INTEGRACIÓN EN PORCINO

PRÁCTICA 6: MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN Y TÉCNICAS CONSTRUCTIVAS

Fernando FORCADA. Departamento de Producción Animal y Ciencia de los Alimentos. Universidad de Zaragoza.

MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN

1. MATERIALES NATURALES

1.1. PIEDRA NATURAL

 

Las rocas eruptivas son el resultado del enfriamiento de masas pastosas procedentes del interior de la tierra.

Las rocas sedimentarias se forman por la sedimentación de los elementos minerales que las aguas llevan en suspensión. La caliza tras la sedimentación de los carbonatos del agua o al acúmulo de esqueletos calizos. El mármol es una caliza particular (carbonato cálcico). El yeso de forma gracias a la precipitacón de cuencas marinas.

Las rocas metamórficas son aquéllas que tras su formación se han transformado a causa de las grandes presiones y temperaturas elevadas del interior de la tierra.

Las rocas clásticas son formadas por fragmentos de otras rocas, generalmente eruptivas, arrastradas generalmente por el agua o viento y de nuevo sedimentadas. Las arcillas proceden de un polvo finísimo tras la desintegración de rocas eruptivas, mezclándose con agua y endureciéndose al evaporarse ésta. Por su parte, las arenas se originan del desmenuzamiento de las rocas eruptivas, de las que una parte ha sido arrastrada por las aguas, quedando un residuo que forma la arena. Hay arena fina (< 1 mm) y gruesa (1-5 mm). Las areniscas están formadas por granos de arena unidos por aguas cementosas.

1.2. MADERA.

Apenas utilizada como material de construcción en alojamientos ganaderos.

2. MATERIALES ARTIFICIALES

2.1. AGLOMERADOS.

Los más utilizados en construcción de alojamientos e instalaciones ganaderas son los aglomerados de hormigón. Entre ellos destacan los bloques y bovedillas huecas de hormigón, que se fabrican llenando unos moldes metálicos de mortero de 150-200 kg de cemento por m3 de arena gruesa. Se comprimen y se desmoldan. Los bloques sirven para muros y las bovedillas para forjados, que son las estructuras que se construyen entre dos pisos en un edificio.

MURO DE MAMPOSTERÍA

También es un aglomerado el fibrocemento (10% amianto y 90% cemento). Hoy día está prohibido el uso de amianto, con lo que se usan fibras vegetales. Se usa tanto para chapas onduladas gruesas y finas como para canalones y tubos de conducciones. Finalmente, el hormigón celular son bloques con huecos de aire en su interior no comunicados entre sí, reduciendo el peso del material y proporcionándole una gran capacidad aislante.

2.2. PRODUCTOS CERÁMICOS

Formados a base de pasta de arcilla moldeada en frío y cocida a elevada temperatura pero sin llegar a la fusión. Los ladrillos son el producto más conocido, fabricados con arcilla conteniendo cierta proporción de arena. Los hay de multitud de tamaños y formas, pero en nuestro caso son dos tipos los más interesantes:

- Ladrillo aligerado. Los huecos son perpendiculares al plano de asentamiento, de manera que el volumen ocupado por los mismos es menor que el ocupado por la materia sólida. La función de los huecos es la de aligerar el peso del material.

- Ladrillo hueco. Los huecos son redondos o cuadrados y están en el sentido de la longitud, y por tanto paralelos al plano de asentamiento. Además, el volumen de los huecos es mayor al ocupado por la materia sólida, dado que su misión es proporcionar aislamiento térmico. Los ladrillos de doble hueco se llaman tocho, y los de triple tochana.

Las tejas no son apenas utilizadas en instalaciones ganaderas, salvo quizás en algunos alojamientos ya muy antiguos.

2.3. METALES

A pesar de su elevada conductividad térmica se utilizan bastante en alojamientos ganaderos, ya sea en pórticos prefabricados y correas como en puertas y como material de cubierta.

