una chance para el futuro: la madera como alternativa … · en el aire atmosférico y emite a la...

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Resumen: T-095 UNIVERSIDAD NACIONAL DEL NORDESTE Comunicaciones Científicas y Tecnológicas 2004 Una chance para el futuro: la madera como alternativa para la construcción Jacobo, Guillermo José - Vedoya, Daniel Edgardo Instituto de Investigaciones Tecnológicas para el Diseño Ambiental del Hábitat Humano – ITDAHu-FAU-UNNE Av. Las Heras Nº 727 - (3500) Resistencia - Argentina - E-Mail: [email protected] & [email protected] ANTECEDENTES La construcción con madera es básicamente otro tipo de construcción, pues implica utilizar un material natural y renovable que requiere un diseño tecnológico detallado y preciso, además requiere que sea ejecutado por personal con experiencia en el tema. Es también otro tipo de construcción debido a balance ecológico positivo a favor del medio ambiente en comparación con otros materiales de construcción. El efecto del sistema ecológico Bosque-Árbol-Madera es reconocido por todos los especialistas y por el hombre en general como adecuado para beneficio de las gentes del futuro, pues está comprobado científicamente que 1 m 2 de hojas de árboles asimila por hora 1,35 lts de CO 2 contenido en el aire atmosférico y emite a la atmósfera la cercana cantidad de oxigeno. Esto implica que los gases tóxicos emitidos a la atmósfera, en particular el CO 2 son absorbidos por la madera transformándose en carbono, lo que implica que 1 m 3 de madera semidura contiene 255 Kg de carbono, esto dignifica que se absorbieron 0,935 tn de CO 2 , por esto se hace necesario fomentar e implementar el uso de la madera en la construcción como generador de la demanda de mayores superficies terrestres arboladas. Según diversos pronósticos de corporaciones petroleras, el consumo de combustibles fósiles crecerá cerca de un 35% hasta el año 2025, por lo que se incrementará necesidad de depurar mayores cantidades de emisiones tóxicas industriales. La utilización del material de construcción madera no solo beneficia con la reducción del CO 2 contenido en la atmósfera terrestre, sino que también tiene otros beneficios ecológicos, pues tratado sin productos químicos peligrosos es inocuo para la salud humana entre otros, lo que muchas personas no son concientes de esto, en particular muchos arquitectos y constructores. En un futuro próximo se deberá incorporar en Argentina el Balance Ecológico en la Edificación, como instrumento legal obligatorio, similar a una planilla de cálculo estructural que se incorpora a la documentación técnica antes de ejecutar una obra, pues ya está n comprobadas las ventajas competitivas tipo cualitativas que ofrece la madera desde el punto de vista de la carga al medio ambiente, los peligros a la salud, el consumo energético en todas sus fases de elaboración, transporte, uso y reutilización. El bosque puede ser utilizado con intensidad, pues su producto: la madera, puede ser utilizado por largo tiempo y con alto valor agregado. Se estima que a nivel mundial se debería implementar en el mediano plazo una política activa de forestación para producir cerca de 500.000 millones tns de madera para absorber los niveles actuales de emisiones tóxicas hasta el año 2025. Con esta política se podría permitir la regeneración de la mayoría de los bosques naturales en peligro de extinción (tropicales, subtropicales y templados), sino que se beneficiaría también las superficies agrícolas, debido a que se modificaría sustancialmente el clima planetario ,se reestablecería el funcionamiento normal del ciclo del agua planetario y se reduciría a un mínimo el fenómeno de la lluvia ácida en muchas áreas geográficas. Las estimaciones económicas realizadas para eliminar 1 tn de C0 2 por medio de la replantación de árboles al año 2002 es de U$A1,00. La producción, el transporte, y la elaboración con valor agregado de un elemento constructivo de madera de 1 m 3 consume de 8 a 30 KW/h de energía, si se compara con el material hormigón armado que necesita de 150 a 200 KW/h, o con un material metálico que consumen de 500 a 600 KW/h y de aluminio con consumo de cerca de 800 KW/h de energía, se observa el alto beneficio ecológico y hasta económico que implica su uso intensivo. Todo esto lleva a que el uso de la madera en la construcción produce un beneficio económico dentro de la fase de producción al requerir menor cantidad de energía, tiene mayor capacidad de aislante térmico durante su uso, beneficia también en el mínimo consumo energético. También tiene un mejor comportamiento ante el fuego en caso de incendio, pues la madera no se deforma como el metal o colapsa como el Hº Aº y permite ser reparada. El mantenimiento es más económico por su trabajabilidad. Lo más importante es su reciclabilidad ,o sea que se puede reutilizar todas las veces que sea necesaria. MATERIALES Y MÉTODOS Partiendo de la información obtenida en la bibliografía consultada. Se estudian casos concretos relacionados a la temática, evaluando los resultados obtenidos en experiencias internacionales con el objetivo de formular recomendaciones para futuras aplicaciones en el NEA. Se utilizan los recursos que se crean apropiados para la comprensión de la temática específica. DISCUSIÓN DE RESULTADOS Un nuevo concepto tecnológico-constructivo-arquitectónico desarrollo el Arq. Rolf Disch con la urbanización Solargarten, en la localidad de Munzingen, cerca de la ciudad de Freiburg, Alemania. Las viviendas fueron construidas entre 1998 y 2002 con el sistema constructiva liviano de marcos de madera con el concepto de bajo consumo energético con un promedio de consumo energético anual de 43 KWh/m 2 . Cuando se le incorporaron algunos equipamientos activos a algunas unidades de viviendas se transformaron en viviendas de consumo energético nulo. Además, se tomaron disposiciones urbanas para evitar el alto tránsito vehicular. Con todas estas disposiciones se pudo mantener un alto nivel de confort en los equipamientos arquitectónicos. Esta primera urbanización solar-ecológica tuvo su fundamento en la experiencia personal de Disch con el Heliotrop, una vivienda de madera para el uso integral de las bondades climáticas, pues comprende tres elementos constructivos básicos: una elevación sobre el terreno para tomar los vientos, una estructura de madera para el volumen cilíndrico para seguir el movimiento del sol, y una cubierta inclinada de madera con paneles fotovoltaicos para generar energía y colectar el agua de las lluvias. El Heliotrop tiene la capacidad de girar según su eje vertical para seguir la trayectoria solar, este giro es realizado con motores de corriente

