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Edificios semienterrados: beneficios de la inercia térmica

Se trate de viviendas o invernaderos, los edificios parcialmente enterrados se benefician de la constancia térmica, energía y refrigeración de la tierra, facilitando la vida de personas y plantas en zonas con elevada variación de temperatura y eventos climáticos inesperados.

Crece su uso como invernaderos, al beneficiarse de un microclima interior cercano al confort térmico, válido tanto para albergar cosechas como para cobijar personas y animales: se logra una sensación de calidez en inverno y frescor en verano sin usar más fuente de energía que la existente en el subsuelo.

Aprovechando la temperatura constante de la tierra

En los edificios semienterrados, la temperatura interior se mantiene constante y equivale a la temperatura media anual del aire local. Ello es posible gracias a la inercia térmica de la zona del edificio que permanece por debajo del nivel del suelo, cuya temperatura se retrasa varios meses a la exterior, evitando los efectos de grandes cambios como nevadas, heladas, olas de calor, etc.

Hay una manera evitar que el interior de un edificio semienterrado registre cambios bruscos de temperatura, conocida por distintas culturas: para evitar las variaciones térmicas, basta con situar el suelo del edificio a mayor profundidad (y, por tanto, más lejos de la superficie).

Bioclimatismo: de lujo prescindible a técnica necesaria

Los edificios parcialmente enterrados siguen sencillas técnicas constructivas y aportan réditos inmediatos. Sus beneficios ancestrales recuperan relevancia, ahora que tanto el rendimiento medioambiental como la protección contra fenómenos climáticos extremos se convierten en prioridad, debido a fenómenos como el huracán Sandy.

(Imagen: cultivo tradicional de viñedos -en hoyos para guarecerlos del viento- en Lanzarote)

La superficie semienterrada de estas estructuras protege tanto de la nieve, el hielo y las heladas nocturnas como del calor abrasador, al beneficiarse de la temperatura constante (masa térmica) del subsuelo, de la que sacan partido alimentos almacenados (mejora la conservación), vegetales plantados (si el edificio es un invernadero) y habitantes de regiones con clima inhóspito.

Relación ancestral con edificios semienterrados

Ello explicaría su popularidad entre pueblos que se asentaron en climas especialmente exigentes, que conservaron técnicas de edificación de estructuras con su base por debajo del nivel del suelo:

  • desde los nativos americanos del suroeste desértico de Estados Unidos, los anasazi, que soportaban altas temperaturas, o los pueblos del altiplano andino, que hacían frente a una variación térmica diaria extrema;
  • a los pueblos que se guarecían del frío y conservaban sus alimentos con edificios similares: sajones europeos (constructores de las “Grubenhäuser“), la cultura arcaica japonesa Jōmon, o el pueblo inuit.

Si los edificios semienterrados de los pueblos del norte de Europa sucumbieron a la influencia de los cánones de construcción recomendados por Roma, con la Era de los descubrimientos, las tecnologías y materiales de construcción eurocéntricos se impusieron en todo el mundo, primero en edificios de culto y oficiales, así como viviendas de funcionarios y colonos, y después en las viviendas de los pueblos conquistados.

Un ejemplo para el futuro: las casas-hoyo tradicionales

No obstante, las técnicas de construcción de casas semienterradas, completadas con una techumbre casi siempre a dos aguas ejecutada con técnicas y materiales locales, sobrevivieron en lugares apartados tan dispares como los Cárpatos (donde estos edificios parcialmente enterrados con tejado a dos aguas eran denominados burdei); Frisia (la ya mencionada Grubenhaus de las zonas costeras de Holanda, Alemania y Dinamarca), el suroeste de Estados Unidos o el círculo polar ártico.

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El Centro Arqueológico de Hitzacker, localidad de la Baja Sajonia alemana, es un museo antropológico con una representación de asentamientos tradicionales, presentes en la zona desde la Edad del Bronce: chozos con una sola habitación (Wohnstallhäuser), casas comunales similares a las de los vikingos (Langhäuser), tumbas cubiertas (Totenhütte) y casas parcialmente enterradas (Grubenhaus).

Análisis antropológico de los edificios semienterrados

La expansión ancestral de estos edificios es muy superior. Un análisis comparativo de 862 sociedades en todo el mundo muestra cómo 82 de estos pueblos ocuparon -y, en ocasiones, todavía usan-  estructuras parcialmente enterradas como viviendas, graneros, cuadras o espacio de trabajo.

Según el Atlas etnográfico del antropólogo George Peter Murdock, de las 82 sociedades tradicionales familiarizadas con la construcción de habitáculos con superficie bajo el nivel del suelo, todas menos 6 viven por encima de los 32º de latitud norte, que marca la frontera climática de Norteamérica y Eurasia, al comprender toda Europa y los actuales Estados Unidos y Canadá.

