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La madera es un material de construcción natural: si se utiliza en los elementos de construcción, puede desempeñar funciones estructurales, funcionales y estéticas al mismo tiempo. El uso de la madera en la edificación, que se remonta a los tiempos más remotos, está experimentando ahora un período de fuerte expansión en virtud de la dimensión sostenible de los edificios de madera desde el punto de vista medioambiental, económico y social. Sin embargo, su uso como material de ingeniería requiere un desarrollo constante de la investigación teórica y experimental para responder adecuadamente a los problemas que ello implica. En los capítulos individuales escritos por expertos en diferentes campos, el libro pretende contribuir al conocimiento de la aplicación de la madera en la construcción.

Índice de capítulos:

  1. Grading of Low-Quality Wood for Use in Structural Elements.
  2. Wood Thermal Properties.
  3. A Finite Element Method Model for Large Strains Analysis of Timber.
  4. Flame-Retardant Systems Based on Alkoxysilanes for Wood Protection
  5. Wood-Boring Insect Control in Constructions by High Temperature and Microwaves.
  6. Exterior Wood Coatings.
  7. Wooden Reinforcement for Earth Constructions in the Castile Area of Spain.
  8. Wood-Reinforced Polymer Composites.
  9. Ductile Behavior of Timber Structures under Strong Dynamic Loads.
  10. Traditional Wooden Buildings in China.
  11. Experimental Analyses and Numerical Models of CLT Shear Walls under Cyclic Loading.

 

Referencia bibliográfica del libro:

Concu, Giovanna, editora, Wood in Civil Engineering, IntechOpen, 2017, 250 pp, ISBN: 978-953-51-2985-1.

 

En:

https://www.intechopen.com/books/wood-in-civil-engineering

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.”

Una guía práctica publicada por la asociación interprofesional para la promoción de la madera de la región francesa del País del Loira, Francia, con el concurso de Idéobois y la plataforma regional de innovación Bois HD.

Permitirá entender mejor el uso de la madera en fachadas, estructuras y diseño exterior.

La durabilidad y el envejecimiento de la madera al exterior son, de hecho, parte de las principales preocupaciones de los profesionales en el sector de la construcción en madera.

Así, el libro presenta el estado actual de los conocimientos sobre este tema y los muchos logros de la experiencia de numerosas realizaciones en el País del Loira.

 

Referencia bibliográfica:

VV.AA, Le bois, ex extérieur. Conception, durabilité, aspect, maintenance, Atlanbois, Francia, 2015, 120 p.

 

En:

http://www.atlanbois.com/actus/guide-precobois-derniere-partution-le-bois-en-exterieur/

http://www.kiosque21.com/construction-bois/2765-guide-le-bois-en-exterieur.html

 

Extracto:

http://www.atlanbois.com/wp-content/uploads/2016/09/extrait_guide_boisexterieur.pdf

Le bois en exterieur

Es triste contemplar una pérgola de madera de un parque público deteriorada por la intemperie cuando, hace menos de 8 años, ya que recuerdas cómo quedó después de su montaje.

Deterioro de una pérgola de madera tratada de pino

Deterioro de una pérgola de madera tratada de pino

Para evitarlo, sólo hay que seguir unas reglas de diseño que faciliten el secado y la evacuación del agua.

Lo primero, no debe permitirse el uso de la madera laminada de abeto en las estructuras al exterior. El abeto sólo se usa para las clases de uso 1 (interior sin humedad) o 2 (interior con humedad) porque, como no es impregnable, no se puede tratar para usos exteriores.

Pérgola de abeto deteriorada

Pérgola de abeto laminado deteriorada

Estas reglas permiten utilizar maderas que cumpla con la clase de uso 3.1[1] como el roble, el castaño, el alerce, el abeto Douglas o el eucalipto laminado. O sea, maderas que son de origen español o europeo. Así se evita el uso de maderas tratadas o modificadas que son más adecuadas para la clase de uso 4[2].

  • Donde más evidente se nota el deterioro es en las piezas horizontales, en su cara superior.

Una solución sería que, a los pares, vigas y otras piezas horizontales, se le mecaniza un “cerrillo” para que, a modo de un tejado a dos aguas, se escurra el agua. Claro, esto obliga a mecanizar             unos asientos. Compensa hacerlo con las actuales máquinas de CN.