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Page 1: Una chance para el futuro: la madera como alternativa … · en el aire atmosférico y emite a la atmósfera la cercana cantidad de oxigeno. Esto implica que los gases tóxicos emitidos

Resumen: T-095

UN I V ER S I D AD N AC I O N AL D E L N O RDES T E C om u n i c a c i o n e s C i e n t í f i c a s y T e c n o l ó g i c a s 2 0 0 4

Una chance para el futuro: la madera como alternativa para la construcción

Jacobo, Guillermo José - Vedoya, Daniel Edgardo

Instituto de Investigaciones Tecnológicas para el Diseño Ambiental del Hábitat Humano – ITDAHu-FAU-UNNE

Av. Las Heras Nº 727 - (3500) Resistencia - Argentina - E-Mail: [email protected] & [email protected]

ANTECEDENTES La construcción con madera es básicamente otro tipo de construcción, pues implica utilizar un material natural y renovable que requiere un diseño tecnológico detallado y preciso, además requiere que sea ejecutado por personal con experiencia en el tema. Es también otro tipo de construcción debido a balance ecológico positivo a favor del medio ambiente en comparación con otros materiales de construcción. El efecto del sistema ecológico Bosque-Árbol-Madera es reconocido por todos los especialistas y por el hombre en general como adecuado para beneficio de las gentes del futuro, pues está comprobado científicamente que 1 m2 de hojas de árboles asimila por hora 1,35 lts de CO2 contenido en el aire atmosférico y emite a la atmósfera la cercana cantidad de oxigeno. Esto implica que los gases tóxicos emitidos a la atmósfera, en particular el CO2 son absorbidos por la madera transformándose en carbono, lo que implica que 1 m3 de madera semidura contiene 255 Kg de carbono, esto dignifica que se absorbieron 0,935 tn de CO2, por esto se hace necesario fomentar e implementar el uso de la madera en la construcción como generador de la demanda de mayores superficies terrestres arboladas. Según diversos pronósticos de corporaciones petroleras, el consumo de combustibles fósiles crecerá cerca de un 35% hasta el año 2025, por lo que se incrementará necesidad de depurar mayores cantidades de emisiones tóxicas industriales. La utilización del material de construcción madera no solo beneficia con la reducción del CO2 contenido en la atmósfera terrestre, sino que también tiene otros beneficios ecológicos, pues tratado sin productos químicos peligrosos es inocuo para la salud humana entre otros, lo que muchas personas no son concientes de esto, en particular muchos arquitectos y constructores. En un futuro próximo se deberá incorporar en Argentina el Balance Ecológico en la Edificación, como instrumento legal obligatorio, similar a una planilla de cálculo estructural que se incorpora a la documentación técnica antes de ejecutar una obra, pues ya está n comprobadas las ventajas competitivas tipo cualitativas que ofrece la madera desde el punto de vista de la carga al medio ambiente, los peligros a la salud, el consumo energético en todas sus fases de elaboración, transporte, uso y reutilización. El bosque puede ser utilizado con intensidad, pues su producto: la madera, puede ser utilizado por largo tiempo y con alto valor agregado. Se estima que a nivel mundial se debería implementar en el mediano plazo una política activa de forestación para producir cerca de 500.000 millones tns de madera para absorber los niveles actuales de emisiones tóxicas hasta