Guía de la Cal
Aproximación a un ligante noble y milenario.
Historia de la cal y de las cales
El origen del uso de la cal, que se data a partir de hace más de 7.000 años, en el albor de las civilizaciones humanas, da lugar al uso de uno de los materiales más versátiles y extendidos que se hayan empleado por el hombre en la construcción.
Ha sido empleado en el diseño arquitectónico y en la construcción de todas las civilizaciones antiguas desde Egipto, la América precolombina, China, Grecia, Roma, etc. como material capital.
Su empleo más habitual fue en mamposterías, revocos, enlucidos y encalados, llegando a sofisticarse su uso hasta los esgrafiados, las pinturas al fresco, estucos de muchos tipos, incluidos los estucos al fuego y, evolucionando los oficios ligados a ella desde Grecia a nuestros días, pasando por Roma, y los periodos medievales, renacentista, barroco, etc., siendo muy recuperado valorado por el modernismo.
La cal utilizada desde el origen siempre fue cal aérea con sus diferentes particularidades locales debido al origen geológico de su composición en cada lugar.
El papel de esta cal en la construcción como aglomerante para morteros, revestimientos y pinturas ha sido preponderante hasta el siglo XIX, cuando gracias a la revolución industrial y el descubrimiento del cemento Pórtland en 1824, éste hace caer a la cal en el olvido, desapareciendo progresivamente y casi por completo de la construcción civil y residencial, permaneciendo su uso y sus oficios aplicados vivos casi exclusivamente en las obras de restauración patrimonial.
Afortunadamente, esta misma revolución industrial trajo consigo la aparición del cemento natural y de las primeras cales hidráulicas.
Gracias a la cal han llegado hasta nuestros días edificios de la gran talla y nobleza de pirámides, templos y palacios y ha decorado obras tan prestigiosas como los frescos, esgrafiados y estucos que les decoran.
El uso de la cal por los constructores durante milenios se circunscribía a las cales disponibles en las canteras y caleras más próximas, por lo que no era posible, al contrario que en la actualidad, escoger el tipo de cal más idónea para cada realización.
Las cales y sus denominaciones eran conocidas por su localidad y por sus propiedades concretas. Hoy en día, la tecnología y tecnificación en la producción, los controles de calidad y la posibilidad de aditivar, de manera prioritariamente natural y sostenible, permite que las posibilidades de uso específico y especializado de productos a base de cal se multipliquen.
Esto, unido a las posibilidades de unión con otros ligantes naturales o entre ellas mismas, hace que su uso actual sea de amplísimo rango y que la elección de cales para restauración para nuevas construcciones pueda ser realizada en virtud de criterios técnicos y funcionales, gracias a la evolución de las calidades y prestaciones a medida.
Tipos de cales en la actualidad
A través del siguiente cuadro vamos a conocer las clasificaciones normativas y descripciones de las cales aéreas e hidráulicas en la actualidad:
Análisis técnico de los tipos de cal disponibles en la actualidad:
La roca caliza es bastante abundante en la corteza terrestre, llegando a calcularse entre un 15 y un 20 % de la composición de la misma. Dependiendo de la naturaleza del tipo de piedra caliza empleada en la cocción, podemos obtener diversos tipos de cal. Las que nos interesan en el mundo de la construcción son:
- La cal aérea, procedente de una roca caliza pura.
- La cal hidráulica natural, procedente de una roca caliza arcillosa con contenido rico en otros minerales.
- El cemento natural, procedente igualmente de una una roca caliza arcillosa con contenido rico en otros minerales.
La cal aérea
La cal aérea se obtiene de piedra caliza con un alto grado de pureza en carbonato cálcico – CaCO₃ – que tras ser extraida de la cantera, se calcina en un horno a unos 900 °C convirtiéndose en cal viva – CaO – mediante la cesión de CO₂ al aire.
Esa cal viva, (se diría que es aún “puro fuego” del horno), se “apaga” con agua y se convierte en la cal o hidróxido de cal – Ca(OH)₂ – (cal en pasta o en polvo según el modo de apagado y la cantidad de agua que interviene). Una vez amasada y mezclada con las arenas y agua, obtenemos el mortero o argamasa que se aplica en la construcción.
