Proyecto IMPIVA de desarrollo de sistemas constructivos mixtos de madera laminada y vidrio para estructuras ligeras de cubierta

El proyecto tiene como objetivo general el desarrollo de un sistema constructivo integral mixto de madera laminada encolada y vidrio laminado con chapa de madera para ser utilizado en estructuras ligeras de cubierta, lo cual potenciará la construcción sostenible en base a madera en la Comunitat Valenciana.

Para alcanzar este objetivo general, el proyecto persigue los siguientes objetivos operativos:

1. Desarrollar elementos estructurales de madera laminada encolada de primer y segundo orden
2. Desarrollar sistemas de cerramiento en base a laminados de vidrio y chapa de madera, optimizando la combinación de ambos materiales para obtener la máxima funcionalidad de aislamiento y estética
3. Desarrollar soluciones integrales tipo en construcciones sencillas
4. Analizar la estabilidad dimensional y la durabilidad de los prefabricados de madera laminada y de los cerramientos mixtos de vidrio y chapa de madera
5. Desarrollar tratamientos preventivos adecuados en los prefabricados de madera laminada y en cerramientos mixtos de vidrio y chapa de madera
6. Implementar la nueva tecnología constructiva, definiendo un sistema completo de prefabricación, desarrollando prototipos estructurales y diseñando y calculando soluciones integrales de entramados de madera laminada, vidrio y chapa de madera en un edificio singular

El producto final del proyecto será una gama de prototipos de sistemas de estructura ligera en base a la combinación de entramados de madera laminada encolada con cerramientos de vidrio laminado con chapa de madera, para poder ser demostrado técnicamente a las empresas valencianas.

Además, los resultados intermedios y finales del proyecto van orientados a ofrecer los siguientes productos y servicios a las empresas valencianas del sector de la madera y de la construcción en madera:

1. Diseños estructurales de soluciones integrales de entramados de madera laminada, vidrio y chapa de madera
2. Ensayos de estabilidad dimensional y de durabilidad de los prefabricados de madera laminada, vidrio y chapa, así como orientación a tratamientos preventivos y planes de mantenimiento
3. Ensayos de aislamiento térmico y acústico en este tipo de soluciones estructurales
4. Asesoría técnica en proyectos industriales de prefabricación de estructuras ligeras de madera laminada y vidrio.

Existen infinidad de aplicaciones que justifican el esfuerzo investigador dirigido hacia la obtención de sistemas constructivos en los que la madera y el vidrio trabajen conjuntamente. Vidrio y madera tienen características opuestas que, si se consiguen equilibrar, aportan la posibilidad de lograr un balance interesante en el que estos materiales se compensen y complementen entre sí:

El vidrio es un material inerte que tiene un excelente comportamiento a la intemperie, con una durabilidad excepcional y, con los nuevos productos laminares adjuntables, capacidad para filtrar radiaciones, resistir altas temperaturas, poder de autolimpieza, etc. El vidrio es frágil y pesado, con coeficientes notables de deformación por dilatocontracción.

La madera es un material natural que tiene unas características excelentes para el uso estructural. El factor de resistencia en relación a su peso es superior a los materiales convencionales, como el acero y demás metales. Es un material elastorígido que sin embargo es despreciablemente afectado por las deformaciones relativas al fenómeno de dilatocontracción. Su comportamiento en caso de incendio es seguro y predecible, y mejora las garantías que puede ofrecer cualquier metal en igualdad de condiciones.

El proyecto está coordinado por José Vicente Oliver y dirigido técnicamente por Miguel Ángel Abián. En él participan dos empresas valencianas, una fabricante e instaladora de madera laminada encolada y la otra de vidrio. Durante la feria internacional FIMMA-MADERALIA 2009 se contactó con dos empresas extranjeras interesadas en el proyecto: la empresa italiana Rotho Blaas y la empresa finlandesa Wood Estudio. Posteriormente, mediante los contactos obtenidos en esa feria se contactó con el investigador finlandés Matti Kairi, profesor en la Universidad de Tecnología de Helsinki y coinventor del tablero microlaminado Kerto®. A la finalización del proyecto, los resultados se difundirán entre las empresas valencianas mediante publicaciones, jornadas y seminarios.