En hierro está en la naturaleza en forma de minerales de hierro, que no tienen aplicación inmediata en la industria dado que hay que tratarlos con procedimientos adecuados, que en conjunto se conocen con el nombre de siderurgia. En alojamientos ganaderos encontramos tanto las chapas galvanizadas (hierro con capa de cinc para evitar la oxidación) como el acero, hierro con una cantidad de carbono inferior al 1%. Así por ejemplo, el acero inoxidable (acero al cromo) contiene hierro (70-90%), cromo (12-20%) y carbono (0,7-1%). Muy conocido en construcción es el acero corrugado en redondos, de alta resistencia y obtenido mediante un proceso de torsionado y estirado en frío, muy utilizado para armar el hormigón, como se verá con posterioridad.

2.4 PLÁSTICOS.

Son materiales sintéticos obtenidos de ciertas materias primas (carbón, petróleo, aceites vegetales,…) que se ablandan por el calor en alguna etapa de su transformación, adoptando una nueva forma que conservan de manera permanente o semipermanente. Los más utilizados en alojamientos e instalaciones ganaderas son los siguientes:

- Polietileno. Se obtiene de la polimerización del etileno. Es uno de los plásticos más comunes, pues es barato y además se fabrican de él unas 60 millones de toneladas al año en el mundo. De este material se fabrican por ejemplo las bolsas de almacén, los frascos de champú, las bolsas para sueros, los juguetes de los niños e incluso los chalecos antibalas. También se usa en la fabricación de tuberías y para láminas de protección (invernaderos, silos de forraje, presas de agua,…).

- Policloruro de vinilo (PVC). Procede de la polimerización del monómero de cloruro de vinilo. Es rígido, aunque también puede flexibilizarse y ser utilizado para invernaderos, aunque su precio es superior al del polietileno. Se usa sobre todo en forma de tuberías, placas o láminas. Incluso, en los últimos años se está popularizando su uso para marcos de ventanas en sustitución de la madera. Es un producto discutido, pues tiene un reciclaje poco eficiente en función de la cantidad de sustancias añadidas que lleva.

- Poliestireno. Se obtiene de la polimerización del estireno. Son comunes el poliestireno expandido, muy ligero (95% poliestireno y 5% gas) y utilizado para envasado, y el poliestireno extruído o extrusionado, en forma de espuma rígida, usado como aislante térmico en placas de diferentes espesores.

- Poliuretano. Se obtiene mediante condensación de bases hidroxílicas combinadas con disocianatos. El más popular en construcción es la espuma de poliuretano, muy utilizada como aislante térmico.

3. AGLOMERANTES.

Son productos que tienen la propiedad de adherirse a otros. Básicamente son de dos tipos, los aéreos, que endurecen sólo en contacto con el aire (cal y yeso) y los hidraúlicos, que endurecen en el aire y el agua (cales hidraúlicas y cementos).

3.1. CAL

Producto resultante de la calcinación del carbonato cálcico de las rocas calizas, formándose óxido cálcico o cal viva, producto sólido de color blanco, que al mezclarse con agua forma la cal apagada o hidróxido cálcico, que se endurece lentamente por evaporación del agua y se utiliza como aglomerante, endurecimiento que se conoce como fraguado. Hay cal aérea (<5% arcilla) e hidraúlica (>5% arcilla).

3.2. YESO

Es quizás el aglomerante conocido más antiguo, pues ya se usaba en las pirámides de Egipto hace más de 4500 años. Se obtiene de la misma forma que la cal del yeso natural o sulfato de cal hidratado. El yeso se adhiere bien al ladrillo y mal a la piedra y madera. No se usa a la intemperie porque la humedad y el agua lo reblandecen.

3.3 CEMENTO

El cemento es un aglomerante universal. Apenas se utiliza solo (3 partes por cada parte de agua) para sellar o tapar poros, de manera que siempre se mezcla con arena para la fabricación de morteros u hormigones.

El cemento se obtiene por calcinación de las rocas calizas arcillosas, de manera que su resistencia es superior a la de la cal hidraúlica. Dado que sus materias primas proceden de recursos no renovables, su extracción tiene un notable impacto ambiental, del mismo modo que sucede con las extracciones de minerales. Por tanto, distinguiremos entre cementos naturales (sus componentes están en la misma roca) y artificiales, cuyos componentes se mezclan tal y como sucede en el conocido cemento Portland, que es el resultado de la calcinación de mezclas exactas de caliza (que ha de contener casi el doble cantidad de cal que de componentes hidraúlicos –sílice soluble, alúmina y óxido de hierro- ) y arcilla, obteniéndose n cuerpo llamado clinker, que hay que pulverizar junto con un 3% de yeso para retrasar el fraguado.

