ARQUITECTURA

La Madera Laminada:

Una Alternativa Estructural y Ambiental Jorge Augusto Barrera Periodista M&M

La estética y la tecnología, son dos caracteristicas que califican a la madera laminada como uno de los materiales con las suficientes propiedades físicas, mecánicas y sismorresistentes para ser aprovechado en la construcción de grandes y pequeñas luces.

La madera laminada es considerada, por la industria, como el mejoramiento de la madera maciza, material con el cual es posible fabricar vigas y estructuras con mayores dimensiones y del que se resaltan sus propiedades físico mecánicas, no sólo comparada con la madera maciza, sino también con materiales tradicionales para la construcción como el acero y el concreto; frente a ellos, la madera laminada a simple vista está un paso más adelante por sus cualidades estéticas. En regiones como Estados Unidos, Europa, Asia, y algunos países latinoamericanos como Argentina, Chile y Brasil, los beneficios de este material han sido bien aprovechados y ampliamente popularizados tras grandes cantidades de madera laminada que producen. En Colombia, por su parte el uso de este material ha sido, de alguna manera, restringido debido a la falta de conocimiento que existe sobre sus

10

Visítenos en: www.revista-mm.com

bondades; pese al alto potencial de materia prima que tiene el país; así lo manifestó el Ingeniero Fabián Echeverri, Director del Departamento Técnico de Ripoll Laminados SAS., durante el ‘Primer Encuentro de Adelantos Tecnológicos en Productos Madereros y sus Derivados’, organizado por la Universidad Distrital Francisco José de Caldas, en el mes de octubre del 2010. Las piezas fabricadas de madera laminada, por lo general, se emplean para cubrir obras de grandes luces o longitudes, pues tienen la capacidad de soportar cargas de varias magnitudes en forma rectilínea y lograr curvas en ciertas construcciones como: hangares, fábricas, bodegas, coliseos, edificios y casas, entre otras. En Colombia, la producción de este tipo de madera es muy baja para la construcción de grandes edificaciones; para el Ingeniero Luis Felipe López, Gerente de Instalaciones de la Empresa Refocosta, la madera laminada en el país es usada, principalmente, para fabricar elementos de ornamentación como escaleras, marcos para ventanas, pisos etc.

Foto: www.gacetacartagonova.com

ARQUITECTURA

Según el Ingeniero López, la madera laminada no es realmente económica para cubrir pequeñas luces, pero por el contrario, si resulta económica para la construcción de grandes luces a comparación de materiales como el acero y concreto.

¿Qué es la Madera Laminada? La madera laminada encolada estructural (MLE), se presenta en piezas de madera seca, maciza en sección transversal rectangular, de resistencia incrementada y con un ancho fijo

Foto: Ripoll Laminados SAS.

El detalle y la perfección en los acabados de este material, hace que no solo estructuralmente sino también estéticamente sea llamativo para su uso.

Visítenos en: www.revista-mm.com

y una altura constante o variable de eje recto o curvo, constituidas por láminas o tablas con espesores entre los 20 y 45 milímetros (mm), libres de defectos y unidas con un adhesivo de alta resistencia y presión. El Ingeniero López afirma que en países como Estados Unidos, ya se fabrican vigas laminadas hasta de 120 metros de largo, mientras que en Colombia se han alcanzado a construir sólo vigas de máximo 60 metros de luz, aunque la industria tiene la posibilidad de fabricar elementos estructurales de mayores longitudes. Referente a esto, el Ingeniero Echeverry explica que el transporte de este tipo de material es uno de los mayores impedimentos locales para la producción de madera laminada; pues en comparación con los países industrializados que cuentan con vías férreas para la movilización de este material, Colombia adolece de ellas. La primera vez que se utilizó madera laminada en el mundo fue durante el siglo XVI, los diseñadores de la época la usaron para fabricar elementos

11

ARQUITECTURA desarrollaron nuevas tecnologías para realizar láminas de mayor luz en arcos, lo que dio impulso su uso industrial aunque, denuncia el Ingeniero López, “en nuestro país, la madera laminada es un elemento más ornamental que estructural, pese a tener propiedades y funciones iguales o mejores, mayor resistencia que el acero, el concreto y el aluminio”.

