Madera modificada Manuel Touza

LA MADERA MODIFICADA Materiales de altas prestaciones para elaborar fachadas y pavimentos de exterior Dr. Manuel C. Touza Vázquez [email protected]

MADERA : ESTRUCTURA DE UNA CONÍFERA ESTRUCTURA UNIFORME, FORMADA EN UN 90-95% POR CÉLULAS DENOMINADAS TRAQUEIDAS

TRAQUEIDAS DE CONÍFERAS: Función conductora y de sostén. Longitudes de entre 2-5 mm / Muy esbeltas (100). Conocidas en el Carbonífero (300 MM años). Alcanzan su máxima expansión (20.000 especies) durante el Jurásico (175 MM años). Los anillos estacionales aparecen en el Cretácico (140 MM años).

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ENERGÍA DE UN ÁRBOL : LA FOTOSÍNTESIS Fotosíntesis: 6CO2 + 6H2O + E ----> C6H12O6 + 6O2 CAMBIUM

CORTEZA CORTEZA INTERNA (LIBER)

DURAMEN ALBURA

ESTRUCTURA DE UN ÁRBOL : ORGANIZACIÓN DE LA CELULOSA Fotosíntesis: 6CO2 + 6H2O + E ----> C6H12O6 + 6O2

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MADERA : MATERIAL BIODEGRADABLE / HONGOS DE PUDRICIÓN

Los hongos de pudrición son vegetales muy primitivos que no pueden realizar la fotosíntesis

Las esporas se depositan en la madera.

En condiciones favorables, germinan dando lugar a las hifas. Humedades: 20-50%

El cuerpo de fructificación del hongo emite esporas. Se reinicia el ciclo

OPCIONES DE TRATAMIENTO DE LA MADERA S. XV A.C 500 A.C 1665 1796

1865 1870 1937 1950 1981

Descripción de un hongo de pudrición en el Antiguo Testamento. Los romanos purgan la albura de la madera de construcción y emplean madera tratada (difusión) con cobre metálico para su empleo en minería. Hooke, “cellula” (habitación pequeña) Benito Bails - Tratado de Arquitectura Civil Madera recalentada: “Por Por lo menos será muy del caso dexar en los parages donde se asentasen las entradas de las vigas, algunos agujeritos con el fin de que las refresque el ayre…” Primera planta de creosotado en EE.UU / Se empiezan a identificar las causas de la pudrición Hillier, Primer microscopio electrónico (x 7000) Sistema de doble vacío Imagen ultradetallada de la estructura atómica de la materia

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MATERIAL BIODEGRADABLE : EL ORGANISMO MÁS LONGEVO DE LA TIERRA ES UN ÁRBOL Oldest Living Tree Found in Sweden James Owen / National Geographic News / April 14, 2008. Ha sido descubierto en Suecia el árbol de mayor edad del mundo, una conífera nacida al final de la última Edad del Hielo. Se trata de una picea de 4 metros de altura, cuya porción visible no es antigua, pero su sistema radical tiene una edad de 9.550 años, de acuerdo a la investigación realizada por un equipo dirigido por Leif Kullman, profesor del departamento de ecología y ciencias medioambientales de la Universidad de Umeå .

Imagen: National Geographic

MADERA : MATERIAL HIGROSCÓPICO Y BIODEGRADABLE

Fotosíntesis: 6CO2 + 6H2O + E ----> C6H12O6 + 6O2

ENLACES DE PUENTE DE HIDRÓGENO CELULOSA

O O

H

O O

H

O

H

H

H O

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H

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H

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CELULOSA

O

H

O

H

O

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ESTRUCTURA DE LA MADERA

Imagen: Mike Matheson - Oak Ridge National Laboratory

MADERA MODIFICADA

En esencia, la madera modificada es el resultado de una interacción entre la madera y un agente químico, biológico o físico, que permite, sin adicionar un biocida, mejorar alguna de sus propiedades durante la vida de servicio del material (Hill, 2006). Así, mientras el principal resultado de un protector tradicional es la mejora de la durabilidad de la madera, en el caso de la madera modificada lo que se obtiene es un nuevo material con propiedades diferentes.

Imagen : Militz et al., 1997

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MODIFICACIÓN TÉRMICA : LA MADERA TERMOTRATADA

MODIFICACIÓN TÉRMICA : ANTECEDENTES HISTÓRICOS Es un hecho conocido, desde hace milenios, que quemar la superficie de madera incrementa su durabilidad

Se encuentra en Alemania una lanza de tejo con la punta carbonizada en el interior de un mamut de 400.000 años.

Reconstrucción de una vivienda tradicional vikinga en el Ancient Technology Centre in Dorset.

Carbonización de las lamas para realizar una fachada de madera tradicional en Japón.