Cerrillos mecanizados en pares y vigas

Cerrillos mecanizados en pares y vigas

  • Ninguna pieza de madera debe tener una testa a la intemperie. Tienen que estar protegidas con chapas prelacadas de aluminio, zinc o cobre.
Testas de pilares protegidas con caperuzas metáilcas

Testas de pilares protegidas con caperuzas metálicas

  • No deben permitirse en ensamble de viguetas o cabios a una viga mediante herrajes de cuelgue (y con chapa de apoyo) ya que el agua puede estancarse:
No se deben permitir estos herrajes con chapas de apoyo.

No se deben permitir estos herrajes con chapas de apoyo.

  • Si la estructura se une a una pared, hay que evitar colocar una carrera (o pieza de madera anclada a la pared) ya que podrían deteriorarse la cara superior y trasera por la acumulación de humedad. Lo mejor es colocar unos herrajes que permitan el anclaje de los pares o vigas a la pared. Con un hueco entre testa y pared.
No se deben permitir piezas adosadas a las paredes

No se deben permitir piezas adosadas a las paredes

Correcta conexión viga-pared

Correcta conexión viga-pared

  • No deben permitirse los cajeados mecanizados en la madera de una pieza, para ensamblar con otras piezas, expuestos a la intemperie ya que el agua se estanca.Sobre todo las medias maderas entre dos piezas, ya que se acumula la humedad.
No se deben permitir estas medias maderas a la intemperie.

No se deben permitir estas medias maderas a la intemperie.

 

  • Pies de pilar

Un asunto complejo son los pies de pilar. El diseño más adecuado es aquel que permita el escurrimiento del agua hacia el suelo, sin estancarse. Entonces, son los herrajes que, galvanizados en caliente o en acero inoxidable, con un diseño estudiado permite que el agua encuentre huecos y salidas por donde escurrirse.

Correcto diseño de un pie de pilar.

Correcto diseño de un pie de pilar.

Pero la madera tiene que estar, como mínimo, a 30 cm por encima del suelo para evitar que las salpicaduras de la lluvia mojen la madera del extremo del pilar. Es un error que estén a menos distancia e incluso en contacto con un pavimento de madera, etc. Con el tiempo, la madera del extremo del pilar se agrisa más rápidamente de lo normal, se fenda y se deteriora. Es más, si hay un pavimento de piedra, baldosas cerámicas, etc. la altura aún sería superior, unos 50 cm, porque sorprende la altura que alcanza las gotas de las salpicaduras de la lluvia.

Posible deterioro de los pies de estos pilares.

Posible deterioro de los pies de estos pilares.

Deterioro de un pie de pilar.

Deterioro de un pie de pilar.

Incluso con la colocación habitual de pilares sobre basas de piedra u hormigón, siempre hay un deterioro en la madera de testa si están en contacto la madera y la basa (el agua entra por las juntas y, por capilaridad, remonta en la madera). Entonces, la mejor solución es por diseño. Dejar un espacio entre la testa de la madera y la basa de 2 cm, como mínimo. El pilar tiene que ensamblarse con la basa con una barra de M20, mínimo, de acero inoxidable, o con un herraje con chapas o barra roscada de acero galvanizado o inoxidable como alma.

Pies de pilar con herraje embutido.

Pies de pilar con herraje embutido.

También es válido un diseño en el que se ha mecanizado un cajeado en la testa del pilar para alojar el herraje:

Cajeados en las testas para alojar los herrajes.

Cajeados en las testas para alojar los herrajes.

No son recomendables los herrajes tipo cazoleta, de sección cuadrada o redonda, ya que el agua se estanca entre las chapas y la madera.

No se deben permitir los herrajes de cazoleta.

No se deben permitir los herrajes de cazoleta.

  • Ensambles

En las piezas horizontales no hay que mecanizar ensambles de empalmes longitudinales. Con el tiempo, las juntas se abren creando huecos donde se infiltra el agua (y, también, los agujeros de los taladros o cabezas de tornillos o tirafondos) y comprometiendo, por tanto, la resistencia del empalme por pudrición.

No se deben permitir los empalmes longitudinales.

No se deben permitir los empalmes longitudinales.

Lo mismo sucede con los ensambles de esquina. Son bonitos, pero dejan juntas en la cara superior de las dos piezas. Por las juntas, el agua puede llegar hasta las testas.

