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Proporcionando el conocimiento, en pocos clics, para permitir la especificación del rendimiento de la vida útil de la madera. Por último, el proyecto español Madera Construcción sostenible (Go MCS).

Actualmente, la construcción en madera dispone de excelentes normativas o regulaciones en diversos ámbitos como el Eurocódigo 5 para el diseño y cálculo de estructuras, y el estándar Passivhaus para la física de la construcción y eficiencia energética. Pero hay muchas cuestiones sobre la durabilidad y eficiencia de los muchos productos derivados de la madera.

En un proyecto nos surgirán cuestiones como:

– ¿Cuánto tiempo durará este producto de madera?

– La estructura de madera de este porche, ¿es de la clase de uso 2 o 3.1?

– En esta tarima de madera al exterior, ¿considero una clase de uso 3.2 o 4?

– Es interesante esta madera termotratada, ¿para tarima al exterior o, dada las consecuencias de su tratamiento, mejor para fachadas?

– ¿Qué normativa sigo para instalar esta tarima de madera al exterior?

– ¿Cómo agrisará esta fachada de madera?

– ¿Qué mantenimiento tiene esta fachada de madera termotratada?

– En esta zona hay termitas, ¿cuál es la madera más resistente?

Existe un abundante know-how que suele estar encerrado en normas, expertos, bases de datos y proyectos de investigación previos, no siempre accesibles para la amplia comunidad de arquitectos, constructores o inversores.

ForestValue ha puesto en marcha recientemente un nuevo proyecto de investigación llamado CLICKdesign para ayudar al usuario a obtener el producto adecuado especificado para la aplicación de uso final con un rendimiento deseado.

El proyecto recapitulará los conocimientos disponibles sobre las especies y las calidades de los materiales, el conocimiento de los detalles óptimos de diseño y las habilidades de construcción, el conocimiento de las condiciones locales, el clima y otros desafíos. Desafortunadamente, hasta ahora todo esto está fragmentado, localizado y en algunos casos es difícil de usar, especialmente por parte de los usuarios en general. La solución a través de CLICKdesign es poner estos hechos al alcance de la mano del prescriptor, para que más usuarios puedan cumplir con sus ambiciones de ofrecer una construcción baja en carbono, implementando adecuadamente el diseño basado en el rendimiento con madera.

La planificación de la vida útil y la clasificación del rendimiento son cuestiones esenciales en la especificación del producto y su uso. La ausencia de especificaciones basadas en el rendimiento de durabilidad para la madera es una limitación importante para su uso más amplio.

Los sectores industriales del hormigón y el acero suministran herramientas de software a arquitectos y estudiantes, lo que permite una especificación basada en el rendimiento y una enseñanza coherente de las mejores prácticas de diseño. Esta laguna y el hecho de que las especificaciones técnicas de rendimiento son cada vez más obligatorias para su uso en la modelización de información de edificios (BIM, Building Information Modeling).

La especificación actualizada de la durabilidad de la madera rara vez se basa en el rendimiento. En la documentación oficial, la vida útil suele denominarse de forma no cuantificada y ambigua, utilizando términos como “vida laboral razonable” o “rendimiento satisfactorio”. La modelización del rendimiento de los productos de madera frente los agentes bióticos y abióticos debe considerarse con especial atención en lo que respecta a la meteorización, el moho, los hongos de descomposición, las termitas y otros insectos.

En los últimos años se ha avanzado mucho en la planificación de la vida útil y en la predicción del rendimiento de los componentes y estructuras de madera. Sin embargo, la complejidad del rendimiento todavía no se capta en estos procesos y sigue siendo un concepto más que un uso. La base del trabajo previo ha sido recopilada y revisada como primera prioridad del proyecto. Además, el proyecto CLICKdesign incluye por primera vez un enfoque en:

– Previsión robusta del tiempo de los cambios estéticos visuales en las superficies de madera, por ejemplo, en el revestimiento exterior.

– Desarrollo de una medida europea de rendimiento de termitas e insectos, y que será la primera en Europa.

– La acomodación de los cambios provocados por el cambio climático en las dosis de exposición, por ejemplo, la distribución y la ubicación de los organismos que destruyen la madera que puede, por ejemplo, ampliar las zonas de riesgo de termitas en Europa.

La clave del éxito de CLICKdesign es que la herramienta encuentra aplicación en toda la rica diversidad de regiones geográficas, climáticas y culturales de Europa. Esto será posible utilizando un enfoque estructurado que permita una localización directa para el usuario. El equipo es consciente de la necesidad de fomentar las diferentes tradiciones para el uso de la madera, las diferencias en las expectativas sobre la vida útil y las garantías, las diferencias en los aspectos culturales para el mantenimiento de los productos y la accesibilidad de los idiomas.

La especificación del rendimiento de los productos de madera es compleja y requiere el uso de múltiples plataformas de datos, pruebas empíricas, experiencia, normas y recomendaciones nacionales. Durante los próximos tres años, CLICKdesign proporcionará una herramienta, que seguirá las pautas del “código abierto (open source)”, que ha integrado en ella las décadas de excelente investigación, la complejidad de los sistemas de especificación de estándares y la variación de enfoque debido a la tradición, los materiales y la cultura en toda Europa. La herramienta será accesible a los usuarios profesionales y se perfeccionará con la industria para garantizar su pertinencia y acelerar su adopción y utilización. Esto aumentará la confianza del mercado con los usuarios en la selección de la madera como producto fiable y mejorará el rendimiento optimizado de la madera en el entorno de la construcción. Se tiene la esperanza de que también inspirará nuevos productos de madera y productos derivados de la madera utilizando la herramienta y creará oportunidades de negocio para que las industrias forestales innoven.

