares, se puede colocar un perfil adosado a cada lado de la pieza que se encargarán de resistir las cargas que acometan sobre el elemento estructural, prescindiendo por tanto de la resistencia del pilar de hormigon.
Tambien se puede inyectar resina epoxi alrededor de la pieza y colocar luego platabandas de acero que forren todo su perímetro.
En definitiva, habrá que definir de forma correcta el alcance de la reparación así como elegir el sistema más adecuado y realizar en su caso los ensayos pertinentes que determinen la causa de las patologías encontradas.
4.- CONCLUSIÓN
Para evitar el ataque de los agentes agresivos al hormigón principalmente se deberán tomar las medidas adecuadas desde el propio hormigón (en su elaboración, mediante la adición de los aditivos correspondientes, etc). Previamente se deberá determinar o cuantificar el grado de agresividad, mediante la elaboración de los correspondientes ensayos en el estudio geotécnico.

PAREDES TROMBE Y CHIMENEAS SOLARES (II)

Chimenea solar
En arquitectura bioclimática, como ya se mencionó, las chimeneas solares se agrupan dentro de los sistemas de ventilación y tratamiento del aire que tienen como misión principal facilitar la circulación del aire a través suyo, y/o tratarlo para mejorar sus condiciones de temperatura y humedad.
En este sistema se utiliza la energía de la radiación solar para la extracción del aire. Al igual que la pared Trombe dispone de un vidrio y un captador de superficie oscura (muro de hormigón, ladrillo o piedra en pared Trombe) entre los que se sitúa una cámara de aire, su funcionamiento también se basa en los principios de la convección natural y se ayuda del efecto de succión en las perforaciones situadas en la parte baja que comunica con el local a climatizar, el aire caliente escapa por las perforaciones superiores de la cámara.
De forma idéntica al sistema anterior las cámaras solares se orientan hacia la máxima intensidad de radiación solar.
Como podemos observar es un dispositivo muy parecido al muro Trombe con la diferencia de que el aire caliente se expulsa a la atmósfera y requiere de una renovación de aire en el local climatizado.


Motor solar
Otra aplicación interesante de este tipo de sistemas de energía solar pasiva se encuentra en la generación de energía, aplicación que tiene su origen hace más de un siglo y que ha sido objeto de múltiples investigaciones así como del desarrollo de diversos prototipos.
El origen de esta aplicación se encuentra en un artículo publicado el 25 de Agosto de 1903 en la revista La Energía Eléctrica, subtitulada Revista General de Electricidad y sus Aplicaciones. En este articulo el coronel de artillería Isidoro Cabanyes presentaba su denominado “Proyecto de motor solar”, donde proponía un nuevo ingenio para el aprovechamiento de la energía solar consistente en una chimenea con dos peculiaridades en su base: un colector solar para calentar el aire y así provocar una corriente ascendente por la chimenea y un generador eólico concebido para aprovechar el impulso de dicha corriente de aire.
En este artículo aparecían detalles constructivos del motor, así como sus ventajas de mantenimiento, seguridad y la ausencia de personal de servicio, promovía su uso para carga de baterías y ofrecía un conjunto de fórmulas para el cálculo del trabajo obtenido. Un ejemplo encontrado en esta publicación tenía como datos de partida 65 CV de potencia y 75 Kgm de par, dando las fórmulas ofrecidas un resultado de 63.87 m de altura de chimenea, aunque para el militar español estas alturas no suponían ningún problema constructivo. Este “Motor solar” nunca fue llevado a la práctica.
En el año 1981 el ministerio alemán de investigación y tecnología (BMFT) con la colaboración de la compañía eléctrica española Unión Fenosa, promovió y financió la construcción de una máquina basada en este mismo principio en la localidad española de Manzanares. La chimenea tenía 190m de altura y el colector solar era un invernadero de 240 m de diámetro, de forma aproximadamente redonda, construido a base de cuadrados de 6m de lado. En los nodos de la red existían columnas que elevaban dicho invernadero 2 m sobre el suelo. En la base de la chimenea se instaló un generador eólico de 50KW de potencia. Una vista aérea de esta central eólico-solar se muestra en la figura 2.13.


También podemos ver la superficie exterior del colector en las cercanías a la chimenea, así como el interior de este (figuras 2.14 y 2.15).