Cuando ésta masa pierde el agua, la cal comienza a carbonatar, y a endurecer, desde el exterior hacia el interior, convirtiéndose de nuevo y poco a poco, en carbonato cálcico – CaCO₃ – que tiende a convertirse en lo que era al principio. Este carbonato, presente en la piedra caliza, en las conchas marinas, en nuestros huesos, etc, es un material con una gran capacidad de almacenar calor y por tanto de proteger lo que alberga.
La cal hidráulica
La cal hidráulica proviene de aquella piedra caliza que, por el porcentaje de “impurezas naturales” que tenía junto con el carbonato cálcico, alrededor de un 20-25 % de aluminio, sílice, hierro, etc., podía ser calcinada, dando lugar a una cal hidráulica. Debido a esas “impurezas”, sólo una temperatura mayor que la de la calcinación tradicional de los hornos de leña, podría convertir en cal hidráulica esa piedra. Fue con la llegada de los altos hornos cuando se consiguió una cal con dichas características hidráulicas (a pesar de ser en un 75-80 % aérea).
Dependiendo del porcentaje de impurezas contenidas en cada piedra podemos obtener cales de diferente grado de hidraulicidad, medidas en función de su grado de resistencia mecánica a la compresión: NHL 5, NHL 3,5 y NHL 2.
El cemento natural
El cemento natural proviene del mismo tipo de piedra caliza que las cales hidráulicas naturales, con la única diferencia de que su fase hidráulica, es decir, las impurezas que se acompañan al carbonato cálcico en su composición le confieren propiedades de endurecimiento más rápido y más consistente, incluso debajo del agua. Técnicamente, se puede decir que es una cal hidráulica con propiedades hidráulicas aún mayores.
Calcinación de cales y cementos
CALES AÉREAS (CL): entre los 700º a 900º se descompone el carbonato cálcico disociándose en dióxido de carbono que va a la atmósfera y óxido de calcio (cal viva).
CALES HIDRÁULICAS NATURALES (NHL) Y CEMENTOS NATURALES (CN): a los 700º la arcilla ha perdido toda su agua higroscópica y se descompone en dióxido de silicio y trióxido de dialuminio; entre los 700º a 900º como hemos comentado, el carbonato cálcico se disocia en dióxido de carbono y óxido de calcio; entre 900-1200º reacciona parte del óxido de calcio dando lugar a silicatos bicálcicos o belita (2CaOSiO2, simplificado como C2S), aluminatos cálcicos y ferroaluminato.
CEMENTOS (NO NATURALES): superan esta temperatura, siendo necesario alcanzar los 1450º para los cementos grises, y 1650º necesarios para producir los cementos blancos que eliminan el óxido de hierro como fundente para evitar las tonalidades grises (el cemento blanco es el más contaminante de todos, siendo falsa la afirmación de la ausencia de sales). Estas altas temperaturas son las responsables de la creación del silicato tricálcico o alita (3CaOSiO2, simplificado como C3S) responsable de las altas resistencias y fraguados rápidos de los cementos.
¿Qué diferencia hay entre una cal aérea, una cal hidráulica y un cemento natural?
El nombre dice claramente cuál es la diferencia, pero la verdad, es que mucha gente tiene la misma duda que tú. La cal aérea endurece en contacto con el CO2 del aire en un proceso de endurecimiento llamado carbonatación, mientras que la cal hidráulica endurece en contacto con el CO2 agua en un proceso de endurecimiento llamado fraguado.
Son muy parecidas, pero se comportan de un modo muy distinto. A la cal aérea se le llama cal o hidróxido de cal – Ca(OH)₂ – y la cal hidráulica tiene un comportamiento muy parecido aun cemento – sus siglas en inglés son NHL (Natural Hydraulic Lime).
De ambas existen varios tipos.
Durante miles de años (hasta el s.XIX) se ha producido exclusivamente la cal aérea (y según su grado de pureza se le ha llamado de un modo u otro) y se ha empleado para diferentes usos en la construcción, las artes plásticas, la Ingeniería civil, etc. Es el ligante más universal que existe, solo comparable con el barro o arcilla.
Más rápida y fuerte en el primer momento de la puesta en obra que la cal aérea de siempre, el éxito de la hidráulica fue inmediato, porque se aceleraban los tiempos en la obra permitiendo aplicar una capa más gruesa que la aérea, evitando así los sucesivos revocos de 4-6 mm de la cal aérea.
