FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA EN OBRAS CIVILES
CUBIERTAS VEGETALES EN EDIFICIOS DE LA REGION METROPOLITANA
CAMILLA PASQUALETTO GALLEGOS
Profesor Guía : Gustavo Calderón L.
Profesor Comisión : Enrique Álvarez H.
Profesor Examinador : Álvaro Paul Q.
MEMORIA PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO EN CONSTRUCCIÓN
SANTIAGO – CHILE
AGOSTO, 2011
RESUMEN EJECUTIVO
El cambio climático, presente hoy en día, ha estado causando cambios importantes en nuestra región. Temperaturas extremas, inundaciones y la contaminación que cada vez nos afecta más. La conciencia sobre el impacto negativo en el medioambiente de algunas actividades humanas, y la crisis energética ha estimulado un interés al momento de tomar decisiones para ejecutar proyectos de edificación y tecnologías de construcción más responsables y comprometidas con el cuidado del medioambiente.
En este contexto, en esta memoria se realizará una investigación sobres las cubiertas vegetales y se dará conocer esta nueva técnica constructiva. Como están compuestas, sus ventajas públicas y privadas y el impacto que estas tienen en el desarrollo urbano, que deriva de la falta de vegetación en áreas que se encuentran densamente pobladas.
Se nombraran los distintos tipos de cubiertas con sus respectivas estructuras y componentes, como es el caso de los distintos materiales que se utilizan en cada capa, para así lograr una buena selección, de acuerdo a los distintos diseños de edificios que se requieran implementar.
En la ejecución constructiva de estas, se tendrán en cuenta las especificaciones técnicas de cada una de las cubiertas, desde la impermeabilización hasta la selección de la capa de vegetal que se utilizará, de manera que estas no afecten el funcionamiento del edificio y ayuden aportando los distintos tipos de beneficios para las cuales fueron diseñadas.
Finalmente, se efectuará un catastro actualizado de los edificios de la Región Metropolita que ya tengan incorporadas estas cubiertas vegetales, como por ejemplo la Biblioteca y la Facultad de Economía y Empresa de la Universidad Diego Portales, proyectos estudiados que incluirán este sistema.
En síntesis, los beneficios que otorgan las cubiertas vegetales se presentan como una
solución a problemas económicos, sociales y ambientales actuales.
AGRADECIMIENTOS
Doy las gracias a todas las personas que hicieron posible la realización de esta tesis, en especial a Sebastian Sarralde, Gerente General de Tecpro, quien me ayudó y me enseñó todo lo necesario para poder terminar el desarrollo de este proyecto.
También, agradecer a Gustavo Calderón, profesor guía, quien siempre estuvo presente apoyándome en el largo camino de esta tesis.
Y para finalizar, dar las gracias a mi familia que ha estado presente incondicionalmente en el transcurso de esta carrera, siendo un apoyo por sus constantes palabras de ánimo y por el tiempo que se tomó cada uno en escucharme y ayudarme a escribir.
INDICE
ÍNDICE DE TABLAS ... 1
ÍNDICE DE FIGURAS ... 2
CAPITULO I INTRODUCCIÓN ... 4
CAPÍTULO II ASPECTOS MEDIOAMBIENTALES DE LAS CUBIERTAS VEGETALES ... 7
2.1 Ventajas ... 7
2.1.1 Ventajas públicas ... 8
2.1.1.1 Retención del agua... 8
2.1.1.2 Mejora del clima urbano ... 10
2.1.1.3 Reducción de la contaminación ... 12
2.1.2 Ventajas privadas ... 13
2.1.2.1 Mejor protección contra el ruido ... 13
2.1.2.2 Prolongación de la vida útil de la impermeabilización ... 14
2.1.2.3 Ahorro de energía ... 15
2.1.2.4 Superficie libre utilizable fortaleciendo imagen y comercialización ... 16
2.2 Desventajas ... 17
CAPITULO III COMPOSICION DEL SISTEMA DE CUBIERTAS VEGETALES .. 19
3.1 Criterios de elección de una cubierta vegetal ... 19
3.2 Características de cada tipo de Cubiertas Vegetales ... 20
3.2.1 Cubierta Vegetal Intensiva ... 20
3.2.2 Cubierta Vegetal Extensiva ... 22
3.2.3 Cubierta Vegetal Semi-intensiva ... 24
3.3 Consideraciones y características para el buen uso de una cubierta vegetal ... 26
CAPITULO IV ESPECIFICACIONES TECNICAS DE LOS COMPONENTES PARA UNA CUBIERTA VEGETAL ... 27
4.1 Composición de una Cubierta Vegetal ... 27
4.2 Aspectos a considerar ... 38
CAPITULO V ... 41
COMPONENTES ADICIONALES ... 41
5.1 Componentes adicionales ... 41
5.1.1 Protección de la impermeabilización ... 41
5.1.2 Aislación Térmica... 43
5.1.3 Acumulador de Agua ... 45
5.1.4 Sistema de Riego ... 46
5.1.5 Pasarelas ... 47
5.1.6 Retenedores perimetrales ... 48
5.1.7 Barandas ... 49
5.1.8 Iluminación ... 50
5.1.9 Cajas registradoras ... 51
CAPITULO VI INSTALACIÓN DE UNA CUBIERTA VEGETAL ... 52
6.1 Recomendaciones ... 52
6.1.1 Componentes principales ... 53
6.1.1.1 Impermeabilización ... 53
6.1.1.2 Barrera anti-raíz ... 55
6.1.1.3 Drenaje ... 56
6.1.1.4 Medio de crecimiento ... 57
6.1.1.5 Vegetación ... 58
6.1.2 Componentes adicionales ... 60
6.1.2.1 Protección de la impermeabilización ... 60
6.1.2.2 Aislación Térmica ... 60
6.1.2.3 Acumuladores de agua... 61
6.1.2.4 Sistema de riego ... 61
6.1.2.5 Caminos y Barandas ... 62
6.1.2.6 Retenedores perimetrales ... 63
6.1.2.7 Sistema de iluminación ... 63
6.1.2.8 Caja Registradora ... 63
6.2 Sistema de Montaje de una Cubierta Vegetal ... 64
6.2.1 Montaje In Situ ... 65
6.2.1 Montaje Modular ... 66
CAPITULO VII CUBIERTAS VEGETALES EN LA REGIÓN METROPOLITANA ... 67
7.1 Catastro ... 68
7.1.1 Edificio Consorcio ... 69
7.1.2 Mirador del Alto ... 70
7.1.3 Costanera Center ... 71
7.1.4 Edificio Galvarino Gallardo ... 73
7.1.5 Edificio Transoceánica ... 75
7.1.6 Hospital La Florida ... 77
7.1.7 Hospital Maipú ... 79
7.1.8 Clínica de Ñuñoa ... 80
7.1.9 Club Manquehue ... 82
7.1.10 Edificio Subterráneo Andrónico Luksic ... 84
CAPITULO VIII APLICACIÓN DE CUBIERTAS VEGETALES EN LA UNIVERSIDAD DIEGO PORTALES ... 86
8.1 Centro de Extensión y Biblioteca Central ... 86
8.2 Facultad de Economía y Empresa ... 90
CAPITULO IX CONCLUSIONES ... 93
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 96
ANEXOS ... 98
ANEXO A: PLANO DE PAISAJISMO BIBLIOTECA UDP ... 99
ANEXO B: ESTRUCTURA SOPORTANTE RIGIDA Y FLEXIBLE CON CUBIERTA VEGETAL ... 101
1 ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 2.1: Cuadro explicativo, Reducción de ruidos... 14
Tabla 2.2: Comparación de costos, entre una cubierta tradicional y una vegetal ... 18
Tabla 3.1: Características de una Cubierta Vegetal Intensiva ... 20
Tabla 3.2: Características de una Cubierta Vegetal Extensiva ... 23
Tabla 3.3: Características de una Cubierta Vegetal Semi-intensiva ... 25
Tabla 3.4 Cuadro comparativo de las Cubiertas Vegetales ... 25
Tabla 4.1: Ejemplo comparativo de peso ... 29
Tabla 4.2: Pesos muertos de una Cubierta Vegetal ... 29
Tabla 4.3: Pesos de materiales utilizados como base para el sustrato ... 36
Tabla 4.4: Profundidad del sustrato para varios tipos de vegetación sobre los diferentes tipos de cubiertas ... 37
Tabla 6.1: Métodos y Características de plantación para una Cubiertas Vegetal Intensivas ... 58
Tabla 6.2: Métodos y Características de plantación para una Cubierta Vegetal Semi-intensivas ... 58
Tabla 6.3: Métodos y Características de plantación para una Cubierta Vegetal Extensiva ... 59
2 ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 2.1: Retención del agua ... 8
Figura 2.2: Funcionamiento de las cubiertas vegetales con la lluvia ... 9
Fuente: Hábitat Sustentable Ltda., 2009 ... 9
Figura 2.3: Retención de agua lluvia en comparación a una cubierta convencional ... 10
Figura 2.4: Isla de Calor Urbano ... 11
