Construcción de paja portante: dimensiones, densidad, factor lambda y μ

La construcción con paja portante, combinada con un revoque de tierra cruda en el interior y un revoque de cal en el exterior, constituye un sistema constructivo con propiedades térmicas e higroscópicas específicas. Este artículo presenta las características técnicas de nuestra obra, construida con muros de paja prefabricados y pretensados.

Característica	Valor
Dimensiones de un fardo	37 x 47 x 120 cm
Densidad	90 a 120 kg/m³
Conductividad térmica (λ)	0,045 a 0,052 W/(m·K)
Valor de λ adoptado para el cálculo	0,052 W/(m·K)
Factor μ (resistencia a la difusión de vapor)	Aproximadamente 1 a 2
Espesor de paja en el muro	47 cm
Resistencia térmica de la paja (R)	Aproximadamente 9,04 m²·K/W
Coeficiente de transmisión térmica (U) del muro	Aproximadamente 0,11 W/(m²·K)

Composición del muro

El muro exterior se compone de tres capas bien diferenciadas, dispuestas del interior al exterior para asegurar a la vez estructura, aislamiento y regulación higrométrica:

• Capa interior: 4 a 6 cm de revoque de tierra cruda. Este material asegura una regulación natural de la humedad relativa y aporta inercia térmica superficial.
• Núcleo del muro: 47 cm de paja en fardos. Este espesor constituye el elemento portante y el principal cuerpo aislante.
• Capa exterior: 4 a 5 cm de revoque de cal. Este revoque mineral protege la paja de la intemperie y sigue siendo permeable al vapor de agua.

El espesor total del muro es de unos 56 cm.

Origen y características de los fardos

Los fardos de paja utilizados en este proyecto se compraron directamente a un agricultor de la región. Se trata de pequeños fardos clásicos, un formato muy extendido: su sección de 37 × 47 cm corresponde a las dimensiones del canal de la empacadora, mientras que su longitud varía ligeramente de un fardo a otro.

• Dimensiones medidas: sección de 37 × 47 cm y longitud de unos 120 cm.
• Densidad: entre 90 y 120 kg/m³.
• Ejecución: los muros se prefabricaron en taller. Se aplicó la técnica de pretensado vertical para asegurar la estabilidad de la obra.

La paja es un subproducto del cultivo de cereales: se encuentra prácticamente en todas partes, y para abastecerse suele bastar con dirigirse a un agricultor cercano. Esta disponibilidad local limita el transporte y hace que el material sea accesible para la mayoría de los proyectos.

Aportación del pretensado estructural

Una particularidad de esta obra es el pretensado aplicado durante la fabricación de los paneles de muro. Cada muro, de 2,40 m de altura (equivalente a una pila de 6 fardos), se sometió a una carga de compresión de 1 000 kg por metro lineal.

Este pretensado presenta varias ventajas técnicas:

• Limitación del asentamiento: la compresión inicial reduce el riesgo de asentamientos diferenciales posteriores y, con ello, la aparición de fisuras en los revoques.
• Rigidez estructural: aumenta la cohesión del conjunto, lo que permite al muro recibir las cargas de la estructura de cubierta y asegurar la estabilidad de la obra.
• Homogeneidad: garantiza una densidad regular de la paja en toda la altura del muro, evitando zonas menos densas que podrían crear puentes térmicos o debilidades mecánicas.

Rendimiento térmico y cálculo del coeficiente U

El rendimiento térmico del muro se deriva directamente del espesor de paja y de su densidad.

• Conductividad térmica (lambda): para una paja con una densidad entre 90 y 120 kg/m³, la conductividad térmica se sitúa generalmente entre 0,045 y 0,052 W/(m·K). Para el cálculo adoptamos el valor de referencia de las reglas profesionales francesas de construcción con paja (RFCP, CP2012) para este rango de densidad, es decir, λ = 0,052 W/(m·K).