4. MORTEROS Y HORMIGONES

El mortero o argamasa es la mezcla de un aglomerante (cemento, cal), arena y agua. Se emplea para unir elementos de muros (mampostería, ladrillo) o para recubrir muros y soleras. No es resistente por tanto.

El hormigón es una mezcla de áridos (piedra y arena), cemento y agua. Es quizás el material de construcción más universalmente conocido.

4.1. ÁRIDOS

La arena es el árido fino, y puede ser fina (< 1 mm) o gruesa (1-5 mm). Su procedencia es diversa: río, mar, cantera, machaqueo. La arena de mar no se utiliza para construcción por su salinidad (a no ser que se lave) y porque es demasiado fina. La mejor es la arena silícea. La arena de origen arcilloso está prohibida para su uso en construcción, pues su composición química ataca al cemento.

Una arena de calidad no debe contener materia orgánica ni barro ni arcilla. Para construcción, lo mejor es utilizar una mezcla de arena gruesa y fina.

Los áridos gruesos son la gravilla (0,5-3 cm) y la grava (3-10 cm), a partir de canto rodado o piedra machacada. Ambas deben proceder de rocas inactivas que no ataquen al cemento ni sean alterables por los agentes atmosféricos.

La zahorra es una mezcla natural de grava, gravilla y arena.

4.3. MORTERO.

La dosificación de un mortero se hace indicando la cantidad de aglomerante (en kg) que entra en 1 m3 de mortero formado, o bien indicando el volumen de cada componente. Cuanto mayor sea la cantidad de aglomerante, más rico será el mortero resultante. De esta forma y según la tabla adjunta, cuanta más arena tiene un mortero, menos cemento contiene y por tanto es más pobre.

En función del aglomerante utilizado, tenemos distintos tipos de mortero: de cemento (que es el más resistente), de cal (formado por cal apagada, arena y agua) y bastardo o mixto (se añade cal en pasta al mortero de cemento)

4.4. HORMIGÓN

Es una mezcla de áridos (arena+grava+gravilla), cemento y agua, o bien mortero + grava. Es importante tener en cuenta que debe haber el doble volumen de áridos gruesos que de arena.

Los romanos lo utilizaron mucho utilizando como aglomerante la puzolana (polvo volcánico muy común en Italia central), lo que daba un hormigón muy resistente. Utilizaban el hormigón como material de cubierta, lo que hacía a los edificios menos sensibles a la combustión en comparación con la madera.

Existen múltiples tipos de hormigones y de presentaciones de los mismos, aunque podríamos señalar los siguientes cmo los más importantes en construcciones ganaderas e industriales:

Hormigón en masa. Se vierte en moldes para formar macizos sometidos a esfuerzos de compresión.

Hormigón armado. El hormigón es muy resistente a la compresión, pero menos a la tracción, de manera que resulta un material frágil. Para mejorar esto, se asocia a armaduras metálicas que quedan en su interior. Dicha asociación tiene varias ventajas:

- Ambos materiales tienen el mismo coeficiente de dilatación por temperatura.

- Incrementa la resistencia a la tracción del hormigón.

- Incrementa la ductilidad del hormigón, reduciendo su fragilidad, lo que resulta especialmente útil en zonas sísmicas.

- El hormigón se adhiere muy bien al acero

Hormigón celular. Con burbujas de aire, para reducir el peso y conseguir aislamiento térmico.

Hormigón pretensado. Hormigón armado cuyas armaduras se tensan para comprimirlo. En vigas y pórticos prefabricados.

Finalmente, y del mismo modo que en el caso del mortero, la dosificación del hormigón se indica mediante los kg de cemento que entran en 1 m3 de hormigón formado. Por tanto, un hormigón será más “rico” cuanto más cemento y menos volumen de arena y grava contenga, teniendo siempre en cuenta que el contenido de grava debe ser el doble que el de arena. Ver tabla adjunta.