Figura 2.5: Mejora del clima urbano ... 11
Figura 2.6: Reducción de la contaminación ... 12
Figura 2.7: Mejor protección contra el ruido ... 13
Figura 2.8: Prolongación de la vida útil de la impermeabilización ... 14
Figura 2.9: Ahorro de energía ... 15
Figura 2.10: Superficie libre utilizable ... 16
Figura 3.1: Esquema de una Cubierta Vegetal Intensiva... 21
Figura 3.2: Cubierta vegetal intensiva ... 21
Figura 3.3: Cubierta Vegetal Extensiva ... 22
Figura 3.4: Esquema de una Cubierta Vegetal Extensiva ... 23
Figura 3.5: Cubierta Semi-Intensiva ... 24
Figura 3.6: Esquema de una Cubierta Vegetal Semi-intensiva ... 24
Figura 4.1: Sistema de Cubierta Vegetal típica ... 28
Figura 4.2: Membrana EPDM ... 30
Figura 4.3: Instalación membrana TPO ... 31
Figura 4.4: Aplicación de membrana de poliuretano ... 31
Figura 4.5: Lámina de PVC ... 32
Figura 4.4: Esquema del sistema de drenaje... 33
Figura 4.5: Una opción de disposición del sustrato ... 35
Figura 4.5: Plantas Sedum ... 38
Figura 5.1: Geotextil ... 43
Figura 5.2: Poliestireno expandido de alta densidad ... 44
Figura 5.3: Acumulador de agua ... 45
Figura 5.4: Sistemas de Riego ... 47
Figura 5.5: Pasarela en una cubierta vegetal ... 48
Figura 5.6: Retenedores perimetrales ... 49
Figura 5.7: Barandillas ... 49
Figura 5.8: Iluminación ... 50
3
Figura 5.9: Cajas registradoras. ... 51
Figura 6.1: Aplicación de membrana impermeabilizante ... 55
Figura 6.2: Instalación membrana anti-raíz ... 56
Figura 6.3: Instalación de drenaje... 57
Figura 6.4: Instalación de la capa vegetal... 60
Figura 6.5: Acumulador de agua ... 61
Figura 6.6: Esquema de Sistema de Riego por Goteo ... 62
Figura 6.7: Instalación de retenedores perimetrales ... 63
Figura 6.8: Secuencia contractiva de una Cubierta Vegetal ... 64
Figura 6.10: Montaje Modular ... 66
Figura 7.1: Comunas de Santiago que tienen edificios con Cubiertas Vegetales ... 68
Figura 7.2: Edificio Consorcio ... 69
Figura 7.3: Mirador del Alto ... 70
Figura 7.4: Costanera Center ... 72
Figura 7.5: Edificio Galvarino Gallardo ... 73
Figura 7.5: Edificio Transoceánica ... 75
Figura 7.6: Hospital La Florida ... 77
Figura 7.7: Hospital de Maipú ... 79
Figura 7.8: Clínica de Ñuñoa ... 80
Figura 7.9: Club Manquehue ... 83
Figura 7.10: Edificio Subterráneo Andrónico Luksic ... 85
Figura 8.1: Composición tipo de la Cubierta Vegetal de la Biblioteca Central ... 87
Figura 8.2: Centro de Extensión y Biblioteca Central ... 88
Figura 8.3: Planta general de la Facultad de Economía y Empresa ... 90
Figura 8.4: Facultad de Economía y Empresa en Campus Huechuraba ... 92
4 CAPITULO I INTRODUCCIÓN
Durante los últimos 10 años, la población mundial ha tomado conciencia y se ha sensibilizado con los problemas medioambientales, poniendo una mirada más atenta a lo que ocurre en nuestro planeta.
En la actualidad nos encontramos frente a una sociedad que exige bienestar, es decir edificaciones de calidad, confortables y seguras, pero que sean eficientes y amigables con el medio ambiente. Para lograrlo, el diseño de las edificaciones debe considerar diferentes requerimientos de habitabilidad que mejoren la calidad de vida de los usuarios, y que a su vez permitan obtener diversos beneficios económicos (por ejemplo ahorro de energía y mejoramiento de la productividad). Los principales requerimientos de habitabilidad se pueden desglosar en: integridad de la edificación, bienestar ambiental, gestión de recursos y funcionalidad de la edificación.
Es necesario desarrollar un conjunto de medidas que garanticen el equilibrio entre los aspectos económicos, sociales y ambientales de las actividades humanas. Una de ellas es la construcción sustentable, que busca aprovechar los recursos naturales, utilizando aplicaciones tecnológicas que ayudan a construir hábitats que respondan a las necesidades humanas en condiciones saludables, sostenibles e integrales.
Frente a este escenario, surge la idea de estudiar una de las alternativas presentes en la construcción sustentable; Las Cubiertas Vegetales. “Manta de vegetación que se puede instalar sobre los techos de edificaciones nuevas o existentes para impermeabilizar, aislar térmicamente, manejar las aguas lluvias, y aumentar las áreas verdes, contribuyendo así a disminuir el fenómeno de isla de calor y cambio climático de los centros urbanos”. [9] (Grupo Técnico de Techos Verdes)
Esta tecnología se ha aplicado con gran éxito en el extranjero por el número importante de beneficios que otorga. En primera instancia no se visualizan grandes diferencias que pudieran justificar la inconveniencia de aplicarla en nuestro país, sin embargo esta tecnología no forma parte de la “cultura” nacional de edificios. El análisis preliminar del conjunto de costos y beneficios, y proyectos legislativos en trámites invitan a la realización de este estudio.
5 La implementación de Cubiertas Vegetales en nuestro país genera desconfianza, dado que no hay normativas nacionales, conocimientos suficientes ni la experiencia necesaria para su instalación. Hoy, existe un proyecto de ley en el Senado, que dice:
“Las solicitudes de construcción de edificios en áreas declaradas como zonas saturadas o latentes por concentración de contaminantes en el aire, deberá contemplar la construcción de Cubiertas Verdes, con el fin de mejorar la calidad medioambiental en esos sectores”. El proyecto además indica que los edificios señalados, a lo menos deberán contemplar una proporción de 50 m2 de Cubierta Vegetal por 1.000 m2 construidos. En este momento, la iniciativa ha sido derivada a la comisión de vivienda, para su análisis. [10]
Durante el último tiempo, se ha incrementado la construcción de edificios con la finalidad de optimizar y aprovechar al máximo los espacios. En los centros urbanos de la Región Metropolitana, es donde se concentra mayoritariamente el calor y los contaminantes en el aire, hay poca ventilación y se observa menor cantidad de áreas verdes. Por esto que, se debería contemplar la construcción de Cubiertas Vegetales con la finalidad de mejorar la calidad medioambiental en estos sectores, ya que purifican el aire y ahorran energía, entre otras ventajas.
Por esta razón se estima necesario que el Estado fomente el desarrollo y la expansión de Cubiertas Vegetales, mediante políticas que disminuyan o eliminen los impuestos a proyectos que incluyan este sistema verde, logrando que inversionistas tomen en consideración la implementación de este sistema y también se disminuya el costo que representa para el Estado el mantenimiento de instalaciones en la Región Metropolitana.
En nuestro país actualmente no hay una cantidad significativa de edificios que utilicen Cubiertas Vegetales, pero se ha implementando esta solución lentamente y unos ejemplos de construcciones que han incorporado este tipo de cubiertas es el Hotel Remota, Patagonia.
6 Existen además, proyectos de envergadura que incorporaran este sistema, como es el caso de: Costanera Center, Santiago, Biblioteca y Campus Huechuraba, Universidad Diego Portales, Santiago y Hospital Gustavo Fricke, Viña del Mar entre otros.
Es en este contexto, que se realizará y se dará a conocer un estudio de la implementación y funcionamiento de las Cubiertas Vegetales y los beneficios que otorgan a la Región Metropolitana. Se abordaran los aspectos medio ambientales que se generan de acuerdo al uso de estas y la forma de dar a conocer la información, para que se fomente el uso de esta nueva tecnología.