CLICKdesign es un proyecto europeo, que comenzó en marzo de 2019 y tendrá una duración de 3 años, bajo la coordinación del ForestValue Research Programme de la UE. Ha recibido financiación del Programa de Investigación ForestValue, que es un programa transnacional de investigación, desarrollo e innovación financiado conjuntamente por organizaciones nacionales de financiación en el marco del cofondo ERA-NET “ForestValue – Innovating forest-based bioeconomy”. ForestValue ha recibido financiación del programa de investigación e innovación Horizonte 2020 de la Unión Europea.

El consorcio está compuesto por 25 socios, entre los que se incluyen organizaciones de investigación, industrias y administraciones. El coordinador es el Building Research Establishment (BRE, Reino Unido). Los otros socios científicos son la Universidad de Gottingen, el Departamento de Biología de la Madera y Productos de la Madera (Alemania), la Universidad de Lund (Suecia), InnoRenew CoE (Eslovenia), el Instituto Francés de Tecnología para los Sectores Forestal y del Mueble (FCBA, Francia), el Instituto Noruego de Investigación en Bioeconomía (NIBIO, Noruega), el Instituto de Investigación en Biología de Insectos (IRBI) y la Universidad de Tours (Francia), el Centro de Investigación Técnica VTT de Finlandia, y FPInnovations de Canadá.

El objetivo general del proyecto CLICKDesign es desarrollar un protocolo de especificaciones basado en el rendimiento para permitir a arquitectos y prescriptores proporcionar una herramienta de software que integre las especificaciones de rendimiento de la vida útil de la madera, así como una herramienta de cara al público para apoyar la especificación de productos “adecuados para el propósito” y para aumentar los niveles de comprensión del público.

Los principales objetivos científicos y tecnológicos de este proyecto conjunto son los siguientes:

  • Proporcionar la comprensión científica de cómo las propiedades inherentes de un material de madera y la exposición ambiental en servicio se relacionan con la respuesta (rendimiento) vinculada a los estados límite definidos para el producto. El trabajo reunirá y extraerá el conocimiento existente de los modelos de investigación y clarificará la importancia de las lagunas en la comprensión.
  • Comprender y reunir por primera vez los modelos y las bases de datos de rendimiento asociados con el deterioro y la integridad, la función estética y el rendimiento en relación con los insectos y las termitas para crear un enfoque holístico paneuropeo.
  • Validar un conjunto de modelos utilizando estudios de casos reales (edificios, estructuras) de toda Europa en colaboración con peritos y oficinas de ingeniería.
  • Inspirar nuevas soluciones de diseño y especificaciones basadas en la madera y apoyar a una nueva generación de diseñadores “expertos de la madera” dando un paso importante hacia la digitalización del conocimiento y las especificaciones.
  • Entregar una herramienta de software en uso piloto siguiendo el estándar de código abierto (IFS, ISC) para la preparación de BIM a través de la consideración de la plantilla de información, la entrada de base de datos y los plug-ins.

Para alcanzar estos objetivos, el proyecto se compone de ocho WorkPackages:

El esloveno InnoRenew CoE liderará el WP3 (Rendimiento estético de la construcción), cuyas actividades principales son definir un cuantificador numérico del estado estético de los elementos de madera expuestos a la intemperie, diseñar un procedimiento para la determinación de los estados límite estéticos para la tolerancia del cliente al deterioro del material, implementar si el enfoque de modelado dosis-respuesta para la simulación de los cambios en la apariencia de los elementos de madera a lo largo de la vida útil, desarrollar una herramienta de optimización para la programación de la limpieza/mantenimiento/reemplazo, e integrar la simulación de los cambios estéticos del edificio con el software de visualización.

De esto se informó en un post anterior.

El finlandés VTT liderará el WP4 (Impacto de la podredumbre en la integridad) y cuyos objetivos son:

– Realizar estudios sobre la distribución espacial de la podredumbre en la madera bajo condiciones de laboratorio teniendo en cuenta el clima material a lo largo del tiempo.

– Recoger las propiedades higrotérmicas de las diferentes especies de madera y de la madera tratada a través de la revisión de la literatura y de la realización de algunos experimentos de laboratorio.

– Realizar análisis de elementos finitos (FEA) para predecir los efectos higrotérmicos en los componentes de la madera, así como la rigidez y la resistencia evaluadas como funciones del material clima/dosis de exposición a lo largo del tiempo.

Y participará en los otros WorPackages, especialmente en el WP6 (Validación de modelos y desarrollo de una herramienta de especificación), cuyos objetivos son:

– Desarrollar, armonizar e integrar los distintos modelos en un modelo de rendimiento superior para productos de madera.

– Validar el modelo de rendimiento frente a los datos de rendimiento reales.

– Proveer información de plantillas y entradas de base de datos para su disposición en BIM.

Los principales resultados esperados de VTT son una base de datos de entrada para el rendimiento higrotérmico-mecánico de los componentes de madera y herramientas de Análisis del Ciclo de Vida (LCA) para puentes de madera que se integrarán en la herramienta de software CLICKDesign.

Y, como Spain is different, nuestro país no participa en este proyecto, aunque sí un científico español.

No obstante, desde agosto de 2018, se inició el desarrollo del proyecto “Herramienta inteligente para la selección de productos de madera destinados a la construcción”, y está liderado por PEFC España – Asociación para la Certificación Española Forestal y la Universidad de Córdoba, que ejerce las labores de coordinación técnica del proyecto.

Tiene como objetivo general: posicionar en el mercado los productos de madera para la construcción por sus valores técnicos y ambientales impulsando la cadena de valor desde el monte hasta el consumidor final. Y como objetivos específicos:

Proporcionar información y datos técnicos fiables sobre productos de madera para facilitar la prescripción.

