Archivos para el mes de: octubre, 2016

Hace cinco años, Drew Wenzel, al frente del Google’s Campus Design Team en la renovación de los edificios del campus, tuvo el desafío de extender la vida de los que trabajan en esos edificios más de 30 años.

Para tal fin, se ha creado una base de datos para que sea más fácil, rápido y barato identificar materiales de construcción no tóxicos y con menores emisiones de carbono.

Quartz es una base de datos de código abierto completamente nueva para la industria AEC (arquitectura, ingeniería y construcción) que incluye datos sobre la salud y la sostenibilidad de más de 100 diferentes materiales de construcción. Creado en una colaboración única entre Flux, Google, HBN (Red Healthy Building) y thinkstep, Wenzel espera que el libre acceso a esta información ayudará a que los diseñadores de edificios y dueños incorporen las consideraciones de salud y de sostenibilidad en sus proyectos de construcción mucho más temprano en el proceso de diseño. Por primera vez, tanto los datos de impacto del ciclo de vida y el peligro para la salud están integrados en una base de datos abierta.

Así se evita el esfuerzo de realizar evaluaciones básicas de los impactos ambientales y de salud de los materiales de construcción (pensar, la composición química de las vigas de acero, puertas, y hormigón) en la etapa conceptual. Datos que están en muchos lugares y en muchos formatos diferentes.

La base de datos contiene interesantes detalles de cada tipo de material. Los datos son completamente neutrales, es decir, no le ayudará a elegir qué marca comprar, pero le ayudará a decidir con qué tipo de material de su suelo se debe hacer y por qué. Todos los datos están bajo licencia Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Este es un ejemplo del perfil de CLT (Cross Laminated Timber, madera contralaminada), encontrará:

 

Perfil del CLT

Perfil del CLT

 

El equipo de este proyecto espera que la base de datos crezca, en base a un modelo colaborativo, con las contribuciones de la industria.

 

Desde entonces, ha aparecido herramientas para visualizar mejor los datos que contiene Quartz.

Por ejemplo, Construction Impact que filtra los productos por Categoría de Componentes de Construcción y los compara en base a tres diferentes categorías medioambientales o de salud.

Dashboard de Construction Impact

Dashboard de Construction Impact

Otra herramienta es Tortuga, un plugin para Grasshopper para evaluar el Potencial de Calentamiento Global (kgCO2e) de un edificio completo, permitiendo a los diseñadores ver los efectos de sus decisiones en tiempo real.

Imagen de Flux.io

Imagen de Flux.io

Más información en:

https://blog.flux.io/prototyping-the-tools-of-the-future-with-quartz-981f358de4e5#.uw3fk1ea4

 

Por último, Madera Estructural ha hecho unos gráficos que muestran el impacto de varios materiales para estructuras:

  • de CLT (Cross Laminated Timber, madera contralaminada), hormigón y acero estructural según el impacto en la salud en base a los datos  de Quartz:
Datos de Quartz

Datos de Quartz

  • y de la madera laminada encolada (glulam), hormigón y acero estructural según tres categorías: Potencial de Calentamiento Global, Demanda de Energía Primaria y Cáncer, en base a los datos curados de Construction Impact:
Datos curados de Construction Impact

Datos curados de Construction Impact

Desde hace bastante tiempo que el mercado ofrece productos de EWP (Engineered Wood Products, maderas de ingeniería) con mejores propiedades físico-mecánicas que las maderas macizas.

En España, las primeras maderas de ingeniería fueron la madera laminada encolada, la madera empalmada KVH y los DUO/TRIO.

Con el paso del tiempo, aparecieron otros EWP como la madera microlaminada de Finlandia, con mejores resistencias características.

Y es imparable la investigación de nuevas maderas composites con mejores prestaciones.

Por ahora, hay unos EWP que destacan sobre el resto en cuanto a resistencias características: el bambú laminado del fabricante estadounidense Lamboo, BauBuche de madera microlaminada de haya del alemán Pollmeier, Hyne 21 del MLE de una variedad de eucalipto del australiano Hyne y la MLE de eucalipto blanco del español Laminados Villapol.

En la siguiente tabla, las comparamos con las maderas laminadas conocidas en el mercado europeo, la GL24h y GL36c (aunque ésta es mucho menos habitual y se encarga bajo pedido).