No sorprende que, de las restantes 6 sociedades, 4 desarrollaran esta técnica de construcción para beneficiarse de la constante masa térmica del subsuelo, al habitar regiones de alta montaña con gran variación térmica en África central y las zonas más elevadas de Paraguay y el este de Brasil.

La sencillez rústica de lo esencial

Los edificios semienterrados se encuentran entre los abrigos humanos más comunes y presentes en culturas dispares y, por ello, próximos al sencillo pero práctico minimalismo de los espacios desprovistos de lo que no es esencial.

El arquitecto clásico Marco Vitruvio consideraba la “cabaña primitiva” el edificio más próximo a la expresión arquitectónica -según él- más elevada: el edificio clásico griego.

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Los pueblos del norte de África (Túnez, por ejemplo), la Europa mediterránea, Anatolia (Capadocia) y el Creciente Fértil, así como la Meseta de Loes (China) aprovecharon la orografía del terreno, las propiedades del suelo (arcilla, areniscas, roca caliza, roca sedimentaria, etc.) y la excasa pluviometría para excavar casas enteras, a modo de cuevas.

Sobre la arquitectura subterránea

La arquitectura subterránea comparte la mayoría de las ventajas de los edificios semienterrados, si bien requieren más trabajo y mantenimiento; en estos lugares, todavía hoy, las casas-cueva son un testimonio de los beneficios de la arquitectura bioclimática ancestral.

Los edificios semienterrados comparten los beneficios bioclimáticos de las casas-cueva, sin sus inconvenientes, al no requerir el mismo esfuerzo de construcción y mantenimiento, así como el tipo adecuado de roca caliza o sedimentada para que su construcción sea viable.

Algunos de los beneficios de los edificios bioclimáticos tradicionales, semienterrados o totalmente bajo tierra, con respecto a los edificios convencionales:

  • ahorro en material aislante -innecesario, al beneficiarse de la constancia de la masa térmica absorbida del subsuelo-, energía y, por tanto, emisiones;
  • protección ante vientos huracanados y terremotos, sobre todo las estructuras con tejado parcial o totalmente enterrado;
  • integración armónica de vivienda y paisaje, que ahorra material, tiene menos impacto e imita las relaciones ya presentes en los patrones de la naturaleza.

Sobre la humedad concentrada y los gases del subsuelo

Entre los inconvenientes, destacan los mayores niveles de humedad en el interior del habitáculo, que pueden ser aprovechados cuando el edificio semienterrado es usado de invernadero, pero que constituyen un problema cuando se trata de una vivienda.

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La humedad y excesiva condensación es contrarrestada, tanto en casas parcialmente como totalmente sepultadas, con una ventilación adecuada.

No obstante, la acumulación de radón (elemento químico difícil de detectar al ser incoloro, inodoro e insípido, con propiedades radiactivas) y otras sustancias nocivas, es más difícil de controlar, sobre todo en edificios totalmente excavados bajo tierra.

Debido a los inconvenientes sobre la salud de niveles de humedad elevados o la incidencia de gases en el subsuelo difíciles de detectar, como el radón, los edificios semienterrados suscitan mayor interés entre pequeños productores agrarios.

Plantar a principios de primavera en zonas frías

Antes de la expansión de la agricultura intensiva, una de las prácticas agrarias más extendidas en las elevadas latitudes y en las regiones de alta montaña del norte europeo, consistía en plantar una cosecha de verdura para el consumo propio a principios de primavera, plantada en hoyos de alrededor de 1 metro (3 pies) de profundidad.

El hoyo era, a continuación, recubierto de varias capas -al menos, 3- de sustancias orgánicas:

  • la capa más profunda contenía fertilizante animal (por ejemplo, de caballo);
  • la capa intermedia contenía humus (suelo) de la superficie;
  • el tercer nivel, el más próximo a la superficie, se dejaba libre, para el crecimiento de la planta, o incorporaba paja, hojas fermentadas o materiales livianos en descomposición de similar naturaleza.

Finalmente, el orificio se protegía del ambiente, todavía frío y proclive a las heladas matutinas, con una estructura de madera acristalada, que permitiera a las plantas aprovechar la concentración de calor compuesta por la masa térmica del subsuelo, el calor desprendido del fertilizante animal y la radiación por la incidencia de los rayos solares a través del cristal.

Asimismo, el suelo alrededor del hoyo actuaba como sumidero de calor pasivo de la energía solar del inicio de la primavera, capturándola durante el día y liberándola por la noche.

Técnicas ancestrales como herramientas de futuro

Agricultores y aficionados por igual pretenden revivir y perfeccionar técnicas de subsistencia similares y  convertirlas en la base de la agricultura intensiva del futuro: bioclimática, económica e integrada en el ciclo natural de las explotaciones agrarias integrales, donde los desperdicios animales y vegetales se convierten en sustento enriquecedor del proceso, en lugar de residuo peligroso.