El cemento natural, sin embargo, sirvió desde un principio para dar forma a grandes logros de la edificación popular y civil, debido a sus extraordinarias cualidades de endurecimiento y estructuralidad, así como de comportamiento al agua.
La historia se empezó a complicar aún más, cuando a esa piedra debidamente molida, se la sometía a unas temperaturas aún mayores y se le añadían cenizas y otras sustancias ajenas, que le conferían una dureza y rapidez extraordinarias con respecto a cualquiera de los dos tipos de cales.
Así nació el cemento. Un material con un origen calizo, que aditivado y calcinado a muy altas temperaturas se ha convertido en un símbolo de nuestra civilización actual. Pero no es un producto natural, genera múltiples patologías y además contribuye activamente al aumento de CO₂ en la atmósfera, pues se emite una Tn de CO₂ por cada Tn de cemento que se produce y no lo recupera al igual como la cal, que durante años lo va recogiendo de nuevo del aire, como las plantas, para ir carbonatando y endureciendo poco a poco.
Algunas elecciones de tipo de cal para diversas aplicaciones
Restauración y rehabilitación de Patrimonio (histórico y popular)
La cal aérea es idónea para la restauración de edificios históricos, tal como la utilizaron nuestros ancestros. Su resistencia al paso del tiempo queda patente en construcciones antiguas de todo el mundo. ¿Por qué es mejor?
Por su compatibilidad con los materiales existentes es fundamental para la durabilidad de los trabajos de remodelación. Hay que recordar que todos los edificios antiguos, tanto patrimoniales como populares están diseñados sin cimentación moderna ni impermeabilización en el arranque de los muros, por lo que será prácticamente imposible evitar en ellos las humedades interiores, y cuanto más transpirable sea el muro, menos patologías arrastrará. Esto implica no utilizar cementos ni pinturas plásticas, pues se rompe la dinámica de funcionamiento del edificio y lo deterioramos internamente a gran velocidad, circunstancia que se da con enorme asiduidad en la rehabilitación del patrimonio popular: casas de campo, cortijos, casonas, masías, molinos, etc.
Los morteros y revoques a base de cal aérea son flexibles, lo que reduce el riesgo de que se produzcan fisuras en los revestimientos y en los módulos de mampostería por lo que además protege la estructura original de posibles fuerzas transversales y daños.
Esto no implica el uso de cales hidráulicas y cementos naturales en estos edificios, pues bajo criterio técnico pueden ayudar y proporcionar apoyo en cada fase de su rehabilitación.Las ventajas de la cal sobre el cemento convencional son la ausencia de retracciones mecánicas, la plasticidad y elasticidad, la permeabilidad al vapor de agua y transpirabilidad, que evita condensaciones y no contiene sales solubles y aditivos añadidos, además del inferior coste energético de su producción con una huella de carbono mucho más baja.
Morteros para cimentaciones y asentamiento de piedra natural y bloques de fábrica
La cal aérea aporta la mayor trabajabilidad y flexibilidad debido a una mayor finura frente a la cal hidráulica natural, pero es preferible la cal hidráulica ya que aparte de buena trabajabilidad y flexibilidad tiene mayor resistencia a la compresión y una mayor resistencia inicial con la ventaja de poder adelantar el trabajo rápido con ahorro de tiempo y dinero.
Además, tolera las transferencias de humedades y sales minerales. Gracias a su mayor endurecimiento inicial la cal hidráulica natural permite al constructor realizar trabajos en el exterior durante todo el año, también en los meses del invierno, siempre que se proporciona una protección contra altas temperaturas, hielo y aguas pluviales durante las primeras 72 horas de cura.
Construcción de piscinas naturales y estanques, almacenaje de aguas pluviales…
El cemento natural es aquí el mejor de los ligantes debido a sus superiores prestaciones en todos esos ámbitos y capaz de endurecerse incluso debajo del agua, sin la presencia de aire. De entre las cales, la hidráulica natural (NHL 5) sería la más apropiada, ya que es la más impermeable y resistente a la compresión.
Revestimientos exteriores e interiores
Los morteros para revestimientos exteriores pueden realizarse tanto con cal hidráulica como con cal aérea. Si bien la cal hidráulica tiene mayor resistencia mecánica y más rápida impermeabilidad en el tiempo que la aérea, ésta acaba cristalizando más que la anterior y absorbiendo mejor los asentamientos y movimientos de obra debido a su mayor plasticidad y maleabilidad.