En ninguna de las referencias ofrecidas por los creadores de esta central mencionan al militar español por lo que suponemos que desconocían su artículo.
Cuando se construyó la chimenea hubo defectos de instalación de una de las riostras que aseguraban su estabilidad y la chimenea terminó por derrumbarse durante una tormenta en el año 1989.
Esta central sólo era un prototipo para una mucho más ambiciosa de 1000 m de altura (al igual que para Cabanyes la altura no se barajaron los problemas ligados a construcciones de tales dimensiones) y 170 m de diámetro que arrojaría una potencia de 200MW.
Hoy podemos encontrar el anuncio de inauguración de una central de semejantes características en Mildura (Australia) para el año 2008.




Esta central tendría un colector solar de 3.5 Km de diámetro (10 KmP2P de superficie) y está promovida por EnviroMission and SolarMission Technologies (USA). Esta central extraería el 2% de la energía solar disponible en la zona (1 KW/mP2P).
En el caso siguiente se ha dotado a la central de unos depósitos de agua, situados en el piso del colector, para acumular calor durante el día y conseguir el funcionamiento ininterrumpido de la central durante toda la jornada.
El funcionamiento diurno se puede apreciar en la figura 2.19.


La radiación solar calienta el aire y los depósitos de agua, el aire asciende por convección natural. El funcionamiento nocturno se muestra en la figura 20.


Durante la noche los depósitos disiparían calor y el aire seguiría calentándose sin interrumpir la termocirculación diurna.


En el gráfico de la figura 21 se muestra la energía eléctrica obtenida de una chimenea solar durante las 24 horas del día cuyo colector solar tiene la tierra como suelo (línea roja), un depósito de agua de 10cm de espesor (línea azul) y de 20cm de espesor (línea amarilla), como se observa en estos últimos casos se consigue un funcionamiento continuo de la central.
Los más optimistas defienden que una central de este tipo con una superficie de colector de 7000 m de diámetro, construida y explotada en una zona con una radiación anual de 2300 KWh/mP2 Ppuede producir entre 700 y 800 GWh al año, por lo que con un pequeño número de estas centrales se podría reemplazar a una central nuclear. En la figura 22 se presenta como sería una de estas hipotéticas y colosales instalaciones.

2.7.12

PAREDES TROMBE Y CHIMENEAS SOLARES

Introducción
Dentro de los sistemas que pueden incorporarse a los edificios para dar solución a problemas tanto de clima como de luz, englobados dentro de la llamada Arquitectura Bioclimática, podemos encontrar las paredes Trombe y las chimeneas solares, sistemas que nos ocupan en este proyecto.
En primer lugar se hará una aproximación a la arquitectura bioclimática y a los sistemas climáticos especiales utilizados en esta disciplina, posteriormente nos centraremos en las particularidades de los sistemas pasivos pared Trombe y chimenea solar. En el apartado referido a chimeneas solares también se expondrá de forma introductoria su aplicación como plantas generadoras de energía.
La primera forma que sirvió al hombre para utilizar la energía solar térmica fue a través de la energía solar pasiva, es decir, aprovechando la energía que penetra por las ventanas y muros convenientemente orientados, durante los meses fríos, y favoreciendo las corrientes de aire por efecto térmico en los meses cálidos. En este tipo de construcciones, donde se aprovecha la energía solar pasiva, se usan los elementos estructurales del edificio para recoger, almacenar y distribuir la energía solar. A diferencia de la energía solar activa no se precisa de la instalación de ningún equipo mecánico sólo se requiere que la fachada sur del edificio permanezca soleada durante la estación cálida. La energía solar pasiva puede utilizar las tres formas de transmisión de calor existentes, conducción, convección y radiación, para distribuir este calor por todos los lugares habitables del edificio.
Elementos para el aprovechamiento de la energía solar en un edificio
Los siguientes elementos que se describen a continuación constituyen y completan el diseño de un edificio basado en el aprovechamiento de este tipo de energía solar:
● Abertura (Colector)
● Absorbedor
● Masa térmica
● Distribución
● Control
ABERTURA (COLECTOR)
Superficie acristalada o ventanas por las que se recibe la luz del sol en el edificio. Normalmente esta superficie esta orientada a menos de 30º del verdadero sur – hemisferio norte - y los rayos solares que inciden sobre esta no deben estar obstaculizados por árboles o otras construcciones entre las 9 a.m. y las 3 p.m. durante la estación cálida.
ABSORVEDOR
Superficie de mayor absorbancia en los elementos de almacenamiento (muro, suelo, contenedor de agua,…) que se sitúa directamente en la trayectoria de los rayos del sol.
MASA TÉRMICA
Materiales que almacenan el calor producido por la luz del sol. La diferencia con el absorbedor, aunque en ocasiones estos elementos coinciden (muro, suelo), es que el absorbedor es una superficie expuesta a la luz solar mientras que la masa térmica es el material que existe tras esta superficie.
DISTRIBUCIÓN
Método por el que se hace circular el calor desde el colector y los puntos de almacenamiento a las diferentes zonas habitables del edificio. Un diseño estrictamente pasivo utilizara exclusivamente los tres modos de transmisión de calor – conducción, convección y radiación – pero en algunas aplicaciones se pueden usar ventiladores, conductos o ayudas semejantes para esta distribución.
CONTROL
Para controlar la radiación que llega al colector se pueden usar techos colgantes, sensores electrónicos de temperatura – termostato diferencial que controla un ventilador al que pone en funcionamiento ante una sobretemperatura, por ejemplo - , respiraderos, persianas de baja emisividad, toldos y otros sistemas que puedan ayudar a tal fin.