La idea es entregar información técnica confiable sobre estos sistemas, que justifique una construcción eficiente y amigable con el medioambiente, con la correcta elección de materiales, realizando gestión, integrando las diferentes especialidades y definiendo la tecnología más adecuada para cada proyecto, según las distintas variables que lo condicionan. Y dar a conocer las ventajas que ganan los edificios, las comunas y la Región Metropolitana, como por ejemplo entregar los espacios verdes que cada día se están disminuyendo al construir.
7 CAPÍTULO II ASPECTOS MEDIOAMBIENTALES DE LAS CUBIERTAS
VEGETALES
En este capítulo se darán a conocer, el por qué es una buena solución constructiva para la Región Metropolitana la implementación de Cubiertas Vegetales.
Los problemas medioambientales en áreas que se encuentran densamente pobladas, como la Región Metropolitana, tienen un alto crecimiento de edificaciones que con el pasar del tiempo generan impactos negativos para el desarrollo social y humano, sobre los recursos naturales y el equilibrio ecológico. Las edificaciones requieren de infraestructuras de servicio, que también generan daños ambientales que deterioran la productividad de las ciudades, la salud y calidad de vida de sus habitantes.
Las áreas urbanas densamente pobladas se ven afectadas por las emisiones de sus propios desechos que generan contaminantes que degradan la salud y contribuyen al estrés de las personas que las habitan.
La población gradualmente ha tomado conciencia de los problemas que se generan con el desarrollo de nuestra ciudad. Las Cubiertas Vegetales crean ecosistemas urbanos que mejoran el medio ambiente y contribuyen a mitigar los problemas producidos por este desequilibrio.
2.1 Ventajas
Las Cubiertas Vegetales dan un mejor uso a techos (quinta fachada), que se han olvidado. Estos son utilizados para aprovechar un conjunto de ventajas que ayudan a las problemáticas medioambientales, compensando el espacio que se ha quitado a las áreas verdes, utilizándolo a favor del crecimiento de las ciudades.
Estos sistemas constructivos cumplen las funciones habituales de cualquier otro tipo de cubierta, protección, impermeabilización, aislamiento térmico y acústico, pero en algunas de ellas permiten obtener muchos mejores resultados. La diferencia que presentan con las soluciones tradicionales se relaciona con la estructura y los materiales.
8 Las Cubiertas Vegetales tienen un aspecto decorativo atractivo para el entorno y la estética del edificio. Además presentan un conjunto de ventajas públicas y privadas, con la pretensión de ilustrar las decisiones de inmobiliarias y constructoras del sector público y privado.
2.1.1 Ventajas públicas
Las Cubiertas Vegetales aportan una serie de beneficios que equilibran la pérdida de espacios verdes que se generan con la urbanización.
2.1.1.1 Retención del agua
Dado que la Región Metropolitana, en época de invierno, tiene una precipitación promedio anual de 312,5 mm aproximadamente y que la urbanización reemplaza los suelos naturales por superficies de baja capacidad de absorción de agua, se producen saturaciones en la red de drenaje, acumulación de aguas superficiales y problemas de tráfico en el transporte público y privado.
Las Cubiertas Vegetales en cambio, pueden retener entre un 10% y un 40%
(pudiendo llegar hasta el 90%) de las aguas lluvias que caen sobre el área que recubren, por lo cual, sólo desde el punto de vista del efecto de las precipitaciones, tienen las siguientes ventajas.
- Equilibran la escorrentía. En caso de existir precipitaciones abundantes, disminuyen las inundaciones provocadas por la intensidad de éstas. El agua que cae es absorbida por los poros vacíos dentro del sustrato.
Figura 2.1: Retención del agua Fuente: Hábitat Sustentable Ltda., 2009
9 - Purifica el agua. Esto ocurre cuando el agua pasa por las capas plantadas o de
suelo.
- Almacenan los excesos de agua. Estos son utilizados para el riego mediante el sistema de evacuación por rebalse, el cual funciona por medio de capilaridad y difusión.
Figura 2.2: Funcionamiento de las cubiertas vegetales con la lluvia Fuente: Hábitat Sustentable Ltda., 2009
Las mediciones realizadas por el Dr. Walter Kolb, LWG-Veitshöchheim que se presentan en el gráfico siguiente, muestran que en una precipitación de 20 mm por hora, las Cubiertas Vegetales pueden retener hasta un 75% de la precipitación durante los primeros 15 minutos versus solo el 20% de retención en las cubiertas convencionales.
Para el mismo nivel de precipitación, al cabo de una hora, las Cubiertas Vegetales pueden retener hasta el 50% del agua precipitada versus solo un 5% de retención en las cubiertas convencionales.
10 Figura 2.3: Retención de agua lluvia en comparación a una cubierta convencional
Fuente: Hábitat Sustentable Ltda., 2009
2.1.1.2 Mejora del clima urbano
Las Cubiertas Vegetales benefician no sólo a sus propietarios, sino que además tienen un especial cuidado por el medio ambiente, contribuyendo a un desarrollo sustentable. En épocas calurosas disminuyen el calor acumulado en los techos, generando un clima más agradable y humedeciendo el espacio urbano.
Esto es una mitigación a los problemas que se han producido como consecuencia del calentamiento global, siendo una de sus ventajas más importantes su contribución a la reducción del impacto de éste.
Una de las grandes causantes de las problemáticas medioambientales de hoy, es la Isla de calor urbano. “Incremento de la temperatura ambiente promedio en zonas urbana, que se producen por el reemplazo de la vegetación natural por pavimentos, edificaciones y otras estructuras destinadas a dar un hábitat a la población”. [9]
mm
Duración en minutos
11 Figura 2.4: Isla de Calor Urbano
Fuente: Cubiertas Verdes
También es importante mencionar el impacto que genera este fenómeno en la salud de la población, ya que se activan reacciones químicas perjudiciales tales como:
óxido de nitrógeno, compuestos orgánicos volátiles y emisiones producidas por procesos industriales, debido a las alzas de las temperaturas en estos sectores. [9]
Las Cubiertas Vegetales también son en esta materia, una gran contribución, debido a que las plantas utilizadas en estas, regulan su temperatura por medio de la transpiración; fenómeno natural en donde el agua se evapora y como consecuencia se refresca el ambiente, generando un micro clima urbano, aumenta la humedad natural de la ciudad, lo que ayuda a la reducción del fenómeno “islas de calor urbano”(ICU).
A continuación, en la figura se observa cómo en el día los edificios absorben calor y en la noche lo eliminan.
Figura 2.5: Mejora del clima urbano
Fuente: http://tici9rtapia.blogspot.com/2009/08/el-efecto-isla-de-calor-urbana-que- es.html
Rural Rural Periferia
Urbana
Periferia Urbana Centro Urbano
T °C
12 2.1.1.3 Reducción de la contaminación
Otro aspecto en donde se puede observar un efecto positivo de las Cubiertas Vegetales, es cuando se habla de contaminación. Esto resulta de gran utilidad para ciudades grandes, como la Región Metropolitana, que pueden verse afectadas por los aumentos de temperatura, incremento de los parque automotrices, emisiones de gases industriales y otras fuentes de contaminación.
En la Región Metropolitana, los problemas generados por la contaminación en la salud humana son evidentes, muchas personas se ven expuestas a sufrir problemas respiratorios y asma en niños y adultos mayores, debido a los altos índices de contaminación de gases que presenta nuestra ciudad.
Las Cubiertas Vegetales mediante la fotosíntesis, reducen los niveles de dióxido de carbono (CO2), consumiéndolo y produciendo oxígeno (O2), mejorando la calidad del aire urbano.
Además, cualquier tipo de cubierta vegetal retiene partículas de la contaminación de polvo y aerosoles, filtrando partículas y componentes orgánicos y capturando los gases efecto invernadero, ayudando así, a reducir sustancias nocivas para el medio ambiente, con lo que se lograría un mejor desarrollo de la población en la Región Metropolitana.
Figura 2.6: Reducción de la contaminación Fuente: http://www.ecorresponsabilidad.es/pdfs/ecoinnovacion/cubierta_ajardinada.pdf
13 Un metro cuadrado de pasto o vegetación puede retener aproximadamente 0,2Kg. de partículas contaminantes, por lo que un aumento del 5% en espacios verdes dentro de un área metropolitana, puede reducir el smog en un 10%. [12]
2.1.2 Ventajas privadas
Las cubiertas vegetales proporcionan beneficios a los habitantes de las edificaciones que cuentan con ellas. Estos beneficios por si solos justificarían su utilización, ya que producen ahorros significativos en instalaciones alternativas como por ejemplo aislación térmica, acústica y climatización.