• Resistencia térmica (R): para un espesor de paja de 47 cm, la resistencia térmica se calcula con la fórmula R = e / λ:

  • R_paja ≈ 0,47 / 0,052 ≈ 9,04 m²·K/W.
  • Revoque interior de tierra cruda (5 cm, λ ≈ 0,8 W/(m·K)): R_tierra ≈ 0,05 / 0,8 ≈ 0,06 m²·K/W.
  • Revoque exterior de cal (4,5 cm, λ ≈ 0,87 W/(m·K)): R_cal ≈ 0,045 / 0,87 ≈ 0,05 m²·K/W.
  • Resistencias superficiales interior y exterior (EN ISO 6946): Rsi + Rse = 0,13 + 0,04 = 0,17 m²·K/W.
  • Resistencia total: R_total ≈ 9,04 + 0,06 + 0,05 + 0,17 ≈ 9,32 m²·K/W. Los revoques, densos y conductores, solo aportan alrededor del 1 % de esta resistencia: es la paja la que aísla.

• Coeficiente de transmisión térmica (U): el coeficiente U es la inversa de la resistencia total (U = 1 / R_total).

  • Cálculo: U = 1 / 9,32 ≈ 0,107, redondeado a 0,11.
  • Resultado: U ≈ 0,11 W/(m²·K).

En Suiza, el Modelo de prescripciones energéticas de los cantones (MoPEC) fija un valor límite de 0,17 W/(m²·K) para un muro exterior nuevo cuando la envolvente se justifica elemento por elemento: con 0,11 W/(m²·K), el muro queda claramente por debajo. En Francia, la RE2020 no fija un U máximo por cerramiento; evalúa el edificio en su conjunto mediante indicadores globales (Bbio, Cep), por lo que no es posible una comparación directa con el U de un muro.

El estándar de casa pasiva (Passivhaus) tampoco se define por el U de un muro, sino por el rendimiento de toda la casa: una demanda de calefacción de 15 kWh/(m²·año) como máximo, una muy buena estanqueidad al aire y un límite de energía primaria. Para lograrlo, se recomiendan cerramientos opacos con un U de unos 0,15 W/(m²·K) o menos. El muro de paja cumple esta recomendación, lo que constituye una buena base, pero no basta por sí solo para que un edificio sea pasivo.

Desfase térmico e inercia

El desfase térmico es el tiempo que tarda una variación de la temperatura exterior en repercutir al otro lado del muro. Se calcula según la norma EN ISO 13786, a partir del espesor, la conductividad, la densidad y la capacidad térmica de cada capa. Este cálculo proporciona además un segundo indicador, a menudo más elocuente: la amortiguación, es decir, el factor por el que se divide la amplitud de las variaciones de temperatura al atravesar el muro.

• Valores calculados: hemos modelizado nuestro muro con la calculadora en línea Ubakus (revoque de tierra 5 cm, paja 47 cm con λ = 0,052 W/(m·K), ρ = 100 kg/m³ y c = 2000 J/(kg·K), revoque de cal 4,5 cm). El resultado es un desfase de unas 24 horas y una amortiguación superior a 100. Son valores calculados, no medidos: dependen de las hipótesis adoptadas, en particular de la capacidad térmica de la paja.
• Influencia del espesor: el desfase aumenta con el espesor. Con las mismas hipótesis y 35 cm de paja, sería de unas 19 horas.
• Efecto concreto: con una amortiguación superior a 100, una diferencia de 15 °C entre el día y la noche en el exterior se traduce en una oscilación de menos de 0,15 °C en la cara interior del muro. Más allá de una docena de horas, el valor exacto del desfase importa poco: es esta amortiguación la que protege el interior del calor estival. El confort de verano depende entonces sobre todo de las ventanas (protección solar) y de la ventilación nocturna.

λ: conductividad térmica; ρ: densidad; c: capacidad térmica másica, es decir, la energía necesaria para elevar 1 °C la temperatura de 1 kg de material. El producto ρ × c indica la cantidad de calor que puede almacenar un metro cúbico de material: unos 0,2 MJ/(m³·K) para la paja, frente a 2,4 MJ/(m³·K) para el hormigón.

Permeabilidad al vapor y confort interior

El diseño del muro respeta el principio de la transpirabilidad, es decir, la capacidad de los materiales para dejar difundir el vapor de agua.

