Cómo Prevenir los Daños por Heladas en la Construcción: Guía Completa sobre Cimientos, Aislamiento y Drenaje

Cimientos protegidos contra las heladas: una necesidad en climas fríos

Proteger las casas y edificios de los daños estructurales causados por las heladas es fundamental para garantizar su durabilidad. En lugares con climas muy fríos, el suelo se congela durante el invierno a varios metros de profundidad, lo que puede ocasionar el levantamiento de los edificios y hasta movimientos horizontales en lugar de verticales.

Cuando se construye una casa nueva, aislar adecuadamente los sótanos y diseñar bien los cimientos no solo previene las grietas, sino que también reduce el consumo de energía y las emisiones de CO2. Los efectos negativos del uso del hormigón en el medio ambiente pueden minimizarse con una buena ingeniería, que permita usar la cantidad necesaria de material, además de aprovecharlo de manera eficiente para la masa térmica.

La fuerza del agua al congelarse es casi ilimitada y ni el peso de los edificios altos puede evitar los daños que puede causar el hielo formado debajo de ellos. Se ha registrado una fuerza de 19 toneladas por pie cuadrado en un edificio de siete plantas con estructura de hormigón armado, sobre cimientos de balsa que se levantaron más de 5 cm. Sin embargo, evitar la formación de hielo es sencillo si se realiza un diseño adecuado y aquí le explicamos cómo hacerlo.

El levantamiento por congelación del suelo: causas y cómo se produce

El levantamiento por congelación del suelo ocurre cuando el agua subterránea en climas fríos pasa de estado líquido a sólido. El agua se expande un 9% al congelarse, lo que provoca que cualquier estructura que esté por encima de la línea de congelación, como una cubierta, un cobertizo, una losa o los cimientos de un sótano, se vea afectada. Si el suelo se expande, puede causar un pequeño desplazamiento si la estructura no ha sido diseñada o protegida adecuadamente. Esto puede generar grietas en los cimientos, desplazamientos en las cubiertas y daños en los sótanos y losas de las casas.

Aunque las soluciones para prevenir el levantamiento por congelación son las mismas, la causa "real" del fenómeno a veces no se comprende bien. Generalmente, se cree que la expansión ascendente de la humedad del suelo es lo que causa el levantamiento, pero la realidad es más compleja.

Durante los meses de verano, el suelo acumula calor latente, por lo que, cuando llega el invierno, la congelación del suelo produce un efecto progresivo a medida que la temperatura desciende. La congelación avanza hacia abajo cuando las temperaturas del aire se mantienen constantemente por debajo de cero, aunque siempre existe un suelo más cálido debajo.

La formación de hielo ocurre porque el agua no congelada del suelo debajo es arrastrada hacia la zona de congelación, donde se adhiere a los cristales de escarcha, formando capas de hielo cada vez más gruesas. Este fenómeno, conocido como "segregación del hielo", provoca la expansión que separa las partículas del suelo y hace que se incline hacia arriba. ¿Realmente necesitaba saber esto? Sí y puede darme las gracias en los comentarios después de impresionar a sus amigos con esta información en una cena.

¿Qué problemas pueden causar las heladas?

La presión de las heladas puede agrietar los muros de los sótanos, especialmente si están construidos con bloques de hormigón o ladrillo. Además, las fuerzas de elevación pueden provocar la "congelación", un fenómeno que ocurre cuando el suelo se congela en la superficie de los cimientos.

Las presiones de levantamiento que se desarrollan en la base de la zona de congelación se transmiten a la cimentación a través de la unión de congelación, produciendo fuerzas capaces de separar el hormigón mediante el desplazamiento vertical de una junta de mortero horizontal cerca de la profundidad de penetración de la escarcha. Es crucial tener esto en cuenta a la hora de aislar un sótano o semisótano en una casa antigua desde el interior.

Las fuerzas involucradas en el levantamiento por congelación pueden ser muy destructivas para las estructuras poco cargadas y causar graves problemas en las más grandes. De modo que, cuando ambas se encuentran en la misma estructura, como una cubierta adosada a una casa con sótano, el movimiento diferencial puede literalmente arrancar elementos de la vivienda.

Otro efecto de las heladas, especialmente en suelos arcillosos, que aunque no es tan destructivo como la separación de una cubierta, resulta muy molesto, es el movimiento de los postes de las vallas durante el invierno, los cuales nunca vuelven a asentarse, dejando la valla en mal estado para la primavera.

Cómo prevenir los daños por heladas al construir una casa

Evitar el desprendimiento de escarcha no es difícil. Basta con aislar adecuadamente el sótano para evitar que el hielo se infiltre bajo la base de la estructura. Un buen drenaje también es esencial para mantener el agua lejos de la construcción. Esto no solo previene daños por heladas, sino que también mejora la durabilidad del sótano, reduciendo las posibilidades de problemas causados por inundaciones o altos niveles de humedad.

Primero, es importante aclarar un mito: no necesita cubrir una casa con tierra para evitar el levantamiento por heladas. Una losa sobre el terreno no corre mayor riesgo de sufrir heladas que un sótano, siempre y cuando se construya correctamente. En este caso, el término adecuado es cimentación superficial protegida contra heladas (FPSF, por sus siglas en inglés).

Por lo tanto, si un contratista le dice que "debe" tener un sótano, está equivocado. Esa es una persona que probablemente no sabe cómo construir una losa FPSF, pero intenta convencerlo para obtener el trabajo.

