Techos verdes, Apuntes de Arquitectura

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Techos verdes

Planificación, ejecución, consejos prácticos

Gernot Minke

EDITORIAL FIN DE SIGLO

Gernot Minke, arquitecto y catedrático de la Universidad de Kassel. actualmente dirige el Instituto de Investigación de Construcciones Experimentales Desde 1974 se han llevado a cabo más de 30 proyectos de investigación y desarrollo en el campo de construcciones ecológicas, viviendas de bajo costo y especialmente en el campo de las construcciones en tierra. Ha diseñado varias edificaciones particulares y públicas donde el barro es material predominante. Sus obras se encuentran no solo en Europa, sino también en América del Sur, América Central e India. Ha publicado varios libros y más de 200 artículos. Ha participado como invitado en más de 30 conferencias internacionales. Asimismo ha dado numerosos cursos en Guatemala, Paraguay, México y Venezuela y conferencias en diferentes universidades del mundo.

Gernol Minke: Tecttos verdes. Planificación, ejecución, consejos prácticos

Editorial Fin de Siglo Eduardo Acevedo 1624 - Tel. 400 0214 linsiglo® adinet.com.uy - wvAv.enttQljbros.com ISBN; 9974-49-323- Traducción del alemán: Arq. Denize Enlz Lagiotta, Montevideo, Uruguay Armado: Frietíemann Mahfke. Kassel, Alemania

índice

1. Ejemplos históricos

Los techos verdes son conocidos hace siglos, tanto en los climas fríos de Islandia (fig. 1.1), Escandinavia (fig. 1.3), USA (fig. 1.4) y Canadá, como en los climas cálidos de Tanzania (fig. 1.2). En las zonas de climas fríos, "calientan", puesto que almacenan el calor de los ambientes interiores y en los climas cálidos "enfrían", ya que mantienen aislados los espacios interiores de las altas temperaturas del exterior. En estos techos, la vegetación junto con la tierra moderan extraordinariamente las variaciones de temperatura en los ambientes de la vivienda. De un modo natural el calor acumulado no sólo se almacena sino que también se absorbe.

La eficacia de la acumulación de calor y la rapacidad de aislación térmica de un techo de panes de césped, es fácilmente comprobable en la tradicional casa de terrones de turba de Islandia, recubierta de ese modo. Esta es habitada también en invierno sin calefacción artificial, de modo

1.1 Casas tradicionales de panes de césped (Islandia)

1.2 Casa Hehe (Tansania)

que sólo el calor humano es suficiente para lograr una confortable temperatura ambiente.

El techo consta de 2 o 3 capas de turba, apoyadas sobre ramas, cubiertas por gruesos panes de césped. A pesar de que la construcción del techo por su naturaleza no es impermeable, si su inclinación es suficiente no filtran generalmente el agua de lluvia ni de la nieve al derretirse, porque

1.3 Construcción de los techos de pasto tradicionales escandivos (Minke, Witter 1982)

cubierta del techo

la turba no absorbe agua cuando está bien seca.

En una técnica similar fueron erigidas hace aproximadamente 100 años las casas de terrones de césped de las poblaciones del norte de USA y Canadá. El sistema constructivo empleado probablemente proceda de Europa del Norte. Los gruesos muros entre 60 y 90 cm de ancho eran de terrones de césped de 10 cm de espesor que se colocaban trabados como en una pared de piedras y con la capa de césped hacia abajo. La construcción del techo consistía en tirantería, estructura de ramas, pasto de pradera y 2 capas de terrones de césped (fig. 1.4).

El tradicional techo de pasto de Escandinavia tiene una inclinación de entre 30° y 45°C y consta de una capa gruesa de unos 20 cm de terrones de césped, colocados sobre varias capas de corteza de abedul. Esta, por su alto contenido de tanino, es relativamente resistente a la descomposición y tradicionalmente era sellada con alquitrán para lograr un estrato resistente al pasaje de raíces y agua. Como el alquitrán de madera está clasificado como cancerígeno, esta solución no es recomendable. Además, la vida útil del techo es de aproximadamente 20 años.

