Los productos de bambú reconstituido (EBP, Engineered Bamboo Products) ofrecen soluciones estructurales y renovables, de base biológica para los sistemas de cerramientos de alto rendimiento

 

En los últimos años han aparecido nuevos productos que mejoran tanto la sostenibilidad como el rendimiento, así como la eficiencia en el diseño y la construcción. Un ejemplo ha sido el bambú. Los productos de bambú reconstituido pueden sustituir a la madera y la madera reconstituida en obras de arquitectura en donde se desea un mayor rendimiento, tanto en términos de sostenibilidad como de estabilidad dimensional. Los arquitectos están encontrando que el bambú reconstituido estructural sirve bien en los contextos en los que los ensambles con el metal, el acero o el aluminio extruido son la norma. Las soluciones híbridas también son más comunes en los últimos años, un enfoque de diseño que empareje el bambú con el acero, el hormigón y otros materiales estructurales.

Parte de los beneficios es para aumentar el uso de materiales rápidamente renovables – a base de materiales de bambú – en la construcción de edificios verdes para incluir componentes estructurales que normalmente se hacen con madera, plástico, metal u hormigón. Con un mayor uso de bambú reconstituido los proyectos de construcción se pueden calificar para conseguir una certificación como el LEED o Passivhaus.

Los fabricantes están descubriendo maneras de aumentar el rendimiento de bambú reconstituido para lograr una mayor sostenibilidad, así como la mejora de la durabilidad, uniformidad, y la fuerza.

Por estas razones, el bambú reconstituido estructural (SEB), así como la chapa laminada de bambú (LVB) se utilizan cada vez más para exteriores de los edificios y los miembros expuestos, como soportes de carga. Para edificios sostenibles y proyectos certificados LEED, Passivhaus, etc., el bambú reconstituido se utiliza para fachadas, revestimientos, muros cortina, acristalamiento estructural, así como una gama de soluciones de puertas y ventanas.

Por estas razones, los productos de  bambú reconstituido estructural, así como los materiales de chapa laminada de bambú se utilizan cada vez más para exteriores de los edificios y los miembros expuestos, como soporte de carga. Para edificios sostenibles y de proyectos certificados, bambú reconstituido se utiliza para fachadas, revestimientos, muros cortina, acristalamiento estructural, así como una gama de soluciones de puertas y ventanas.

El uso del bambú reconstituido para sistemas de fachadas ventiladas y sistemas estructurales está bien establecido; lo que está cambiando es la variedad y la creatividad de los usos en los últimos diseños de edificios. Como la estructura de una cubierta en forma de domo con un arriostramiento con miembros en cruz de la terminal Williamson County Regional Airport, en Marion, IIllinois, EE.UU.

Domo

Imagen de Lamboo

PRODUCTOS DE BAMBÚ RECONSTITUIDO: CONTEXTO Y ANTECEDENTES

Los productos de bambú reconstituido se obtienen del procesamiento de la caña de bambú en bruto en un compuesto laminado, similar a los productos de madera laminada encolada. Este recurso de base biológica se asemeja a la madera en sus propiedades mecánicas, sin embargo, tiene un ciclo de crecimiento y la cosecha más rápido. Además, el bambú se encuentra en muchos lugares donde las maderas blandas y duras son limitadas.

El método de fabricación es conocido como bambú laminado, que mantiene las fibras longitudinales, pero también se aprovecha de la matriz de caña natural. Los tallos de bambú se cortan y cepillan, y luego se procesan según lo deseado antes de la laminación y la compresión en forma de tablero. Este proceso utiliza típicamente menos adhesivo y tiende a dar valores más altos de resistencia-peso.

En el año 2003 comenzaron a testarse los diversos productos de bambú reconstituido, en cuanto a durabilidad y rendimiento estructural, y la comercialización en los EE.UU y en el mundo. Fue a partir del año 2007 cuando tuvieron un rápido crecimiento.

