Bloques de Tierra Comprimida (BTC)

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Resumen de las propiedades de los BTC (CEB en inglés)

BTC (CEB, por sus siglas en inglés), es el principal material empleado en el Set de Construcción de la Aldea Global (GVCS, por sus siglas en Inglés), creados con la prensa CEB, formalmente llamada "El Liberador".

La construcción BTC es una potente técnica para empoderar comunidades para producir viviendas bajo demanda.

Además presenta las siguientes ventajas:

  • No requiere curado - así se puede construir continuamente
  • Permite la construcción de instalaciones al 100% con materiales in-situ.
  • Buen aislante térmico, acústico
  • Excelente resistencia

Por estas cualidades se suelen emplear para mampostería

También se puede utilizar para construir otras infraestructuras como vallas, cisternas, pavimentación de calles, hornos de una panadería, presas, estanques, cisternas de almacenamiento térmico, silos...

Materiales usados en los BTC

Los BTC estan formados por arena que es un 15-40% arcilla [1], un 25-40% limo y un 40-70% arena (o grava). Las máquinas mas modernas, en la mayoría de las aplicaciones, no requieren un agregado (roca, grava de mayor calibre) para dar fuerza al bloque.

La humedad del suelo debe ser un 4-12% (por peso). Para la mayoría de aplicaciones, se aceptará una arcilla con un Indice de Plasticidad (IP) de hasta 25 o 30. El IP de la tierra (la combinación de arcilla, limo y arena/grava) no deberá pasar de 12 ó 15. El IP es la diferencia entre el Límite de Atterberg superior e inferior, los cuales se determinarán por pruebas de laboratorio [2].

Es importante la selección y la preparación del suelo para obtener los mejores resultados de la prensa BTC. Ver la página Bloques BTC (en inglés).

Formas y tamalos de los BTC

(Pendiente: Add pictures of CEBs built with The Liberator; show different shapes and sizes it can make)


info:To Interlock on Not to Interlock

Materiales alternativos

  • Krafterra: Un investigador de la UnB (Universidad de Brasília, Brasil) sugiere el uso de papel de estraza (o Kraft paper, en inglés), procedente de los sacos de cemento, mezclado con tierra para obtener mejores BTCs.
  • BTC con Lana
  • Geopolímeros: Aunque los cementos es el campo de aplicación mas común de la geopolimerización, se ha fabricado una gama de productos estructurales y refractarios.
  • Con alambre galvanizado: El refuerzo con alambres de acero galvanizado puede ser ligero y, probablemente, aportar resistencia extra frente a terrremotos. Su precio es similar al del acero corrugado (por peso), pero su resistencia es 5 veces mayor por cada unidad de peso de material. No necesita aumentar su grosor, lo que reduce considerablemente el trabajo.

Estética

El método principal de construcción en Norte America es el Stick frame. Es un método de construcción débil, pero rápido, que reporta grandes beneficios a las constructoras pero no aporta valor al propietario, si uno tiene en cuenta el coste real del ciclo de vida de los edificios [3]

La compra de madera provoca la fuga de divisas, localmente hablando. Por no hablar de la deforestación asociada y los monocultivos forestales para cubrir la demanda. Estamos interesados en la “estandarización” de la construcción, pero sin recurrir al stick frame.

Creemos que con todas estas consideraciones, el BTC es la única técnica de construcción que tiene la remota posibilidad de sustituir a las construcciones mediante stick frame, y con nuestra máquina, tasada en unos $3.000-$5.000 y diseñada por duplicación (de las ya fabricadas), puede cubrir en gran parte esa necesidad.

La construcción BTC tiene potencial para ser método predominante de construcción de viviendas.

Composición del suelo

(Método sin verificar, Cita)
Un análisis simple de la composición del terreno se puede realizar con un frasco vacío y un poco de agua:

  • Rellena el tarro hasta la mitad con tierra y rellénalo con agua.
  • Añade unas cucharadas llenas de sal para potenciar la separación.
  • Agita vigorosamente el tarro y déjalo reposar durante una o dos horas.