Demostrar mediante información ambiental la excelencia de la madera como material de construcción en relación con los valores asociados a la sostenibilidad.

Proporcionar una herramienta para la transmisión de la información de las características técnicas y ambientales de productos de madera para la construcción.

Esta herramienta on line mostrará las excelencias ambientales de productos de madera a través de las Declaraciones Ambientales de Producto (DAPs), integrándose en los sistemas Building Information Modeling (BIM), logrando además concienciar en el uso de la madera para contribuir a la mitigación del cambio climático y al desarrollo forestal sostenible.

Lo más destacable es el énfasis en la promoción de nuestras maderas nacionales, puesto que:

Es un hecho que las maderas nacionales no siempre disponen de información ambiental y que el desarrollo de las DAPs de los productos es menor en España con respecto al resto de países europeos. Esto motiva que las maderas nacionales puedan verse desplazadas por madera de importación, pudiendo competir únicamente por precio. La falta de demanda impide el desarrollo de una oferta estable y continuada de madera procedente de los montes españoles y por otra parte el efecto de no disponer de información ambiental imposibilita que sea elegida por criterios de proximidad de acuerdo con los conceptos del Análisis de Ciclo de Vida”.

CLICKDesign es uno de los proyectos europeos más importantes de los últimos años al proporcionar una herramienta que disipe una de las principales dudas por parte del usuario final cuando considera la madera como material de construcción: su durabilidad.

Una de las investigaciones del Bridge, una asociación entre la Universidad de Linnaeus e IKEA (y con la contribución de la Swedish Paint and Printing Ink Makers Association (SVEFF), con el objetivo de crear una mejor vida cotidiana en los hogares, es la de Tinh Sjökvist y Åsa Rydell Blom. Ellas han investigado que la elección del material de madera juega un papel importante en la durabilidad de la madera pintada. Que haya menos crecimiento de moho en el duramen, que su crecimiento también se vea afectado por el color de la pintura y que los anillos anuales anchos en la madera den menos grietas son algunos de los resultados de su investigación.

Se advierte que se está hablando de madera pintada con un color, es decir, con un proceso opaco, en cuestión de color.

Las investigaciones se desarrollaron con la madera de abeto (Picea abies L. Karst.), una de las especies de madera más comunes en Suecia y se utiliza a menudo en las fachadas de las casas. Estudios anteriores han demostrado que el duramen de abeto sin pintar es menos propenso a la absorción de humedad en la exposición a la intemperie, lo que resulta en niveles más bajos de contenido de humedad, en comparación con la albura. Sin embargo, los estudios relacionados con las características antes mencionadas son bastante limitados en el caso del abeto pintado, especialmente en lo que se refiere a la influencia de la exposición a la intemperie.

Pero las diferentes partes del tronco tienen diferentes características y la elección de la madera es, por lo tanto, importante si desea un revestimiento que dure más tiempo. Sin embargo, esto no se tiene en cuenta hoy en día para la madera utilizada en las fachadas de las casas, por ejemplo.

La investigación ha llevado a cabo un test, en el sur de Suecia, en el que las tablas de madera de abeto pintados han estado expuestos a la intemperie en los últimos 5 años. Orientadas al sur con una inclinación de 45 grados.

No es casualidad que se use el color rojo, en Suecia es tradicional pintar las casas de madera con la pintura roja de Falun, como se explica aquí.

Test en Asa

Las tablas del test estaban pintadas con procesos de pintura habituales en el mercado, es decir, pintura alquídica en base agua, pintura acrílica en base agua y aceite de linaza, además de una pintura de calcimina (cal y tiza). La madera era duramen o albura, con dos anchuras diferentes de anillos anuales. La aplicación se efectuó en lado de la corteza de las tablas.

Encontramos que las tablas con anillos anuales anchos tenían menos grietas que las tablas con anillos estrechos. Esto era especialmente cierto en el caso de las tablas pintadas con revestimientos abiertos difusos. Las grietas más pequeñas aparecieron en las tablas de duramen de crecimiento rápido“, dice Tinh Sjökvist, estudiante de doctorado en silvicultura y tecnología de la madera.

Con respecto a la decoloración microbiana en la superficie, se encontró que las tablas de duramen eran las menos afectadas. Los investigadores también encontraron un efecto claro de la coloración. Después de cinco años, las tablas pintadas con pintura roja estaban completamente libres de crecimiento de moho, mientras que todos los paneles blancos tenían un grado variado de contaminación y crecimiento por mohos.

Decoloración a lo largo de los 5 años

Proceso alquídico – tablas rojas – duramen de baja densidad

Proceso alquídico – tablas rojas – albura de baja densidad

Proceso alquídico – tablas blancas – duramen de baja densidad

Proceso alquídico – tablas blancas – albura de baja densidad

Podemos ver expresamente que la elección del material de madera tiene un efecto claro en la durabilidad de una tabla pintada, de varias maneras. Este es un apoyo importante para nuestra investigación futura con el objetivo de desarrollar productos de madera recubierta con mayor durabilidad e intervalos de mantenimiento más largos“, dice Åsa Blom, profesora asociada y jefa del departamento de silvicultura y tecnología de la madera.

No encontré ninguna diferencia en la absorción de agua entre el duramen pintado y la albura pintada de abeto. Sin embargo, hay menos crecimiento de moho en las tablas de duramen que en los paneles de albura. Y si se desea la menor formación de grietas posible, se debe utilizar madera de baja densidad“, dice Sjökvist.

Dos conclusiones que Sjökvist ha sacado de su investigación es que la madera es un material complejo y que los fenómenos que se miden pueden depender de muchos factores diferentes. Por ejemplo, durante mucho tiempo se ha afirmado que la cantidad de agua que absorbe la madera de abeto depende de la porosidad de la madera.

