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La Madera Laminada: Una Alternativa Estructural y Ambiental
Jorge Augusto BarreraPeriodista 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 mejoramien-to de la madera maciza, material con el cual es posible fabricar vigas y es-tructuras 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 con-creto; frente a ellos, la madera lami-nada a simple vista está un paso más adelante por sus cualidades estéticas.
En regiones como Estados Unidos, Europa, Asia, y algunos países lati-noamericanos como Argentina, Chile y Brasil, los beneficios de este ma-terial han sido bien aprovechados y ampliamente popularizados tras grandes cantidades de madera lami-nada que producen.
En Colombia, por su parte el uso de este material ha sido, de alguna ma-nera, restringido debido a la falta de conocimiento que existe sobre sus
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bondades; pese al alto potencial de materia prima que tiene el país; así lo manifestó el Ingeniero Fabián Echeve-rri, Director del Departamento Técnico de Ripoll Laminados SAS., durante el ‘Primer Encuentro de Adelantos Tec-nológicos en Productos Madereros y sus Derivados’, organizado por la Uni-versidad Distrital Francisco José de Caldas, en el mes de octubre del 2010.
Las piezas fabricadas de madera la-minada, por lo general, se emplean para cubrir obras de grandes luces o longitudes, pues tienen la capa-cidad de soportar cargas de varias magnitudes en forma rectilínea y lograr curvas en ciertas construccio-nes como: hangares, fábricas, bode-gas, coliseos, edificios y casas, entre otras. En Colombia, la producción de este tipo de madera es muy baja para la construcción de grandes edi-ficaciones; para el Ingeniero Luis Fe-lipe López, Gerente de Instalaciones de la Empresa Refocosta, la madera laminada en el país es usada, prin-cipalmente, para fabricar elementos de ornamentación como escaleras, marcos para ventanas, pisos etc.
¿Qué es la Madera Laminada?La madera laminada encolada es-tructural (MLE), se presenta en piezas de madera seca, maciza en sección transversal rectangular, de resisten-cia incrementada y con un ancho fijo
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 paí-ses como Estados Unidos, ya se fa-brican vigas laminadas hasta de 120 metros de largo, mientras que en Co-lombia se han alcanzado a construir sólo vigas de máximo 60 metros de luz, aunque la industria tiene la po-sibilidad de fabricar elementos es-tructurales de mayores longitudes. Referente a esto, el Ingeniero Eche-verry 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 épo-ca la usaron para fabricar elementos
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.
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El detalle y la perfección en los acabados de este material, hace que no solo estructuralmente sino también estéticamente sea llamativo para su uso.
Foto: Ripoll Laminados SAS.
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decorativos que pudieran adornar el Palacio de las Tullerias de París. Para entonces, se utilizaba, para pegar las uniones, sustancias como colas anima-les y vegetales o elementos como cla-vos, pernos, bridas, tarugos o chazos.
Fue hasta poco antes de 1900, cuando el suizo Otto Hetzer fabricó la prime-ra viga laminada curva con adhesivos industriales, proceso que se conoce como “estructura Hetzer”, que adop-taron varios países industrializados para construirlas y que se mantiene vi-gente, actualmente, entre las empre-sas 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 edi-ficios en este material como: el labo-ratorio de Hidráulica de la Universi-dad Nacional (Bogotá), el Hangar de Avianca en Soledad (Atlántico) y al-gunos pabellones de Corferías.
A pesar que la industria colombia-na conocía de este material, sólo
es hasta la década de los 90´s y en ciudades como Medellín y Bogotá, cuando comienza la producción for-mal de vigas laminadas de seis y siete metros.
Durante este tiempo –y gracias a las ca-pacitaciones de ingenieros chilenos– se
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”.
Resistencia de la Madera Laminada Vs. Otros Materiales Durante muchos años, la madera la-minada ha sido comparada con otros materiales como el acero y el concre-to, debido a su alta durabilidad y re-sistencia a factores como el fuego, la humedad y las termitas; sin embargo precisamente por ser considerados estos factores, los principales enemi-gos de la madera, su uso industrial en Colombia se ha visto minado, bajo un halo claro de desconfianza; en ver-dad, injustificada.
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.
Interior y exterior de una cúpula fabricada de madera laminada en la ciudad de Facatativa –Colombia.
Foto: Ripoll Laminados SAS.
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Según el Ingeniero Fabián Echeverri, la alta durabilidad y rendimiento de este material tiene origen en su mante-nimiento y tratamiento; de hecho, estas condiciones pre-sentan 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 lamina-da tiene un comportamiento ineficiente frente al fuego; sin embargo, el bajo coeficiente de conductividad térmi-ca –particularmente de este material– hace que manten-ga invariables sus características durante mayor tiempo, comparada con otros materiales como acero y el concre-to, 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 ais-lante y evita que la zona interior de la pieza sufra modifi-caciones, favoreciendo la conservación de sus propieda-des 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–compara-da 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.