1.4 Construcción de una "sodhouse" cubierta con panes de césped, USA (Minke, Witter 1982)

•surten efecto como aislamiento térmico,

• protegen de los intensos rayos solares del verano a las habitaciones ubicadas bajo el techo,
• reducen el pasaje de sonido del exterior, •valen como incombustibles y
• absorben la lluvia, por lo que alivian el sistema de alcantarillado.

Y por último, algo no menos relevante:

• las hierbas silvestres en el techo verde generan aromas agradables,
• dan alojamiento a insectos y escarabajos,
• son estéticos e influyen positivamente en el buen estado de ánimo y en la distensión de las personas.

Reducción de las

superficies pavimentadas

Debido al excesivo incremento de las superficies selladas, surgen en las zonas de aglomeración urbana, influencias negativas en el agua domiciliaria, la calidad del aire y el microclima. El mal clima en nuestras grandes ciudades podría mejorarse esencialmente a través de un aumento de superficies verdes, fundamentalmente enjardinando edificios y reduciendo las superficies pavimentadas.

Enjardinados de 10 a 20 cm de altura de vegetación sobre aproximadamente 15 cm de sustrato equivalen de 5 a 10 veces más superficie de hojas que la misma área en un parque abierto (ver cap. 3), como ya se mencionó.

Producción de oxígeno,

consumo de dióxido de

carbono

La vegetación de los techos verdes toma, como todas las plantas, C0 2 del aire y libera oxígeno. Esto sucede en el proceso de fotosíntesis, en el que 6 moléculas de C0 2 y 6 moléculas de H 2 0, mediante un consumo de energía de 2,83 kJ, producen 1 molécula de C 6 H 1206 (glucosa) y 6 moléculas de 0 2. En el proceso de la respiración se produce C0 2 y se consume

2. Sin embargo solamente de 1/5 a 1/ de las sustancias ganadas por la fotosíntesis son consumidas nuevamente. Mientras las hojas verdes sobre el techo aumenten, se generará oxígeno y se consumirá C0 2. Si existe un equilibrio entre el crecimiento y muerte de partes de las plantas, siempre existiría la ventaja de que se extraiga C0 2 del aire y quede almacenado en ellas.

Limpieza del aire

Las plantas pueden filtrar polvo y partículas de suciedad. Estas quedan adheridas a la superficie de las hojas y son arrastradas después por la lluvia hacia el suelo. A su vez las plantas pueden absorber partículas nocivas que se presentan en forma de gas y aerosoles.

Investigaciones de Bartfelder demostraron, que en los barrios céntricos de las ciudades, altamente contaminados, también los metales pesados son captados por las hojas (Bartfelder y Kóhler 1986). Mediciones sobre una calle federal suiza dieron como resultado que un seto de 1m de alto y 0,75m de ancho reduce un 50%, a través de su efecto de filtro, la

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agua en la atmósfera, pasa a formar nubes, donde la misma cantidad de energía calórica es liberada nuevamente. Lo mismo sucede cuando por la noche se condensa la humedad en las plantas. La formación del rocío matinal en fachadas y techos verdes trae aparejada una recuperación del calor. Por lo tanto, las plantas solas pueden a través de la evaporación y la condensación de agua, reducir las oscilaciones de temperatura. Este proceso se fortalece aun más por la gran capacidad de almacenamiento de calor del agua existente en las plantas y en el sustrato, como así también a través de la fotosíntesis, ya que por cada molécula de C 6 H 1206 (glucosa) generada son consumidos 2,83 kJ de energía.

Las figuras 2.1 y 2.2 muestran que en un techo de pasto en Kassel (Alemania), con un sustrato de 16 cm de espesor para una temperatura exterior al mediodía de 30°C había bajo la vegetación 23°C y bajo la capa de sustrato solamente 17,5°C (fig. 2.1). En el mismo techo se midieron

en invierno, para una temperatura exterior de -14°C, sólo 0°C (fig. 2.2), bajo la capa de sustrato. Las curvas aclaran que un denso techo de pasto en verano tiene un efecto de enfriamiento considerable y en invierno muestra un muy buen efecto de aislación térmica.