el año 2025. Con esta política se podría permitir la regeneración de la mayoría de los bosques naturales en peligro de extinción (tropicales, subtropicales y templados), sino que se beneficiaría también las superficies agrícolas, debido a que se modificaría sustancialmente el clima planetario ,se reestablecería el funcionamiento normal del ciclo del agua planetario y se reduciría a un mínimo el fenómeno de la lluvia ácida en muchas áreas geográficas. Las estimaciones económicas realizadas para eliminar 1 tn de C02 por medio de la replantación de árboles al año 2002 es de U$A1,00. La producción, el transporte, y la elaboración con valor agregado de un elemento constructivo de madera de 1 m3 consume de 8 a 30 KW/h de energía, si se compara con el material hormigón armado que necesita de 150 a 200 KW/h, o con un material metálico que consumen de 500 a 600 KW/h y de aluminio con consumo de cerca de 800 KW/h de energía, se observa el alto beneficio ecológico y hasta económico que implica su uso intensivo. Todo esto lleva a que el uso de la madera en la construcción produce un beneficio económico dentro de la fase de producción al requerir menor cantidad de energía, tiene mayor capacidad de aislante térmico durante su uso, beneficia también en el mínimo consumo energético. También tiene un mejor comportamiento ante el fuego en caso de incendio, pues la madera no se deforma como el metal o colapsa como el Hº Aº y permite ser reparada. El mantenimiento es más económico por su trabajabilidad. Lo más importante es su reciclabilidad ,o sea que se puede reutilizar todas las veces que sea necesaria.

MATERIALES Y MÉTODOS Partiendo de la información obtenida en la bibliografía consultada. Se estudian casos concretos relacionados a la temática, evaluando los resultados obtenidos en experiencias internacionales con el objetivo de formular recomendaciones para futuras aplicaciones en el NEA. Se utilizan los recursos que se crean apropiados para la comprensión de la temática específica.

DISCUSIÓN DE RESULTADOS Un nuevo concepto tecnológico-constructivo-arquitectónico desarrollo el Arq. Rolf Disch con la urbanización Solargarten, en la localidad de Munzingen, cerca de la ciudad de Freiburg, Alemania. Las viviendas fueron construidas entre 1998 y 2002 con el sistema constructiva liviano de marcos de madera con el concepto de bajo consumo energético con un promedio de consumo energético anual de 43 KWh/m2. Cuando se le incorporaron algunos equipamientos activos a algunas unidades de viviendas se transformaron en viviendas de consumo energético nulo. Además, se tomaron disposiciones urbanas para evitar el alto tránsito vehicular. Con todas estas disposiciones se pudo mantener un alto nivel de confort en los equipamientos arquitectónicos. Esta primera urbanización solar-ecológica tuvo su fundamento en la experiencia personal de Disch con el Heliotrop, una vivienda de madera para el uso integral de las bondades climáticas, pues comprende tres elementos constructivos básicos: una elevación sobre el terreno para tomar los vientos, una estructura de madera para el volumen cilíndrico para seguir el movimiento del sol, y una cubierta inclinada de madera con paneles fotovoltaicos para generar energía y colectar el agua de las lluvias. El Heliotrop tiene la capacidad de girar según su eje vertical para seguir la trayectoria solar, este giro es realizado con motores de corriente