La disciplina conocida como arquitectura bioclimática se desarrolló para adaptar los principios de la energía solar pasiva a la construcción salvaguardando los niveles de confort exigidos en los edificios.
Podemos definir arquitectura bioclimática como aquella capaz de aprovechar la radiación solar en los meses fríos y rechazarla en los meses cálidos, que aprovecha la ventilación para combatir la humedad y para evacuar el aire caliente molesto, y que emplea el aislamiento para reducir los intercambios térmicos con el exterior.
Tipos de sistemas bioclimáticos
Los elementos arquitectónicos bioclimáticos, también llamados sistemas climáticos especiales responden a la siguiente definición: componentes de un edificio, cuya misión principal es mejorar su comportamiento climático, actuando sobre los fenómenos de radiación, térmicos y del movimiento del aire, que actúan de forma natural en la arquitectura. También se llaman sistemas pasivos por el hecho de no utilizar ninguna fuente de energía artificial para su funcionamiento.
Se pueden diferenciar los tipos que se describen en los siguientes epígrafes.
SISTEMAS CAPTORES
Componentes o conjunto de componentes de un edificio que tienen como objetivo primordial captar la energía de la radiación solar y transferirla al interior en forma de calor. Son los sistemas pasivos de energía solar.
● Sistemas directos
● Sistemas semidirectos
● Sistemas indirectos
● Sistemas independientes
SISTEMAS DIRECTOS (‘DIRECT GAIN’)
La energía penetra directamente en el interior a través de superficies con vidrio (ventanas, lucernarios). Una vez dentro, la radiación solar es absorbida por las superficies interiores, calentándolas.
SISTEMAS SEMIDIRECTOS (‘SUNROOMS’)
En estos sistemas, se interpone un espacio entre el interior y el exterior (invernadero), que tiene una gran entrada de radiación, y que por tanto, alcanzará condiciones térmicas medias más altas que las del exterior. Este espacio puede ser temporalmente habitable, actuando como una prolongación del interior.
SISTEMAS INDIRECTOS (‘INDIRECT GAIN’)
La captación de radiación solar se realiza a través de un elemento de almacenamiento con una posterior transferencia de energía al interior. La energía radiante, después de atravesar el vidrio, es absorbida en forma de calor en un elemento de gran capacidad térmica. Desde este elemento se cede al interior en forma de radiación de onda larga y de convección, con un retardo y una importante reducción en la oscilación de temperatura.
SISTEMA INDIRECTO POR FACHADAS
Tiene una superficie de acumulación vertical, protegida por un vidrio y acabada en color oscuro o con superficie selectiva cálida. El muro invernadero o de inercia está construido de obra (ladrillo, hormigón, piedra) con un grosor de 30 a 40 cm para retardar unas 12 horas el máximo aporte de energía. El calor pasa a través del muro y se cede al interior por radiación de onda larga y convección. El muro ‘Trombe’ es un caso particular del anterior, al que se añaden aberturas superiores e inferiores en el muro (para comunicar el sistema con la habitación contigua) y se coloca delante una pared de cristal que recibe la radiación solar. Gracias a esto, se aumenta (y se controla) la cesión de calor por termocirculación en el circuito de aire resultante. El muro de agua está formado por contenedores de agua donde se acumula la energía, que es cedida al interior por radiación y convección.
SISTEMA INDIRECTO POR TECHOS
Utiliza una masa acumuladora importante en la cubierta del edificio. En invierno capta la radiación, se calienta y la transfiere al interior como radiación de onda larga. En verano puede servir como refrigeración, al enfriarse por la noche por emisión de onda larga hacia el cielo. El caso más típico es la cubierta de agua o cubierta estanque. (Relacionado con la cubierta hídrico-solar).
SISTEMA INDIRECTO POR SUELOS
La energía se capta y almacena en un depósito situado debajo del suelo del interior. El aporte radiante se hace por un lateral del acumulador orientado al sol.
SISTEMAS INDEPENDIENTES
Utilizan sistemas similares a los del sistema indirecto por el suelo, pero en este caso los componentes o elementos captadores y acumuladores se pueden independizar entre sí y con el espacio acondicionado. La transferencia de calor entre los distintos elementos se realiza por medio de flujos convectivos de aire (o de agua) que circula por conductos, donde se incorporan dispositivos de regulación y control.
SISTEMAS DE INERCIA
Partes o componentes de un edificio que actúan como estabilizadores de las temperaturas interiores, frente a las oscilaciones de las condiciones exteriores. Su principio de funcionamiento las hace adecuadas para mejorar tanto los efectos del frío o del calor. Se caracterizan por su masa térmica útil, entendiendo ésta como la capacidad calorífica que proporciona el edificio para ciclos de una duración determinada.
SISTEMAS DE VENTILACIÓN Y TRATAMIENTO DEL AIRE
Componentes de un edificio que tienen como función primordial facilitar la circulación del aire a través suyo, y/o tratarlo para mejorar sus condiciones de temperatura y humedad. Aunque pueden analizarse como sistemas individuales, en muchos casos dos o más sistemas diferentes (de impulsión y extracción de aire, o de tratamiento del aire asociado con uno de impulsión) pueden trabajar de forma conjunta, favoreciéndose mutuamente.
SISTEMAS GENERADORES DEL MOVIMIENTO DEL AIRE
Generan movimiento de aire en el interior del edificio, favoreciendo la entrada y/o la salida por aberturas o dispositivos colocados a tal fin.
VENTILACIÓN CRUZADA
Sistema de ventilación de un espacio o sucesión de espacios asociados, mediante aberturas situadas en dos fachadas opuestas.