Es común que el transporte de madera laminad en Colombia se realice en camiones a comparación de otros países donde es tan común su comercialización, que se tienen que fabricar vagones especiales para el transporte de madera. Foto: Ripoll Laminados SAS.

decorativos que pudieran adornar el Palacio de las Tullerias de París. Para entonces, se utilizaba, para pegar las uniones, sustancias como colas animales y vegetales o elementos como clavos, pernos, bridas, tarugos o chazos. Fue hasta poco antes de 1900, cuando el suizo Otto Hetzer fabricó la primera viga laminada curva con adhesivos industriales, proceso que se conoce como “estructura Hetzer”, que adoptaron varios países industrializados para construirlas y que se mantiene vigente, actualmente, entre las empresas dedicadas a este tipo de producto. Particularmente, la historia de la madera laminada en Colombia –en comparación con la de otros países– es muy reciente; según el Ingeniero Echeverri en la década de los 50´s fueron construidos los primeros edificios en este material como: el laboratorio de Hidráulica de la Universidad Nacional (Bogotá), el Hangar de Avianca en Soledad (Atlántico) y algunos pabellones de Corferías. A pesar que la industria colombiana conocía de este material, sólo

12

es hasta la década de los 90´s y en ciudades como Medellín y Bogotá, cuando comienza la producción formal de vigas laminadas de seis y siete metros. Durante este tiempo –y gracias a las capacitaciones de ingenieros chilenos– se

Resistencia de la Madera Laminada Vs. Otros Materiales Durante muchos años, la madera laminada ha sido comparada con otros materiales como el acero y el concreto, debido a su alta durabilidad y resistencia a factores como el fuego, la humedad y las termitas; sin embargo precisamente por ser considerados estos factores, los principales enemigos de la madera, su uso industrial en Colombia se ha visto minado, bajo un halo claro de desconfianza; en verdad, injustificada.

Foto: Ripoll Laminados SAS.

Interior y exterior de una cúpula fabricada de madera laminada en la ciudad de Facatativa –Colombia.

Visítenos en: www.revista-mm.com

ARQUITECTURA Según el Ingeniero Fabián Echeverri, la alta durabilidad y rendimiento de este material tiene origen en su mantenimiento y tratamiento; de hecho, estas condiciones presentan índices mejores que los registrados por la madera común. A nivel de resistencia mecánica, es el proceso de encolado al que se someten las piezas, el responsable de aumentar hasta en un 30 por ciento la eficiencia de esta variable, en comparación con una pieza de madera maciza de igual sección. Se ha creído por algunos sectores, que la madera laminada tiene un comportamiento ineficiente frente al fuego; sin embargo, el bajo coeficiente de conductividad térmica –particularmente de este material– hace que mantenga invariables sus características durante mayor tiempo, comparada con otros materiales como acero y el concreto, en caso de ser afectados por las llamas. No en vano, por el hecho de ser madera, al momento de incendio, el material crea capas de carbón externas que retrasan la difusión del calor hacia su interior, lo que se transforma en una barrera térmica que actúa como aislante y evita que la zona interior de la pieza sufra modificaciones, favoreciendo la conservación de sus propiedades mecánicas. Conductividad y Expansión Térmica de la Madera Laminada Material

Coeficiente de Expansión térmica

Coeficiente de Conductividad térmica Kcal/h/m°C

Madera

5.1 x 10E -06

0.15

Acero

10.x 10E -06

1.15 – 1.40

Concreto

20.x 10E -06

35 - 55

Cobre

350.00

La tabla muestra como la conductividad térmica (Kcal/h/ m°C) mide la transmisión del calor a través del material cuando es sometido a cambios de temperatura. Para el caso particular, la conductividad de la madera es 0,15, lo cual quiere decir que en este material, el calor viaja aproximadamente 20 veces menos que en el concreto (35-55) y cerca de 300 veces menos que en el cobre. De otra parte, la expansión térmica –que trata sobre la variación en dimensiones que puede tener un material cuando se somete a cambios de temperatura–comparada con otros materiales como el acero y el concreto, se expande la mitad que en el caso del acero y tres veces menos que en el concreto.