He descubierto que la absorción de agua también se ve afectada por las características químicas de la madera, por el hecho de que la tensión superficial del agua se ve alterada por las llamadas sustancias extractivas de la pícea [hay un aumento de la sorción fue presumiblemente causado por una menor tensión superficial del agua]. Esto es algo sobre lo que seguiré investigando“, concluye Sjökvist.

Se trata de cómo utilizar la madera de una manera más eficiente y reducir el crecimiento de moho en fachadas pintadas. A esto también quiero usar un nuevo método para limitar el crecimiento limitando el suministro de alimentos para microorganismos como el moho y las algas agregando antioxidantes”, dice Tinh Sjökvist.

 

Conclusiones del test:

– Las características de la madera de albura y duramen tienen en general un impacto en la decoloración biológica del abeto pintado, independientemente del impacto de las pinturas.

– Las muestras hechas de albura con una pintura de base alquídica tuvieron la mayor decoloración en este test.

– En contenido de humedad fue mayor para la albura que para el duramen en todas las combinaciones de pinturas.

– Las muestras de baja densidad tenían un contenido de humedad más alto pero ninguna correlación con la decoloración.

– La aplicación de aceite disminuye el nivel de decoloración de la albura de baja densidad.

 

De la tesis doctoral de Tinh Sjökvist, Coated Norway Spruce: Influence of Wood Characteristics on Water Sorption and Coating Durability, se puede extraer que la principal conclusión es que el duramen y la albura de diferentes densidades influyen en la absorción de agua y la durabilidad del abeto pintado. Sin embargo, los principios de la absorción de agua de la madera de duramen y de albura sin recubrir no podían aplicarse a las muestras recubiertas. En general, los resultados indican que el duramen de baja densidad podría ser la mejor combinación de materiales para mejorar la durabilidad de la madera de abeto pintada en exteriores. Los conocimientos adquiridos en esta tesis pueden permitir una mayor vida útil de la madera de abeto pintada en exteriores. El aumento de la vida útil se consigue mediante una cuidadosa selección del material de la madera en función de la proporción de duramen y de la densidad de la madera elegida. Como observación final, es necesario explorar el papel de los extractos de abeto superficialmente activos, y se sugiere una investigación de seguimiento en el contexto de la absorción de agua para futuras investigaciones.

 

Desde el punto de vista del mercado, “Desafortunadamente, la madera de duramen o la de albura no se distinguen hoy en día, ni hay ninguna especialización en anillos anuales. Los aserraderos están ciertamente interesados, pero al mismo tiempo requieren grandes costos de inversión. En el caso del abeto, no se ve la diferencia entre el duramen y la albura sin rayos X, lo que significa una inversión multimillonaria elevada. Pero si más y más personas están empezando a ver en las tablas la madera correcta significa que uno no tiene que pintar con tanta frecuencia y necesita menos uso de biocidas, la voluntad de pagar puede cambiar. En la actualidad, el consumidor puede obtener la madera “correcta” clasificándola él mismo en la tienda de construcción, lo que no es muy agradable para los demás consumidores, pero no existe ninguna diferencia de clasificación ni de precio que ofrezca la tienda de construcción”, ha dicho Tinh Sjökvist.

Son frecuentes las comparativas entre diferentes maderas para aplicaciones al exterior (tarimas, estructuras, etc.) para la clase de uso 4: en contacto con el suelo o el agua dulce y expuesta a una humidificación en la que supera, frecuente o permanentemente, el 20% de humedad, según la norma EN 335-2. Y los resultados se publican en ámbitos académicos o profesionales.

Pero, quizá, el estudio más interesante es uno sueco, iniciado en el año 2013, del RISE – Research Institutes of Sweden para el departamento de carreteras de la Ciudad de Mälmo. Se exponen distintas maderas: madera de pino tratada a presión, frondosas europeas, tropicales, maderas modificadas, plásticos reciclados, fibras de vidrio y maderas tecnológicas o composite, y se colocaron las muestras en pontones sobre el mar al norte del puente de Øresund.

Lo más notable del estudio es que se comparan maderas de distinta composición y, además, en un ámbito tan agresivo como la costa marítima. No es habitual hacer este tipo de estudios con tantas maderas distintas y con semejante localización de la prueba.

Lugar de la prueba en Öresund – cerca de Malmö

El estudio, a pesar de que ha pasado un período de tiempo relativamente corto, proporcionó información valiosa sobre las propiedades y la idoneidad de diversos materiales para uso en entornos expuestos con respecto a la humedad y ataques biológicos dañinos, pero también respecto a aspectos mecánicos y de apariencia. Otras características importantes a tener en cuenta es cómo el material interactúa con otros materiales, especialmente los elementos de fijación y el riesgo de corrosión de éstos, así como sus aspectos de solidez de color y mantenimiento.

Hasta el momento, el RISE inspeccionó los diferentes materiales de prueba en cuatro ocasiones. Se examinaron las siguientes características:

  • ataque de microorganismos (descoloración por hongos, algas, etc.),
  • constancia del color,
  • fisuración,
  • deformaciones,
  • y otras observaciones que afectan la función o la apariencia del material.

Prueba tendrá una duración de años, y actualmente es demasiado pronto para clasificar los diferentes materiales basados en el concepto de “mejor en la prueba“, en particular con respecto a su resistencia.