EFECTO CHIMENEA
Sistema que genera una extracción de aire al situar aberturas en la parte superior de un espacio, que pueden estar conectadas con un conducto de extracción vertical.
CÁMARA O CHIMENEA SOLAR (‘THERMOSYPHON COLLECTOR’, ‘HEAT SYPHON’, OR ‘GLAZED SOLAR CHIMNEY’)
Es un dispositivo que utiliza la energía de la radiación solar para la extracción del aire. Su misión consiste en calentar el aire dentro de una cámara, mediante un captador de superficie oscura protegido por una cubierta de vidrio. Al calentarse el aire y disminuir su densidad, se produce un efecto de succión en las perforaciones situadas en la parte baja de la cámara, en contacto con el interior, y una salida de aire por la parte superior. Algunos sistemas captores, como el muro Trombe, pueden utilizarse en verano como generadores de ventilación, abriendo al exterior la parte superior de la cámara y al interior la inferior.




ASPIRACIÓN ESTÁTICA
Sistemas que producen una depresión en el interior del edificio, mediante el efecto Venturi, generado por el viento sobre un dispositivo adecuado, situado en la cubierta del edificio. La extracción se debe completar con una entrada de aire por la parte inferior.
TORRE DE VIENTO
Sistema de introducción de aire en un edificio, a través de una torre que recoge el viento a cierta altura sobre la cubierta, donde éste es más intenso. El aire se lleva por un conducto que puede introducirlo por la parte baja de los locales e incluso incorporar dispositivos de tratamiento de aire.
TORRE EVAPORATIVA
Consiste en un sistema de tratamiento que además produce una cierta impulsión de aire hacia el interior. El aire que penetra por la parte superior de una torre es enfriado por evaporación del agua, que humedece las superficies del interior de la misma. Este aire enfriado y más pesado, tiende a caer penetrando en el interior desde la parta baja de la torre.
SISTEMA DE VENTILACIÓN SUBTERRÁNEA
Aprovecha la inercia térmica del terreno para suministrar aire frío, en períodos cálidos, mediante un sistema de conductos de aire subterráneos, por donde pasa el aire exterior para ser enfriado antes de introducirse en el edificio.
SISTEMAS DE PROTECCIÓN A LA RADIACIÓN
Constituidos por aquellos componentes que tienen como misión proteger de radiaciones no deseadas en períodos cálidos a los edificios o espacios exteriores anexos.
Una vez aclarados algunos conceptos básicos sobre arquitectura bioclimática nos adentramos en una descripción algo más detallada de los sistemas pasivos pared Trombe y chimenea solar, el último de los cuales centrará el contenido de la investigación llevada a cabo en este proyecto.
Pared Trombe
La pared Trombe es un sistema creado en Francia en el año 1957 por Felix Trombe y Jacques Michel agrupado dentro de los sistemas indirectos en arquitectura bioclimática como se indicó anteriormente. En 1967 se construye un prototipo de casa con paredes 'Trombe' en Odeillo (Francia). Los resultados de este estudio fueron publicados en el trabajo de referencia de Robert et al. (J.F. Robert, J.L. Peube y F. Trombe, "Experimental Study of Passive Air-Cooled Flat-Plate Solar Collectors: Characteristics and Working Balance in the Obeillo Solar Houses", Energy Conversion in Heating and Cooling and Ventilation Buildings, Hemisphere, Washington, Vol. 2, pp. 761-782, 1978).