2.1.2.1 Mejor protección contra el ruido
Estas cubiertas se han convertido en un espacio donde las plantas y los sustratos contribuyen a resolver los problemas acústicos de las zonas densamente pobladas, ya que atenúan las reflexiones y transmisión de sonidos, actuando muy bien como aislante acústico.
Desde el punto de vista de su utilización como aislante para la transmisión de sonidos (desde el exterior al interior de las edificaciones), este sistema bloquea los ruidos de alta y baja frecuencia. Una cubierta vegetal extensiva con una capa de 12 cm de espesor, aísla 40 decibeles y una cubierta intensiva con una capa de más de 20 cm de espesor, puede llegar a atenuar hasta 50 decibeles. [12]
Los beneficios de la aplicación de esta solución en edificios cercanos a aeropuertos o helipuertos son evidentes.
Figura 2.7: Mejor protección contra el ruido Fuente: http://www.ecorresponsabilidad.es/pdfs/ecoinnovacion/cubierta_ajardinada.pdf
14 Los factores que influyen para que estas cubiertas ayuden disminuyendo el ruido son: la vegetación seleccionada, la superficie plantada, profundidad y componentes del sustrato.
Tabla 2.1: Cuadro explicativo, Reducción de ruidos
Espesor (cm) Aislación (db) Cubierta intensiva Capa de 20 cm. 50 Decibeles.
Cubierta extensiva Capa de 12 cm. 40 Decibeles.
Fuente: Elaboración propia.
Los datos de la tabla 2.1 son ejemplos puntuales de aislación, ya que es importante reiterar que los factores mencionados influirían tanto para aumentar la aislación como para disminuirla.
2.1.2.2 Prolongación de la vida útil de la impermeabilización
Una de las causas más importantes de envejecimiento de los techos, son los grandes cambios de temperatura, las dilataciones y contracciones que dañan la impermeabilización de estos. Las cubiertas vegetales tienen la capacidad de aminorar las variaciones térmicas a las que se ven expuestas. Por ejemplo una cubierta tradicional directamente expuesta al sol puede alcanzar una temperatura de 80° C, mientras que una cubierta vegetal expuesta a estas mismas condiciones alcanza una temperatura de 35° C. Por lo tanto, una cubierta con plantas de cualquier tipo aumenta la vida útil de estas, protegiéndolas frente al calor, el frío, los rayos UV y el granizo. [11]
Figura 2.8: Prolongación de la vida útil de la impermeabilización Fuente: http://www.ecorresponsabilidad.es/pdfs/ecoinnovacion/cubierta_ajardinada.pdf
15 La vida útil de una cubierta tradicional es aproximadamente 15 años y el de una cubierta vegetal es de 25, lo que implica una disminución en los costos de mantención de alrededor de un 40%.
2.1.2.3 Ahorro de energía
Lentamente se ha estado desarrollando la utilización de esta nueva tecnología en nuestro país. Los cambios climáticos que se han presentado en el último tiempo y el aumento en los niveles de exigencia en el grado de confort, han incrementado fuertemente las demandas de energía por climatización. Las cubiertas vegetales contribuyen a disminuir el consumo de energía por sus excelentes propiedades como aislante térmico.
Las cubiertas convencionales de los edificios experimentan grandes cambios de temperatura, lo que afecta con mayor intensidad a los pisos superiores, tanto por ingreso de calor en el verano como fuga de calor en el invierno. La nueva tecnología disminuye la transferencia de calor entre el interior y el exterior del edificio. La mejora de las propiedades térmicas está determinado por el clima, la ubicación y la orientación del edificio, las horas de exposición solar de la cubierta, el tamaño del edificio y su superficie, la profundidad y material del sustrato, los sistemas de irrigación y el tipo de vegetación utilizado. Todas estas propiedades se pueden maximizar al utilizar un sustrato de baja densidad y con un contenido de alta humedad, también al utilizar plantas con hojas de gran tamaño que den sombra y liberen mayor oxigeno.
Figura 2.9: Ahorro de energía Fuente: http://www.ecorresponsabilidad.es/pdfs/ecoinnovacion/cubierta_ajardinada.pdf
16 Las cubiertas vegetales pueden reducir aproximadamente un 25% del consumo de energía por concepto de aire acondicionado en verano, y un 50% de las perdidas de calor en invierno. [11]
Por lo tanto los factores a considerar son: costo de electricidad, clima, espesor de la cubierta vegetal y del medio de crecimiento y área relativa de la cubierta vegetal.
2.1.2.4 Superficie libre utilizable fortaleciendo imagen y comercialización
Otra gran ventaja de las cubiertas vegetales, es que se pueden crear espacios para distintos tipos de uso, tales como: espacios de recreación, parques infantiles, áreas deportivas, hasta incluso cafés. Todo esto se puede realizar ocupando este espacio libre y otorgando así una serie de beneficios adicionales.
Figura 2.10: Superficie libre utilizable Fuente: http://www.ecorresponsabilidad.es/pdfs/ecoinnovacion/cubierta_ajardinada.pdf
Estas cubiertas también aportan una imagen atractiva y decorativa (quinta fachada), proporcionando un espacio verde que cambia de acuerdo a las condiciones climáticas, y ayuda a mejorar la calidad de vida de los habitantes, por su un impacto visual, que puede incluso tener efectos terapéuticos en personas que sufran de estrés, actuando como tranquilizante y estimulador, previniendo estados depresivos.
Para el uso recreativo y de esparcimiento a estas cubiertas, se deben cumplir con ciertas especificaciones técnicas.
17 2.2 Desventajas
Las principales desventajas de las cubiertas vegetales son:
Costos de diseño y realización de la impermeabilización. La impermeabilización es un factor complejo y relevante al momento de diseñar y construir este sistema, pues debe lograrse un equilibrio entre las propiedades impermeabilizantes y solicitaciones estructurales, tal que las plantas se pueden desarrollar adecuadamente y se cumplan los objetivos de las cubiertas vegetales ya descritas.
Los edificios están diseñados y calculados para resistir determinadas cargas. Es decir, la estructuración tiene que ser adecuada para resistir las cargas adicionales que implican una cubierta vegetal. En un edificio ya construido es muy difícil poder modificar la cubierta, que no esta preparada para resistir el peso del sustrato, su nivel de humedad y la vegetación de un techo verde. En edificios existentes, la instalación de una cubierta vegetal extensiva es más factible por sus características, no así una intensiva, ya que requiere de mayor estudio por las condiciones estructurales que solicita su instalación.
Los costos anteriormente mencionados, varían según el tipo de cubierta vegetal, la estructura del edificio y las plantas que pueden crecer en el sustrato. Para los distintos tipos de estas, la mantención y la fertilización es un factor importante para aumentar la vegetación, lo que implica un costo adicional.
Las desventajas de este tipo de cubierta son menores frente a las grandes ventajas que presentan, en particular en edificaciones nuevas.
En la siguiente tabla, se indican los distintos valores por metro cuadrado de cada cubierta.
18 Tabla 2.2: Comparación de costos, entre una cubierta tradicional y una vegetal
Fuente: Empresa Tecpro
Los valores de las cubiertas tradicionales contemplan únicamente una membrana de impermeabilización o bien un sistema de cubierta impermeable, pero no contempla pavimentos u otras terminaciones que a veces se instalan sobre dichas impermeabilizaciones.
En las cubiertas vegetales, los semi-intensivos y intensivos tienen precios muy variables, ya que existe mucha variedad respecto de los espesores de sustrato, los tipos de plantas y las zonas de circulación. La diferencia de precio respecto al extensivo, está dada más bien por los costos asociados a los elementos que conformarán el jardín, que por los elementos inferiores (drenes, barrera anti-raíz, impermeabilización).
Cubierta Tradicional Cubierta Vegetal
Superior Buena Barata Extensiva Semi-intensiva Intensiva
Entre
$25.000 y
$50.000
Entre
$12.000 y
$20.000
Igual o inferior a
$7.000
Entre
$60.000 y
$100.000
Aproximadamente
$100.000
Superior a
$100.000
19 CAPITULO III COMPOSICION DEL SISTEMA DE CUBIERTAS
VEGETALES
En el capítulo III se definirán los distintos tipos de cubiertas vegetales que ofrece el mercado, el uso, características técnicas y las consideraciones que se deben tener para su correcta instalación.