Aunque el proyecto está todavía en curso, RISE ya ha recibido alguna información valiosa acerca de las diferentes propiedades de los materiales, tanto en apariencia como aspectos mecánicos:

  • No se ha observado ataques de podredumbre excepción de ataques de menor importancia alrededor de las cabezas de los tornillos en la madera de roble de Chile y el cedro rojo. El duramen de cedro rojo se clasifica como altamente resistente según la norma EN 350. Es probable que los ataques se atribuyan a la mala tecnología de construcción y que pueda haber albura en la superficie de los tablones. Se debe decir que no se han realizado inspecciones en la parte inferior de los puentes o en el sitio entre los tornillos y la cubierta del puente, que pueden contar con la aparición de trampas de humedad con riesgo de lesiones por putrefacción.
  • Todos los maderas se han agrisado rápidamente. No hay diferencias con respecto al color observadas entre la madera más barata, madera impregnada clase A, y las alternativas de madera mucho más caras: Accoya, Kebony, Organowood y las diversas tropicales.
  • Los plásticos y los materiales composite conservan, en gran medida, su color original.
  • Todos los materiales, excepto los plásticos y composite reciclados tienen, en distintos grados, incrustaciones de decoloración de hongos y algas. El tratamiento de superficie a base de silicio con Sioo no tiene ningún impacto en la apariencia en cuanto al crecimiento.
  • Las propiedades mecánicas difieren mucho entre los materiales. Las maderas de roble, robinia, bankirai, azobé y la madera tratada térmicamente (Thermowood) han mostrado tendencias significativas a agrietarse en los bordes y ranuras. Incluso el material acanalado parece más probable que se agriete más que la no ranurada. El agrietamiento y el pelado de la superficie de la madera, especialmente en los bordes, pueden, en el peor de los casos, causar daños a los pies descalzos. Es aconsejable tener esto en cuenta al elegir materiales para puentes, balcones o bancos de parque.
  • El roble de Chile parece tener una mala estabilidad dimensional.

Aquí se puede descargar el informe.

A continuación, se muestran imágenes de las distintas muestras a los 4 años de la prueba:

Pino impregnado NTR Clase A

Pino impregnado NTR clase A tratado con Sioo

Duramen de pino de Gotland

Duramen de pino tratado con Sioo

Common oak

Duramen de pino tratado con Organowood

Thermowood – pino

Accoya – pino radiata

Kebony – Southern Yellow Pine

Robinia, o falsa acacia

Azobé

Plástico reciclado – Rustik

Plástico reciclado – Tabla de GEO

Plástico reciclado reforzado con fibra de vidrio – Tabla de TX

Madera composite – Natur

Madera composite – Tabla de Green -gris-

Madera composite – Tabla de Green -rojo-

Cumaru

Ipé

Cedro rojo – thuya plicata

Roble -Nothofagus obliqua- de Chile

Compuesto de fibra de vidrio – tabla de Fiberline HD

 

 

 

Según Callum Hill (2006):

“La modificación de la madera implica la acción de un agente químico, biológico o físico sobre el material, dando como resultado una mejora de la propiedad deseada durante la vida útil de la madera modificada. La madera modificada no debe ser tóxica en condiciones de servicio y, además, no debe liberarse ninguna sustancia tóxica durante el servicio, o al final de la vida después de la eliminación o reciclaje de la madera modificada. Si la modificación está destinada a mejorar la resistencia al ataque biológico, entonces el modo de acción debe ser no biocida “

En el mercado hay tres maderas que ya tienen una amplia aceptación: la madera acetilada, la madera furfurilada y la madera termotratada. Se comercializan en el mundo bajo las marcas Accoya®, Kebony® y Thermowood®, respectivamente. La madera termotratada tiene diversos fabricantes y variantes, pero el proceso más conocido es el que ha establecido la International Thermowood Association (con miembros legalmente autorizados para usar la marca).

Madera Estructural les ofrece una comparativa sintética de estas maderas modificadas, tras revisar la literatura actual (papers, tesis, conferencias, seminarios, publicaciones oficiales, etc.).

En general, se dan valores medios ya que se usan varias especies de madera en cada clase de modificación de la madera. Las celdas vacías significan que no se dispone de información.