TÉCNICAS CONSTRUCTIVAS

SOLERA

La solera es una parte muy importante del alojamiento ganadero, pues es la única superficie limitante del mismo con la que los animales están siempre en contacto directo. Se distinguen varios tipos de solera que conviene conocer:

1. SOLERA DE TIERRA

Es la utilizada en especies con la ovina o caprina, con deyecciones más bien sólidas, con poca producción de líquidos. Se suele utilizar asociada a diferentes tipos de materiales para cama, al objeto de mejorar el confort de los animales y de reducir la humedad de su superficie.

Presenta algunas ventajas, pues es una superficie menos fría que el hormigón, además de la absorción de líquidos y de que tiene un bajo coste de construcción.

En cambio, también tiene algunos inconvenientes claros, como la dificultad para conseguir una correcta desinfección y el hecho que requiera un adecuado manejo, pues hay que ir cambiando la cama periódicamente, con lo que hay que rellenar la propia solera de vez en cuando para que el nivel no cambie.

En conjunto, para que la solera de tierra proporcione buenos resultados, debe estar situada en un terreno bien drenado, además de asociarse a una buena capa de material absorbente para cama. En zonas de ejercicio se puede utilizar una solera de zahorra, sobre un terreno natural que permita un buen drenaje para evitar la formación de charcos. La zahorra debe ser sustituida periódicamente.

2. SOLERA DE HORMIGÓN

Muy utilizada. Se entiende como el revestimiento del suelo natural con una capa resistente de hormigón, que quedará vista o bien recibirá un tratamiento de acabado. En no pocas ocasiones, la solera de hormigón también se asocia a material de cama en mayor o menor cantidad.

Debe estar algo elevada respecto al suelo exterior para evitar el paso de humedades y debe tener siempre una cierta pendiente para evacuación de líquidos, evitando encharcamientos. Además, debe cumplir unas exigencias de impermeabilidad, resistencia a agentes químicos desinfectantes y demás, resistencia mecánica al peso de maquinaria y animales o al agua a alta presión y rugosidad para evitar deslizamientos de animales. En ocasiones también se exige que tenga una propiedad de cierto aislamiento térmico, cobre todo en las especies más sensibles al frío.

Debe construirse sobre una capa de terreno natural bien compactada y nivelada, de manera que en todos sus puntos tenga la misma capacidad de carga. Sobre ella se extiende una capa de piedra machacada, grava o zahorra de 15-30 cm de espesor, con el objetivo de evitar la ascensión de humedades desde el terreno por capilaridad. Encima de ella va una capa de hormigón de 150 a 250 kg/m3 y de 8-15 cm de espesor, rematada ligeramente rugosa para evitar deslizamientos. En la mayoría de los casos, dentro de la capa de hormigón se colocan mallas electrosoldadas de acero, que persiguen conseguir un buen reparto de carga con absorción de esfuerzos debidos a deformaciones en el suelo; a la par, se evita la formación de grietas o fisuras provocadas por la retracción y las variaciones de temperatura.

Si se desea aislar la solera, de puede colocar una plancha de poliestireno extrusionado sobre el lecho de grava, o bien una cámara de aire a base de rasilla hueca. Si hubiera un problema de humedades en el suelo, antes de hormigonar se podrá colocar una lámina de polietileno.

3. SOLERA EMPARRILLADA

La solera emparrillada, que nunca debe asociarse con ningún material de cama, tiene como objetivo el manejo de deyecciones, pues tiene huecos que permiten el paso de las deyecciones sólidas y líquidas del ganado a un canal de deyecciones inferior sin dañar las pezuñas. Es evidente que el tamaño de los huecos debe ser el adecuado en relación al tipo de animal alojado, pues si son demasiado estrechos impedirán el paso de deyecciones, mientras que si son demasiado anchos pueden provocar daños en pezuñas y en articulaciones. En general, es el propio pisoteo de los animales la acción que facilita el paso de deyecciones sólidas, aunque a veces se necesita la ayuda de agua de limpieza.

