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Sector inmobiliario | Experiencias
Construyendo con madera
Las posibilidades del CLT como material de construcción sostenible
La madera se ha convertido en un material de vanguardia para la construcción, debido principalmente a sus prestaciones mecánicas y ambientales. El desarrollo de productos tecnológicos permite acometer proyectos de envergadura, eficientes y sostenibles. Los sistemas constructivos con madera han despertado el interés de los proyectistas y han dado lugar a construcciones de muy diverso tipo y uso. Ya es habitual en nuestro entorno encontrar promoción inmobiliaria competitiva con madera. En este artículo se repasan las ventajas del uso de la madera en la construcción y las posibilidades del sistema constructivo basado en el CLT.
Miguel Esteban Herrero
Profesor titular de universidad. Dr. ingeniero de montes. Grupo de Investigación Construcción con Madera, Universidad Politécnica de Madrid.
Alberto de Miguel Lozano
Ingeniero de montes. MADERGIA.
José Ignacio Lechón Pérez
Arquitecto. ÁBATON arquitectura.
Sin conocimientos técnicos, un buen material para construir se reconoce por ser eficiente, económico, durable, resistente, flexible o confortable. Además, tiene que ser sostenible. Hace milenios que la humanidad lo encontró en la naturaleza. La modernidad nos hizo pensar que otras soluciones más innovadoras eran las adecuadas, pero hoy la madera recupera el protagonismo que le era propio.
Aprovechar madera es bueno para el bosque, si se hace de manera racional. En Europa cada vez se usa más madera y cada vez tenemos mejores bosques. El pinar de Navafría (Segovia), con una superficie de 2760 ha, en 1986 tenía 476.825 árboles y 258.421 m3 de existencias en madera. Durante 100 años se extrajeron 680.285 m3 de madera (2,6 veces las existencias iniciales), pero ha aumentado el número de árboles un 60% y las existencias, un 200% (Montero y Canellas, 1998).
La madera es un material moderno. Con tecnología, normalización y formación, se ha convertido en material de vanguardia, plenamente incorporado en Eurocódigos, Directivas Europeas y Código Técnico de la Edificación. La acústica, la durabilidad o el fuego son asuntos importantes que han dejado de ser tópicos sin fundamento. Se han desarrollado productos en formatos y dimensiones competitivos y eficaces. La madera se ha sumado al diseño paramétrico, al control numérico, a la tecnología BIM y a los planes de estudios más avanzados.
Construir con madera descontamina. En un sector responsable de fuertes emisiones de gases de efecto invernadero, los inversores han puesto su interés en la madera y en los bosques. Gracias a la fotosíntesis, 1 m3 de madera pesa unos 600 kg, fija 1 t de CO2 y produce 0,7 t de O2. Una viga genérica (5,0 metros, 3 kN/m) de diferentes materiales y similares prestaciones, arroja una comparativa incontestable (gráfico 1).
Usar madera es sostenible. En un edificio real de madera de 7 plantas en Suecia, cada apartamento de 125 m2 necesita 28 m3 de madera. Si un bosque de abeto produce unos 4 m3/ha/año de madera, cada apartamento requiere unas 7 ha de bosque. Para una vida útil de 50 años y un periodo de rotación del bosque de 50 años, la superficie requerida para mantener esta vivienda sería de 0,14 ha. Para alojar a toda la población europea (750 millones, 3 habitantes/vivienda), harían falta unas 3·106 ha, lo que supone un 20% del bosque europeo (Ramage et al., 2017).
La madera es eficiente. Teniendo en cuenta que el módulo de elasticidad suele ser el factor determinante del dimensionado, una viga de madera estándar (C24) sería comparable al acero, al titanio o al aluminio. Como columna es comparable a la fibra de carbono, y como panel es superior a cualquiera de ellos. La eficiencia de una madera microlaminada es aún mayor (véase gráfico 2).
Evaluando la sostenibilidad
No existen edificios sostenibles sin impacto. De los 17 Objetivos de Desarrollo Sostenible, nueve están directamente relacionados con la construcción. La sostenibilidad debe convertirse en una nueva forma de pensar.
La Huella Ambiental de Producto (HAP) es una medida multicriterio del comportamiento ambiental de un bien o servicio a lo largo de su vida, con el objetivo de reducir su impacto ambiental (desde las materias primas hasta los residuos, pasando por la producción y el uso). Un ejemplo está basado en la evaluación de la HAP de una vivienda unifamiliar de 247 m2, proyectada según las recomendaciones de la Comisión Europea y construida en 2019 en Madrid (Lechón, 2021). Un diseño compacto para reducir la envolvente, aislamientos adecuados y el uso de madera y cámaras interiores aisladas permitieron obtener un buen valor de transmitancia. La estructura es de CLT, madera laminada GL24 y tablero OSB de 20 mm (véase infografía de la derecha).