MADERA MODIFICADA
Madera termotratada Madera furfurilada Madera acetilada
Marca Thermowood Kebony Accoya
Clase de modificación Química Impregnación Química
Proceso Pirólisis controlada en ausencia de oxígeno Furfurilización Acetilación
Resumen del proceso El calor aplicado a la madera cambia la química de las paredes celulares Se “injerta” un polímero de furano en las paredes celulares Reacciones químicas con la celulosa, la hemicelulosa y la lignina de las paredes celulares
Sustancia activa Ninguna Alcohol furfurílico Anhídrico acético
Especies de madera Habitualmente: abeto y pino silvestre (sobre todo), abedul y álamo. Otras: fresno, haya, pino radiata, alerce, pícea de Sitka, eucalipto, aliso, ayous. En principio, cualquier especie. Arce/Fresno/Haya/Pino amarillo del sur (SYP)/Pino radiata/Pino silvestre Pino radiata; aliso
Densidad en kg/m³ Variable. Arce: 780 / SYP: 600-680 / Pino silvestre: 700 / Radiata: 590 465
Peso Ligera Pesada Medio
DURABILIDAD
Clase de durabilidad (EN 350-2) Thermo S: 3 / Thermo D:2 Arce: 1; SYP: 1-2; Pino silvestre: 1-2 1
Resistencia biológica Inmune a hongos xilófagos, pero no frente a insectos con estado larvario. No durable frente a termitas. Resistencia a los hongos, insectos, larvas y termitas. Resistencia frente a los xilófagos marinos.  Resistencia frente a los xilófagos marinos, pero susceptible frente a crustáceos y moluscos.
Clase de uso 1, 2 y 3 1, 2, 3, 4 y 5 1, 2, 3, 4 y 5
Duración de vida 30 años (10 años según distribuidores/instaladores: Grad). 30 años. Mínimo de 50 años sobre el terreno. 25 en contacto con el terreno.
PROPIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS
Color Madera más oscura Similar al mahogany Color pálido, ligeramente verdoso.
Olor Ligero olor a quemado No Ligero olor a vinagre
Temperatura Cálida Fría Cálida
Agrisamiento Rápido y que ennegrece Adquiere una pátina gris-plata tenue natural Es vulnerable a las manchas por hongos si se deja expuesta durante mucho tiempo sin acabado. La intemperie cambia rápidamente el color, pero, luego, la superficie se estabiliza, en tanto más claras y más limpias.
Resistencia frente a los rayos UV Mala Moderada Excelente
Humedad de equilibrio higroscópico (20°C/65% HR) 6-8 % (Abeto) 6,6-7 % 3-5%
Punto de saturación de la fibra 15%
Estabilidad dimensional Muy buena. La merma y la hinchazón se reducen hasta el 50-90 %. Muy buena. En general, mejrora entre un 40 y 60 %. Excelente. La merma y la hinchazón se reducen hasta el 80 %.
Resistencia química Moderada Moderada Buena
PROPIEDADES MECANICAS
Efecto en las propiedades mecánicas:
Flexión En general, la resistencia a la flexión se reduce hasta un 30%. Se incrementa en un 65 % (radiata) Efecto insignificante o ligero incremento
Compresión paralela a la fibra Incremento de un 30 % Se incrementa en un 80 % (radiata) La resistencia a la comprensión aumenta un 6-36 %.
Tracción Reducción de un 40 % No varía Se incrementa
Cortante perpendicular a la fibra Se reduce en un 30-40 % No varía Disminuye la resistencia al corte paralelo a la fibra.
Módulo de elasticidad (MOE) 5-20 % de disminución Se incrementa en un 38 % (radiata) Dsiminuye ligeramente el módulo de elasticidad.
Módulo de ruptura (MOR) Reducción del 10-20 % Aumenta ligeramente Aumento del módulo de ruptura en las resinosas, pero disminuye en las frondosas.
Resistencia al impacto Reducción del 30-80 % Disminuye Se incrementa
Dureza – Brinell N/mm2 – EN 1534 Thermo Pin: 16 / Thermo Fresno: 30 Keboby pino radiata: 41 / Kebony SYP: 53 Semidura
¿Uso Estructural? No Si Si
SOSTENIBILIDAD
¿Reciclable? Si Si Si
Consumo de energía en su fabricación, en MJ/m3 2400 / Consumo de energía algo mayor que la madera tratada ACQ. 2400-3300 / El consumo de energía puede ser 4-5 veces más alto que la madera termotratada El consumo de energía puede ser 4-5 veces más alto que la madera termotratada
Huella de carbono en CO2eq/kg 70 kg CO2/k-m3 0,5-0,7 kg 0,4-1,1 kg
Ecoetiquetas 90 % PEFC 70 % FSC / etiqueta SWAN (etiqueta ecológica de los países nórdicos) FSC / Cradle to Cradle Gold
Toxicidad No No No
ACABADOS
Durabilidad de los acabados Muy buena Buena Excelente
Acabado recomendado Aceites. Alquídicos de base solvente. Acrílicos en base agua. No es necesario. Para conervar el color: productos basados en acrílicos Saturadores y aceites. Procesos transparentes u opacos.
Estructura de la superficie Abierta Abierta Cerrada
FUEGO
Euroclase D D D
Posible acabado con barnices intumescentes Si Si Si
Ailsamiento/Conductividad térmica en W/(mK) Como es más porosa, mejora las propiedades de aislamiento en un 25-30 % / 0,107 0,16 0,012
INSTALACION
Calidad de los conectores De acero INOX De acero INOX. Como es menos ácido, es menos corrosivo para los conectores que el pino tratado con ACQ Por el ácido acético residual, los conectores tienen que ser de acero INOX.
Fuerza de sujección de los sistemas de fijación Regular. Disminuye en un 20 %. Muy buena. Buena
Encolabilidad Mejor con adhesivos de fenol resorcinol formaldehído (PRF), poliuretano, polivinilo de acetato (PVAc) y emulsión de polímeros de isocianato (EPI) de 2 componentes. Mejores resultados con poliuretano, EPI y PRF Mejor con adhesivos PRF y poliuretano.
Mecanización Excelente Excelente Excelente
OTROS
Aplicaciones más adecuadas Cladding. Decking (si es frondosa). Decking. Caldding. Carpintería de ventanas. Suelos. Cladding. Decking. Carpinterías de huecos. Mobiliario al exterior.
Observaciones  Reducción del contenido de la resina. La mejor madera modificada para decking. La mejor alternativa frente a las maderas tropicales. En su fabricación, usa mayores cantidades de sustancias químicas (procedente de residuos vegetales) que la madera acetilada. No desprende sustancias químicas al medio ambiente. Muy adecuada para carpintería de puertas y ventanas por su estabilidad.
País de origen Finlandia Noruega Holanda
Fabricante Varios Kebony ASA Accsys Technologies
Link www.thermowood.fi www.kebony.no www.accoya.com
Precio por metro lineal de tabla de 120 x 28 mm, IVA incluido. Son precios orientativos. 4,40 € 7,15 € > 11 €

 

 

Accoya

Accoya

Kebony SYP

Kebony SYP

Thermowood

Thermowood

Proyecto con Accoya

Revestimiento y tarima de Accoya

Revestimiento de Kebony

Revestimiento de Kebony

Revestimiento de Thermowood

Revestimiento de Thermowood

Por último, dos maderas modificadas más: Lignia y Organowood. Lignia se va comercializar a partir de 2018, desde el Reino Unido.