Hoy en día, la atención se ha desplazado a las aplicaciones de los arquitectos, ingenieros y fabricantes de equipos originales para interiores, exteriores, y estructuras. Sin embargo, la industria de la construcción se ha centrado en cómo diseñar con productos de bambú estructurales.

 

SISTEMAS DE CERRAMIENTO Y BAMBÚ ESTRUCTURAL

Para los sistemas de cerramiento como las carpinterías de huecos, muros cortina, y sistemas de fachada ventilada, el bambú ofrece algunas ventajas inherentes: tiene una contracción mínima y una mejor estabilidad dimensional. Los productos de bambú tienen propiedades antimicrobianas naturales por lo que resisten la acumulación de humedad y el crecimiento de mohos. El contenido de sílice del material actúa como un repelente natural de los insectos. El bambú reconstituido tiende a tener una densidad más alta que las maderas duras, lo que aumenta su capacidad estructural con una ligera penalización en puentes térmicos moderados.

En resumen, los SBP son similares a las maderas laminadas encoladas, pero con una consistencia más funcional y mayores resistencias.

 

Imagen de Lamboo

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Los estudios realizados por la Universidad de Bath Sharma’s utilizando estándares comunes de madera para permitir la comparación con los productos de madera reconstituida, han demostrado que los tableros de bambú reconstituido y los laminados de bambú tienen propiedades que son similares o superan a las de la madera. Otros resultados probados por grupos industriales muestran el alto rendimiento de las piezas de bambú laminado, tienen resistencias a la compresión paralela a la fibra superiores a 13.000 psi (89,63 n/mm²) y resistencias a la tracción de entre 21,000-55,000 psi (144,79 – 379,21 n/mm²). La estabilidad dimensional, muestra que los productos son, de promedio, un 30 por ciento más estable en condiciones ambientales variadas. Resumiendo los resultados, los SBP reconstituidos:

  • tienen tres veces la resistencia mecánica de la madera contrachapada de madera blanda,
  • exhiben resistencias a la compresión de un 30 por ciento más altas que las maderas blandas,
  • tienen resistencias a la tracción de 10 veces mayor que otras especies de madera.
  • son más de un 30 por ciento más estable en la humedad y los cambios de temperatura en comparación con productos a base de madera (dependiendo de la especie de madera).

 

En otros casos, algunas empresas de construcción están adoptando enfoques de construcción modular utilizando bambú reconstituido.

Son variadas las aplicaciones del bambú reconstituido para estructuras al exterior y sistemas de fachadas: muros cortina, componentes de celosía, marquesinas, sistemas de protección solar, etc.

Los productos de bambú estructural (SBP) y productos de bambú reconstituido (EBP) están disponibles en dos grados: grado exterior y el grado estructural.

Un ejemplo de empresa suministradora de estos productos es Lamboo.

Imagen de Lamboo

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FACHADAS SOSTENIBLES Y REVESTIMIENTOS

Hay fabricantes como RAICO que producen un sistema de fachada no portante que es un híbrido de alto rendimiento térmico con piezas de SBP unidas a los marcos de aluminio extruido.

 

En general, estos elementos estructurales se comparan favorablemente con la madera de construcción, madera contrachapada, y los productos compuestos de madera. Para diseñar con bambú reconstituido, los arquitectos pueden considerar las siguientes características de rendimiento (valores de diseño):

– Compresión:

Paralela a la fibra, 13,488 psi (92 n/mm²).

Perpendicular al grano, 3043 psi (21 n/mm²).

– Fuerza flexible: 12.800 psi (88 n/mm²).

– Módulo de elasticidad: 2900 n/mm².

– Rendimiento térmico:

Conductividad K = 0,14 (0,94).

Valor R = 7,9 (1,1).

– Densidad: 42 libras por pie cúbico (672,78 kg/m³).

– Inflamabilidad:

Clase 1 según la norma ASTM E648.

Clase A según la norma ASTM E84.

