Protege tu Hogar del Frío: Cimientos Poco Profundos con Calefacción Radiante

Ventajas de construir una cimentación poco profunda protegida contra el hielo utilizando módulos prefabricados de poliestireno

La construcción de una cimentación poco profunda protegida contra el hielo (FPSF) es una opción eficaz para evitar la necesidad de cimientos más profundos y costosos en zonas frías con congelación estacional del suelo y riesgo de levantamiento por heladas. Tradicionalmente, las cimentaciones en climas fríos se extendían por debajo de la línea de congelación, lo que requería el uso de bloques de CMU o concreto, además de mucho tiempo y excavación. Este tipo de cimientos también podía generar humedad y moho en el sótano o el espacio de rastreo debido a la construcción bajo tierra con materiales porosos. Hoy en día, muchos profesionales de la construcción especializados en climas fríos y en el levantamiento del suelo en invierno han optado por la cimentación poco profunda protegida contra el hielo (FPSF), que comúnmente se realiza con espuma de poliestireno expandido de alta densidad.

Cómo construir cimientos poco profundos protegidos contra el hielo: Ventajas del sistema con aire solar

Ecohome construyó nuestra casa de muestra de bajo consumo energético, el modelo S1600, en colaboración con una empresa especializada en la fabricación de cimientos poco profundos protegidos contra el hielo (losas sobre el terreno) que se calientan con aire en lugar de líquido. Este enfoque ha generado controversia, con comentarios frecuentes como: "El aire no transfiere el calor de la misma manera que el agua" o "El aire no retiene tanto calor, por lo que no puede funcionar igual de bien". Sin embargo, quienes piensan así suelen considerar el aire y el agua de manera aislada, olvidando que ambos forman parte de una gran batería térmica, lo cual cambia todo.

En nuestra experiencia, la losa de concreto con aislamiento sobresaliente en los cimientos poco profundos protegidos contra el hielo proporciona una liberación suave y uniforme de calor en todo el hogar.

Hemos descubierto que los pisos radiantes con aire tienen varias ventajas sobre los que usan agua, siendo la principal la capacidad de inyectar aire solar calentado directamente en la batería térmica formada por la losa de concreto del piso.

Los paneles solares de calentamiento de aire están ganando popularidad en la construcción verde, pero presentan una limitación importante: es difícil almacenar o controlar el calor que generan. Muchas personas aprovechan la sencillez y el bajo costo de estos paneles (en comparación con los fotovoltaicos) para calentar garajes y talleres. Sin embargo, el calentamiento solar radiante de aire aún no es una opción confiable y equilibrada para calefaccionar el hogar... ¡hasta ahora!

Al buscar una solución de almacenamiento de calor que nos permitiera integrar los paneles solares de calentamiento de aire en nuestro diseño de manera eficiente y confiable, nos acercamos a Legalett, ingenieros con experiencia y fabricantes de kits de cimentación poco profunda protegida contra el hielo (FPSF) con losa sobre el terreno. Estos kits incluyen sistemas para suelos problemáticos y suelos radiantes calentados por aire. Les planteamos el desafío y ellos desarrollaron un sistema pensado para ser la principal fuente de calor de nuestro nuevo hogar de "Energía Casi Cero".

La construcción con moldes de cimentación poco profundas protegidas contra el hielo de Legalett con calefacción por suelo radiante consta de:

1. Establezca un nivel de referencia en el sitio de construcción para determinar la elevación final de la losa. Si es necesario elevar el nivel de excavación, consulte con el fabricante para obtener instrucciones sobre el uso de relleno compactado. Nota: El paisaje final de la superficie del suelo junto a la losa debe tener una pendiente mínima del 5% alejándose de la losa.
2. Nivele el sitio y retire cuidadosamente la capa superior del suelo, reservando el suelo y cualquier planta nativa pequeña para su reutilización. Coloque piedra clara de 3/4" o 3/8" (con un grosor mínimo de 10 cm) y asegúrese de que haya drenaje por gravedad hacia el exterior. Nivele hasta 1/2" de la elevación deseada utilizando una placa compactadora vibradora y un nivel láser rotativo calibrado. Nivelar correctamente la base de piedra es un paso crítico para asegurar un proceso de construcción sencillo con los moldes de cimentación poco profundas protegidas contra el hielo.
3. Instale estacas-guía a una altura de 1½" a 3" (dependiendo de la longitud del edificio) por encima de la elevación deseada de la losa FPSF terminada y marque el perímetro del edificio según los planos. No utilice hilos guía para establecer la elevación de los componentes; esto debe hacerse con la ayuda de un operador láser experimentado.
4. Verifique cuidadosamente las diagonales de las estacas-guía para asegurarse de que los ángulos sean cuadrados en las esquinas y las diagonales completas de la fundación de la losa. Los moldes de cimentación poco profundas protegidas contra el hielo están cortadas en ángulo recto y niveladas, por lo que es esencial que la base preparada esté lo más cuadrada y nivelada posible. De lo contrario, podría haber problemas al usar los moldes para el vertido de concreto. No podemos enfatizar lo suficiente la importancia de verificar tres veces que la fundación esté en el lugar correcto según los planos y asegurarse de que esté nivelada y cuadrada antes de verter el concreto, ya que, una vez endurecido, será demasiado tarde.
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6. Localice, marque, excave y coloque los tubos de plomería y demás servicios debajo de la losa (por ejemplo, agua, gas, electricidad, etc.). Si instala el sistema de losa calentada por aire, coloque también la lámina adicional de aislamiento debajo de las cajas calefactoras de la serie 4000 de 2" según las indicaciones del fabricante.
7. Una vez instalados los servicios, vuelva a nivelar los moldes de cimentación poco profunda protegida contra el hielo, hasta 1/4" de la elevación deseada en los bordes y hasta 1/2" en el centro de la losa FPSF. No es necesario compactar.
8. Ahora es el momento de colocar e instalar los moldes prefabricados de espuma para las cimentaciones poco profundas protegidas contra el hielo. Nota: se recomienda un día tranquilo y sin viento para manipular los moldes de espuma. Comience instalando los moldes del borde como si fuera un rompecabezas gigante. Una las partes superiores de los elementos del borde utilizando las tapas de metal y verifique regularmente la elevación de los moldes con un nivel láser. Una las juntas de las tapas de metal en las esquinas y uniones y asegúrelas firmemente con tornillos de lámina metálica.
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10. Una la parte inferior de los elementos prefabricados del molde de espuma, juntando simultáneamente dos filas de tablero de aislamiento de poliestireno expandido (EPS) de alta densidad. Asegure todo con clavos de 15 cm para mantener los bordes en su lugar y cuadrados. A medida que asegure las capas de espuma adyacentes, rellene con grava el exterior del elemento del borde. Preste especial atención a las esquinas, asegurándose de que se mantengan cuadradas y bien apoyadas por el relleno de grava. Rastrille la grava debajo de cada lámina justo antes de colocar la espuma.
11. Como alternativa, siga el diseño de espuma del dibujo para asegurar un desperdicio mínimo, utilizando la pieza cortada de la fila anterior para comenzar la siguiente fila de espuma. En ambos métodos, asegúrese de que las juntas verticales de espuma no se alineen a través de dos capas de espuma.
12. Instale cualquier línea de agua en la losa dentro de una ranura en la capa de EPS y selle la ranura después de la instalación de la línea, o utilice conductos o tubos protectores por encima de la espuma EPS. Bajo ninguna circunstancia debe colocar las líneas de agua o desagüe directamente en el concreto sin conductos o tubos protectores. Recomendamos que los elevadores de plomería tengan un revestimiento de aislamiento de lana de roca y cinta adhesiva de construcción en cualquier lugar donde puedan quedar encapsulados en la losa de concreto. Esto permite un ajuste o movimiento flexible al ubicar las conexiones de plomería.
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14. Si está instalando la calefacción radiante de aire en la losa, recorte las capas de espuma e instale cada caja de la caldera según los planos y las hojas de datos del producto.