Una vez que el contenido se haya posado en el fondo, serás capaz de ver las capas de los diferentes materiales. Al fondo se habrá posado el agregado (arena), después encontrarás el limo/arcilla y, finalmente, la materia organica se mantendrá en la parte superior.
La composición óptima será de un 15-40% de limo/arcilla y un 60-85% de arena. Lo mejor es tener poca cantidad o nada de materia orgánica.[4]


Ventajas de los CEB

Propiedades térmicas

Los BTC son excelentes aislantes térmicos. En climas muy frios, para crear edificios "superaislados", se puede colocar una capa aislante entre dos capas de BTC - ver Contrucción superaislada con CEB (en inglés).

Por otro lado, tienen una gran masa térmica, es decir, que varían su temperatura mas lentamente que el aire que los rodea, por lo que mantienen un ambiente estable: mantienen el calor en ambientes fríos y el frío en ambientes cálidos.

Comparativa con otros métodos constructivos naturales

Si quieres construir una vivienda con materiales naturales, tienes las siguientes opciones:

  • Madera: stick-frame, timber frame, post and beam
  • Masonería estructural: Ladrillos, bloques de cemento, rocas y BTC
  • Preparados con tierra: Adobes, tapial, bloques de tierra prensada [5], cob y sacos de tierra.
  • Otros metodos naturales: pacas de paja, Coorwood (se usan tacos de madera haciendo la funcion de un ladrillo), papercrete (bloques de papel reciclado).

Hay métodos constructivos, como el Cordwood o la construcción con sacos de tierra que, aunque son baratas, requieren invertir mucho tiempo. Ejemplo: Para construir las paredes y el tejado de una habitación de unos 18,6m2 (200 pies cuadrados), se necesitan unos 400$ y unas 400 horas de mano de obra.

La construcción con sacos de arena implica el llenado, apilamiento y el compactado de los sacos. Conforme los muros aumentan, los sacos deben ser alzados en consonancia. Entre las capas de sacos se coloca alambre de espino para fijar los sacos. Este proceso no es automatizable (al menos con facilidad) y, además, se necesita aplicar posteriormente un estucado

El Coorwood también es “complicado”. Se necesita cortar la madera, apilarla, reapilarla y apilarla de nuevo. Es realmente sorprendente la cantidad de madera necesaria para una pequeña habitación adicional.

Además, ambos sistemas tienen un claro inconveniente: que son irregulares. Por el contrario, la construcción BTC requiere de mucho menos tiempo, y se debe a que los bloques son uniformes, mientras que cualquier otro método de construcción natural utiliza materiales irregulares.

Wayne Nelson, de “Habitat for Humanity”, en su obra[6] "Compressed Earth Blocks" dice:

’’”Los components constructivos dimensionados uniformemente pueden conllevar una mejor ceación de desperdicios, una construcción mas rápida y la posibilidad de emplear otros componentes prefabricados, asi como otros elementos modulares comerciales.”’’

Su gran uniformidad aporta a los BTC una ventaja competitiva frente a otros métodos de construcción natural, permitiendo a los BTC influir en la economia local como medio de construcción.

Producción local

Los Bloques de Tierra Comprimida (BTC) ejemplifican la calidad de lo "hecho-en-las-proximidades". El sustrato de arena arcillosa necesitado se puede encontrar casi en cualquier lugar. Incluso el mortero esta formado por la misma sustancia, mezclada con agua.

Las capas superficiales ricas en humus se pueden reservar para la agricultura y el agujero resultante puede aprovecharse como sótano, bodega para vegetales, estanque o se puede camuflar entre el paisaje (preferiblemente, suavizándolo) Si el suelo in-situ es insuficiente (insuficiente, o con mala composición) se puede optar por otros suelos de las proximidades o acondicionar el suelo disponible. Kilómetros recorridos: prácticamente cero. Compara esto con una casa construida mediante “stick-frame” (estructura de madera).

Según "Gate-to-Gate Life-Cycle Inventory of Softwood Lumber Production", de Ian D. Hartley, Cynthia D. West, y Michael R. Milota, la madera recorre unos 105km (65 millas) de media, solo desde la tala hasta la fábrica. Además, numerosos materiales artificiales son utilizados frecuentemente (revestimientos y aislamientos vinílicos) que sus llevan una serie de efectos negativos sobre el entorno.