En una pared Trombe la radiación solar tras atravesar un vidrio (solo o doble) es absorbida y acumulada en forma de calor por un elemento de gran capacidad térmica, también llamado elemento confinador, que en este caso puede ser un muro de hormigón, ladrillo o piedra (normalmente entre 20 y 40 cm de grosor). El vidrio y el elemento confinador se sitúan a una distancia de entre 20 y 150 cm para generar un espacio pequeño o cámara de aire evitando así los efectos conductivos. Este elemento confinador o muro tiene unas perforaciones superiores e inferiores que comunican con el espacio a climatizar, dando lugar a una circulación del aire (termocirculación) tal como se muestra en las figuras 2.6 y 2.7.
Este sistema pasivo de recolección de energía solar de forma indirecta utiliza transferencia de calor ya sea por conducción, convección y/o radiación, el principio de funcionamiento se puede observar en las ilustraciones.


La radiación solar pasa a través del vidrio y calienta el muro, el cual irá calentando el aire atrapado en la cámara por convección natural. El aire caliente, más ligero se elevará en la cámara de aire y penetrará en el local a climatizar a través de la rejilla superior.
Para el obligatorio cumplimiento de la ecuación de conservación de la masa se adsorberá aire frío procedente del local por la rejilla inferior dando lugar a la termocirculación antes mencionada.
De forma adicional se puede colocar una película oscura sobre la pared en el exterior para absorber parte del espectro solar visible y emitir una pequeña proporción del rango infrarrojo. Esta absorción transforma la luz en calor en la superficie de la pared y disminuye la reflexión.
También es recomendable que el vidrio tenga un componente aislante adicional para que en la noche el calor ganado no se disipe.
Las rejillas antes señaladas suelen presentar trampillas manuales o automáticas que evitan la termocirculación invertida de noche, lo que también se puede conseguir prolongando la cámara exterior por debajo del nivel del pavimento interior y situando los orificios del muro a este nivel.
Para un buen dimensionamiento de la pared Trombe se han de tener en cuenta factores externos e internos, entre los externos cabe destacar:
1.- El clima: Las pérdidas de calor dependen de la diferencia de temperaturas externa e interna del cuarto. Cuanto mayor sea esta diferencia mayores serán las pérdidas por lo que en climas muy fríos se deberá sobredimensionar el muro.
2.- Latitud y orientación: La energía solar incidente sobre la fachada sur en invierno en latitudes por encima del ecuador y sobre la fachada norte en latitudes por debajo del ecuador, cambia según la latitud, por ello se suele incrementar el tamaño del muro a medida que aumenta la latitud por recibir este menos calor. También se ha de tener en cuenta la trayectoria del sol durante las diferentes épocas del año.
La orientación óptima, en el hemisferio norte, es a 5º del verdadero sur. A 15º funciona bien pero produce sobrecalentamientos en verano, a 30º empieza a no ser tan efectivo. En el hemisferio sur debe ser al contrario, el muro debe estar ubicado hacia el norte.
3.- Necesidades de calefacción (pérdidas de calor).
La eficiencia de la pared Trombe también dependerá de los factores internos: el muro (espesor y material), la superficie de vidrio, el número y dimensiones de los orificios.