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Madera en construcción

AIDIMA, Instituto Tecnológico de la Madera, Mueble, Embalaje y Afines, dentro de sus diversos servicios de I+D+i, centra su esfuerzo en dar soluciones técnicas a los problemas planteados en la construcción con madera o materiales derivados de ella, realizando la asesoria técnica en dos ámbitos básicos como es el mantenimiento de obras nuevas en construcción con  madera, y los proyectos de rehabilitación de edificios con carácter histórico.

AIDIMA asesora sobre las especies de madera y tipos de materiales y elementos constructivos más adecuados según las necesidades de la obra (resistencia, ubicación, durabilidad frente agentes bióticos y abióticos, etc.). Además se presta asesoría técnica para el cálculo estructural en la construcción con madera, según Eurocódigo nº 5.

ADIDIMA presta sus servicios a:

• Empresas de construcción y rehabilitación.
• Laboratorios de control de calidad en construcción.
• Carpinteros.
• Fabricantes de mobiliario exterior.
• Empresas de control de plagas.
• Administradores de fincas.
• Otros organismos y entidades.

Estos servicios se centran en el estudio de la madera en construcción, tanto estructural (vigas, cerchas, tableros estructurales, pares, parecillos, elementos marinos, etc.) como no estructural (pavimentos, revestimientos, escaleras, puertas, etc.) evaluando integralmente su calidad y adecuación al uso.

El objetivo de este servicio es asesorar y colaborar con los diferentes clientes sobre la madera puesta en obra, ya sea sobre estos elementos de madera tanto en el interior como en el exterior.

Los daños y defectos en una estructura de madera se deben principalmente a cuatro causas, como se señalan a continuación.

DEGRADACIÓN BIÓTICA, causada por la acción biodegradadota de organismos xilófagos, ya sean insectos sociales como las termitas o insectos de ciclo larvario como las carcomas o polillas (anóbidos, cerambícidos, etc.), o se trate de hongos de pudrición (parda o cúbica, blanca, etc.) o cromógenos (azulado).

DEGRADACIÓN ABIÓTICA, causada por la exposición a la intemperie (viento, rayos solares, agua) o al fuego.

INESTABILIDAD DIMENSIONAL, se debe a que la madera es higroscópica y anisótropa; según las condiciones ambientales, hincha y contrae de forma irregular en distintas direcciones, lo cual provoca fendas, hendiduras, etc.

FALTA DE CALIDAD DESTRUCTURAL, puede deberse al uso inapropiado de especies de madera, a la presencia de defectos internos (nudos, fendas, madera juvenil, madera de reacción, etc.) a deficiencias en el cálculo de las estructuras o simplemente al efecto de la edad acusados por la madera.

Los técnicos de AIDIMA realizan una inspección técnica inicial con el fin de conocer el estado de una estructura, de cualquier instalación con madera o derivados de ella y determinar las acciones pertinentes. Para ello se utilizan técnicas de evaluación no destructiva.

Después, en las instalaciones de AIDIMA, se realizan los análisis y ensayos apropiados para las muestras tomadas en la inspección. Las conclusiones prácticas para un cliente se plasman en un informe técnico9 en tres apartados:

Identificación
En la identificación de los posibles daños, se realiza un reconocimiento exterior, seguido de un reconocimiento interior “in situ”, analizando minuciosamente las zonas de riesgo marcadas, donde se hallen indicios de degradación (grietas, regueros de termitas, restos de serrín de carcoma, etc.)

Evaluación
Para la evaluación de la calidad estructural de las muestras, del estado en que se encuentran los elementos de madera y a que son debidos los daños (daños abióticos o bióticos) AIDIMA utiliza tecnologías no destructivas. Por un lado se usan herramientas manuales o tradicionales (martillo, punzón, etc.), y por otro herramientas basadas en tecnologías innovadoras (ultrasonidos, tomografía 3D computerizada, impulsos de vibración, resistencia al barrenado, etc.).