Visítenos en: www.revista-mm.com

ARQUITECTURA Según el ingeniero Echeverry, estos dos coeficientes no tienen tanto significado como cuando se combinan en un incendio. “Una pieza de acero sometida a fuego, en cualquier parte de su longitud, rápidamente conduce calor a sus extremos, lo que provoca una expansión del material que es la responsable de fallas en las conexiones o uniones de los extremos de las estructuras; además, el calor provoca en el acero una pérdida de capacidad por fluidez del material, lo que –sumado a las fallas en las uniones de los extremos– induce a fallas prematuras de las estructuras”. Adicionalmente, la madera también cuenta con una de las relaciones peso/resistencia más baja en comparación con materiales como el acero y el concreto. En este sentido, una de las ventajas de la madera y del tipo laminado, específicamente frente al concreto, es que la primera ofrece mayor resistencia. A pesar que la principal característica estructural del concreto es resistir bien los esfuerzos de compresión; su resistencia a la tracción y a la cortante son relativamente bajas, de allí que deba ser reforzado con barras de acero. Relación peso/resistencia de la madera laminada con otros materiales Material

Peso Kg/m3

Resistencia Kg/m2

Peso/Resistencia

Madera

500

400

1.25

Acero

7.800

4.200

1.86

Concreto

2.400

300

8.00

Proceso carbonizado de la madera

Procesos de Fabricación de la Madera Laminada En Colombia, para la producción de madera laminada se usan especies como Pino Pátula (Pinus patula), Chingalé (Jacaranda copaia), Teca (Tectonis grandis), Abarco (Cariniana pyriformis) y la Acacia (Acacia mangium) Según afirma el ingeniero Fabián Echeverry, las maderas latifoliadas o frondosas requieren presiones de prensado e inmunización mayores que las coníferas y los adhesivos compuestos, usados en ellas, deben reformularse para lograr una buena adherencia. Luego de la selección de las especies para la fabricación de madera laminada, las empresas pasan a convertirlas en bloques rectangulares con un ancho que varía entre los 8.0 y 16.0 centímetros, espesores de una a dos pulgadas y largos de 2.5 a 4.0 metros. La madera, libre de defectos, se lleva a cámaras climatizadas con temperaturas controladas al 12 por ciento de humedad para su secado, luego se somete a proceso de inmunización vacío –presión. Los pasos siguientes son la selección bloques de madera inmunizada y con ellos, la elaboración de uniones aplicanMadera libre de defectos do el método “finger Joint”, que consiste en realizar cortes de dentado y contradentado en los extremos de las maderas y que actualmente se trabajan con medidas entre los 12.0 y 15.0 milímetros. Luego, con cada bloque rectangular se elaboran las lamelas; trabajadas, una a una, sometidas a cepillado y a la aplicación de Proceso finger joint adhesivo por cada lado. En este punto es importante aclarar que la industria utiliza adhesivos para uso estructural, siendo los más empleados los de urea formaldehído, urea resorcinol y urea melanina; y los descartados –por no ofrecer las mínimas normas de resistencia para usos estructural– los adhesivos vinílicos.

Uso del adhesivo en el bloque de madera

Foto: Ripoll Laminados SAS.

Proceso de prensado

El último paso para la producción de madera laminada es el prensado, fase en la que cada bloque se coloca manualmente uno sobre otro, y se prensa a 1500 libras de presión a fin de compactar el material. El prensado se aplica tanto para obtener láminas rectas como curvas. Fotos: Ripoll Laminados SAS.