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Resumen: T-095

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Construcciones de madera maciza o en “Bloque”.

Fuente: Jacobo, G. J. & Celano, J. A., (2002).

continua alimentados con baterías que almacenan la energía eléctrica obtenida con los sistemas fotovoltaicos de 55 m2

de superficie colectora, construido a partir de aluminio reciclado, compuesto por 60 paneles solares con una potencia de producción de 7 KW/h de energía eléctrica, valor seis veces superior a la demanda energética de la vivienda. Además, debido al giro siguiendo la trayectoria solar se alcanza una ganancia total de energía de un 30%, tanto con el sistema activo fotovoltaico como con la radiación solar ingresante a la vivienda. La fachada vidriada está compuesta por tres capas de cristal separadas con dos cámaras de aire, y marcos de madera, lo que permite obtener un valor de transmitancia térmica promedio (k) de 0,5, que si se comporta con la exigida por la normativa térmica (NESA) de Febrero de 2001 ya era todo un avance revolucionario, pues 10 años antes de la puesta en vigor, ya se implementaron experimentalmente los valores exigidos “K” actualmente en Alemania. Como se dispuso el almacenamiento del agua de lluvia con un reservorio, no se consume agua sanitaria (inodoros y limpieza), solo agua potable de la red pública. Las deposiciones cloacales son convertidas en abono natural para el terreno ajardinado. De esta manera se obtuvo una vivienda autosustentable de mínimo consumo energético, a partir de esta experiencia real constructivo-ecológica se desarrollo el concepto de vivienda tipo jardín-solar.

CONCLUSIONES Las construcciones en madera son algo para los sentidos y el intelecto del hombre, lo que es válido también para el espíritu creativo, pues junto a las construcciones de antaño de madera masiva o en bloque (ver siguientes fotos derecha), se desarrollaron los sistemas constructivos livianos (ver comunicaciones adjuntas a la presente) hasta alcanzar la tecnología actual de la madera en sus diferentes versiones y usos. Las ventajas de los métodos constructivos en madera son:

1. Precios adecuados. 2. Rápida ejecución de obra. 3. Flexible distribución funcional-espacial. 4. Posibilidad de utilización pasiva de la energía solar. 5. Amplias posibilidades de autoconstrucción para los propietarios. 6. Reciclabilidad de la construcción y de los elementos constructivos. 7. Prefabricación industrial y distribución y transporte compacto de toda la construcción. 8. Bajo consumo energético por medio de alta capacidad de aislación térmica perimetral.