– Estabilidad dimensional (producto sólido, en un 20 por ciento de humedad relativa):

Factor de estabilidad volumétrica: 0.00144.

Expansión lineal paralela a la fibra: un 0,04 por ciento.

Expansión lineal perpendicular al grano: 0,10 por ciento.

– Contenido de humedad:

Productos sólidos, de 5 a 9 por ciento.

 

En cuanto a la resistencia a las plagas, las pruebas de puesta en servicio en 2004 por St. Louis Testing Laboratories Inc. (y repetido desde entonces) ha indicado que el bambú tratado a presión con boro antes de la laminación registra una mortalidad de las termitas del 100 por ciento. La durabilidad contra hongos destructores de la madera es muy alta debido a las propiedades antimicrobianas inherentes de bambú. Muchos de los PBE no son digeribles para los insectos y microorganismos, ayudando a mejorar su durabilidad y resistencia.

 

Debido a las características estéticas de los materiales, el bambú reconstituido se utiliza mejor en situaciones en las que se deja expuesto. El producto ya ha aparecido en la industria de la ventana y de la puerta, donde la estabilidad estructural es una necesidad.

 

PARA SISTEMAS DE FACHADA VENTILADA Y PANELES DE FACHADA EXTERIOR

 

Para usos de revestimiento, los grados exteriores de bambú de ingeniería incluyen los SBP y LVB, que están disponibles en varios colores estándar y opciones de veteados. Los LVB sólidos pueden ser utilizado como paneles de una sola capa de revestimiento y componentes conexos para diversos tipos de construcción, incluyendo sistemas de fachada ventilada, paneles de sofito, revestimientos, fascias y sistemas híbridos con otros materiales. Por lo general, los productos deben ser especificadas para cumplir con las normas de referencia, los estándares nacionales europeos EN 438-2: Paneles decorativos / Paneles reconstituidos; o la correspondiente norma DIN por el Instituto Alemán de Normalización.

Para diseñar sistemas exteriores con LVB sólidos, los arquitectos pueden elegir entre una variedad de componentes estándar de 1,524 m a 4,876 m de longitud. Los productos estándar incluyen paneles de 1,219 m por 2,438 m de los paneles con un grosor de 12,7 mm, de 19,05 mm y 25,4 mm. Los paneles exteriores deben cumplir con un módulo mínimo de elasticidad de 2.900.000 psi, según DIN 53457.

Para sistemas de fachada ventilada, los sistemas disponibles de los fabricantes incluyen listones estándar de 76,2 mm y 127 mm con detalles de la esquina prediseñados y molduras para ventanas. En detalles similares a otros sistemas de fachada ventilada, los paneles LVB se cuelgan con clips sobre listones perforados dejando un espacio de aire entre los paneles y el revestimiento, más, usualmente, una barrera de aire / humedad.

 

Imagen de Lamboo

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Las propiedades mecánicas de los paneles LVB para sistemas e fachada ventilada son similares a las de los productos de bambú reconstituido utilizados para sistemas estructurales y de acristalamiento. Presentan una resistencia a la tracción paralela a la fibra de 148 n/mm² y perpendicular a la fibra de 3,74 n/mm².

En términos de opciones de diseño para sistemas e fachada ventilada, los paneles LVB están acabados en colores estándar creados según diversos tipos de tratamiento térmico.

 

VENTANAS Y PUERTAS, DISEÑADAS CON BAMBÚ

 

Los elementos de carpintería de huecos hechos con LVB y otros EBP están ahora en el mercado diseñados para la integración eficiente en sistemas de acristalamiento y estructuras de bambú reconstituido. Los componentes están diseñados específicamente para unidades de acristalamiento aislante (IGU), ventanas, puertas y el rendimiento térmico, así como la resistencia, rigidez, y los atributos de resistencia al agua. Se convierten en una opción efectiva para los desafíos de diseño sostenible.