14

Visítenos en: www.revista-mm.com

ARQUITECTURA Sus Beneficios Ambientales En diferentes países del mundo existen normas que regulan la fabricación y uso de la madera laminada; en Colombia su reconocimiento se hace presente en la reciente Norma Sismo Resistente NSR10, que dedica uno de sus capítulos a reseñar las regulaciones sobre calidad de la madera laminada, aserrada y la guadua, así como también, la clasificación de las especies maderables en el país y las normas estructurales para su aprovechamiento. Según el ingeniero Jorge Briceño estas normas y ventajas, han favorecido la consideración de la madera laminada como alternativa en la industria de la construcción; no en vano, gracias a las propiedades que la industria ha logrado desarrollar en la madera laminada, esta se cataloga hoy, no sólo como un material para construir grandes estructuras de bajo peso, sino también como ideal por su alto grado de sismo resistencia, superior al de cualquier tipo de construcción en acero y concreto.

Foto: Ripoll Laminados SAS.

Vale señalar que las alternativas de materiales que tienen los constructores para fabricar grandes obras de

La prueba de sismo resistencia de este edificio hecho en madera de 7 pisos y 23 apartamentos fue sometido desde 6,7 a 7,5 grados de magnitud en Japón.

16

ingeniería en Colombia, se limitan principalmente al concreto, el acero y el aluminio. Sin embargo, la situación ambiental actual comienza a exigir consideraciones en la cantidad de energía que se requiere para la producción de estos materiales, y desde ese punto de vista la madera se ubica como la única opción, para construir, totalmente sostenible ambientalmente, ya que requiere hasta 20 veces menos energía para ser procesada que los materiales comúnmente usados.

material que no produce contaminación y que en cambio, aporta al cuidado y protección del medio ambiente; no en vano de un metro cúbico de madera y de una tonelada de óxido de carbono se obtiene un millón de metros cúbicos de aire puro. Según el ingeniero Echeverry no existe ningún material para construcción, que supere desde este punto de vista ambiental a la madera: “este material se convertirá, seguramente, en el más utilizado para las grandes obras de ingeniería, en un futuro cercano”.

En el mercado existen varios prototipos de vigas fabricadas en distintos materiales, cuyo proceso de fabricación produce contaminación, así, el proceso de producción de una viga de aluminio produce 227 kilos de gas carbónico, el de concreto 101 kilos y el de acero 74 kilos de gas carbónico; mientras que la madera tan sólo produce 6 kilos, para obtener la misma unidad.

El ingeniero Luis Felipe López asegura que “el sector maderero tiene que buscar un apoyo institucional –como el de los Ministerios del Medio Ambiente y Vivienda, los cuales se supondría son los más interesados en la construcción de viviendas ambientales sostenibles y pueden recomendar a la academia que comience a considerar la construcción con madera– para promover el uso del material, ya que con el tiempo puede ser un sistema competitivo desde un punto de vista económico y ambiental”.

En este mismo sentido, la transformación de material genera un costo económico y ambiental medido por la cantidad de energía requerida para realizar el proceso; la madera por metro cúbico requiere entre 8 a 30 KWH para su transformación, mientras que el mismo volumen en concreto requiere de 150 a 250 KWH, el acero 650 KWH y el aluminio 800 KHW. A diferencia de otros productos, la madera es el único material de construcción 100 por ciento renovable, que durante su vida útil retiene gas carbónico (CO2), y lo emana en pequeñas cantidades durante su tiempo de servicio; en comparación a los procesos industriales del acero, concreto y aluminio que necesitan una gran cantidad de energía para su producción y que genera un gran volumen de gas invernadero cuando se adelantan. Por las razones anotadas, la madera laminada es considerada hoy, un

Hoy, en el país, los promotores del sistema y el material, toman ejemplos de otros como Chile o Argentina para encontrar la vía económica, ambiental y comercialmente correcta y superar los problemas asociados a su industrialización, entre otros, como la falta de conocimiento y el desconocimiento en tecnologías y procesos. Fuentes •

Luis Felipe López. Gerente de Instalaciones de Refocosta S.A- Miembro del comité de Madera de la Norma Sismo Resistente colombiana. [email protected]

•

Fabián Echeverri. Director RIPOLL Laminados SAS. [email protected]

•

Jorge Briceño. Arquitectura & Ingeniería. Ingenieria.avelez@arquitecturaingenieria. com

Visítenos en: www.revista-mm.com