El sistema constructivo en madera de bajo consumo energético, el cual fue desarrollado inicialmente entre 1972 y 1975, cuando se agudizó la primera crisis energética internacional, desde entonces ha sido probado en diferentes temáticas y tipologías arquitectónicas, individuales o masivas. El sistema se puede adaptar a cualquier tipo de exigencia constructiva y de forma. La construcción se basa en el principio del sistema trilitito, vigas (superior e inferior) y columnas, tipo el norteamericano “Ballon-Frame”, que se vinculan entre sí con elementos de unión metálicos (conectores). La rigidización espacial (sentidos horizontal y vertical) se realiza por medio de tensores metálicos oblicuos o diagonales En las ranuras de la estructura se ubican los paños vidriados aislantes integrales con cámaras intermedia y luego se sellan con masillas especiales de fijación y aislación (epóxi). Este tipo de construcción no solo es de simple, rápida y de costo adecuado, sino también brinda seguridad física a bienes y usuarios. La ventaja más importante es la posibilidad de brindar continuidad espacial entre el interior y el exterior, con visuales e iluminación natural, no existiendo límites para la ubicación de las carpinterías. La ventilación natural de los espacios interiores se realiza por debajo de las cubiertas, donde se acumula el aire viciado caliente del interior y es reemplazado por aire exterior, por medio de dispositivos técnicos que permiten la ventilación cruzada y continua. La terminación de los paramentos se realizan por medio de planchas de madera (generalmente de fibras, OSB, compensados, etc.) fijadas a la estructura en esqueleto (también sirven para rigidizar al esqueleto estructural), sobre las cuales se ubican los materiales de terminación interior y exterior. Entre las placas se ubican las aislaciones térmicas, la cuales comprenden actualmente otros tipos de placas de madera, rígidas o flexibles, de fibras blandas, etc., que todo junto conforman una masa aislante bastante efectiva, pues debido a las exigencias de las normas técnicas internacionales, deben tener valores mínimos de “K”, no superior a 0,8-1,0, (ver Comunicación UNNE-2004: Alías & Jacobo: situación tecnológica, higrotérmica, energética y ambiental de componentes de la envolvente de edificios en el NEA), por lo que todas las construcciones de este tipo tienen espesores de paredes perimetrales no inferiores a 18 cm. La misma consideración pare techos y entre pisos, pero las aislaciones incorporan el factor de aislante acústico en los entrepisos. De esta manera le materializa una envolvente aislante importante, de manera que se anulan todos los puentes térmicos, por lo que los flujos energéticos exterior-interior se interrumpen eficazmente y por lo tanto el consumo de energía para calefacción y/o refrigeración es prácticamente nulo. Así se potencia el uso de la iluminación y ventilación natural junto con la aislación térmica perimetral. Este tipo de construcciones se denominan como de “Bajo consumo Energético”, (ver el siguiente gráfico), siendo el material constructivo madera el principal generador de dicha característica debido a la alta capacidad aislante de la madera. Los paños vidriados permiten la ganancia pasiva de energía solar en invierno, en cambio en verano, pero medio de galerías perimetrales dimensionadas para que permanezca en sombras toda la fachada (paños vidriados y opacos de madera) se logra impedir la radicación solar directa sobre las mismas y a su vez, el sombreado reduce la temperatura del aire envolvente a la fachada, por lo que su ingreso a la vivienda por medio de los dispositivos técnicos, hace que colabore

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Evolución de la edificación según su consumo energético anual por unidad de superficie construida.

Fuente: JACOBO & VEDOYA, 2003

Productos industriales de ingeniería de madera como materiales de

construcción (Engineered Word Products–EWP) Fuente: Jacobo, G. J. – 1995-2001

Tirante de Virutas Paralelas

(Parallel Strand Lumbre = PSL)

Vigas doble” T” de “LVL-Estructural”

Tableros y tablas de

virutas orientadas

“OSB” - Oriented

Strand Board

Vigas y tirantes de

madera microlaminada

“LVL”

Tirantes y vigas de madera laminada

con unión de “diente de perros”

(Finger Joint)

con el confort interior, además se hace uso de mucha vegetación ubicada perimetralmente, sobre todo en las fachadas asoleadas para producir más sombras que impidan la radiación solar indirecta y sirven de filtro para impedir el paso al interior de partículas de polvo.

Este tipo de construcciones son totalmente normales de ejecutar en Canadá Noruega, Finlandia, Suecia, Rusia, Nueva Zelanda, Australia y USA, con diversos tipos de climas regionales (frío, templado, subtropical húmedo, continental seco, etc.), utilizando siempre tirantes de madera maciza o de sus “derivados industriales” (ver siguientes fotos) de 5 x 10 cm de sección tanto para columnas y vigas, siendo la adición de estos lo que permite desarrollar diferentes secciones estructurales. En el caso de utilizar los “derivados industriales”, conocidos como “EWP” (Engineered Word Products), se opta por un aprovechamiento integral de los recursos boscosos, pues estos se elaboran a partir de la industrialización masiva de los restos y residuos, que normalmente son considerados como “inutilizables” o para “combustible” (ver