Regulación de la humedad

Las plantas también reducen las variaciones de humedad. Particularmente cuando el aire está seco evaporan una considerable cantidad de agua y elevan así la humedad relativa del aire. Según Robinette (1972, pág. 51 f) 1 há de huerto evapora en un día caluroso de verano aproximadamente 1500 m^3 de agua y un seto aproximadamente de 0,28 a 0,38 m^3.

Por otra parte, las plantas pueden disminuir la humedad del aire con la formación de rocío. Así se condensa la niebla sobre las hojas y tallos de un techo verde y luego pasa a la tierra en forma de gotas de agua.

2.2 Temperaturas de un techo verde con un sustrato de 16 cm, medidas durante una semana de invierno, Kassel (Alemania)

Urbanización Laher Wiesen, Hannover-Bothfeld (Alemania)

Efecto de aislación térmica

Los colchones de plantas sobre los techos tienen un alto efecto de aislación térmica, sobre todo debido a los siguientes fenómenos:

• El colchón de aire encerrado hace el efecto de una capa de aislante térmico. Cuanto más denso y grueso sea éste, mayor es el efecto.
• Una parte de la radiación calórica de onda larga emitida por el edificio es reflejada por las hojas y otra parte absorbida. Es así que disminuye la pérdida de radiación de calor del edificio.
• Una densa vegetación impide que el viento llegue a la superficie del sustrato. Como ahí casi no existe movimiento de aire, la pérdida de calor por efecto de viento se acerca a cero. Ya que en edificios viejos aislados, sin protección térmica mejorada, la pérdida de calor por convección (en particular por el viento) puede ser mayor al 50%, una densa capa de plantas lograría en estos casos el más eficaz ahorro de energía.

2.5 Ampliación sobre azotea con enjardinado de techo, Berlín-Kreuzberg (Alemania)

• De mañana temprano, cuando la temperatura exterior es más baja, y por lo tanto la diferencia de temperatura y la pérdida de calor de los ambientes calientes hacia afuera es mayor, se forma rocío en la vegetación. La formación de rocío aumenta la temperatura en la capa de vegetación (porque en la condensación de 1 g de agua se liberan aproximadamente 530 calorías de calor). De modo que a través de esto la pérdida de calor trasmitida nuevamente se reduce.
• En zonas de climas fríos, en las que en invierno la tierra se congela, se produce una ventaja adicional: para la transformación de un gramo de agua a hielo se liberan aproximadamente 80 calorías, sin que la temperatura baje. Por consiguiente, se mantiene la tierra congelada durante largo tiempo a 0°C, incluso cuando la temperatura exterior es bastante más baja. Con una temperatura de +20°C (interior), de -20°C (exterior) y una temperatura de la tierra de 0°C disminuye la pérdida de calor por trasmisión del techo, por lo tanto, alrededor de un 50%. Vale decir que el aislamiento térmico aumenta al doble respecto al mismo techo sin sustrato ni vegetación. Al derretirse el hielo se consumirá nuevamente la correspondiente energía de 80 cal/g de hielo para la retransformación del estado de agregación, ya que ésta es extraída del aire; surge entonces, a través de este efecto de ahorro latente, una ganancia de calor para el techo. Dürr parte de la base de que un denso colchón de pasto tiene un valor de 0,17 W/mK y un sustrato de tierra húmeda muestra un I de cerca de 0,6 W/mK (Dürr 1995).

Protección térmica Aislación acústica

en verano

En regiones con intensa radiación solar y zonas de climas cálidos, el efecto de enfriamiento de los techos verdes es aun más notorio que el efecto de aislación térmica en invierno. En Alemania se comprobó reiteradamente, que para temperaturas al exterior de 30°C, la temperatura en la tierra del techo verde no subía por encima de 25°C. Esto está ligado, por un lado a que a causa de la sombra arrojada por la vegetación, la radiación solar no calienta la tierra; y por otro a que la energía solar es ampliamente usada para la evaporación de agua, reflexión y para la fotosíntesis. La figura 2.5 muestra un ejemplo de Berlín- Kreuzberg donde, a través del reciclaje del espacio del techo, se creó un local habitable adicional. Con el enjardinado del techo surgió bajo el mismo, un clima confortable.