En muchos climas fríos, nos hemos acostumbrado a tener sótanos y a pensar que una casa debe estar debajo de la línea de congelación. Pero esto no es necesario. Tampoco es imprescindible amontonar tierra contra el lateral de la casa para evitar que se vuelque. La tierra ha sido tradicionalmente utilizada como aislante contra las heladas, por lo que se ha considerado esencial durante siglos. Sin embargo, gracias a las técnicas modernas de construcción, es posible utilizar otros tipos de aislamiento contra las heladas.

La tierra ofrece un valor aislante de aproximadamente R3 por metro, mientras que el aislamiento de espuma tiene un valor entre R3 y R5 por centímetro. Por esta razón, es posible construir en una zona donde la profundidad de las heladas llega a 1,2 metros en invierno, utilizando 10 cm de aislamiento en lugar de 1,2 metros de tierra. Como advertencia rápida: existen muchos tipos de aislamiento rígido, pero no todos son adecuados para el subsuelo; consulte aquí para encontrar el aislamiento de espuma rígida adecuado para los cimientos.

¿Cuánto puede elevarse el suelo al congelarse?

Los terrenos con niveles freáticos altos y suelos expansivos, como la turba o el barro, son especialmente vulnerables a los efectos de las heladas, lo que puede ocasionar daños en los edificios. No es raro que una terraza o un cobertizo se desplacen hasta 17 o 20 centímetros y en algunos casos, incluso hasta 60 centímetros. Los edificios de 3 o 4 pisos pueden experimentar desplazamientos de varios centímetros hacia arriba. La gravedad del desplazamiento depende del tipo de suelo, su capacidad para retener humedad o agua y, por supuesto, del peso del edificio o la parte de la estructura que se ve afectada.

Durante inviernos muy fríos, se ha observado que aceras y calzadas se levantan hasta 15 cm o más, separando verticalmente el asfalto del bordillo, que se encuentra más profundo sobre una base de grava. Un drenaje adecuado y su profundidad ayudan a alejar el agua debajo del bordillo, que, al congelarse, provoca el levantamiento del asfalto poroso.

¿La grava evita las heladas?

Sí, una buena base de drenaje ayudará a evitar las heladas. La grava o la piedra triturada no retienen la humedad, por lo que constituyen una excelente base. La arena también funciona; se necesita una capa de unos 10 a 15 cm para que sea segura.

Como se mencionó anteriormente, una losa sobre el terreno no tiene más riesgos de congelación que un sótano y punto. Se puede construir un sótano de forma correcta o incorrecta, lo mismo que una losa. Hágalo bien y no tendrá ningún problema.

Por supuesto, esto es excelente como regla general si usted está construyendo algo sin permisos ni inspectores, pero para proyectos más importantes, como la construcción de una casa completa, no lo arriesgue. Los edificios deben ser diseñados adecuadamente para su clima específico.

¿Desaparecerán las heladas?

En general, si se trata de un edificio pequeño o una estructura afectada por heladas, es probable que se asiente de nuevo cerca de su posición original. Sin embargo, tan pronto como baja la temperatura en primavera, volverá a elevarse en invierno si no se toman las medidas adecuadas.

Las heladas suelen comenzar entre enero y febrero, cuando el frío penetra en el suelo. En primavera, cuando el suelo se descongela, puede volver a su posición original, aunque no siempre de manera exacta. Esto puede ser aceptable en construcciones pequeñas, como cobertizos de madera, que probablemente no sufran grandes daños. Sin embargo, en edificaciones más grandes, como las casas, los daños pueden ser permanentes. Además, existe otro riesgo cuando hay servicios subterráneos, como tuberías de agua, alcantarillado, gas natural o conexiones eléctricas.

Resumen: lo esencial para evitar las heladas

Para evitar o solucionar el problema de las heladas, debe ocuparse de la humedad y de la temperatura del suelo, idealmente de ambas cosas. Asegúrese de que el agua drene lejos de la zona problemática, no hacia ella. Inicie su investigación y búsqueda de soluciones comenzando con la evacuación de aguas pluviales del tejado, dirigiéndolas a un lugar seguro. Puede hacerlo mediante canalones o canaletas que redirijan el agua hacia cunetas, pozos secos o depósitos de agua de lluvia.

Otra opción es dirigir el agua hacia la calle, lo cual es preferible a que se acumule cerca de su casa. Sin embargo, redirigir el agua hacia el sistema de drenaje municipal a gran escala tiene implicaciones ecológicas negativas. Lo ideal es aprender a gestionar la escorrentía de aguas pluviales y aprovecharla para su beneficio.

Una vez que haya controlado la entrada de agua que pueda perjudicar la estructura, debe graduar adecuadamente sus zonas ajardinadas para dirigir las precipitaciones de forma intencionada. Incluso una pendiente del 2% alejando el agua de la casa, terrazas o cobertizos será suficiente para guiarla hacia un lugar seguro. Si el suelo es especialmente expansivo, como el barro, excavar los centímetros superiores y colocar una membrana impermeable puede ser útil para mantenerlo seco. Sin embargo, tenga cuidado, ya que secar el barro expansivo también puede provocar hundimientos y grietas en los cimientos de casas más antiguas.

El aislamiento de faldones también es eficaz. Consiste en colocar una lámin a de aislamiento rígido de espuma EPS (con una pendiente que aleje el agua del edificio) para evitar que el suelo se humedezca. Lo más importante es que, de esta manera, puede desplazar la línea de congelación. En resumen, el agua y el frío son los principales factores que dañan las estructuras, pero con aislamiento adecuado y desviación del agua, se puede prevenir. Si tiene esto en cuenta y lo diseña correctamente, nunca tendrá que preocuparse por las heladas.