3.1 Criterios de elección de una cubierta vegetal
Estas cubiertas son un conjunto se membranas que componen un sistema de impermeabilización, sustratos orgánicos, plantas sobre la superficie, que son destinadas a ser construidas en la cubierta de un edificio. [18] Es decir contiene elementos vegetales como componentes integrales del sistema total de techumbre.
Los términos comúnmente utilizados para nombrar a las cubiertas vegetales son:
cubiertas verdes, cubiertas ecológicas, cubiertas ajardineradas, eco techos, green roof, techos verdes, etc.
Las cubiertas vegetales se divide en tres tipos: cubiertas vegetales intensivas (vegetación de alto crecimiento, transitable), cubiertas vegetales extensivas (vegetación de poco crecimiento, no transitable) y cubiertas vegetales semi-intensivas (vegetación de mediano crecimiento, parcialmente transitable). La diferencia entre cada una, esta en el espesor del medio de crecimiento, la selección de plantas y el grado de mantenimiento que estas requieran.
Para definir una buena elección de la cubierta a instalar en un edificio es necesario conocer las características generales de cada tipo de cubierta, sus diferencias, el objetivo de diseño y las características generales de los edificios donde se instalara.
20 3.2 Características de cada tipo de Cubiertas Vegetales
3.2.1 Cubierta Vegetal Intensiva
Una cubierta vegetal intensiva es una construcción multifuncional que permite todo tipo de plantaciones para una cubierta, manteniendo abundante agua para su riego.
Es importante mencionar que este sistema necesita un mantenimiento constante, y para soportar el aumento del peso se podría necesitar una estructura adicional.
Tiene un mayor espesor donde se puede cultivar una amplia variedad de plantas, la elección estará determinada por las condiciones técnicas de construcción y de las condiciones del clima. En teoría cualquier especie de tamaño domestico puede ser incluida. También arbustos e incluso árboles pequeños, teniendo precauciones estructurales. Este tipo de cubierta se aplica solo en cubiertas planas, ya que las plantas no pueden crecer en una cubierta con inclinación. Los espesores de los sustratos dependen de las plantas elegidas y son de composición mixta: mineral y orgánica.
Las características típicas de una cubierta vegetal intensiva se especifican en la siguiente tabla.
Tabla 3.1: Características de una Cubierta Vegetal Intensiva
Fuente: Empresa Zinco.
En la mayoría de las cubiertas intensivas se requiere de sistemas adicionales para su riego, debido a que la humectación por capilaridad es insuficiente. Las alternativas existentes son la provisión continua de riego controlado (sistema de goteo o en forma de llovizna), o con la instalación de una membrana de retención de agua encima de la capa de drenaje, donde el abastecimiento es por evaporación.
Espesor sustrato: Mayor a 15 cm.
Cobertura vegetal transitable: Transitable.
Peso saturado: Mayor que 245 kg/m2
Diversidad vegetal: Máxima.
Mantención: Alta.
Tipo de vegetación: Arbustos y árboles pequeños.
Capacidad de agua: Aprox. 113 l/ m2
21 Figura 3.1: Esquema de una Cubierta Vegetal Intensiva
Fuente: Cubiertas verdes
También se pueden combinar las zonas verdes con otro tipo de utilidades como por ejemplo: acceso peatonal, terrazas, zonas de juegos y esparcimiento, etc.
En cubiertas sin pendiente se puede ejecutar un aljibe, depósito destinado a guardar agua procedente de la lluvia, como forma de riego a la capa vegetal otorgándole humedad sin tener que instalar un sistema de riego aparte. Este tipo de riego va en función del espesor de la capa vegetal.
Figura 3.2: Cubierta vegetal intensiva
Fuente:http://www.registrocdt.cl/registrocdt/www/adminTools/fichaDeProductoDetalle.
aspx?idFichaPro=830
1. Sustrato y vegetación
2. Sustrato mineral puro 3. Capa filtrante
4. Capa drenante
5. Aislación Térmica 6. Membrana inhibidora de raíces 7. Membrana impermeabilizante 8. Soporte estructural
22 3.2.2 Cubierta Vegetal Extensiva
Una cubierta vegetal extensiva sostiene vegetación resistente y de poco crecimiento como césped, musgo, flores de pradera, entre otros. Esta vegetación tiene que ser adecuada, proveniente de climas secos o semi-secos, debido a su exposición a altas temperaturas en épocas de verano. Requieren de mínima mantención, irrigación y fertilización.
Figura 3.3: Cubierta Vegetal Extensiva Fuente:http://www.registrocdt.cl/registrocdt/www/adminTools/fichaDeProductoDetalle.
aspx?idFichaPro=830
El sustrato es de poca profundidad, por lo que es adecuado para plantas con raíces pequeñas y se adaptan fácilmente al medio de crecimiento, fijándose por completo, formando un efecto alfombra.
El peso del techo en estado de saturación es similar a varios techos convencionales. Esto significa que los requerimientos estructurales son menores en cubiertas extensivas, y debido a esto, solo deben ser transitadas para su mantención.
23 Figura 3.4: Esquema de una Cubierta Vegetal Extensiva
Fuente: Cubierta verde
Las características típicas de una cubierta vegetal extensiva se especifican en la siguiente tabla.
Tabla 3.2: Características de una Cubierta Vegetal Extensiva
Fuente: Empresa Zinco.
Las cubiertas vegetales extensivas son fáciles de incorporar en la construcción de edificios convencionales, debido a que tienen una alta flexibilidad en torno a las posibilidades de aplicación, logrando ser utilizadas en todo tipo de techumbres.
Espesor sustrato: Hasta 15 cm.
Cobertura vegetal transitable: No transitable.
Peso saturado: Entre 50 y 170 kg/m2
Diversidad vegetal: Poca.
Mantención: Minima.
Tipo de vegetación: Rastreras.
Capacidad de Agua: Aprox. 36 l/ m2
1. Sustrato y vegetación 2. Capa filtrante
3. Capa drenante 4. Membrana inhibidora de raíces 5. Membrana impermeabilizante 6. Soporte estructural
24 3.2.3 Cubierta Vegetal Semi-intensiva
Este tipo de cubiertas contempla ambas alternativas anteriores. Tienen un sustrato más profundo que las cubiertas extensivas, lo que permite incluir más variedad de plantas, de mayor tamaño y complejo de raíces, sin embargo no se pueden plantar árboles.
Figura 3.5: Cubierta Semi-Intensiva Fuente:http://www.registrocdt.cl/registrocdt/www/adminTools/fichaDeProducto
Detalle.aspx?idFichaPro=830
Figura 3.6: Esquema de una Cubierta Vegetal Semi-intensiva Fuente: Cubiertas Verdes
Las cubiertas vegetales semi-intensivas se encuentran en una posición intermedia, en relación a su mantenimiento, precio y sobrecarga estructural. En la siguiente tabla se especifican sus características principales.
1. Sustrato y vegetación 2. Capa filtrante
3. Capa Drenante 4. Aislación térmica (según edificio) 5. Membrana inhibidora de raíces 6. Membrana impermeabilizante 7. Soporte estructural
25 Tabla 3.3: Características de una Cubierta Vegetal Semi-intensiva
Fuente: Empresa Zinco.
Tabla 3.4 Cuadro comparativo de las Cubiertas Vegetales
Fuente: Recomendaciones Técnicas para Proyectos de Cubiertas Vegetales.
Las diferencias comparativas se observan en el cuadro 3.4, que nos indica ventajas y desventajas de cada tipo de cubierta. No se incluyen las cubiertas semi- intensivas, ya que son intermedias e incluyen características de las intensivas y extensivas.
Espesor sustrato: Entre 10 y 20 cm.
Cobertura vegetal transitable: Parcialmente transitable.
Peso saturado: Entre 150 y 250 kg/m2
Diversidad vegetal: Mayor
Mantención: Variable Tipo de vegetación: Arbustos pequeños, pastos
ornamentales.
INTENSIVOS EXTENSIVOS Amplia variedad de diseño paisajístico Es recomendado para remodelaciones de
proyectos Mas diversidad al momento de la selección
de plantas
Es mas liviano, porque tiene espesores menores
Una gran ventaja es que se pueden crear distintos tipos de espacios de recreación.