• Factor de resistencia a la difusión de vapor (μ): la paja presenta un factor μ muy bajo (aproximadamente 1 a 2), claramente inferior al de la tierra cruda (3 a 5) y al de la cal (5 a 8).
• Gestión de la humedad: esta homogeneidad de propiedades permite que el vapor de agua producido en el interior del edificio atraviese el muro y se evacue hacia el exterior, sin encontrar una barrera de vapor sintética que lo bloquee.

Este funcionamiento permite mantener una higrometría interior estable, generalmente entre el 40 y el 60 %, lo que contribuye al confort de los ocupantes y previene los riesgos de condensación en el núcleo del muro.

Comparación con otros tipos de muro

Para situar nuestro muro, las tablas siguientes lo comparan con muros exteriores construidos habitualmente hoy en día, con los espesores de aislamiento que suelen elegirse para cumplir las exigencias actuales. Los valores son órdenes de magnitud: varían según los productos elegidos y los detalles de ejecución.

Los muros comparados

Tipo de muro	Composición habitual (int. → ext.)	Espesor total
Paja portante (nuestro muro)	Tierra cruda 5 cm + paja 47 cm + cal 4,5 cm	≈ 56 cm
Hormigón + poliestireno (aislamiento exterior)	Hormigón armado 20 cm + EPS 20 cm + revoque	≈ 43 cm
Hormigón + poliuretano	Hormigón armado 20 cm + PIR 14 cm + fachada ventilada	≈ 40 cm
Ladrillo + lana de roca	Ladrillo cerámico 15 cm + lana de roca 20 cm + revoque	≈ 38 cm
Ladrillo aislante (una hoja)	Bloque cerámico alveolado 42,5 cm + revoques	≈ 46 cm
Entramado de madera + lana de vidrio	Placa de yeso + barrera de vapor + lana de vidrio 24 cm entre montantes + tablero + revestimiento	≈ 32 cm
Entramado de madera + fibra de madera	Placa de yeso + freno de vapor + fibra de madera 24 cm + panel de fibra de madera 6 cm + revoque	≈ 32 cm

Aislamiento

Tipo de muro	U (W/(m²·K))
Paja portante (nuestro muro)	≈ 0,11
Hormigón + poliestireno (aislamiento exterior)	≈ 0,17
Hormigón + poliuretano	≈ 0,15
Ladrillo + lana de roca	≈ 0,16
Ladrillo aislante (una hoja)	0,16 a 0,20
Entramado de madera + lana de vidrio	≈ 0,19
Entramado de madera + fibra de madera	≈ 0,16

Los aislantes sintéticos permiten muros más delgados, pero ninguna de estas composiciones habituales alcanza la U ≈ 0,11 W/(m²·K) de nuestro muro sin aumentar mucho el espesor de aislante.

Confort de verano

Tipo de muro	Desfase	Amortiguación
Paja portante (nuestro muro)	≈ 24 h	> 100
Hormigón + poliestireno (aislamiento exterior)	≈ 9,5 h	> 100
Hormigón + poliuretano	≈ 10 h	> 100
Ladrillo + lana de roca	≈ 14 h	> 100
Ladrillo aislante (una hoja)	26 a 30 h	> 100
Entramado de madera + lana de vidrio	≈ 7 h	≈ 6
Entramado de madera + fibra de madera	≈ 15 h	≈ 30

Todos los muros que combinan una masa importante con un buen aislamiento (paja densa, bloque alveolado, hormigón o ladrillo aislados por el exterior) dividen las variaciones de la temperatura exterior por más de 100. Los entramados de madera ligeros amortiguan mucho menos: unas 6 veces con lana de vidrio y 30 con la fibra de madera, más densa. A escala de una estancia, sin embargo, el confort de verano depende sobre todo de las protecciones solares, de la masa interior y de la ventilación nocturna: el muro es solo uno de sus elementos.