Los resultados de otros métodos de construcciones naturales son altamente variables según la zona, así como el uso ecologico de los materiales, que deberían estar disponibles (en abundancia) en la zona.

La prensa BTC puede, además, mejorar la economía local a traves de la cración de, por ejemplo, una fábrica de ladrillos o servicios de albañilería. Los BTC pueden ser creados competitivamente a escala local. En "Compressed Earth Block Volume 1: Manual of Production", de CRA Terre, Vincent Rigassi (Ver D.10 ¿LINK NO OK), los BTC nombrados de la siguiente forma:

”Son uno de los extraños “materiales modernos” que poseen la suficiente flexibilidad productiva como para ser integrados en ambos sectores de actividad, desde la “industria artesanal” (informal), a plantas industriales a gran escala (formal)”.

[Pág 5]

La tercera oportunidad para la producción local es la fabricación de prensas BTC. Nuestra máquina BTC de código abierto El Liberador está diseñada para ser construida con herramientas simples y piezas comerciales (ya existentes, estandar). Es una oportunidad con grandes beneficios ya que otras prensas BTC con más caras ($25k para un rendimiento de 3 a 5 bloques/min).El diseño de El Liberador contiene el mínimo de soldaduras, empleando tornillería únicamente para mantener unido el bastidor

A raíz de que no son necesarias herramientas especializadas o competencias avanzadas, una tienda de maquinaria local o un emprendedor “aventurero” puede fabricarlas fácilmente, contribuyendo a la economía local.

Durabilidad

Solidez / Fuerza

La solidez de los BTC depende de la máquina (especialmente entre manuales y automáticas) y la calidad del suelo (la pobreza del suelo puede provocar debilidades en los bloques). De acuerdo con la Wikipedia (versión en inglés, al menos):

’’Los BTC pueden sufrir esfuerzos de compresión igual a 2.000PSI. Los bloques que soportan esfuerzos de compresión de 1.200 y 1.400 PSI son comúnes’’

Todavía no se han ensayado a compresión los bloques fabricados con “El Liberador”. Los esfuerzos de compresión que soportan los BTC pueden sonar impactantes, pero según Fred Webster, Doctor en Ingeniería sísmica, en su trabajo "Some Thoughts on 'Adobe Codes', ni es la única ni la mas importante característica para determinar la aptitud de los BTC para resistir cargas:

"Actualmente, las altas resistencias a compresión es, y no debería ser, la mayor preocupación relacionada con la calidad de los bloques prensados. Que el bloque tenga una resistencia a compresión de 1000PSI, muy superior a 300PSI, es bastante superfluo para el rendimiento de un edificio sometido a cargas de trabajo normales o incluso a seísmos. No es un requisito que los bloques de tierra estén a la altura de la normativa para el cemento con la finalidad de resistir correctamente frente a terremotos importantes. ’’

Webster sugiere que la calidad de la tierra puede ser mas importante que la resistencia a compresión para determinar la durabilidad, en general, de los bloques

"Los estandares para la correcta selección de la tierra deben ser agresiva y racionalmente desarrollados y ensayados por la industria de los bloques prensados. Actualmente, las mejores búsquedas y estandares han sido desarrollados por BASIN, la combinación adecuada de esfuerzos tecnológicos de Alemania, Inglaterra, Suiza y Francia."

Resistencia al agua

Aunque los bloques de alta calidad son resistentes al agua, no son completamente impermeables y aptos para la construcción comercial. Por ejemplo, Midwest Earth Builders utilizan estuco para proteger los muros exteriores. Otros elementos de diseño, como grandes aleros, pueden proporcionar cierta protección frente a la meteorología.