 

Nombre comercial GL24h GL36c BauBuche Lamboo Hyne 21 Laminados Villapol Hormigón Acero
Especie de madera Abeto (Picea abies) Abeto (Picea abies) Haya (Fagus selvática) Bambú (Guadua angustifolia kunth) Spotted gum (Corumbia maculata) ) Eucalipto (Eucaliptus globulus)
Resistencia a compresión axial fc,0,k 24 29 49,5 93 50 36,6
Resistencia a tracción axial, ft,0,k 16,5 22,5 55 384 25 50,2
Resistencia a la flexión fm,k 24 36 70 88,2 50 83,6 30 350
Resistencia a cizallamiento, fv,k 2,7 3,8 4 20 5 6,9
Resistencia a la compresión transversal, fc,90,k 2,7 3,3 8,5 21
Resistencia a tracción transversal, ft,90,k 0,4 0,5 0,6 3,7 50
Módulo de elasticidad axial, E0,mean 11.600 14.700 16.700 19.995 21.000 20.200 21.575 205.940
Densidad media, en kg/m³ 380 430 740 672 1000 840 2400 7850
Ratio fm,k/densidad 0,0632 0,0837 0,0946 0,1313 0,0500 0,0995 0,0125 0,0446

En negrita, los mejores valores.

Se puede emplear la ratio resistencia mecánica a flexión/densidad para comparar los diferentes productos de EWP. A mayor valor, mejor ratio.

Claro está que las determinaciones de las resistencias características se hacen según las normas nacionales del país del fabricante.

 

La ratio resistencia mecánica a flexión/densidad es muy elevada en las maderas frente al hormigón y el acero. Esta alta relación tiene un impacto significativo desde el punto de vista de la carga permanente de una estructura. A igual resistencia mecánica, la madera es el material para estructuras más ligero.

La resistencia de la madera varía en función de factores tales como la dirección y la duración de la carga, la densidad, la humedad, así como la especie y los defectos naturales.

Hyne Beam 21

Hyne Beam 21

BauBuche

BauBuche

Analizando la tabla, se ve que hay dos maderas que destacan en resistencias mecánicas: el bambú laminado y el eucalipto laminado. Pero ambos tienen sus condicionantes.

 

Bambú laminado:

Dada la morfología del bambú, el acero verde, no se pueden sacar tablas. Sólo se pueden sacar tablillas que, posteriormente, se laminan en un proceso laborioso. Por esto y la lejanía de su suministro, el bambú laminado tiene una mayor huella de carbono (aunque permite fijar un 30 % de CO2 más que una frondosa).

Vigas de Lamboo

Vigas de Lamboo

Pero tiene la ventaja del crecimiento. Durante los primeros 6 meses crecen a un ritmo altísimo que puede llegar a los 15 cm diarios hasta alcanzar su altura final de 20 a 30 m a los 6 meses. Según el tipo de suelo y las condiciones climáticas, los diámetros pueden ser de hasta 22-25 cm. Aunque lo habitual es que se sitúen entre 8 y 13 cm. A los 3-4 años se corta.

Como es un material prometedor, el fabricante francés de madera contralaminada (CLT, Cross Laminated Timber) Lineazen ofrece CLT de bambú  (y de haya).

 

Eucalipto laminado:

En cuanto al eucalipto laminado, el de Laminados Villapol tiene más ventaja por la cercanía de su suministro y escuadrías más normales , resultando, por lo tanto, con una menor huella de carbono. Pero tiene el problema de las tensiones del eucalipto en su crecimiento. Para evitarlas, los turnos de corta tienen que ser de 30 años.

MLE de eucalipto blanco

MLE de eucalipto blanco

En España, lo más habitual es encontrar madera laminada de abeto de composición homogénea y, casi siempre, de la clase resistente GL24h.

MLE de abeto

MLE de abeto

Pero sepamos que, en España, contamos con una de las mejores maderas más resistentes del mundo, el eucalipto blanco laminado.

 

Ensayos de dos figuras pioneras en el uso de la madera masiva en la arquitectura, Andrew Waugh (diseñador del primer edificio CLT del Reino Unido) y Alan Organschi (arquitecto, profesor de la Universidad de Yale, autoridad notoria en la arquitectura de madera de alto rendimiento), Timber in the City explora la ciudad construcción en madera, uno de los sistemas de construcción más antiguos del mundo, que se ha convertido en uno de los más nuevos y más innovadores a través del uso de las tecnologías de la madera masiva (madera contralaminada y madera laminada).