El material del emparrillado varía en función del tipo de animal. El plástico se utiliza para animales jóvenes (lechones, terneros) o incluso para cerdas lactantes; el metal podemos encontrarlo en el caso de vacas lecheras (hoy en desuso), cerdas lactantes e incluso terneros predestetados; finalmente, el emparrillado de hormigón, el más común,

se utiliza para cerdos en cebo, cerdas reproductoras, verracos e incluso terneros de crecimiento y cebo.

La solera emparrillada tiene el inconveniente de su elevado coste y de que se debe asociar a un buen sistema de control ambiental. No obstante, tiene grandes ventajas, como el ahorro de cama y que su uso permite aumentar la densidad, pues se requiere menos superficie disponible por animal, lo que supone unas menores necesidades de metros construidos.

MUROS

En alojamientos ganaderos, los muros son generalmente de cerramiento, de manera que la mayoría de las cargas de la cubierta son soportados por las vigas y los pilares de la estructura. En almacenes, los muros se llaman de sostenimiento o estribos, y soportan empujes laterales, con lo que se construyen con hormigón en masa. Ambos tipos de muros pueden coexistir en una misma instalación (ver figura).

Los materiales para muros más utilizados son los siguientes:

1. MAMPOSTERÍA

Se habla de mampostería al referirnos a muros de mampuestos tomados con mortero. Apenas se utiliza en ganadería. Hay dos tipos de mampostería, la concertada, en la que los mampuestos tienen las caras vistas labradas y las caras de asiento planas, y la ordinaria, en la que las piedras se colocan sin labrar y que a veces se puede enfoscar. En ambos casos, hay que evitar a prolongación de las juntas en la construcción del muro. Si los huecos entre los mampuestos fueran superiores a 5 cm, se colocan en ellos fragmentos de piedra para que la resistencia del muro no se vea afectada. Dichos fragmentos se llaman ripios.

2. MUROS DE LADRILLO.

El ladrillo es un buen material para muros, al ser ligero y bien tomado por el mortero. Incluso puede proporcionar un cierto aislamiento térmico, utilizando para ello ladrillo hueco colocado a soga. En la figura se pueden observar las distintas disposiciones de los ladrillos en obra, que pueden colocarse a soga, a tizón o a panderete (ver figuras)

Otros términos serían los siguientes: hilada para referirnos a cada capa de ladrillos colocados en obra, siendo junta la unión entre dos ladrillos, asta o pie la mayor dimensión de un ladrillo y media asta o medio pie la dimensión intermedia de un ladrillo. Finalmente, aparejo sería la disposición con que se colocan los ladrillos en obra, de manera que hay varios tipos de aparejos:

- De medio pie. Ladrillos colocados a soga.

- De un pie. Puede haber distintas disposiciones, como alternar hiladas a soga con otras a tizón (aparejo inglés) o alternando en la misma hilada ladrillos a soga y a tizón (aparejo gótico o flamenco, ver figura). Si se intercalan hiladas a tizón en el aparejo flamenco, se habla entonces de aparejo holandés.

- De pie y medio. Hay multitud de disposiciones, aunque es preciso señalar que se trata de un aparejo apenas utilizado en alojamientos ganaderos.

3. MUROS DE HORMIGÓN

Se pueden fabricar muros de hormigón en masa con encofrados de madera o chapa. En cambio, para utilizar hormigón en pilares o estructuras hay que armarlo para compensar su reducida resistencia a la tracción. No obstante, el hormigón en masa para muros en alojamientos ganaderos resulta un material pesado y engorroso de poner en obra, con lo que se utilizan más frecuentemente bloques de hormigón aligerado, ya sea bloques huecos de hormigón o bloques de hormigón celular, que se colocan en obra en una disposición a soga (ver figuras).

4. MUROS DE MATERIALES METÁLICOS.

Se utilizan generalmente placas onduladas de acero galvanizado o aluminio, más caras. Son muy frecuentes en almacenes de materias primas siempre que no reciban ninguna carga lateral, en cuyo caso se trataría de muros de sostenimiento y el material a utilizar debería ser mucho más resistente.