15. Es momento de instalar la primera capa de varillas de refuerzo en los moldes de la cimentación poco profunda protegida contra el hielo. Coloque la capa inferior de malla de alambre en los soportes alrededor del perímetro y debajo de las paredes de carga, conforme a los planos. Utilice un soporte cada 0.61 metros en los bordes de la malla y asegure los bordes de las hojas de malla con amarres de varillas de refuerzo.
16. Instale una red cerrada de tubos de 10 cm que atraviese el concreto con una caja de calentador empotrada directamente en el piso. En este caso, se añaden tubos de 15 cm que alimentan aire a los paneles solares de aire en la pared sur de la casa. El aire calentado por esos paneles solares, en invierno, cuando el ángulo del sol es más bajo, se dirigirá al sistema de calefacción radiante en el piso, reduciendo la demanda de energía en la bobina calefactora. De manera inteligente, en verano, si no se necesita calor en la casa, este se desvía hacia un intercambiador de calor aire-agua para calentar el tanque de agua caliente en su lugar. Esto se traduce en ahorro de energía, ideal para hogares solares pasivos.
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18. Si está instalando la calefacción radiante de aire en la losa, recorte las capas de espuma e instale cada caja de la caldera según los planos y las hojas de datos del producto.
19. Es momento de instalar la primera capa de varillas de refuerzo en los moldes de la cimentación poco profunda protegida contra el hielo. Coloque la capa inferior de malla de alambre en los soportes alrededor del perímetro y debajo de las paredes de carga, conforme a los planos. Utilice un soporte cada 0.61 metros en los bordes de la malla y asegure los bordes de las hojas de malla con amarres de varillas de refuerzo.
20. Instale una red cerrada de tubos de 10 cm que atraviese el concreto con una caja de calentador empotrada directamente en el piso. En este caso, se añaden tubos de 15 cm que alimentan aire a los paneles solares de aire en la pared sur de la casa. El aire calentado por esos paneles solares, en invierno, cuando el ángulo del sol es más bajo, se dirigirá al sistema de calefacción radiante en el piso, reduciendo la demanda de energía en la bobina calefactora. De manera inteligente, en verano, si no se necesita calor en la casa, este se desvía hacia un intercambiador de calor aire-agua para calentar el tanque de agua caliente en su lugar. Esto se traduce en ahorro de energía, ideal para hogares solares pasivos.
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22. Después de que el personal de LEGALETT apruebe el informe de inspección y reciba el código de autorización para verter el concreto, coloque el concreto en los moldes de cimentación utilizando un vibrador de lápiz para garantizar una buena consolidación. Instale los tornillos de anclaje para los sistemas de aislamiento de concreto (ICF) y confirme su ubicación con el contratista de enmarcado, asegurándose de que estén desplazados de los montantes y tengan al menos 7 cm de inserción en el concreto.
23. Alise la superficie con una máquina alisadora de concreto y llana de acero.
24. Mantenga la parte superior de la losa húmeda durante tres días para minimizar la contracción y las grietas. Recuerde que el concreto se endurece químicamente y luego se seca, pero si se seca demasiado pronto, no se endurece correctamente, lo que podría comprometer su solidez.
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26. El calentador de construcción LEGALETT puede utilizarse al día siguiente de haber colocado el concreto solo en casos de clima frío. En otros casos, el calentador debe operar durante un mínimo de 2 semanas después de cerrar el edificio (y aislarlo si es durante la temporada de calor), antes de instalar los elementos de calefacción permanentes y los revestimientos del piso. Para un secado efectivo, toda la losa debe mantenerse a una temperatura de 27°-30°C (80°-85°F). La reducción del contenido de humedad en la losa es clave para preparar la superficie para los adhesivos de los revestimientos y evitar daños por humedad en los elementos permanentes.
27. Solicite el adaptador de enjuague (solo para unidades de agua), el kit de prueba de humedad y los termostatos.
28. Realice la inspección inicial completa y envíe el formulario a LEGALETT para su aprobación. Una vez aprobado y tras recibir el código de autorización, podrá proceder con la instalación del sistema de calefacción permanente.

Generar agua caliente sanitaria solar cuando no se requiere calefacción también ayuda a proteger los paneles de posibles daños por sobrecalentamiento durante el verano.

Nuestro modelo prefabricado S1600, con paredes de celulosa densa, fue entregado e instalado sobre la losa en la primavera. A continuación, se muestra un breve video (video en inglés) de la construcción de la losa de cimentación poco profunda protegida contra el hielo y calentada solarmente.