En Estados Unidos y el norte de Europa, proliferan los invernaderos con su base por debajo del suelo plantar a una temperatura ambiente constante, sin más energía que la propia inercia térmica del subsuelo.

La técnica no es nueva y ha sido usada en sociedades de todo el mundo expuestas a climas inhóspitos y erosión del terreno debido a fuertes vientos, lluvia, o a la escasez de terreno de cultivo, tales como el interior de Nueva Guinea o la Polinesia.

Los hoyos cultivados de Lanzarote

En zonas del archipiélago de Canarias como la isla de Lanzarote, la actuación humana sobre un terreno volcánico baldío y plagado de pedregales permitió cultivar árboles frutales y verduras pese a los fuertes vientos y la erosión del terreno.

Como el resto de Canarias, Lanzarote se autoabastecía y contribuía e incluso exportaba parte de su producción a corsarios británicos, holandeses y de las 13 Colonias (germen de Estados Unidos), entre otros, gracias a el cultivo en hoyos abiertos en inmensos arenales, protegidos en la superficie por muros de piedra.

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En 1730, la isla padeció una fuerte erupción del volcán Timanfaya, que destruyó su potencial de cultivo, recuperado unas décadas después, desmenuzando pedrascales con la única ayuda de animales de tiro.

Invernaderos semienterrados y granjas orgánicas

Los invernaderos semienterrados se transforman, desde sus orígenes como estructuras para el cultivo de subsistencia, en centros de producción intensiva con métodos bioclimáticos y a menudo orgánicos, sirviéndose de modelos de gestión agropecuaria integral en los que los animales, alimentados en el campo sin recurrir a piensos compuestos, fertilizan el terreno de cultivo con sus desechos. En este modelo, el residuo se convierte en alimento.

Se trate de una vivienda o invernadero, cualquier edificio semienterrado con cubierta a 2 aguas puede seguir una metodología que no ha variado de manera sustancial desde que los sajones erigieran sus “Grubenhäuser”.

Invernaderos de subsuelo en la actualidad

Entre los diseños más solventes, destacan:

  • el diseño de invernaderos para zonas montañosas de Idaho, en el Medio Oeste norteamericano fronterizo con Canadá, propuesto por Mike Oehler en su ensayo sobre la materia;
  • y la técnica de invernaderos semienterrados Walipini, propuesta por el Benson Institute de Provo, Utah.

Mike Oehler se interesó por los invernaderos bioclimáticos con superficie bajo el nivel del suelo al tratar de cultivar cosechas convencionales en las montañas de Idaho fronterizas con Canadá, donde se registran sólo 90 días anuales sin heladas.

Al comprobar durante años cómo las cosechas de tomates y maíz sucumbían a las primeras heladas de septiembre, e incluso las variedades suizas de acelga y col lo hacían en octubre, Oehler, un visitante ocasional, decidió preguntar a los vecinos originarios de la región.

Siguió su consejo: si quería cosechas que duraran todo el año en un clima de alta montaña tan exigente, le dijeron, debía decantarse por tubérculos y cultivos de raíces -cebollas, ajos- en general, que podía plantar en lo que ellos denominaron “bodega de raíces” (“root cellar”).

Las “bodegas de raíces”

Con esta nomenclatura, los vecinos de Oehler se referían a pequeños invernaderos cuyo lecho estaba situado por debajo del suelo y, por tanto, la masa térmica de su superficie se beneficiaba de la temperatura media de la zona a lo largo del año, en lugar de la temperatura ambiente del momento.

Además, los tubérculos sacaban partido con mayor eficiencia del fenómeno térmico en el subsuelo, al concentrar toda la energía de su crecimiento en las raíces: la parte sepultada bajo el lecho, libre de heladas, del invernadero semienterrado.

Pronto, Oehler comprobó cómo otros cultivos con variedades adaptadas al frío y la alta montaña, la calabaza y el manzano, proliferaban con brío en su “bodega de raíces” o invernadero semienterrado.

Finalmente, deseoso de cultivar todo tipo de variedades a lo largo del año, Mike Oehler: “construí un pequeño hoyo de cultivo, y funcionó, pero el primer modelo necesitaba unas mejoras:

  • Debido a las condiciones locales (bajas temperaturas, diferencia térmica entre las horas de calor y las nocturnas), Oehler debía apartar la pequeña cubierta acristalada para regar, remover la tierra o retirar malas hierbas en días en que la temperatura ambiente se situaba en 4,44 grados Celsius (40 grados Fahrenheit), lo que minaba la progresión de la cosecha.
  • Otro error de diseño consistía en la disposición de la estructura acristalada sobre el hoyo, situada de manera horizontal: cuando el sol incidía sobre el cristal en ángulo cerrado, como ocurre a inicios de la primavera en latitudes como la frontera entre Estados Unidos y Canadá (o de Francia en Europa), la mayoría de rayos salían despedidos, como una piedra lanzada sobre el agua en un ángulo similar.