MADERA MODIFICADA
Lignia Organowood
Marca Lignia / Lignia XD Organowood Basic / Organowood Premium
Clase de modificación Impregnación Impregnación
Proceso Polimerización Fosilización
Resumen del proceso Se impregna, a presión, con un monómero acusoso coloreado y se cura como un polímero durante el secado al horno a temperaturas de 100° C. Se impregna, a alta presión, con compuestos de silicio en un autoclave.
Sustancia activa Resinas de monómeros (fenol formaldehído) Silicio
Especies de madera Pino radiata Pino silvestre
Densidad en kg/m³ Lignia: 670 / Lignia XD: 650
Peso Pesada Semipesada
DURABILIDAD
Clase de durabilidad (EN 350-2) 1 1
Resistencia biológica Resistencia frente a termitas Resistencia frente a xilófagos
Clase de uso 1, 2, 3 y 4 1, 2, 3 y 4
Duración de vida Garantía de 50 años Garantía de 10 años
PROPIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS
Color Gama de colores: Morocco, Brasilica, Charcola, Bavarian y Tuscany
Olor
Temperatura
Agrisamiento Adquiere una pátina gris-claro tenue natural
Resistencia frente a los rayos UV
Humedad de equilibrio higroscópico (20°C/65% HR)
Punto de saturación de la fibra
Estabilidad dimensional Excelente
Resistencia química
PROPIEDADES MECANICAS
Efecto en las propiedades mecánicas:
Flexión
Compresión paralela a la fibra
Tracción
Cortante perpendicular a la fibra
Módulo de elasticidad (MOE) 91,56 Mpa
Módulo de ruptura (MOR)
Resistencia al impacto
Dureza – Brinell N/mm2 – EN 1534 6,9 Kn según la escala Janka para Lignia XD (5,6 para Lignia) Similar al abedul
¿Uso Estructural? Si Si
SOSTENIBILIDAD
¿Reciclable? Si Si
Consumo de energía en su fabricación, en MJ/m3
Huella de carbono en CO2eq/kg
Ecoetiquetas FSC, PEPC FSC
Toxicidad No No
ACABADOS
Durabilidad de los acabados Excelente Excelente
Acabado recomendado No es necesario, ya que se dispone de una gama de colores de fábrica. No se recomienda. Compatible con barnices acrílicos (no a los aceites o alquídicos).
Estructura de la superficie
FUEGO
Euroclase B Bfl-s1
Posible acabado con barnices intumescentes No No
Aislamiento/Conductividad térmica en W/(mK)
INSTALACION
Calidad de los conectores De acero INOX, para aplicaciones en exteriores. Pero, en interiores, tornillería estándar, ya que tiene un ph neutro. Se recomienda de acero INOX, para aplicaciones en exteriores.
Fuerza de sujección de los sistemas de fijación
Encolabilidad Mejores resultados con poliuretano y EPI.
Mecanización Excelente Excelente
OTROS
Aplicaciones más adecuadas Cladding. Decking. Carpinterías de huecos. Mobiliario al exterior. Cladding. Decking. Mobiliario al exterior.
Observaciones Muy adecuada para carpintería de puertas y ventanas por su estabilidad. Consistencia del color: cuando se mecaniza, la superficie de la madera cortada sigue teniendo el color de fábrica. Lignia XD para exteriores y Lignia para interiores. Inicio de la comercialización durante el año 2018. Es la única madera modificada en la que se gestiona tanto el color como el peso. A diferencia de la versión Basic, la Premium tiene propiedades hidrófufgas.
País de origen Reino Unido Suecia
Fabricante Fibre 7 OrganoClick AB
Link lignia.com http://organowood.com/en/
Precio por metro lineal de tabla de 120 x 28 mm, IVA incluido. Son precios orientativos. Organowood Basic: 3,08 € / Organowood Premium: 4,4 €

Organowood – Al principio y, luego, ya agrisada.

Lignica XD – color Brasilica

El proceso más habitual, hoy en día, para barnizar maderas expuestas al exterior, como un revestimiento de fachadas en madera, por ejemplo, es aplicar un lasur, en base agua, transparente teñido (nogal, roble, castaño, etc.). Pero, últimamente, hay fabricantes, como el francés Blanchon, que ofrecen una protección incolora anti-UV.

La publicación suiza Bâtir publicó un interesante artículo de Daniel Jaquier sobre la protección incolora de la madera al exterior. Aunque el artículo es de hace unos años, revisando la literatura actual, el asunto todavía sigue vigente.

El artículo está disponible aquí, en la web de la Fédération Suisse Romande des Entreprises de Plâtrerie-Peinture, en su sección de Fiches-tecniques-peinture.

 

 

Resumiendo:

Los procesos clásicos de lasures empleados en exteriores usan los óxidos de hierro como protección contra los rayos ultravioleta (UV). Estos óxidos son partículas aciculares con un espesor de 2 a 5 nanómetros y de débil opacidad de colores amarillos y rojos. Aseguran una buena protección jugando el papel de filtros UV, y previenen el agrisamiento de la madera, resultante, entre otras, de la degradación fotoquímica de la lignina cuando se expone la luz UV solar. El inconveniente mayor es que los colorean.

Hay dos excepciones interesantes. Primero, los saturadores para la madera, en base solvente u acuosa y producidos a base de aceites modificados, con una frecuencia de mantenimiento de una o dos veces al año y con una fastidiosa tendencia al amarilleamiento debido a los aceites. Y segundo, los óxidos de hierro han sido sustituidos por los dióxidos de titanio rutilo, tratados en superficie y de 10 nanómetros de espesor, para evitar una reducción de la transparencia.

Mecanismos conocidos.

Para mejor comprender el contenido del artículo, el autor explica qué es la madera[1].

Y luego expone los mecanismos conocidos de la degradación de la madera: el oxígeno, los hongos y algas, los insectos, los rayos UV y el agua.