Se puede implementar en diferentes superficies
Necesitan mantención continua No requieren mantención continua e incluso pueden no ser regados
Tienen un costo mas alto de inversión Tienen un costo mas bajo de inversión Mejor retención de aguas lluvias, con
mayor eficiencia energética
Adecuadas para grandes áreas
26 3.3 Consideraciones y características para el buen uso de una cubierta vegetal
Para la instalación de cubiertas vegetales, es preciso hacer un estudio y análisis del edificio que se quiere implementar, debido a que estará sometido a cargas que deben ser consideradas antes de la ejecución de éstas, ya que pueden ser edificios existentes o nuevos.
Por lo tanto, para lograr entregar los beneficios que se esperan de estas cubiertas, es necesario tener en cuenta la carga admisible de la estructura, la zona geográfica, el tipo de uso, si es una remodelación, Altura, etc.
Es importante destacar el uso que se le proporcionará a las cubiertas. Una cubierta vegetal puede ser utilizada para retener aguas lluvias, para crear una terraza vegetal, para cultivos, para homogenizar el edificio con su entorno, para entregar aislación térmica o acústica, para reducir la temperatura superficial o humedecer el ambiente o simplemente para construir de forma mas amigable con el medio ambiente.
De esta forma se especifica que interés se quiere alcanzar con la implementación de esta, para tener claridad de los objetivos al momento de diseñar.
27 CAPITULO IV ESPECIFICACIONES TECNICAS DE LOS COMPONENTES
PARA UNA CUBIERTA VEGETAL
En este capítulo, se verán los aspectos que deben considerarse al especificar una Cubierta Vegetal y las características más importantes de la estructura soportante. Es así que estas variables se unen al momento de la instalación adecuada de esta tecnología.
Aquí se reunirá toda la información necesaria, para que la obra, posteriormente no se vea afectada por imprecisiones causadas por una mala toma de decisión.
4.1 Composición de una Cubierta Vegetal
Para poder construir un sistema de cubiertas vegetales es necesario tener toda la información que ayude dimensionar, saber en qué consiste el proyecto a realizar y qué tipo de Cubierta Vegetal se instalará, ya que los componentes de éstas variarán, según el problema que se pretenda solucionar.
La información que se recomienda considerar es la siguiente:[9]
- Identificación del objetivo de la Cubierta Vegetal: Se indica el principal uso que se desea dar a la Cubierta Vegetal o las principales motivaciones que se tuvieron para decidir su instalación.
- Tipo de Cubierta Vegetal: Se señala la tipología de Cubierta Vegetal (intensivo, extensivo o semi-intensivo).
- Presupuesto del proyecto y costos anuales de mantención previos: Muestra el presupuesto que permitirá al proyectista ajustar el diseño al monto indicado.
- Retención de aguas pluviales: Muestra la necesidad de retención de aguas pluviales y el peso máximo aceptable para la Cubierta Vegetal en estado saturado.
- Proyectos en edificios existentes: Se indica, para remodelaciones, las cargas que son factibles de soportar, planos del techo actual y otros antecedentes estructurales o de diseño que deberían permanecer inalterables.
- Consumo energético: Se señala la disminución de consumo de energía que se estima apropiada para el proyecto.
28 Los componentes de una Cubierta Vegetal típica son seis: soporte estructural, impermeabilización, barrera anti-raíz, drenaje, filtro, sustrato y plantas. Estos elementos tiene que ser especificados en cada proyecto, los que pueden incluir componentes adicionales, según su diseño.
Figura 4.1: Sistema de Cubierta Vegetal típica
Fuente: Recomendaciones Técnicas para Proyectos de Cubiertas Vegetales
A) Estructura soportante
La estructura soportante es necesaria para poder instalar el sistema de Cubierta Vegetal, puede ser rígida (como una losa de hormigón, ver imagen en anexo B), o flexible (como una estructura de madera o metal, ver imagen en anexo B). Esta superficie tiene que tener características que aseguren que soportará apropiadamente el peso de la cubierta vegetal en estado natural y en estado saturado.[9] En el caso de instalar cubiertas intensivas o semi-intensivas se recomienda hacerlo sobre un soporte estructural rígido, dado los niveles de sobrecarga.
Para edificios nuevos, el objetivo es no aumentar los gastos de construcción y por ello, se recomienda determinar el peso de la losa soportante y de la Cubierta Vegetal en conjunto con el ingeniero calculista. Cabe señalar que, una estructura soportante en edificios debe tener una pendiente de, a lo menos, un 2%.
Para compensar las diferencias de peso, se recomienda el uso de losas livianas, las cuales están compuestas de sistemas modulares, elaborados a partir de espumas
29 plásticas de poliestireno expandido de alta densidad. En la siguiente tabla se muestra un ejemplo comparativo de peso por metro cuadrado.
Tabla 4.1: Ejemplo comparativo de peso
Losa tradicional Losa liviana Cubierta vegetal
336 kg/m2 170 kg/m2 160 kg/m2
Fuente: Empresa Tecpro
En una losa tradicional, la instalación de una Cubierta Vegetal, aumenta el peso en 48% en comparación a una losa liviana. Esta diferencia de pesos, implica poder instalar una Cubierta Vegetal de cualquier tipo en una losa liviana, sin aumentar la resistencia estructural del edificio.
Para que no se produzcan imperfecciones, es necesario que la losa que recibirá la Cubierta Vegetal este sin elementos o productos que dañen la adherencia de la membrana de impermeabilización.
Para edificios existentes es necesario un ingeniero que determine la carga muerta de una cubierta vegetal que puede soporta la estructura.
Las cubiertas vegetales entregan un peso muerto, que en la tabla 4.2 se muestran.
Estos pesos están calculados con los sistemas saturados.
Tabla 4.2: Pesos muertos de una Cubierta Vegetal
Fuente: Grupo Técnico de Techos Verde
B) Impermeabilizante
La impermeabilización tiene como función prevenir la entrada del agua de riego y de precipitaciones hacia el interior del edificio. Por este motivo es importante una buena impermeabilización de la losa, dado que esta recibirá la Cubierta Vegetal.
Tipo de cubierta vegetal Intensivo Semi-intensivo Extensivo
Peso Mayor que 245
kg/m2
150 a 250 kg/m2 50 a 170 kg/m2
30 Conviene una impermeabilización en donde no existan juntas por donde ocurran filtraciones.[9]
En nuestro país existen varios tipos de membranas para impermeabilización de Cubiertas Vegetales. Definiremos las más usadas.
- Membrana de EPDM (Etileno Propileno Dieno Termopolímero). Esta es de caucho sintético, material inerte cuyo impacto medioambiental es reducido, alcanza un 300% de elasticidad, ofrece una alta resistencia al ozono, la radiación UV y las temperaturas altas o bajas. Sus expectativas de vida útil son de hasta 50 años, una gran durabilidad en comparación con otras membranas de impermeabilización de cubiertas.
Una vez instalada requiere poco o ningún mantenimiento.
Figura 4.2: Membrana EPDM
Fuente: http://www.clickavisos.com.ar/static/imageServer/150/243/img_600845.JPG
- Membrana de TPO (Poliolefina Termoplástico combinada con caucho de Propileno y Etil-Propileno). Es un sistema amigable con el medio ambiente, debido a que las juntas se sueldan con aire caliente y porque su formulación es sin cloro y sin halógenos. Esta membrana es armada con malla de poliéster, y es resistente a las condiciones meteorológicas propias del caucho. En lugares de climas cálidos y soleados, permite reducir los costos de refrigeración del edificio en que se encuentre instalada.
31 Figura 4.3: Instalación membrana TPO
Fuente: http://www.solostocks.cl/img/membranas-tpo-reforzada-membrana-tpo- de-1-14-mm-759937n0.jpg
- Membrana Líquida de Poliuretano. Es de aplicación líquida y en frío, que no produce burbujas, generando una membrana única y sin traslapos. Esta queda como una goma sin costuras y muy bien adherida al sustrato, ya que tiene excelente adherencia sobre todo tipo de superficies. Cuenta con una alta resistencia a las temperaturas extremas, la abrasión y la tensión. Es de gran elasticidad y permite la difusión del vapor.
Además, es de rápida curación incluso en invierno.
Figura 4.4: Aplicación de membrana de poliuretano Fuente: Empresa Tecpro
32 - Lámina de PVC. Viene en rollos de diferentes anchos, se compone de una gran cantidad de cloruro de polivinilo, no es considerada un material “verde”
por ser tan contaminante en su proceso de fabricación. Es muy flexible y resistente a la intemperie, garantiza una alta impermeabilidad y una completa ausencia de poro. Tiene capacidad para resistir la presión del agua en cubiertas de edificios y no requiere de mantención.
