Durabilidad de la madera maciza

Durabilidad de la madera maciza: diseño para un rendimiento a largo plazo

A medida que los sistemas de madera maciza se desarrollan y se van imponiendo en el sector de la construcción, es fundamental demostrar su durabilidad —especialmente en aquellos elementos a los que es difícil acceder o sustituir a lo largo de la vida útil de la obra— para generar confianza en ellos como alternativa viable, sostenible y a largo plazo frente al hormigón y el acero.

La durabilidad de la madera maciza, al igual que la de cualquier producto de madera manufacturada, depende de diversos factores. En este artículo se analizan los factores clave que deben tenerse en cuenta a la hora de diseñar y detallar estructuras de madera maciza, así como la importancia de considerar los procesos de fabricación de los elementos y la exposición a corto y largo plazo para el éxito del proyecto.

¿Cuál es la durabilidad natural de la madera?

La durabilidad natural (resistencia a la descomposición) de la madera varía según la especie del árbol y la parte de la madera de la que procede: albura o duramen.

El duramen suele ser más resistente que la albura, y las maderas duras suelen ser más resistentes que las maderas blandas. 

Sin embargo, basarse únicamente en el índice de durabilidad natural de una especie de madera para garantizar la durabilidad a largo plazo en cualquier aplicación puede acarrear consecuencias imprevistas. Entre ellas pueden figurar un aumento del perfil de emisiones del material, un mayor desperdicio si se rechazan las piezas con defectos estéticos y, en última instancia, un proyecto más costoso.

Wood SolutionsEl consejo de Wood Solutions a los diseñadores es: centrarse en los detalles de la madera en lugar de en los índices de durabilidad de las especies.

¿Cómo afecta la humedad a la durabilidad de la madera maciza?

La madera, ya sea en forma de secciones aserradas convencionales o de productos de ingeniería como GLT, LVL o CLT, es susceptible de sufrir descomposición biológica si no se controla adecuadamente su contenido de humedad. Esto puede provocar inestabilidad dimensional, la aparición de moho persistente en el interior del edificio, la corrosión de los elementos de fijación y la pérdida de integridad estructural.

Por lo general, la madera no presenta signos de descomposición cuando su contenido de humedad es inferior al 20 %.

Cuando el contenido de humedad supera el 22 %, una exposición prolongada puede provocar la aparición de podredumbre. 

Cuando el contenido de humedad supera el 28 %, se produce una rápida descomposición biológica provocada por hongos. Este porcentaje coincide además con el umbral de corrosión de los elementos de fijación metálicos, de los que dependen en gran medida las estructuras modernas de madera; véase este artículo de Filip Cirovic sobre la selección de materiales para tornillos.

En la práctica, se requieren contenidos de humedad mucho más bajos para la madera aserrada para estructuras y los productos de madera transformada en los que se utilizan adhesivos para unir láminas de madera y formar GLT, LVL o CLT (véase la tabla 1).

Exposición durante la fabricación

La mayoría, si no todos, los productos de madera transformada se fabrican a partir de madera curada o secada en horno. Algunos proveedores pueden ofrecer productos laminados elaborados con madera modificada térmicamente o acetilada. Estos procesos reducen el contenido de humedad y modifican la microestructura de la madera, lo que mejora aún más su durabilidad.

Independientemente de la materia prima, el nivel de humedad influye no solo en la durabilidad de las fibras de madera, sino también en la durabilidad de los adhesivos y en la integridad a largo plazo de las uniones adhesivas.

Tabla 1. Límites de contenido de humedad para productos de madera transformada y adhesivos

Dado que la mayor parte de la fabricación de madera de ingeniería se lleva a cabo en interiores, la exposición a la humedad no debería suponer un problema; sin embargo, al igual que con cualquier especificación técnica, es necesario definir claramente los requisitos mínimos de rendimiento y establecer las expectativas para garantizar que todas las partes estén de acuerdo y que no se vea comprometida la durabilidad.

¿Cómo se debe proteger la madera maciza durante la construcción?

Una vez que el producto ha salido de la fábrica y ha sido aceptado en la obra, es posible que el fabricante tenga un control limitado sobre su exposición. 

Posibles situaciones de exposición – La principal fuente de exposición de la madera a la humedad durante la construcción es la lluvia. Dependiendo del microclima del emplazamiento, es poco probable que la exposición a corto plazo suponga un problema significativo (para periodos de hasta 3 meses). Sin embargo, la exposición continuada a lluvias intensas, periodos prolongados de lluvia o inundaciones puede provocar un contenido excesivo de humedad, lo que da lugar a deformaciones, grietas y descomposición.