Los revestimientos interiores podrían ser compuestos de un revestimiento base de mortero de cal hidráulica natural y un acabado fino (en una o varias capas) a base de mortero de cal aérea, sin o con pigmento lo que en su totalidad es un estuco de cal.
La elevada finura y máxima trabajabilidad de la cal aérea, que se puede aumentar aún más trabajando con cal grasa en pasta, siendo responsable de un mejor resultado final del acabado.
Su elevada transpirabilidad es responsable de un efecto máximo de compensación de vapores de agua en la vivienda, regulando la higrometría, especialmente de los interiores, así como de contribuir a un excelente aislamiento térmico.
Fijación de tejas, solería (interior y exterior) y piezas de decoración murales
Para la colocación de tejas la mejor opción es la cal hidráulica 3,5. Sin embargo, para la realización de soleras, la hidráulica 5 es la mejor, incluso en unión a un cemento natural, debido a la resistencia mecánica que proporcionan, así como la máxima impermeabilidad. Para la fijación de piezas decorativas cerámicas o de piedra natural en superficies verticales, además de elaborar un mortero con alto contenido de cal y óptima granulometría, se podría aplicar un mortero a base de cal hidráulica (resistencia mecánica y buena adherencia) y pasta de cal grasa (aumento de adherencia).
Reflexión final: ¿Porqué la cal en la construcción actual?
12 razones para utilizar la cal en la construcción contemporánea
1. La cal es permeable al vapor de agua.
En otras palabras, el vapor puede pasar a través de ella de una manera que no sucede con otros materiales más densos como el cemento o los enlucidos basados en polímeros sintéticos. Esto permite que los edificios respiren, para que cuando se forme humedad, ésta pueda escapar. Y eso es importante porque la humedad, efectivamente el agua, es el enemigo de todos los materiales naturales como la piedra, la madera y el hierro. La cal debe ser la primera opción cuando se busca garantizar que un edificio mantenga su integridad estructural y se mantenga protegido durante muchos años.Esto significa que la cal es buena para absorber y liberar la humedad, es decir, que puede actuar como un regulador ambiental de la humedad, ejerciendo un control natural de la misma, especialmente en interiores, eliminando la humedad del aire cuando hay demasiada, y liberándola cuando el aire se vuelve muy seco, lo que hace que las condiciones de vida sean más agradables.
2. Sin condensación.
Debido a que la humedad no se está acumulando en las habitaciones, cuando se usa cal para la construcción, no se acumula condensación en la superficie de las paredes, lo que puede provocar el crecimiento de moho, algo que no solo es antiestético, sino que también puede provocar la liberación de esporas, poco saludables para respirar. Esto es importante para mantener una buena calidad del aire interior de su vivienda, especialmente si alguien padece afecciones como asma, alergias, …
3. Fuerza y adherencia duraderas.
Dado que una de las propiedades de la cal es que está hecha de partículas muy finas, mucho más pequeñas que las que forman el cemento, es muy «pegajosa». Esto significa que penetra en los pequeños espacios en la superficie de otros materiales, lo que le permite unirse a ellos extraordinariamente bien para una adhesión duradera.
4. Es flexible y deformable.
Dado que la cal es un material de construcción ‘flexible’ y que da un poco de sí cuando se mueve un edificio, es mucho más ‘indulgente’ que los materiales de cemento, más densos, que pueden agrietarse o deformarse o partirse incluso con un poco de movimiento del suelo, o hincharse. También es más segura para los materiales adyacentes, ya que la cal no causa daños físicos a los materiales con los que se toca, algo que sí puede suceder cuando se utilizan mezclas de mortero a base de cemento demasiado fuertes en su encuentro con maderas, hierros, yesos, etc.
5. La cal perdura.
La longevidad y buen envejecimiento de este material es muy elevada, ya que las superficies y los materiales elaborados con la cal se vuelven más fuertes con el tiempo mediante la carbonatación y a través de la formación de cristales de calcita que se forman en ambientes ricos en cal, algo que no ocurre con los cementos.