No se deben permitir los ensambles de esquina.

No se deben permitir los ensambles de esquina.

No se deben permitir estos ensambles de esquina.

No se deben permitir estos ensambles de esquina.

No obstante, si tiene que haber ensambles de esquina o empalmes longitudinales es mejor recubrir la cara superior de las piezas con unas albardillas de chapa prelacada de aluminio o cobre.

Correcta protección de las caras superiores de las piezas de madera.

Correcta protección de las caras superiores de las piezas de madera.

Siempre donde exista un contacto de un plano vertical de una superficie de madera con otra, de madera o metálica, hay que intercalar unas arandelas redondas de un material resistente, de 6 mm de espesor mínimo y de un diámetro relativamente grande. Así se facilita el drenaje y la ventilación.

Correcta separación entre caras de piezas de madera.

Correcta separación entre caras de piezas de madera.

  • Cerramiento

Es una buena idea colocar vidrio laminado o metacrilato o similar encima de la estructura de la pérgola si se requiere luminosidad y el protagonismo de la estructura de madera. Recomendable que los cerramientos sean desmontables, ya que éstos no impiden que la madera agrise y se quiera efectuar un mantenimiento del acabado.

Cerramiento como cubierta.

Cerramiento como cubierta.

Los porches

  • Pies de pilar.

En los porches no sería necesario observar las reglas mencionadas anteriormente si se diseña el alero con una anchura tal que cumpla con la regla de la inclinación de 60°.

Angulo de 60 grados en aleros.

Angulo de 60 grados en aleros.

Pero como es imposible, ya que resultan unos aleros muy anchos, hay que seguir las mismas reglas que con las pérgolas.

  • Los pilares.

Son unas de las piezas más expuestas a la intemperie. Si no es posible la regla de los 60°, convendría que la madera fuese de una durabilidad mayor. Como, habitualmente, la madera de las estructuras de los porches en España es de pino silvestre o abeto laminado, los pilares pueden ser de alerce. Esta madera es apta para la clase de uso 3.1 y, en cuanto a aspecto visual, se diferencia poco del pino silvestre.

  • Pares de borde.

Para proteger la cara exterior de los pares de borde, conviene que la tarima vuele unos 20 cm (ayuda también el añadido de la teja de remate de borde en L). Si por algunas circunstancias no es posible, se puede revestir dicha cara con una chapa.

Caras exteriores de los pares de borde protegidas con chapas.

Caras exteriores de los pares de borde protegidas con chapas.

  • Borde de los aleros.

Es habitual colocar unas tablas de madera de remate a modo de tapetas (fascias en inglés o bandeau en francés) de pino silvestre, sobre todo en el caso de que se haya instalado un aislamiento, para que no se vean los rastreles de madera tratada. Pero son las piezas más expuestas a la intemperie.

 

Tapetas de madera no protegidas.

Tapetas de madera no protegidas.

Con el tiempo se agrisan y se deterioran, requiriendo un mantenimiento más periódico.

Tapetas deterioradas

Tapetas deterioradas

Tenemos dos alternativas:

  • Colocar unas de una madera más durable, como alerce o iroko.
  • Colocar una chapa prelacada de aluminio o de cobre sobre la tapeta. En la parte inferior tiene que tener un goterón.
Bandeau de zinc tras el canalón.

Bandeau de zinc tras el canalón.

[1] Elementos no se encuentran en contacto con el suelo, pero están expuestos a la intemperie y el riesgo de que los elementos puedan mojarse y estar húmedos es limitado.

[2] Exterior en contacto con el suelo o agua dulce.

Esta obra reúne, bajo la forma de fichas ilustradas, las buenas prácticas que permiten asegurar la perennidad de las construcciones en madera en el diseño, ejecución, y mantenimiento de la obra.

Constituye una guía de referencia para todos aquéllos profesionales que participan en la construcción en madera, con un equilibrio entre teoría y práctica en los contenidos.

En francés.

Referencia bibliográfica:

Pasca, Laetitia, Préservation du bois dans le bâtiments, Le Moniteur, Collection Memento illustré, 2015, pp. 220, 978-2-281-1119-3, paperback.

En:

http://www.eyrolles.com/BTP/Livre/preservation-du-bois-dans-les-batiments-9782281119183

Portada del libro

Portada del libro