Grandes ventanales al sur con voladizos permiten la captación térmica en invierno y limitan la incidencia solar en verano. La ventilación cruzada permite prescindir de ventilación forzada. El sellado de juntas y el SATE eliminan las infiltraciones. El resultado es un estándar constructivo muy exigente y certificación energética A, equivalente a Passivhaus, aunque sin certificar.
El estudio de HAP comprende la vivienda completa: construcción, uso (50 años) y demolición, bajo 16 categorías de impactos (Fazio et al., 2018), con un doble objetivo:
- Descubrir puntos críticos.
- Determinar posibilidades de optimización.
Replanteo de estructura (Abaton)
Descubrir puntos críticos
En fase de construcción se ha analizado el impacto del proyecto utilizando bases de datos estandarizadas (Ecoinvent). Para la fase de uso se ha calculado la demanda de energía para calefacción y refrigeración utilizando la herramienta de Passivhaus (Passivhaus Institut, 2019), bajo diferentes escenarios de consumo y combinaciones constructivas. En la demolición al final de la vida útil, se prevé la separación de 5 tipos de residuos: madera, hormigón, metales, gravas y resto, con los criterios de reutilización reportados para España (Eurostat, 2021). El gráfico 3 muestra el resultado de la evaluación de 16 impactos ambientales.
El uso del edificio es la etapa que más contribuye a los impactos, aunque se prevé una disminución debida a la descarbonización prevista para 2050 (Ministerio para la Transición Ecológica, 2020).
En fase de construcción, los puntos críticos más importantes son:
- Cimentaciones y estructuras: afecta a los 4 impactos más importantes en 15 categorías, debidos principalmente al hormigón y al acero.
- Estructura de madera: afecta a los 4 impactos más importantes en 14 categorías de impacto.
En el caso de la estructura de madera, la fabricación de CLT es responsable de la mayor parte de los impactos, junto con el cerramiento de cubierta, grúas y transportes. La fabricación del CLT está bastante optimizada y las grúas son necesarias, por lo que las posibilidades de mejora se concentran en el transporte. En este cálculo no se tiene en cuenta la captación de CO2 durante el crecimiento de la masa forestal (estimada en 142 kg CO2 eq/m2).
La importancia en los impactos de la madera o del hormigón era esperable. En todos los impactos, el porcentaje debido a las cimentaciones y estructura de hormigón (37%) supera ampliamente a la estructura de madera (9%) (véase gráfico 4).
Por tanto, las decisiones de proyecto se deben basar en los siguientes aspectos:
- Diseñar con materiales que precisen menos mantenimiento.
- Diseñar edificios con alta eficiencia energética.
- Diseñar con materiales de reutilización posible en alto porcentaje y bajo coste energético.
La madera estructural cumple con estas premisas de forma notable.
Determinar posibilidades de optimización
El segundo objetivo del estudio consiste en evaluar el efecto de algunas mejoras:
- AS1. Incrementar 5 cm el aislamiento.
- AS2. Sustituir carpintería de PVC por aluminio.
- AS3. Sustituir carpintería de PVC por madera.
- AS4. Añadir ventilación mecánica.
- AS5. AS1 + AS4.
- AS6. Instalar paneles fotovoltaicos (7,7 kWp, renovados cada 25 años).
El aumento del aislamiento reduce el impacto un 7%. Las carpinterías de aluminio o madera no producen una mejora apreciable. La ventilación mecánica reduce el impacto un 10%.
Combinando el aumento del aislamiento con la ventilación mecánica, el impacto se reduce un 15%. Los paneles fotovoltaicos dan lugar a una reducción global del 39% (véase gráfico 5).
Conclusiones de la evaluación
Basado en el estudio y en la experiencia práctica, se pueden proponer algunos consejos para diseñar mejor reduciendo los impactos:
- Minimizar el uso de hormigón y cemento.
- Reducir el consumo de agua.
- Utilizar materiales de proximidad.
- La madera reduce significativamente todos los impactos.
- Mejorar la eficiencia energética con criterios de diseño bioclimático, envolvente de calidad y hermética, sin puentes térmicos, ventanas de altas prestaciones y ventilación mecánica con recuperación de calor.
- Diseñar para reducir el mantenimiento.
- Incorporar paneles fotovoltaicos.
- Usar materiales reciclados y facilitar la recuperación
Construir con madera contralaminada, el CLT
El CLT, además de un producto, es un sistema constructivo. El CLT está formado por láminas de madera encoladas en capas y cada capa tiene sus fibras orientadas en dirección perpendicular. El desarrollo tecnológico ha dado lugar a grandes proyectos, siendo habitual encontrar edificios de 30 metros de altura y alcanzando los 50. El CLT ofrece unas prestaciones mecánicas próximas a las de una madera estructural estándar (C24 o GL24h) (véase gráfico 6).
El formato del CLT permite su uso como placa, viga o muro, en grandes formatos de fácil industrialización, mecanizado, transporte y manejo. Esta versatilidad permite concebir formas arquitectónicas de manera muy intuitiva, por lo que resulta muy apreciado por los diseñadores.