Figura 4.5: Lámina de PVC Fuente: Empresa Tecpro
C) Barrera Anti-raíz
Las plantas pueden desarrollar una gran fuerza destructiva en su búsqueda de agua y nutrientes. Por esto, es necesaria una barrera protectora que puede ser física (obstáculo material), o química (obstáculo artificial) para prevenir que las raíces de las plantas traspasen la impermeabilización. [9]
Esta membrana protectora esta fabricada, generalmente, a base de materiales plásticos o polímetros artificiales. Dentro de sus características se destaca su resistencia a la perforación por raíces, a la tensión y tracción de los movimientos estructurales, a microorganismos, al choque térmico y variaciones de temperatura ambiental. Además de su resistencia al punzonamiento no interfiere en el crecimiento de las plantas.
En la instalación de Cubiertas Vegetales intensivas es importante contemplar la utilización de una segunda barrera inhibidora de raíces, debido a la fuerza destructiva de
33 las raíces de las plantas, estas pueden dañar la impermeabilización como también las otras capas que componen el sistema.
Además, existen productos que cumplen con las dos funciones de impermeabilizar y de barrera anti-raíces, como son las impermeabilizaciones con HDPE y TPO.
D) Drenaje
Su función es mantener el sustrato o medio de crecimiento en condiciones hídricas estables, asegurando un depósito de agua acumulada por lluvia y riego, removiendo los excesos o desbordamientos lo más rápido posible para prevenir su saturación. Es decir, permite direccionar el agua, con un buen drenaje y aireación, de modo que garantice un equilibrio entre agua y aire. [8]
Estos son fabricados usualmente en base plástica de alta resistencia y de muy bajo peso, esto pueden ser de: poliestileno, polietileno y polipropileno. El diseño del drenaje tiene valles y crestas (similares a una caja de huevo). Los valles retienen el agua acumulada por lluvia o por los riegos y las crestas o topes tienes perforaciones que permiten la evacuación de los excesos hacia la parte inferior, donde escurre por pendiente hacia el desagüe o hacia sistemas que la recirculan.
Los tipos de drenaje dependerán del tipo de cubierta que se instalará. Existen drenajes con distintas alturas, asegurando distintos niveles de agua, que fluctúan entre 1 y 10 cm. Para cubiertas intensivas se utiliza el último, para alta retención de humedad.
Figura 4.4: Esquema del sistema de drenaje Fuente: Empresa Tecpro
34 Dependiendo de las plantas que se instalen, la elección adecuada de drenaje pasa por las necesidades hídricas de la vegetación, considerando la disponibilidad y forma de riego, la composición del sustrato y las condiciones ambientales del emplazamiento.
E) Filtro
Su función es evitar que las partículas, como residuos de las plantas o finos granos de tierra penetren hacia componentes inferiores, permitiendo que el agua y el aire circulen entre las capas, impidiendo que bloqueen el sistema de drenaje.
Los filtros pueden ser de fibras de poliéster livianas, las que se han convertido en las capas filtrantes más adecuadas, ya que se fabrican con propiedades hidráulicas específicas y de retención de tierra. También pueden ser de polietileno-polipropileno, dos termoplásticos que soportan bien los agentes químicos, son resistentes a los UV, y son utilizados de forma amplia en todas las áreas de actividad. Las densidades promedios que tiene son entre 200 y 500 gr/m2.
Las principales características del filtro son:
- Compatible con los materiales con que esté en contacto
- Con permeabilidad al agua 10 veces superior a la del substrato - De estructura duradera y estable
- Imputrescible
- Permeable en ambos sentidos - Permisible al crecimiento de raíces - Resistente a la rotura y a la compresión - Resistente a la intemperie
- Resistente a microorganismos - Resistente a PH elevados
F) Medio de Crecimiento
El medio de crecimiento es la capa en la cual crece la vegetación, y sus condiciones dependerán del tipo de planta que se cultive y también de los requerimientos de peso y uso de esta. El sustrato es una combinación de material
35 orgánico e inorgánico, de agua y aire. Su función es absorber y retener el agua y nutrientes, generar las condiciones de drenaje adecuadas, y mantener un volumen constante y estable durante el tiempo. Los materiales son granulares, tales como grava, arena de grano grueso o musgo, que absorben agua, dejan poros abiertos y se mezclan con partículas finas en las cuales el agua se puede aferrar. [12]
Los contenidos de sustancias orgánicas y minerales van ordenados en subcapas.
Una de ellas, la de material orgánico donde se realiza toda la proliferación de raíces, sobre ésta va una subcapa formada por minerales porosos capaces de retener el agua para el consumo de las plantas.
Una Cubierta Vegetal intensiva debe tener entre un 6% y 8% de sustancias orgánicas y una cubierta vegetal extensiva un máximo de 4%. [12]
El sustrato en estado seco debe comprender un 30-40% de contenido físico real y 60-70% de poros para la retención de humedad y la aireación de las raíces de las plantas. En estado de saturación el volumen de aire contenido en las capas, no podría ser menor al 20%. [12]
Figura 4.5: Una opción de disposición del sustrato Fuente: http://enciclopedia.acuarios.es/images/7/7d/Sustrato1.gif
36 Los materiales utilizados y sus pesos son los siguientes:
Tabla 4.3: Pesos de materiales utilizados como base para el sustrato
SUSTRATO PESO SECO (Kg/m3) PESO HUMEDO (Kg/m3)
Vermiculita 100,45 120,53
Perlita 104,46 520,71
Laja 122,00 -
Turba 154,28 165,53
Compost (variable) 240,00 550,00
Humus 568,00 1330,0
Tierra negra 1300,0 1600,0
Arena 1446,42 1928,56 Fuente: Cubiertas Verdes
Los sustratos tienen distintos espesores dependiendo del tipo de vegetación que soportaran, ya que la elección del medio de crecimiento tiene relación con el tipo de planta q se va a instalar no con el clima donde se emplaza el proyecto.
G) Vegetación
Es la última capa del sistema y varía según el tipo de cubierta y de las condiciones climáticas, cambios de temperatura, las precipitaciones, el viento, la altura de la edificación y de los edificios colindantes, la contaminación atmosférica o la exposición a gases tóxicos, son algunos externos a considerar para la elección de plantas.
Las plantas seleccionadas tienen que se capaces de sobrevivir a cambios bruscos de clima, por lo que deben tener alta capacidad regenerativa y florecer siempre para conseguir el efecto tapizante de la superficie de la cubierta.
Las condiciones básicas de subsistencia para las plantas son la luz necesaria para la fotosíntesis, un equilibrio en las temperaturas, humedad, oxigeno y un sustrato.
37 Las plantas se pueden montar en el medio de crecimiento mediante aplicación de semillas, plantas en bandeja y plantas en alfombra.
La vegetación pueden cumplir varias funciones en una Cubierta Vegetal, tales como estética (visual, sonidos, aromas), aislación térmica, manejo de aguas lluvias, biodiversidad y protección del hábitat, resistencia al fuego, filtra la contaminación del aire, transpiración, reducción de CO2, producir oxígeno, entre otras.
Tabla 4.4: Profundidad del sustrato para varios tipos de vegetación sobre los diferentes tipos de cubiertas
TIPOS DE CUBIERTAS VERDES Y VEGETACIÓN
PROFUNDIDAD DEL SUSTRATO (CM) Cubierta Vegetal Extensiva
Césped y musgo 2 a 6
Plantas sedum herbáceas tipo musgo 6 a 10 Plantas sedum herbáceas tipo césped 10 a 15
Plantas herbáceas tipo césped 15 a 20
Cubierta Vegetal Semi-Intensiva
Plantas Herbáceas 12 a 35
Arbustos salvajes 12 a 50
Sotos y arbustos 15 a 50
Arbustos 20 a 100
Cubierta Vegetal Intensiva
Césped 15 a 35
Arbustos pequeños 15 a 40
Arbustos medianos 20 a 50
Arbustos altos 35 a 50
Grande matas y pequeños árboles 60 a 125
Árboles medianos 100 a 200
Árboles Grandes 150 a 200
Fuente: Cubiertas Verdes
38 Es importante destacar que en una cubierta intensiva la altura de los árboles no debe superar lo 3 o 4,5 metros de altura debido a las condiciones estructurales del edificio.