Las plantas reducen el ruido mediante la absorción (transformación de la energía sonora en energía de movimiento y calórica), reflexión y deflexión (dispersión). Investigaciones de un laboratorio suizo dieron como resultado, que una pesada alfombra con base de fieltro tiene menos capacidad de absorber el sonido que un césped (Robinette 1972, pág. 42). Mediciones sobre un techo plano enjardinado de un hospital en Karlsruhe (Alemania), muestran que, en las fachadas ubicadas en las inmediaciones del jardín del techo, a consecuencia de la absorción y la reflexión disminuida, el ruido del tránsito baja alrededor de 2-3 dB. Por lo tanto son reducidas más pronunciadamente las frecuencias altas que se consideran especialmente molestas (Mürb 1981).

En los techos verdes, en general, no es decisivo el efecto de absorción acústica de

2.6 Dependencia de la aislación acústica del aire con el peso de las superficies (Gosele, Schüle 1983)

2.9 Vivienda de Urbanización ecológica en Kassel (Alemania)

2.10 Techos de césped con 45° de inclinación, Siegen-Oberscheiden (Alemania)

las plantas, sino del sustrato sobre el cual las plantas crecen. Para un ángulo vertical de incidencia del sonido, la capa de plantas consigue por absorción sólo una insignificante disminución del sonido de alta frecuencia, mientras que la absorción acústica de la capa de tierra para un espesor de 12 cm asciende aproximadamente a 40 dB, y para un espesor de 20 cm aproximadamente 46 dB (fig.2.6).

Protección contra incendio

Un enjardinado en el techo ofrece una protección ideal contra incendio para techos propensos a tomar fuego. En Alemania los techos verdes son válidos como incombustibles y son clasificados como cerramientos superiores pesados. Para las secciones incendiables y aberturas en la superficie techada, existen exigencias particulares (ver cap. 3).

2.11 Volumen de precipitaciones y de desagüe pluvial medidos en un techo verde inclinado después de una lluvia continua de 18 hs de duración (s. Katzschner 1991)

2.12 Desagüe pluvial de techo con sustrato de 10 cm de espesor total en comparación con techos planos de grava (Kolb, Schwarz 1999)

Capacidad de retención del agua

En muchas grandes ciudades de Latinoamérica y Asia existe el peligro de que después de una lluvia torrencial las calles queden inundadas. En Guadalajara (México), por ejemplo, en el 2002, las principales calles se cubrieron con una altura de 30 cm de agua, de modo que todo el tránsito quedó cortado durante u período de 1 a 2 horas.

Un techo verde con 20 cm de sustrato de tierra y arcilla expandida puede, según Dürr (1995, pág. 39), almacenar 90 mm de agua (=90 litros por m^2 ).

Por su poder de retención de agua, los techos verdes llevan a la disminución de los "altos picos de agua". Según la norma alemana DIN 1986, parte 2, el coeficiente de desagüe de aguas pluviales para superficies techadas enjardinadas con un mínimo de 10 cm de espesor, es de 0.3. Esto significa, que sólo el 30% de la lluvia caída desagua y el 70% queda retenida en el techo verde o se evapora. Para techos comunes con más de 3o^ de inclinación debe, sin embargo, contarse con un desagüe de pluviales del 100%. Mediciones divulgadas por la Universidad de Kassel indican que el retraso del desagüe de pluviales después de una fuerte lluvia es más decisivo aún para el alivio del sistema de desagüe: en un techo verde con 12° de inclinación y 14 cm de espesor de sustrato, después de una fuerte lluvia durante 18 horas, se cronometró un retraso de 12 horas del desagüe pluvial. Terminó de desaguar la lluvia recién 21 horas después de que dejara de llover (fig. 2.11). El desagüe pluvial ascendió en ese período de tiempo sólo al 28,5% (Katzschner 1991).