La clave del sistema constructivo es una excelente planificación, requiere más tiempo en gabinete, pero menos tiempo en la obra. Diseño, aislamientos, recubrimientos, cerramientos, instalaciones, detalles constructivos, logística, fabricación, transporte y montaje, etc.; todo debe ser planificado.
Las empresas especializadas facilitan esta tarea al proyectista. Cuando los diseñadores asumen las claves del sistema, surgen nuevas formas de arquitectura que parecen no tener límites: vivienda individual o colectiva, oficinas, en altura, escuelas, residencias, edificios singulares… En promoción inmobiliaria desempeñan un papel importante el confort del edificio terminado, la reducción de los plazos de ejecución y el aumento de la superficie útil. En rehabilitación, es un material versátil y manejable que entra de manera fácil en edificios existentes sin alterar su esencia estructural. La prefabricación con maquinaria de precisión permite asegurar la calidad y controlar la ejecución.
La visión del arquitecto y la promoción inmobiliaria
El proceso de construcción con madera requiere un estudio meticuloso. La arquitectura se concibe como el resultado de una envolvente continua, sin puentes térmicos, con paramentos horizontales y verticales que arriostran y distribuyen las cargas.
El precio por metro cuadrado construido con madera puede incrementarse menos de un 10% respecto a la construcción tradicional, pero la superficie útil aumenta en torno a un 7%. Los tiempos de construcción se acortan. El edifico es más ligero y la cimentación es más sencilla. La huella sobre el territorio y la conciencia medioambiental son muy valorados, pero difíciles de cuantificar; con madera se reduce la energía consumida y el CO2 emitido. Los usuarios perciben una mejora global del confort térmico, higroscópico y acústico.
Bajo estas premisas, se ha proyectado y construido un edificio en Madrid, de 7 alturas, con estructura de madera (c/ Rodríguez Villa). Al reto de la altura se suman el encaje entre medianeras y otros condicionantes urbanísticos. La estructura principal está formada por paneles de CLT (espesores entre 80 y 260 mm) de madera de picea (Picea abies L.) de procedencia europea con certificación PEFC, sumando 272 m3 de madera que fueron instalados en 5 semanas. La decisión de usar madera responde a una conciencia ecológica y a la rapidez en la ejecución, pero también para traer a la ciudad lo natural. El proceso constructivo, las herramientas de trabajo, la ejecución en seco y el resultado final son una interesante y novedosa propuesta en la ciudad. La ciudad y sus habitantes sufren menos con la obra, perciben menos ruidos, polvo y residuos, y obra rápida.
A pesar de los condicionantes, la madera ha permitido crear viviendas especiales y únicas, apostando por el confort y el medioambiente, dos conceptos difíciles de combinar. Los techos de las viviendas quedan de madera vista, aportando una sensación higrotérmica perfecta que acompaña al comportamiento natural del cuerpo humano. El olor también se percibe como algo diferente y significado, incluso durante la obra. La acústica es confortable, la textura de lo natural es atractiva. La madera aporta una dulzura a los espacios que otros materiales no pueden conseguir…
Referencias
1
Montero, G. y Canellas, I. (1998). Selvicultura y Gestión Sostenible de Sistemas Forestales. Primeros Encuentros Científicos del Parque Natural de Peñalara y del Valle de El Paular. Rascafría, España.
2
Arquitectura & Madera (2018). Sostenibilidad: madera, hormigón o acero. n.º15.
3
Gordon, J.E. (1991). Structures or why things don’t fall down. Londres, GB. Penguin.
4
Lechón, Y., de la Rúa, C. y Lechón, J.I. (2021). Environmental footprint and life cycle costing of a family house built on CLT structure. Analysis of hotspots and improvement measures. Journal of Building Engineering, Vol.39.
5
Ramage, M., Burridge, H., Busse-Wicher, M., Fereday, G., Reynolds, T., Shah, D.U., Li Yu, G.W., Fleming, P., Densley-Tingley, D., Alwood, J., Dupree, P., Linden, P.F., Scherman, O. (2017). The Wood from the trees: The use of timber in construction. Renewable and Sustainable Energy Reviews.
6
Comisión Europea (2013). Single Market for Green Products Initiative https://ec.europa.eu.
7
Fazio, S., Castelalni, V., Sala, S., Schau, E., Secchi, M., Zampori, L., Diaconu, E. (2018). Supporting information to the characterisation factors of recommended EF Life Cycle Impact Assessment methods. Publications Office of the European Union.
8
Ministerio para la Transición Ecológica (2020). Estrategia de descarbonización a largo plazo 2030. www.miteco.gob.es.
9
ÁBATON. Huella ambiental de producto. https://abaton.es.
10
Ecoinvent Database. https://ecoinvent.org.
11
Passivhaus Institut (2019). https://passivehouse.com.
12
European Commission, Eurostat, Database (2021). https://ec.europa.eu.
13
Proholz (2014). Cross-Laminated Timber Structural Design. Austria.