Las construcciones con BTC deben ser rematadas con un recubrimiento de estuco, como un edificio que ocasionalmente necesita un repintado. Si se utiliza un tejado convencional, las reparaciones y el mantenimiento serán idénticos a los de una vivienda tradicional

‘’’’Es necesaria una mayor investigación acerca de los costes de mantenimiento de un edificio de BTC’’’’’

Aditivos para mejorar la resistencia al agua

Desde hace siglos, se han utilizado unos químicos llamados “Pozolanos” para crear la reacción hidráulica del cemento con cal hidratada (CaOH, hidróxido de calcio) en ambientes húmedos o mojados.

Los romanos utilizaban ceniza volcánica con cal y arena para crear un cemento que todavía no ha sido superado por la nueva tecnología.

Los pozolanos mas comunes pueden incluir polvo de ladrillo ’’’’’ (fired below 900*C) ’’’’’ y cenizas volátiles de centrales electricas.

En teoría, la adición de pozolanos como polvo de ladrillo a una mezcla seca de arena, arcilla y limo hidratado puede permitir a los BTC la posibilidad de ser utilizados en ambientes húmedos o mojados, como muros de contención

Propongo que estos BTC requerirían un periodo de curación, tras el prensado, bajo plástico para estimular la reacción hidráulica del cemento (entre el limo y el pozolano)

Evaluation and Testing of Brick Dust as a Pozzolanic Additive to Lime Mortar for Architectural Conservation

Resistencia al fuego y al moho

(No hay contenido en la Versión EN)

Economía: La prensa, coste inicial de construcción y mantenimiento

Hemos considerado que los costes de construcción con sacos y cordwood son de unos 322$ por m2 (30$ por pie cuadrado), donde el trabajo se ha contabilizado como 10$ por hora. La construcción BTC deberá ser aproximadamente 5 veces mas barata que las anteriores (se necesita una referencia)

El gasto principal es la máquina para fabricar los BTC. Las versiones comerciales que fabrican de 3 a 5 bloques por minuto cuestan 25k$. Esta es una razon por la que hemos construido El Liberador, una prensa BTC de código abierto que cuesta de 3k a 5k$ y es capaz de fabricar unos 9 bloques por minuto (consultar la versión actual para obtener los datos actualizados).

Para preparar la tierra es necesario un tractor con pala y motocultor/motoazada, lo que suponen gastos adicionales. Otros equipos y sus costes asociados se detallan en el pdf del manual BTC D.10, encontrado en la web BASIN (incluir referencia).

Costes constructivos

MEB argumenta:

El coste fijo medio applicable a cada bloque es 1,10$. Una superficie de unos 93m2 (1000 pies cuadrados) necesita aproximadamente unos 5000 bloques. Por lo tanto, el coste por bloques será 6050$. Una vez más, hemos estado trabajando con clientes que han aportado su propio trabajo y su tractor para la carga, reduciendo los costes hasta 0,50-0,60$ por bloque.

El creador de prensas BTC AECT afirma:

El coste de las estructuras construidas con BTC, utilizando bloques fabricados con máquinas AECT, son entre un 25 y un 40% mas baratas que otras construcciones similares en cuanto a calidad, durabilidad y eficiencia energética. Otras formas baratas de construcción no son caras, pero resultan estructuralmente deficientes, ruidosas y consumen excesiva energía, dejando de ser atractivas para propietarios e inquilinos.

Sin embargo, cuando comparando estrictamente los términos económicos, los metodos de construcción naturales suponen un ahorro sorprendentemente bajo. La mayoría de los sistemas de construcción naturales utilizan tejados y cimientos convencionales: únicamente los muros se construyen con materiales alternativos.

Por su experiencia, los Midwest Earth Builders (MEB) aseguran:

"Como los BTC se usan exclusivamente para paredes y muros, el resto de costes, que pueden representar entre el 80 y el 90% de los costes de una vivienda, serán similares a los de un edificio convencional.

Esos gastos serían, por ejemplo, el coste del tejado, las ventanas, los armarios...

La construcción de una vivienda típica (mediante el sistema stick frame) representa el 10-20% del coste total. otras palabras, si los muros de una vivienda convencional cuestan unos 15.000$, en una casa de 100.000$ (15% de promedio)las paredes construidas con BTC costarían 2,250$.”