Puntos débiles – Los puntos débiles varían en función del sustrato de madera en cuestión. En el caso de los productos de madera transformada, como el CLT, el GLT, el LVL o los elementos compuestos con juntas dentadas, lo importante es la capacidad de las líneas de encolado para resistir los efectos de la exposición a la humedad; se espera que las colas a base de resinas fenólicas y resorcinólicas sean más resistentes a la exposición prolongada a la humedad en comparación con las colas de melamina-urea-formaldehído o las colas de PVA reticulado.

Las perforaciones de los elementos de fijación también pueden constituir puntos de entrada de humedad, especialmente en superficies horizontales en las que el agua no puede drenarse.

Los bordes sin protección, como los de la madera contrachapada, si no se tratan o no se deja un espacio adecuado entre los elementos adyacentes para facilitar el secado, pueden absorber humedad por capilaridad.

Medidas de mitigación – En el caso de la construcción, las medidas de mitigación clave son una planificación cuidadosa de los plazos de entrega de materiales, la programación de la obra para evitar periodos de lluvias intensas y la provisión de un almacenamiento protegido adecuado en la obra. Por supuesto, el tiempo puede ser difícil de predecir, las obras en el centro de las ciudades pueden ser limitadas y a menudo hay situaciones fuera del control del fabricante o del constructor que podrían exponer la madera a una humedad excesiva. Nick Hewson, de Aboralis, se ha centrado en el desarrollo de planes de gestión de la humedad para productos de madera prefabricados y aboga por que los diseñadores y los clientes tengan en cuenta la humedad en el diseño, del mismo modo que se aborda la seguridad en el diseño. Utiliza un enfoque de evaluación basado en el riesgo para identificar la probabilidad y las consecuencias, y señalar los requisitos de mitigación —ya sea drenaje, membranas o revestimientos— y la monitorización con sensores integrados para alertar a los propietarios de los activos cuando se produzca una fuga que pueda afectar a la integridad de la estructura.

Socio de Spec Toolbox Rothoblass ofrece una solución innovadora para los fabricantes de CLT: una membrana autoadhesiva que proporciona hasta 12 semanas de protección a los paneles, es transparente y permite continuar con la manipulación y las operaciones en la obra (incluida la instalación).

También hay disponibles recubrimientos acrílicos temporales a base de agua que proporcionan una protección similar a la madera maciza durante el transporte y la instalación.

¿Cómo se diseña la madera maciza para garantizar su durabilidad a largo plazo?

El grado de exposición a largo plazo de los productos de madera transformada depende de la forma y la función que se requiera de un elemento estructural concreto. Por ejemplo, es poco probable que los elementos internos, como las losas de forjado y las columnas, que conforman la estructura principal de un edificio, estén expuestos a largo plazo a entornos no controlados. 

Paredes exteriores, columnas, escaleras, vigas, barandillas, vigas a la vista: todas estas aplicaciones pueden exponer los productos de madera a ciclos de humedad y secado, a la radiación ultravioleta y a variaciones diurnas de temperatura que pueden ser considerables.

La clave para un buen control de la humedad y una mayor durabilidad está en los detalles. Para controlar la humedad, es fundamental contar con planos de drenaje, capas impermeables, cámaras de aire o barreras físicas.

En el caso de las aplicaciones en exteriores, es fundamental controlar los efectos de la humedad y el secado, el calor y el frío, así como la exposición a los rayos UV. Esto se puede lograr mediante el uso de recubrimientos, protecciones y un diseño cuidadoso que tenga en cuenta la contracción. La elección de elementos de fijación resistentes a la corrosión y la especificación de patrones de instalación que reduzcan la probabilidad de que entre humedad y se generen tensiones en los elementos adyacentes también son aspectos fundamentales para las aplicaciones en exteriores.

Dado que todavía se utilizan estructuras de madera construidas en el siglo VII, queda claro que es posible diseñar y construir edificios de madera duraderos.

Existe una amplia variedad de recursos a disposición de los diseñadores de todo el mundo sobre el diseño de estructuras de madera para garantizar su durabilidad. Además de las notas al pie del artículo, en la tabla 2 se incluyen enlaces a algunas referencias clave.

Tabla 2: Una selección de referencias sobre durabilidad a nivel mundial