Pero para evidencias de las propiedades perdurables de la cal, el Templo del Panteón de Roma, cuya cúpula de hormigón de tierra y cal no solo se extiende a lo largo de 43 metros sin armaduras de ningún tipo, sino que se construyó hace casi 2.000 años. Más cerca de su casa, las Iglesias, catedrales y edificios del primer tercio del siglo XX hacia abajo, están todos hechos con cal.
6. La cal es ecológica.
Es un material de baja huella de carbono. No solo absorbe dióxido de carbono potencialmente dañino de la atmósfera, sino que la cantidad de energía requerida para producirlo en primer lugar, es decir, la energía incorporada, es enormemente menor que la requerida para la producción de cemento. Y como se puede producir a pequeña escala, hay menos impacto en el área local de producción. Además, es segura para el medio ambiente: la cal es un material natural, no ‘lixivia’ productos químicos dañinos, por lo que, a diferencia de muchos más productos sintéticos, se puede usar cerca de cursos de agua sin riesgo de dañar la vida silvestre o el hábitat.
7. Se asocia bien con otros materiales.
Debido a que la cal se une bien con muchas cosas, tanto el material natural como el reciclado se pueden incorporar fácilmente en las mezclas de cal, pudiéndose obtener compuestos aislantes y/o termorreflectivos, añadiendo cáñamo, corcho o perlas de vidrio reciclado. Así mismo, todas las cales y cementos naturales son compatibles y mezclables entre sí. Entre sus multiusos, destaca que también puede incorporarse a sistemas de construcción modernos y efectivos, como, por ejemplo, los sistemas SATE, donde se utiliza un enlucido de cal como acabado tras una capa aislante de corcho natural o de fibra de madera sobre la superficie ya preexistente.
8. Es fácil de trabajar
A pesar de la mala reputación que algunos han querido atribuirle, la cal es un excelente material para trabajarlo en obra. Los morteros de cal y las aplicaciones de cal permanecen lisos y maleables, incluso aplicados sobre bloques porosos. Esta «trabajabilidad» ayuda enormemente a garantizar que las juntas estén llenas y los enlaces sean buenos, lo cual es esencial para una buena mano de obra. Más allá de eso, esta facilidad de trabajo también significa que se pueden añadir agregados de diversos tamaños a la mezcla de cal para mejorar aún más el rendimiento y crear diferentes apariencias.
9. Desinfectante, bactericida, y antiséptica.
Debido a que es cáustica dado su elevado Ph, la cal tiene cualidades bactericidas y desinfectantes, especialmente cuando se usa como agua de cal, pero lo mismo ocurre con los morteros de cal, las mezclas de cal y los plastes de cal. Esto significa que resistirá la acumulación de mohos que pueden llevar a dificultades respiratorias, creando un ambiente de vida más saludable y haciendo de la cal un material ideal para la construcción.
10. La cal es autógena.
Lo que significa que puede curarse a sí misma. Si bien los movimientos en edificios ‘rígidos’ unidos a cemento tienden a producir grietas, el mismo movimiento en edificios donde se usa cal produce muchas grietas finas. Cuando el agua penetra en ellos, disuelve la cal «libre» que encuentra en su interior, depositándola allí dónde es necesaria a medida que se evapora. De esta manera, la cal se sella y sana.
11. La cal se mezcla con el paisaje.
La cal es perfecta para crear un acabado discreto que se integra naturalmente en una localidad de una manera que es difícil o imposible con productos más contemporáneos. Tiene la capacidad de envejecer de manera estética y crear pátinas de gran belleza que se integran en el paisaje y en la trama urbana embelleciendo el entorno. Esto puede ser importante cuando intenta cumplir con los requisitos de planificación local, o para crear una imagen que simpatice con una identidad local.
12. Hermoso acabado natural.
La cal como acabado superficial es estéticamente agradable, con un aspecto más «natural» que proviene de la doble refracción de la luz a través de los cristales de calcita que están presentes en ella. Esto crea una textura más suave de la que se obtiene con productos a base de cemento «más duros», que pueden complementar la apariencia de edificios contemporáneos o tradicionales. Con la cal, también obtiene un acabado visual único en cada aplicación, con la superficie desarrollando rápidamente una ‘pátina’ distintiva que tiene un brillo translúcido, algo que se ve, por ejemplo, en los hermosos edificios de Venecia.
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