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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 cual-quier 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 unio-nes de los extremos de las estructuras; además, el calor provoca en el acero una pérdida de capacidad por flui-dez del material, lo que –sumado a las fallas en las unio-nes 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, es-pecíficamente 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
Foto: Ripoll Laminados SAS.
Procesos de Fabricación de la Madera Laminada
En Colombia, para la producción de madera laminada se usan espe-cies 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 compues-tos, usados en ellas, deben reformularse para lograr una buena ad-herencia.
Luego de la selección de las especies para la fabricación de madera laminada, las empresas pasan a convertirlas en bloques rectangu-lares con un ancho que varía entre los 8.0 y 16.0 centímetros, espe-sores 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 so-mete a proceso de inmuniza-ción vacío –presión.
Los pasos siguientes son la selección bloques de madera inmunizada y con ellos, la ela-boración de uniones aplican-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 mi-límetros.
Luego, con cada bloque rectan-gular se elaboran las lamelas; trabajadas, una a una, sometidas a cepillado y a la aplicación de adhesivo por cada lado. En este
punto es importante aclarar que la industria utiliza adhesi-vos para uso estructural, siendo los más empleados los de urea formaldehído, urea resorcinol y urea melanina; y los descar-tados –por no ofrecer las míni-mas normas de resistencia para usos estructural– los adhesivos vinílicos.
El último paso para la producción de madera laminada es el prensa-do, 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 ma-terial. El prensado se aplica tanto para obtener láminas rectas como curvas.
Madera libre de defectos
Proceso finger joint
Uso del adhesivo en el bloque de madera
Proceso de prensado
Fotos: Ripoll Laminados SAS.
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Sus Beneficios AmbientalesEn diferentes países del mundo exis-ten normas que regulan la fabrica-ción 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 ma-dera 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 favo-recido la consideración de la made-ra 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, su-perior al de cualquier tipo de cons-trucción en acero y concreto.
Vale señalar que las alternativas de materiales que tienen los construc-tores 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.
ingeniería en Colombia, se limitan principalmente al concreto, el acero y el aluminio. Sin embargo, la situa-ción ambiental actual comienza a exigir consideraciones en la canti-dad 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 am-bientalmente, ya que requiere has-ta 20 veces menos energía para ser procesada que los materiales común-mente usados.
En el mercado existen varios proto-tipos de vigas fabricadas en distintos materiales, cuyo proceso de fabrica-ción produce contaminación, así, el proceso de producción de una viga de aluminio produce 227 kilos de gas car-bónico, el de concreto 101 kilos y el de acero 74 kilos de gas carbónico; mien-tras que la madera tan sólo produce 6 kilos, para obtener la misma unidad.
En este mismo sentido, la transfor-mación de material genera un costo económico y ambiental medido por la cantidad de energía requerida para realizar el proceso; la madera por me-tro cúbico requiere entre 8 a 30 KWH para su transformación, mientras que el mismo volumen en concreto re-quiere de 150 a 250 KWH, el acero 650 KWH y el aluminio 800 KHW.
A diferencia de otros productos, la ma-dera es el único material de construc-ción 100 por ciento renovable, que du-rante su vida útil retiene gas carbónico (CO2), y lo emana en pequeñas canti-dades durante su tiempo de servicio; en comparación a los procesos indus-triales del acero, concreto y aluminio que necesitan una gran cantidad de energía para su producción y que ge-nera un gran volumen de gas inverna-dero cuando se adelantan.
Por las razones anotadas, la made-ra laminada es considerada hoy, un
material que no produce contamina-ción y que en cambio, aporta al cui-dado y protección del medio ambien-te; 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 nin-gún material para construcción, que supere desde este punto de vista am-biental a la madera: “este material se convertirá, seguramente, en el más utilizado para las grandes obras de ingeniería, en un futuro cercano”.
El ingeniero Luis Felipe López asegu-ra que “el sector maderero tiene que buscar un apoyo institucional –como el de los Ministerios del Medio Am-biente y Vivienda, los cuales se su-pondría son los más interesados en la construcción de viviendas ambienta-les sostenibles y pueden recomendar a la academia que comience a con-siderar 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”.
Hoy, en el país, los promotores del sistema y el material, toman ejem-plos de otros como Chile o Argenti-na para encontrar la vía económica, ambiental y comercialmente correc-ta 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 co-lombiana. [email protected]
• Fabián Echeverri. Director RIPOLL Lamina-dos SAS. [email protected]
• Jorge Briceño. Arquitectura & Ingeniería. [email protected]
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