También se detallan los trabajos relacionados con la madera en The City Competition, que involucró a más de 1.000 estudiantes y profesionales emergentes, desempeña un papel destacado en las filosofías de enseñanza y educación arquitectónica actual.

Incorporando obras construidas y en curso de arquitectos de vanguardia en todo el mundo, incluyendo Shigeru Ban Architects (Tokio, París, Nueva York), Bucholz McEvoy Arquitectos (Dublín), Michael Green Architecture (Vancouver, BC, Canadá), Miller Hull Partnership (Seattle, San Diego), Perkins + Will (Chicago, 23 oficinas adicionales en todo el mundo), este libro ofrece una intrigante mezcla de obras conceptuales, en curso y construidas.

 

Referencia bibliográfica:

Bernheimer, Andrew, Alan Organschi, Andrew Waugh, Timber in the City, Oro Editions, USA, 2015, ISBN: 978-1-941806-80-7.

 

timber-in-the-city

 

En:

http://www.oroeditions.com/book/timber-city

https://www.amazon.com/Timber-City-Andrew-Bernheimer/dp/1941806805

Aunque esta obra ya tiene unos años, por sus abundantes gráficos y variedad de temas es una obra de consulta.

Realmente es un clasificador con 11 números, que son:

DETAILS BOIS 1 – Le bois : des arguments, un choix – 1995, 16 pages
DETAILS BOIS 2 – Revêtements extérieurs en bois – 1995, 17 pages
DETAILS BOIS 3 – Ouvrages rapportés – 1996, 17 pages
DETAILS BOIS 4 – Menuiseries extérieures et verrières – 1996, 21 pages
DETAILS BOIS 5 – Parois verticales et parements – 1997, 17 pages
DETAILS BOIS 6 – Planchers bois – 1997, 17 pages
DETAILS BOIS 7 – Nœuds et liaisons supérieurs – 1998, 21 pages
DETAILS BOIS 8 – Charpentes et supports de couverture – 1998, 17 pages
DETAILS BOIS 9 – Ancrages des structures – 1999, 17 pages
DETAILS BOIS 10 – Menuiseries intérieures et agencement – 1999, 21 pages
DETAILS BOIS 11 – Mémento d’aide à l’esquisse – 2000, 17 pages

 

Referencia bibliográfica:

VV.AA, Détail bois, Comité National pour le Développement du Bois (CNDB), Francia, 2000.

 

detail-bois

 

En:

http://www.cndb.org/boutique/product.php?id_product=67

 

Este post es una prospección sobre los aislantes basados en la madera.

Aislantes de origen natural.

Es habitual que se obtengan grandes espesores en las casas pasivas o de consumo de energía casi nulo. Para obtener un valor U ≤ 15 en cubiertas, fácilmente se superan los 35 cm de espesor total (con cámara de ventilación y sin incluir el material de cubrición y sus correspondientes rastreles horizontales) si se dispone de la mayor parte del aislamiento entre los pares o correas[1].

sandwich-de-cubierta-de-casa-pasiva

Sándwich de cubierta de una casa pasiva.

En muros de fachada, ocurre algo similar. Aparte del aislamiento en el núcleo central del muro, hay que colocar un contra-aislamiento, tanto en el exterior como en el interior.

sandwich-de-muro-de-fachada

Sándwich de muro de fachada

Lógico si se emplean aislamientos de origen natural y ecológicos: celulosa, fibras de madera, corcho, cáñamo, etc. Son materiales cuyos valores λ de conductividad térmica están entre 0,036 y 0,055 W/m·K.

Pero esto es un problema en las rehabilitaciones, donde no se quiere perder el espacio que había antes o seguir contando con la misma estructura, si es posible.

O se quiere construir una nueva vivienda, pero de dimensiones mínimas (tiny houses),

 

Aislantes de origen mineral y sintético.

Tenemos la opción, menos ecológica, de elegir los aislantes de origen mineral y sintético habituales en el mercado. Sus valores λ tienen una horquilla de entre 0,021 y 0,036 W/m·°C.

Y sí, se consiguen espesores de la envolvente más reducidos.

Es algo que el sector de la construcción de casas con paneles SIP (Structural Insulated Panel) presume en su marketing.

Una cubierta compuesta de paneles SIP con el núcleo de poliuretano de 142 mm de espesor con caras de OSB3 de 15 mm y un contra-aislamiento de Kooltherm K118 Insulated Plasterboard (20 mm de aislamiento fenólico y 12,5 mm de yeso, con un valor λ de 0.019 W/m.K ) consigue un valor U inferior a 0,14. Y se consigue un espesor total de la cubierta de unos 24 cm (con cámara de ventilación y sin incluir el material de cubrición y sus correspondientes rastreles horizontales), sabiendo que la estructura es el propio panel SIP.