Soluciones de supervivencia

La industria de la pintura ofrece buenas soluciones a la madera, pero remarcando, casi exclusivamente son pinturas cubrientes o lasures tintados. ¿Y la protección incolora? Ya se ha hablado mucho de la humedad, los rayos UV y la lignina. Es en este nivel en el que deben encontrarse soluciones.

Cuando se pinta la carrocería de un coche, primero se aplica una capa de imprimación antioxidante, seguida de las diferentes capas de acabado. Si se omite esta imprimación, el oxígeno y la humedad llegarán al metal y lo deteriorarán por oxidación.

En claro, hay que proteger esta carrocería que es la lignina contra una humedad excesiva, los microrganismos, así como los rayos UV.

Tratamiento directo de la lignina

De hecho, la novedad, resultando en resultados notables, es que la lignina debe ser tratada directamente por una mezcla de sustancias activas en medios acuosos. Ellas pueden ser asociadas a ligantes, pero únicamente en grosores de partículas de 30 nanómetros, porque hay que proceder a una impregnación de la lignina. A continuación, aplicación en dos capas (60 micras en seco) de un barniz acrílico transparente en fase acuosa, interesante en el caso presente para la estabilidad a nivel del brillo, de su amarilleamiento nulo o muy débil y de su solidez mecánica. Pero, siendo perfectamente conscientes, este proceso sigue siendo muy transparente a los rayos UV y no puede asegurar, por sí solo, la protección del sustrato.

¿Cuáles son estos productos milagrosos y cómo actúan?

Agentes anti-UV:

La radiación UV crea radicales libres. Y asociados al oxígeno del aire, forman peróxidos que tienen funciones muy reactivas y que se van a descomponer de varias maneras. Es decir, es la oxidación misma.

Los absorbedores UV más empleados se reúnen en cuatro grupos. En los ensayos realizados, se ha optado por una solución acuosa de triazina. Se trata de aditivos que tienen la propiedad de absorber la luz en el dominio ultravioleta A y/o B. Los rayos son desactivados y transformados en energía calorífica inofensiva.

Captadores de radicales libres:

El modo de acción de los HALS (Hindered Amine Light Stabilizer) es del todo diferente a la de los absorbedores UV. Mientras que los absorbedores UV actúan preventivamente interceptando la radiación UV, los HALS actúan cuando la degradación fotoquímica ha comenzado por un mecanismo de blocaje de los radicales libres formados. Además, su acción es independiente del espesor y, por lo tanto, es idéntico tanto en superficie como en profundidad. La sinergia absorbente UV-HALS previene, eficazmente, cambios de los colores de la madera, así como la destrucción misma de la lignina.

Biocidas:

Lo más importante es que puedan penetrar en la madera. Sólo las microemulsiones de id carbamatos y propiconazoles responden a estas exigencias.

Agentes hidrófobos:

Un tratamiento de la superficie con agentes hidrófugos para evitar que el agua puede penetrar en la madera es indispensable. No es sólo necesario que la superficie sea fuertemente hidrófoba (efecto perlante), sino también una hidrofobia interna. Sustancias eficaces son los complejos de zirconio con poliolefinas modificadas.

A través de estas operaciones, la madera, más precisamente la lignina, ha sido estabilizada. Entonces, se puede aplicar las dos capas de acabado protectoras incoloras “dopadas”, por las mismas sustancias activas empleadas en impregnación a excepción de los HALS, que ya no son indispensables en un sistema transparente, además acrílico.

¿No hay soluciones milagro?

“Los resultados de los laboratorios son notables, porque no lo serían en condiciones reales de aplicación. De más, el sistema está en un medio acuoso y la duración de vida es de un año, generalmente la prevista para un barniz transparente sobre madera, debería pasar a cinco años. ¿Qué pide la madera? Estar lo más protegida sin ninguna duda. ¿Qué pide la pintura? ¡Siendo bromistas, las mejores pinturas, por supuesto! Pero de fácil aplicación y en cualquier momento del año, sin preparación de los fondos, de una duración de vida excepcional y ofrecida a la comprar de una brocha. Pues no, señores, no es para hoy y, ciertamente, mucho menos mañana.

Bromas aparte, tenemos la oportunidad, a la luz de lo que ha presentado, de hacer realidad el sueño de algunos, mantener el aspecto natural de la madera. Pero, siendo realistas, ¡solo las aplicaciones realizadas en condiciones reales pueden probar que un sistema es más eficiente que otro! El único punto discutible, en mi opinión, es quizá una cierta dificultad encontrada para las pinturas en cuanto a la aplicación actual de los lasures acrílicos, dificultad que proviene principalmente de un secado rápido. ¿No habrá nunca, pues, soluciones milagrosas?”.

 

 

 

Mirando la literatura actual, los productos incoloros UV hidrófugos se aplican, sea como un sistema incoloro en dos capas (o un acondicionador incoloro más dos capas incoloras según el proceso de Blanchon), sea como capa de fondo antes de un lasur normal.

 

 

 

[1] En este punto, el autor define la madera con la mejor definición que he encontrado:

“Es una biomasa compuesta principalmente de celulosa (30-50 %), de hemicelulosa (15-25 %) y de lignina (25-40 %). En cantidades menores se encuentran ceras, alcaloides, taninos, terpenos, resinas, elementos minerales y otros, así como agua libre, ligada o de constitución. Es necesario saber que las celulosas, que constituyen las fibras de la madera orientadas en el eje del árbol, tienen propiedades mecánicas excepcionales de tracción y comprensión, pero una cohesión transversal débil. Las ligninas incrustan las paredes de fibras, proporcionando una buena durabilidad, y especialmente, una gran rigidez, principalmente en comprensión transversal. Sin ellas, las maderas serían inadecuadas para el uso mecánico.”