Una de las ventajas es que los materiales de bambú reconstituido están testados para ser de u 20 a  un 40 por ciento más estables en los cambios climáticos y de temperatura que la madera reconstituida. Los materiales de bambú reconstituido también tienen un mayor módulo de elasticidad, lo que significa que son ideales para los productos y conjuntos de puertas y ventanas. Los LVB funcionan de manera a las maderas duras, sin embargo, los LVB tiene una mejor estabilidad dimensional y como un producto de construcción se puede comprar de forma más sostenible. Algunos equipos de proyecto y usuarios finales ven las propiedades antimicrobianas del LVB como un beneficio ya que las ventanas y puertas resisten la acumulación de humedad y moho. El contenido de sílice en el material actúa como un repelente natural de insectos.

Para fachadas de alto rendimiento, las ventanas tienen una más alta densidad que las maderas duras, que permite estructuras de las carpinterías de huecos sean más resistentes y duraderas – son, a menudo, débiles puntos relativos en el recinto. La densidad tiene un puente térmico moderado en comparación con las maderas blandas, pero esto se compensa con otras ventajas de rendimiento. Para las unidades operables, la estabilidad del material también permite una operación más uniforme y un funcionamiento suave a lo largo de la fase de uso del edificio.

Las maderas blandas pesan cerca de 576 kg/m³, en comparación con el LVB que tiene una densidad de aproximadamente 705 kg/m³, haciéndolos similares a las maderas duras.

El LVB se puede fresar con las mismas herramientas que las maderas duras, haciendo la producción más fácil para los fabricantes de productos de ventanas.

Una de las principales tendencias en el diseño de recintos ha sido la adopción de los estándares de desempeño en las certificaciones LEED del Green Building Council de EE.UU. y, más aún, con los estándares de la casa pasiva súper eficientes. Los principios de diseño de las casas pasivas se basan en cinco principios de las ciencias de construcción: aislamiento continuo en toda la envolvente sin puentes térmicos, una envoltura hermética, una ventilación con recuperación de calor y recuperación de la humedad, ganancia solar controlada y ventanas y puertas de alto rendimiento. Las ventanas son, con frecuencia, de triple acristalamiento y pueden incluir un relleno, tal como el gas argón. Las ventanas y puertas de alto rendimiento de este tipo utilizando LVB se han utilizado con éxito en las estructuras de Casas Pasivas Certificadas.

Entre los recientes avances se incluye una “H window” de LVB diseñada en Noruega, con el mecanismo que gira la ventana 180 grados para la limpieza y mantenimiento sin interferir en los espacios interiores del edificio.

H Window

 

BAMBÚ DE ALTO RENDIMIENTO: CASOS DE ESTUDIO

Algunos proyectos recientes muestran cómo utilizar los productos. Por ejemplo:

  • Un proyecto residencial de la Universidad de Illinois en el Solar Decathlon de 2009.
  • Gable Home, un proyecto certificado por el Passive House Institute de Urbana, Illinois, EE.UU.
  • La terminal del aeropuerto regional del condado de Williamson en Marion, Illinois, EE.UU.

 

VENTAJAS DE APLICACIÓN

Algunas de las plantas de más rápido crecimiento en el mundo son las especies de bambú, debido a un sistema de rizomas dependiente único que les permite crecer hasta 10 centímetros por día. En alrededor de seis a ocho años, las plantas alcanzan la madurez, en comparación con los 20 años o más de la madera tradicional. El bambú también produce el 30 por ciento más de oxígeno en comparación con un área forestal de madera de tamaño similar, según un estudio de la Universidad de Santa Clara, y secuestra un 35 por ciento más de carbono. Su estructura de raíz única elimina la necesidad de volver a sembrar. El bambú se utiliza ampliamente como material de construcción, una fuente de alimento, y como un producto crudo versátil. Como se ha indicado en un informe de la revista Discover hace más de dos décadas, la resistencia a la tracción de bambú rivaliza con la del acero y la resistencia a la compresión es mayor que el hormigón, ladrillo o madera.