 

Sándwich de cubierta con SIP

Sándwich de cubierta con SIP

 

Aislantes de altas prestaciones.

Desde hace un tiempo han salido al mercado los aislamientos de altas prestaciones como los aerogeles de sílice (λ de 0.014 W/m.K) y los de vacío (VIP, vacuum isolation panel – λ de al 0,007 W/m.K).

Aerogel

Aerogel

Sándwich de cubierta con VIP y paneles de fibra de madera.

Sándwich de cubierta con VIP y paneles de fibra de madera.

Véase un video del proyecto europeo VIP4ALL de cómo se aísla una caseta de madera con paneles VIP.

Trasdosado con paneles de aerogel tras la fachada de una caseta de madera

Trasdosado con paneles de aerogel tras la fachada de una caseta de madera

Recientemente, en Luxemburgo, el Neobuild Innovation Center se ha construido con sus pre-muros prefabricados de hormigón con paneles de VIP integrados, fabricados por la empresa Béton Feidt (prémur isolé sous vide). Tienen un valor U de 0,11 W/m².K. Véase un artículo aquí.

 

Pero son aislantes muy caros[2] y con bastante energía gris. No obstante, con los VIP son los que consiguen los espesores de sándwich más reducidos, unos 180 mm (con la cámara de ventilación y sin incluir el material de cubrición y sus correspondientes rastreles horizontales y la estructura de madera portante).

Nótese que el sándwich de cubierta del corcho + celulosa insuflada tiene un peso de unos 48 kg/m², y un sándwich similar a éste, pero con 50 mm de VIP y 50 mm de PIR (poliisocianurato), unos 44 kg/m². En ambos casos, sin contar con la estructura portante y el material de cubrición y sus rastreles horizontales.

 

Aislantes basados en madera de altas prestaciones.

La industria de la madera puede ofrecer soluciones de aislamiento de altas prestaciones y ecológicas. Recientemente, hay proyectos que investigan con las espumas (foams) y aerogeles (como la Aeropectina, compuesto de celulosa y pectina, que se encuentra, por ejemplo, en los desechos alimentarios) derivados de los componentes de la madera (celulosa, hemicelulosa y lignina).

Foam de madera

Foam de madera

Los objetivos de estos aislantes que se pretenden alcanzar son:

  • Reducción de, al menos, 60 % de la energía incorporada, comparada con las tradicionales espumas sintéticas (EPS, XPS, etc.),
  • Propiedades superiores de aislamiento cuando se comparan con las espumas tradicionales, por debajo de 0,025 W/mk (con densidades entre 35-75 kg/m³).
  • Buenas prestaciones mecánicas.
  • La huella de CO2 para el material final entre 0,8 y 1,5 kg / kg, inferior en más de un 50% a los valores estándar.
  • durabilidad de más de 50 años teniendo en cuenta las propiedades tales como espesor, absorción de humedad, resistencia a la compresión, conductividad térmica y reacción al fuego.
  • Reducción del coste total de propiedad de, al menos, un 30% teniendo en cuenta una perspectiva de ciclo de vida (fabricación, instalación y uso).

 

El año pasado Metsä Board inició la construcción de una planta piloto para la fabricación de foams derivados de la madera.

En un futuro a media plazo, gracias a estos aislantes de origen natural, la industria de la madera puede competir con los aislantes de origen sintético y/o mineral. Y, sobre todo, ser competitivos en las “modernizaciones prefabricadas” (prefab retrofits), es decir, elementos prefabricados para la rehabilitación de edificios.

Después de todo, de la misma manera que, hace miles de años, nuestros ancestros habitaban casas hechas con materiales procedentes de los bosques, podemos construir casas de madera y protegernos con aislantes de origen natural. Todos estos materiales están en nuestros bosques, y tienen menos huella de carbono.

El futuro está en nuestros bosques.

 

 

 

[1] Véase el post sobre “El sándwich de cubierta in situ ideal: aislamiento de celulosa insuflada + corcho”.

[2] Véase el post “El sándwich de cubierta in situ ideal: Aislamiento por vacío de aire + fibras de madera – nuevo CTE”. Y el post “El sándwich de cubierta in situ ideal: aerogel + PIR – nuevo CTE”.