Comunicación UNNE-2004 de CELANO & JACOBO & PEREIRA sobre este tema en particular). El gran avance tecnológico alcanzado en los últimos 40 años dentro del campo de la construcción ha sido el de procurar alcanzar un ahorro energético en la edificación arquitectónica, siendo el pilar de este avance el uso de materiales naturales, como es la “madera”, pero utilizándola en el sistema constructivo en “bloques” su costo ecológico es alto, pues se consume muchos árboles para pocas unidades construidas, en cambio con el sistema tirantes en esqueleto, es posible con poco consumo del recurso maderero realizar más unidades construidas, y se utilizan los productos industriales derivados de la madera, el consumo del recurso natural es mínimo. Por lo que se puede afirmar que su eficiencia y eficacia en un amplio sentido (economía, tecnología, higrotérmica, estética, funcional, mantenimiento, reciclabilidad, etc.) está totalmente comprobada y es recomendable de ser implementada masivamente en el mercado de la construcción, para reducir el déficit crónico habitacional, en otras palabras: “una chance para el futuro: alta calidad habitacional junto con conciencia ecológica”.

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Sistema constructivo liviano de madera a partir de Engineered Word Products – EWP (productos industriales de madera) Fuente: Jacobo, G. J. – 1995-2001

BIBLIOGRAFÍA JACOBO, Guillermo J. & CELANO, Jorge A (2000), Hábitat en Crisis, ITDAHu-FAU-UNNE, Resistencia, Argentina. JACOBO, Guillermo J. & VEDOYA, Daniel E. (2001), El confort en los espacios arquitectónicos de la Región NEA, Ediciones Moglia SRL, ISBN N° 987-43-4155-6, Corrientes, Argentina. JACOBO, Guillermo J. & CELANO, Jorge A (2002), El Hábitat Humano en el NEA Una perspectiva de solución desde la óptica tecnológica: Uso de la madera en sistemas constructivos, Ediciones Moglia SRL, ISBN N° 987-43-4556-X, Corrientes, Argentina. JACOBO, Guillermo J. & ALÍAS, Herminia M. (2002), Construcciones en Madera mediante técnicas industrializadas en el NEA. Patologías constructivas, publicación digital con referato de la FAU-UNNE “Área Digital” Año I, Nº 3, Junio 2002, ISSN 1666-4191 (http://arq.unne.edu.ar/areadigital//area3/conjmarcos3.htm). JACOBO, Guillermo J. & HREÑUK, Noelia I. (2002), Estudio sobre la calidad de vida en equipamientos habitacionales de interés social en la región NEA: Patologías constructivas y sus efectos en relación con el usuario, las condiciones de habitabilidad y su conservación, publicación digital “Biblioteca: CIUDADES PARA UN FUTURO MÁS SOSTENIBLE” (Boletín CF+S), Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Madrid, Universidad Politécnica de Madrid, España, 17 de Julio de 2002 (http://hi.ee.upm.es/maqueta/tajo1/anhre.html). JACOBO, Guillermo J. & ALÍAS, Herminia M. (2002), Construcción con Uso de Técnicas Industrializadas en la Región Nordeste. publicación “Todo Madera”, Año III, Nº 18, Agosto 2002, DF-Ediciones, Buenos Aires, Argentina. JACOBO, Guillermo J. & ALÍAS, Herminia M. (2003), La madera como un elemento constructivo, publicación “Todo Madera”, Año III, Nº 22, Mayo 2003, DF-Ediciones, Buenos Aires, Argentina. JACOBO, Guillermo & VEDOYA, Daniel (2003), Hábitat humano, medio ambiente y energía. Análisis de consumo energético con valoración ecológico–toxicológica de rubros constructivos para obras de arquitectura en el Nordeste de Argentina, Ediciones Moglia SRL, ISBN Nº 987-43-6784-9, Corrientes, Argentina. JACOBO, Guillermo J. & ALÍAS, Herminia M. (2004), Situación higrotérmica, energética y ambiental de la construcción arquitectónica en la Región Nordeste de Argentina, MOGLIA Ediciones SRL, ISBN Nº 987-43-7744-5, Corrientes, Argentina.