La Madera Laminada

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