Gestión del vapor

Tipo de muro	Permeabilidad al vapor
Paja portante (nuestro muro)	Abierta (μ 1 a 8)
Hormigón + poliestireno (aislamiento exterior)	Cerrada (μ EPS 20 a 100, hormigón 80 a 130)
Hormigón + poliuretano	Cerrada (revestimientos de aluminio)
Ladrillo + lana de roca	Abierta (μ ≈ 1) con un revoque transpirable
Ladrillo aislante (una hoja)	Abierta (μ 5 a 10)
Entramado de madera + lana de vidrio	Cerrada en el interior (barrera de vapor)
Entramado de madera + fibra de madera	Abierta (μ 3 a 5)

Los muros cerrados (barrera de vapor, aislantes sintéticos) exigen una estanqueidad perfecta; una fuga puede atrapar la humedad dentro del muro. Los muros transpirables (paja, fibra de madera, ladrillo de una hoja) dejan migrar el vapor y secarse de forma natural.

Origen de los materiales

Tipo de muro	Origen del aislante
Paja portante (nuestro muro)	Biobasado, local, almacena carbono
Hormigón + poliestireno (aislamiento exterior)	Petroquímico
Hormigón + poliuretano	Petroquímico
Ladrillo + lana de roca	Mineral, fabricación de alto consumo energético
Ladrillo aislante (una hoja)	Arcilla cocida, cocción de alto consumo energético
Entramado de madera + lana de vidrio	Mineral, fusión de alto consumo energético
Entramado de madera + fibra de madera	Biobasado

La paja es un coproducto agrícola muy poco transformado que almacena carbono, mientras que el cemento, la arcilla cocida, las lanas minerales y los aislantes petroquímicos requieren mucha energía para su fabricación.

Valores calculados con la calculadora en línea Ubakus: U según EN ISO 6946, desfase y amortiguación según EN ISO 13786 (relación entre las amplitudes de temperatura de las caras exterior e interior). Puentes térmicos puntuales no incluidos. Propiedades adoptadas (λ en W/(m·K), ρ en kg/m³, c en J/(kg·K)): paja 0,052 / 100 / 2000; hormigón armado 2,3 / 2400 / 1000; EPS 0,035 / 20 / 1450; PIR 0,022 / 32 / 1400; ladrillo cerámico 0,40 / 900 / 1000; lana de roca 0,035 / 100 / 1030; bloque alveolado 0,07 a 0,09 / 650 / 1000; lana de vidrio 0,035 / 15 / 1030; fibra de madera 0,038 / 50 / 2100; panel de fibra de madera 0,046 / 230 / 2100; montantes de abeto que ocupan el 15 % de la superficie. Como recuerda Ubakus, estos indicadores sirven para comparar cerramientos entre sí y no permiten prever la temperatura de una estancia.

Durabilidad y resistencia

La durabilidad de un muro de paja depende de su protección frente a la humedad líquida. La ejecución adoptada incluye:

• Un zócalo elevado sobre el nivel del agua para alejar la paja de la humedad capilar ascendente y de las salpicaduras de lluvia.
• Aleros de cubierta suficientes para proteger las fachadas.
• Un revoque de cal exterior impermeable al agua de lluvia pero permeable al vapor.

En cuanto a la resistencia al fuego, la elevada densidad de la paja (90-120 kg/m³) y la presencia de revoques minerales a ambos lados limitan la combustión. En caso de incendio, la capa superficial del revoque o la capa externa del fardo se consume lentamente y forma una capa carbonizada que protege el núcleo del fardo y mantiene la capacidad portante del muro durante un tiempo considerable.

Conclusión

El uso de fardos de paja pretensados, de producción local y que ofrecen 47 cm de aislamiento, permite alcanzar niveles elevados de rendimiento térmico (U ≈ 0,11 W/(m²·K)) con un desfase calculado de unas 24 horas y una amortiguación muy fuerte de las variaciones de temperatura, sin dejar de asegurar la estabilidad estructural de la obra. Combinada con revoques naturales (tierra y cal), esta técnica ofrece un sistema constructivo coherente, que controla los flujos térmicos e higrométricos, para un edificio duradero y eficiente energéticamente cuyos muros superan con holgura las exigencias del MoPEC para los elementos constructivos.