Las plantas sedum son las mas utilizadas en Cubiertas Vegetales, debido a sus propiedades de adaptación y resistencia, ya que sus hojas son carnosas donde son capaces de almacenar agua. Estas son pequeñas, miden entre 20 y 25 cm de altura, tienen flores menudas y colores intensos, de reproducción rápida, resistentes a heladas, a vientos y a climas secos. También, las plantas herbáceas son capaces de retener agua entre un 80% y un 90% y las arboladas alrededor de un 50%.
Figura 4.5: Plantas Sedum
Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Sedum
Escoger un material de techumbre medioambientalmente responsable puede ser uno de los más grandes desafíos de la edificación con cubierta vegetal.
4.2 Aspectos a considerar
Las recomendaciones para una buena ejecución de las cubiertas vegetales va a depender del proyecto, de las necesidades de mantención, condiciones climáticas, aspectos económicos y finalmente de dos puntos muy importantes: La carga admisible de la estructura y la impermeabilización.
La carga admisible de la estructura es un punto importante antes de comenzar la instalación. Ésta es fundamental en edificios nuevos, pero es aún más relevante, cuando son edificios ya existentes. La carga que se sumará a la estructura variará según el espesor y densidad del medio de crecimiento. El diseño estará limitado y las
39 necesidades de refuerzo serán invasivas y costosas, ya que afectan la construcción ya existente por las modificaciones requeridas.
Es necesario determinar el tipo de sustrato, plantas, almacenajes de agua, nivel de saturación, los tipos de capa y su materiabilidad, la sobrecarga de uso, etc. para determinar el peso de la cubierta.
En el mercado, existen varios tipos de impermeabilización como: membranas, TPO (Elastómero termoplástico), EPDM, PVC (el pvc no es recomendado por su impacto ambiental) y membranas liquidas de poliuretano. Se recomienda que la elección no este enfocada a lo económico, ya que lo importante es que en la impermeabilización no existan juntas por donde se produzcan filtraciones, es decir, la estanqueidad de la cubierta.
En todas las juntas de dilatación, juntas perimetrales, pasadas de ductos, chimeneas o similares, se aconseja interrumpir el sustrato y capa vegetal y dejar material granulado por todo el contorno, ya que los problemas típicos son: inadecuada protección anti-raíz, esfuerzos mecánicos del edificio y degradación UV en zonas que quedan expuestas.
Es primordial la elección de un drenaje adecuado para evitar la formación de charcos, ya que nos encontramos en una ciudad que tiene precipitaciones altas en épocas de invierno. El sistema de drenaje debe incluir canales que transporten el agua hacia los puntos de descarga, los desagües descargan el agua hacia el sistema de aguas lluvias y las pantallas o barreras protegen el sustrato de la erosión hídrica.
Además es importante la selección de plantas, dado que el tamaño traerá como consecuencia raíces que pueden generar daños. Sin embargo, esta selección dependerá del tipo de cubierta a instalar, de las condiciones climáticas, de las precipitaciones, las temperaturas y las sequías.
Naturalmente la mantención también es un aspecto a considerar. Cada tipo de cubierta tiene requerimientos de mantención diferentes. Una cubierta extensiva requiere
40 una inspección cada 6 a 8 semanas. La intensiva requiere de 4 a 6 semanas, es decir, la mantención de un jardín cualquiera, cortar, desmalezar y fertilizar.
Los primeros años de una cubierta vegetal será el periodo mas intenso de mantenimiento, ya que es necesario que las plantas de adecuen a las condiciones expuestas. Las hierbas y musgos son los que mejor se adaptan, son más resistentes y no requieren de cuidados especiales, no así las plantas decorativas, estas son más sensibles y requieren de una atención constante.
Es necesario contemplar pasillos técnicos que permitan realizar mantenciones.
Estos son de grava o gravilla sobre la capa drenante con una capa retenedora de sustrato.
El microclima que se genera, también es importante considerar. La ubicación, orientación, asoleamiento, vientos, lluvias, temperaturas, humedad y polución son factores que afectan a la vegetación.
41 CAPITULO V COMPONENTES ADICIONALES
En este capítulo, se describirán los elementos con los cuales se puede complementar una cubierta vegetal, señalando sus características más esenciales.
Una Cubierta Vegetal está compuesta de varios componentes principales, los cuales en conjunto forman este sistema integral. Dependiendo de las especificaciones de cada caso pueden incluirse otros componentes opcionales, donde se destacan los siguientes:
- Mejor aislación térmica
- Protección de la impermeabilización - Sistemas de acumulación de agua y riego - Iluminación
- Entre otros.
5.1 Componentes adicionales
5.1.1 Protección de la impermeabilización
Es una capa adicional utilizada para el resguardo o protección de la impermeabilización de la cubierta, ésta es utilizada casi siempre para que las raíces de las plantas no atraviesen la impermeabilización.
Estudios han demostrado que las raíces de distintas plantas y que ciertos microorganismos, que viven en las puntas de las raíces, pueden afectar la impermeabilización con perforaciones, por lo que se deduce que en la práctica no es posible realizar un sellado hermético perfecto en membranas de impermeabilización que lo requieran. Por estos motivos la protección es necesaria para prevenir los posibles daños que puede sufrir la impermeabilización, debido a que las raíces en busca de agua son capaces de atravesar grietas existentes sobre el hormigón.
Es muy importante que esta protección tenga una alta resistencia a la compresión para soportar la presión ejercida por equipos de construcción y otros componentes de la Cubierta Vegetal. Además, existe el riesgo de punzonamiento, debido a la mantención de la cubierta, que regularmente es realizada por jardineros tradicionales. [12]
42 Los materiales a ser utilizados en este componente pueden ser variados, los tipos más comunes son:
- Geotextil: se asemeja a textiles, telas, que se pueden enrollar, cortar, coser. Se utilizan en obras de ingeniería, especialmente cuando se trata de construcciones.
- Termoplástico sintético: Se trata de un plástico que se puede amoldar a las condiciones necesarias porque es deformable, según la temperatura que se utilice.
- Colchonetas de espuma termoplástico reciclado: es un material muy parecido al etileno vinil acetato (goma eva). No es dañino al medio ambiente, puede refundirse a bajas temperaturas sin ningún cambio en su estructura, ya que tiene moléculas que se encuentran en un alineamiento casi paralelo.
- Alfombra de caucho de compuestos reciclados: Material impermeable y aislante, debido a sus excelentes propiedades de elasticidad y resistencia ante los ácidos y las sustancias alcalinas. Es repelente al agua, aislante de la temperatura y de la electricidad.
- Compuestos de fibra de cementos: Material utilizado en la construcción, constituido por una mezcla de cemento y fibras de refuerzo. Es impermeable, fácil de cortar y de perforar. Además de su gran resistencia, flexibilidad y durabilidad en características generales, destaca su especial protección contra el fuego y la humedad.
- Red compuesta de polietileno: Material plástico con una elevada resistencia mecánica, impermeable al vapor de agua, de elevada rigidez.
La elección de estos materiales es definida por la empresa encargada de construir la cubierta vegetal basada en las especificaciones técnicas del proyecto. Cabe señalar que cualquiera sea el material escogido, éste no se verá expuesto a daños por cambios de temperatura, dado que conformará la protección de la primera capa.
43 Figura 5.1: Geotextil
Fuente: http://www.grupowagen.com.ar
5.1.2 Aislación Térmica
Este componente es usado para reducir las transferencias de temperatura, ya sea desde el exterior al interior y viceversa, del edificio. Es importante mencionar que un edificio tradicional siempre va a tener una aislación térmica que cumpla con la norma Nch 853, la que establece:
- “Los procedimientos de cálculo para determinar las resistencias y transmitancias térmicas de elementos constructivos, en particular los de la envolvente térmica, tales como muros perimetrales, complejos de techumbres y pisos, y en general, cualquier otro elemento que separe ambientes de temperaturas distintas.
- Los valores determinados, según esta norma son útiles para el cálculo de transmisión de calor, potencia de calefacción, refrigeración, energía térmica y aislaciones térmicas de envolventes en la edificación.”
Ahora bien, los edificios con Cubiertas Vegetales pueden aumentar la aislación calculada con la norma. Debido a la humedad existente en las capas de la Cubierta Vegetal que están en contacto con la estructura soportante generando, un enfriamiento de ésta, existe la opción de utilizar una aislación para disminuir dicha humedad y así no afectar las condiciones térmicas del edificio. El incorporar esta aislación se transforma en un beneficio privado, por la disminución que genera en la demanda de aire acondicionado o calefacción, dependiendo de la estación climática en que nos encontremos. [12]