5. PANELES SANDWICH

Es un material muy utilizado en alojamientos ganaderos, donde la ligereza y la capacidad aislante son criterios que se exigen cada vez más. En dichos paneles, las dos capas exteriores proporcionan resistencia, mientras que la interior es aislante, bien poliuretano o poliestireno. Las exteriores son de aluminio, acero galvanizado, placas lisas de fibrocemento o incluso hormigón, material con el que se ofrecen paneles de 12, 16 ó 20 cm, de los que los 4 cm interiores son el material aislante.

REVESTIMIENTO DE PARAMENTOS

Un paramento es cualquiera de las dos caras de un muro.

1. GUARNECIDO EXTERIOR. Supone cubrir el paramento exterior con una capa de mortero, al objeto de tapar las juntas, proteger el muro de los agentes atmosféricos y, en definitiva, conseguir un buen aspecto. Hay que señalar que no es muy frecuente revestir los muros en alojamientos ganaderos, el particular cuando se utilizan bloques de hormigón, chapas metálicas o paneles sándwich como materiales. No obstante, los ladrillos se suelen revestir, así como ocasionalmente algún otro material como los bloques huecos de hormigón, y por tanto conviene conocer la terminología básica.

En guarnecido exterior se habla generalmente de enfoscado para referirse a la primera capa, generalmente con mortero de 250-350 kg de cemento/m3 y de 1-2 cm de espesor, de revestimiento de un paramento. Sobre él podemos aplicar un revoco, segunda capa más fina con mortero o incluso con pintura. Un enlucido se refiere a una capa de mortero más lico (>450 kg cemento/m3) que se aplica sobre el revoco o sobre el enfoscado.

2. GUARNECIDO INTERIOR

En este caso se suelen dar 2 manos, la primera con mortero de cal o de cemento y la segunda con yeso. En lugares húmedos se hace necesario sustituir el yeso por mortero de cemento o incluso por una pintura plástica. Si se trata de un lugar que se lava frecuentemente con agua, se debe aplicar un enlucido muy rico o mejor un alicatado, revistiendo con azulejos.

CUBIERTA

En la cubierta se distingue por un lado la armadura y por otro el propio material de cubrición. La armadura es la encargada de soportar el peso del material de cubrición y de otras cargas como el viento, agua o nieve. En ella se distinguen tanto los pórticos prefabricados, generalmente de hormigón armado pretensado o bien metálicos, como las correas, que dividen el espacio de cubierta paralelamente al alero y sobre las que se apoya directamente el material de cubrición.

El material de cubrición ha de ser impermeable, resistente, de precio razonable y de fácil colocación. Hasta hace pocos años, el material más utilizado en alojamientos ganaderos han sido las placas onduladas de fibrocemento:

- Granonda. Son placas de onda grande que se apoyan sobre las correas, de manera que se fijan a ellas con tornillos si son de madera o con ganchos en forma de “L” si las correas son de hormigón o metálicas (ver figura).

- Minionda. Son placas de onda pequeña y además de menor espesor que las anteriores, con lo que no son capaces de soportar peso y por eso se fijan por debajo de las correas apoyadas en guías (ver figura). De esta manera, entre granonda y minionda queda un espacio de aire e incluso se puede colocar un aislante sobre la capa de minionda.

Utilizando fibrocemento como material de cubrición, la cubierta adopta la disposición de los faldones de la nave, con lo que el volumen del aire interior es máximo. En ocasiones, interesa reducir dicho volumen de aire (por ejemplo en edificios donde es necesaria calefacción o bien un control preciso de la ventilación), lo que supone habilitar un cielo raso horizontal a nivel del alero, el cual debe estar asociado también a un aislante para evitar pérdidas de calor.

Otro material muy utilizado son las placas metálicas, generalmente de aluminio, que reflejan los rayos del sol y por tanto reducen la transmisión de calor por radiación al interior del alojamiento. No obstante, es un material con una elevada conductividad térmica, con lo que generalmente se asocian a un aislante. Es una buena solución en alojamientos ganaderos, pues el peso es muy reducido y se trata de un material que no tiene la fragilidad del fibrocemento a elementos atmosféricos como el granizo. En la siguiente imagen podemos ver un alojamiento para terneros con pórticos y correas de hormigón armado pretensado y cubierta metálica verde para reducir impacto visual.