Green Home Building aporta un resumen similar de las viviendas construidas con balas de paja:

“Levantar muros con balas de paja es increíblemente rápido, y no requiere de mucha habilidad, pero el resto de elementos de la construcción son similares a cualquier vivienda construida mediante stick frame. De hecho, con este sistema solo se ahorra un 15% de la madera utilizada convencionalmente. El coste final de la construcción puede ser incluso superior a la convencional, debido a los trabajos especializados requeridos para el enlucido de los muros. El resultado es bastante mejor de lo que se piensa, ya que se consigue un aislamiento y una anchura de los muros mayor.”

Una “caseta de lujo” prefabricada de 18,6m2 (200sq ft) cuesta unos 4,400$. El salario mínimo en Missouri es de 6,5$/hora, pero si damos a nuestros obreros 10$/hora, el precio es equivalente. ’’’’’(Se necesitan precios/costes para usar como referencia para la version en español: España y Latinoamérica)’’’’’

Otros puntos a considerar:

  • Habilidades: Es mejor encarga a un profesional el enlucido en las construcciones con balas de paja. En el caso de los muros de BTC es mas fácil y, por lo tanto, es una buena elección para los autoconstructores. Normalmente, en albañilería, un profesional aplica una capa gruesa de mortero (1/4-1/2") entre los de ladrillos pero “como los bloques de tierra no necesitan juntas de mortero, las paredes se pueden construir rápidamente por trabajadores sin habilidades de albañilería (MEB).
    Desde MEB explican:
“Uno no necesita tener a un albañil experimentado para construir con BTC. Los propietarios, contratistas y constructores pueden aprender rápidamente cómo montar un muro y comenzar la construcción inmediatamente. Como solo se usa una fina capa de mortero o lechada entre bloques, los muros “crecen” rápidamente y no es necesario esperar a que el cemento fragüe cada pocas capas, como ocurre actualmente en la albañilería .”
  • ¿Pueden otras partes hacerse más economicamente?. Los BTC pueden fabricarse como tejas con un molde especial [Link?] .
    Los BTC pueden sujetar fácilmente los tejados convencionales convencionales: “Si un bloque tiene una resistencia a compresión de 1000psi (normalemente 300psi), es superfluo para el comportamiento del edificio sometido a cargas normales o incluso a cargas sísmicas” (Webster).
    Por lo tanto, parece seguro asegurar que un muro de BTC, construido correctamente, puede soportar el peso de un techo verde. Aunque de nuevo, con las actuales tecnologías, es un mayor coste anticipado, con ahorro a largo plazo en mantenimiento y calefacción.
  • Como los BTC con un material in-situ y todos las partes del proceso se pueden hacer a mano o a máquina, lo que le da una gran variabilidad al precio final.
    Habitat for Humanity utilizan BTC en varios de sus proyectos. Además, BASIN se compromete con organizaciones que desarrollan estos trabajo. Por lo tanto, obviamente, las casas BTC no tienen porque costar tanto como las convencionales.

Desventajas de los BTC

Los BTC no llegan a la perfección por un par de consideraciones. Tanto la prensa, como el resto del equipo necesario (por ejemplo, el motocultor y el tractor), no se fabrican con materiales extraidos localmente. Independiente del metodo, todas las construcciones requieren el uso de cierta maquinaria pesada, y en relación a este punto, la prensa BTC está diseñada para ser fabricada localmente. Además, “El Liberador” no se ha diseñado inicialmente para fabricar tejas (aunque estas sean fabricables). Por lo tanto, no se puede hablar de las “cualidades ecológicas” del tejado. La composición del terreno puede no ser apropiada en ciertos lugares, lo que implicaría el transporte desde otra zona (+info, en inglés).

Más Información

References

  1. ↑ Texto original: non-expansive clay
  2. ↑ http://en.wikipedia.org/wiki/Compressed_earth_block
  3. ↑ Mas información del ciclo de vida de los materiales en GreenformsTM, de CMPBS.
  4. ↑ http://velacreations.com/component/k2/49-ceb.html
  5. ↑ Texto original: stabilized earth blocks
  6. ↑ Texto original: piece
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