Mejorar sobre la marcha: ventajas de los habitáculos espaciosos e inclinados

Con la experiencia acumulada por los consejos de sus vecinos, su propia investigación y experimentos domésticos, Mike Oehler perfeccionó el diseño de su invernadero semienterrado convirtiéndolo en una estructura con cubierta suficientemente espaciosa como para trabajar con las plantas desde el interior con comodidad; y a 2 aguas, para facilitar la penetración de los rayos del sol cuando era necesario.

Sin ser consciente de ello, Mike Oehler había recuperado un diseño ancestral de edificio semienterrado, conocido por culturas dispares de todo el mundo expuestas a las inclemencias climáticas de latitudes elevadas, alta montaña o ambas.

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Los invernaderos semienterrados, concluyó, permitían el cultivo de todo tipo de variedades vegetales y frutales pese a la dureza de la temperatura ambiente durante una estación u hora del día determinada, al contrarrestar estas limitaciones con varias técnicas complementarias:

  • la inercia térmica y protección derivada de plantar en el subsuelo;
  • el calor desprendido del fertilizante animal;
  • y la radiación solar atrapada en el interior de la cubierta acristalada a dos aguas.

Los “cobijos cálidos” de los aymara

El Benson Institute de la localidad de Provo, en el árido -y proclive a bruscos cambios térmicos- estado de Utah, ha perfeccionado durante más de 2 décadas su propio diseño de invernadero semienterrado, bautizado como Walipini, término aymara que designa un cobijo cálido.

La técnica permite cultivar frutas y verduras a alturas superiores incluso a los 4.000 metros, en localidades apartadas de los Andes.

Como en el diseño de Mike Oehler, los invernaderos que siguen la técnica Walipini se pueden erigir sin apenas coste en cualquier lugar inhóspito y obviar el mal clima, las heladas o las variaciones térmicas con edificios cuya superficie se beneficia de la temperatura constante de la tierra, combinada con la radiación concentrada de los rayos solares que inciden sobre la techumbre.

Diseños económicos y transportables de invernaderos semienterrados

Los invernaderos Walipini emplean superficies permeables a la radiación solar más económicas, ligeras y fáciles de transportar y reemplazar que el cristal, tales como los polímeros de plástico transparentes (policarbonato, etc.).

El ángulo de los paneles en la superficie se sitúa con la inclinación adecuada para optimizar la incidencia de los rayos solares el momento del año con el sol más débil y bajo en el horizonte al mediodía, el solsticio de invierno (21 de diciembre o 21 de junio, en función del hemisferio).

Diseños como los de Mike Oehler y el Benson Institute demuestran la sencillez, adaptabilidad y carácter asequible de los invernaderos bioclimáticos.

Cualquiera puede construir su propio invernadero semienterrado, donde las plantas de su interior (también para preservar alimentos sin necesidad de electricidad ni electrodomésticos, conservar añadas de vinos y espumosos, o albergar a humanos y animales, si se diseña para ello) obtienen la temperatura constante de la tierra, garantizando la calidez en invierno con respecto a la temperatura ambiente, así como la frescura en verano.

Construye tu propio invernadero de subsuelo

Qué mejor canto al ocio rural productivo (otium ruris) ensalzado por Séneca y Virgilio, entre otros, que proyectar uno mismo un invernadero como pieza de un engranaje de producción de alimentos y transformación de desechos en “ricos alimentos”.

En una granja -pequeña o grande- que esté integrada según el ciclo natural de la gestión pastoral, tal y como es descrita por Michael Pollan en su ensayo El dilema del omnívoro al referirse al granjero sureño Joel Salatin, dueño de la explotación orgánica Polyface, la palabra “desperdicio” pierde su semántica, ya que el “gasto” en una parte del ciclo es “alimento” en otra.

Una “tecnología obsoleta” con mucho futuro

Los invernaderos semienterrados son otra de las oportunidades ancestrales a la espera de ser recuperadas del cajón taxonómico de las “tecnologías obsoletas”.

Pocas técnicas agrarias “obsoletas” tienen tanta vocación de futuro, arguyen quienes la han empleado: adecuadas para el cultivo orgánico en explotaciones de distinto tamaño -y, por tanto, también urbanas-, bioclimáticas, compatibles con los patrones de la naturaleza (según prácticas como la permacultura).

Y con escaso impacto, al no requerir más energía que la inercia térmica del subsuelo, el calor desprendido por el estiércol animal y la radiación capturada a través del filtrado de los rayos solares.