Recomendaciones prácticas
Tras encontrar los posibles daños, recoger muestras y realizar las pruebas necesarias (análisis y ensayos), AIDIMA emite el diagnóstico. Los daños reflejados en el diagnóstico pueden deberse a daños abióticos (fuego, radiación solar, etc.), o bien a daños bióticos (pudrición de hongos, insectos de ciclo larvario o sociales, etc.) o a ambos conjuntamente. En el informe se desarrollan y argumentan los resultados obtenidos en la evaluación. Esta información resulta muy útil para los solicitantes del informe ya que contienen las recomendaciones más oportunas en cada caso, a nivel estructural, curativas o preventivas del lugar analizado, junto con los planos de situación de las catas y las fotografías mas representativas de los datos recogidos.

Algunos ejemplos de las recomendaciones que se recogen en los informes podrían ser las que siguen:

• Eliminación de los focos de humedad existentes que afectan a la madera.
• Las reparaciones y sustituciones de los elementos tanto estructurales como no estructurales.
• Los tratamientos preventivo-curativos aplicables para cada caso.
• Recomendaciones prácticas para un buen mantenimiento de la madera puesta en obra.

Guillermo Martínez
Dpto. de Tecnología y Biotecnología de la Madera

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AIDIMA investiga nuevos nanosistemas para la liberación controlada de biocidas de interés en diversos materiales

Incluido dentro de su línea de investigación en las prometedoras nanotecnologías, el proyecto consiste en la preparación de nanosistemas para la liberación controlada de biocidas, de manera que se aumente en gran medida la eficiencia de estos productos, pudiendo controlar la liberación de la sustancia activa una vez se haya producido el ataque de los organismos biológicos.

El empleo de sustancias biocidas en los productos destinados a su uso en exterior en materiales propios del sector del mueble, de la construcción, cerámico y textil, ha generado diversos problemas debido a:

•    la baja eficiencia del agente biocida empleado, por lo que no se evita el ataque por organismos biológicos (bacterias, microorganismos, xilófagos, mohos, hongos…)
•    la pérdida en el tiempo de la sustancia biocida, aun cuando el producto no haya sido atacado por los organismos biológicos.
•    el empleo de sustancias tóxicas que genera, en algunos casos, problemas medioambientales derivados de los lixiviados procedentes de los productos tratados.
•    en algunos casos, la protección de la pieza varía el aspecto (color, textura…) de los productos, de manera que no siempre es aceptado este cambio por el usuario final.

Estos problemas tienen como solución el encapsulamiento o la fijación de sustancias biocidas, de manera que se pueda controlar la liberación de las sustancias activas, que al tener un tamaño nanomolecular, tienen probablemente una mayor eficiencia frente a organismos biológicos, sin producirse una contaminación importante por lixiviación, y sin que apenas modifiquen el aspecto exterior de los materiales tratados.

Las principales ventajas que ofrece la encapsulación sobre un proceso de aplicación convencional es el aislamiento de principios activos inestables en contacto con el medio externo y la liberación gradual del mismo. Esta liberación se producirá sólo cuando sea necesario debido a la presencia indeseable de determinados organismos biológicos. Además del encapsulamiento de biocidas, se estudiará el anclaje de los mismos en nanosistemas formados por soportes nanoparticulados.

Los productos resultantes son totalmente novedosos e inexistentes hasta ahora en el mercado. Con ellos se posibilitará el mayor empleo de maderas y muebles, de morteros, de baldosas y tejas, y de fibras textiles capaces de ser usados en condiciones de exterior con la protección adecuada y de presentar un mejor aspecto y unas mejores condiciones de seguridad e higiene, pudiendo ampliar considerablemente el mercado de los fabricantes de estos productos.

El presente proyecto de I+D en cooperación, subvencionado por el IMPIVA y el Fondo Europeo de Desarrollo Regional de la Unión Europea, está siendo realizado por AIDIMA, como coordinador, en cooperación con AIDICO, AITEX, ITC, IQMA (UPV) y SUPRAMOL (UV).

Julián Moratalla
Laboratorio de Materiales y Medio Ambiente

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