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MODIFICACIÓN TÉRMICA : ANTECEDENTES HISTÓRICOS Shou-sugi-ban es una técnica tradicional japonesa consistente en quemar superficialmente madera de sugi (Cryptomeria japonica) para relizar envolventes de madera duraderas. Una vez quemada, se prepara la superficie de la madera con un cepillo de puas y se aplica un aceite vegetal. La madera tratada de esta forma puede alcanzar una durabilidad de 80 años. Algunos arquitectos japoneses como Terunobu Fujimori emplean habitualmente la ténica del shou-sugi-ban en sus proyectos.

Fuente : Proyectos de Terunobu Fujimori

PROCESOS INDUSTRIALES DE MODIFICACIÓN TÉRMICA La madera termotratada es el resultado de someter a la madera a un tratamiento térmico, con temperaturas a menudo comprendidas entre los 180 y 260ºC, en una atmósfera inerte o con un bajo contenido en oxígeno. La forma en la que se consigue esta atmósfera distingue las principales tecnologías disponibles. El método de tratamiento más habitual fue desarrollado en los años 90 por el Centro Tecnológico finlandés VTT y consiste en someter a la madera a una temperatura mínima de 180 C en una atmósfera de vapor. 180ºC vapor ThermoWood se comercializa empleando el método desarrollado por el VTT. El proceso tiene lugar en tres etapas: Fase 1 La temperatura se incrementa rápidamente hasta unos 100ºC y, posteriormente, hasta los 130ºC. Al final de esta fase el contenido de humedad de la madera es casi 0. Fase 2 La temperatura alcanza el objetivo de tratamiento deseado (185-215ºC) y una vez alcanzado éste se mantiene durante 2–3 horas. Fase 3 La temperatura se reduce y, al alcanzar los 8090ºC, tiene lugar un reacondicionamiento para dejar la madera con un contenido de humedad del 4-7%.

Fuente : International ThermoWood Association

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PROPIEDADES DE LA MADERA TERMOTRATADA

La modificación térmica altera, de forma permanente, diversas propiedades de la madera. Estos cambios se deben, principalmente, a la degradación térmica de la hemicelulosa que empieza a producirse a partir de 150ºC. A medida que la temperatura se incrementa, se suceden nuevos cambios que afectan a las propiedades.

Los cambios experimentados por la madera son: • La hinchazón y merma de la madera disminuye • La durabilidad natural se incrementa • El color de la madera se oscurece • Las resinas y extractos fluyen de la madera • La densidad de la madera disminuye • La humedad de equilibrio higroscópico disminuye • El pH desciende • La conductividad térmica mejora • La rigidez de la madera disminuye • Las propiedades mecánicas disminuyen

Fuente : International ThermoWood Association

PRODUCCIÓN DE MADERA TERMOTRATADA : THERMOWOOD©

Ventas de madera termotratada (ThermoWood©) 100000 90000 80000 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 0 2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

Fuente : International ThermoWood Association

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MODIFICACIÓN TÉRMICA: MADERA TERMOTRATADA

100% 90% 80% 70%

Otras especies

60%

Chopo

50%

Abedul

40%

Picea Pino silvestre

30% 20% 10% 0% 2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

Fuente : International ThermoWood Association

MODIFICACIÓN TÉRMICA: MADERA TERMOTRATADA Coníferas

Thermo-S (Stability)

Thermo – D (Durability)

Temperatura tratamiento

190ºC

212ºC

Estabilidad dimensional

(6-8% Sentido tangencial)

(5-6% Sentido tangencial)

Resistencia a la flexión

Sin cambios

Disminuye

Durabilidad (hongos de pudrición)

Clase 3

Clase 2

Oscurecimiento

+

++

90 80 70 60 Thermo - S

50

Th Thermo -D

40

Otros

30 20 10 0 2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

Fuente : International ThermoWood Association

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APLICACIONES DE LA MADERA TERMOTRATADA

Fuente: Finnforest

Fuente: Lunawood

Fuente: Finnforest

APLICACIONES DE LA MADERA TERMOTRATADA : PAVIMENTOS DE EXTERIOR

Imágenes : Lunawood

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APLICACIONES DE LA MADERA TERMOTRATADA : FACHADAS

Imágen : Lunawood

Imagen : Finnforest / Oficinas de Finnforest / Tapiola, Finlandia

Imagen: Finnforest / Oficinas de Finnforest / Honfleur, Francia

APLICACIONES DE LA MADERA TERMOTRATADA

REPORTAJE: Diseño Sostenible por dentro y por fuera El mayor exportador de sillas español patenta una madera tratada para exterior ANATXU ZABALBEASCOA - Madrid - 22/11/2009

Se quedaban a medias. El mayor exportador de sillas español veía cómo en la mayoría de los hoteles que amueblaban sus pedidos no salían de los salones. Y querían llegar a las terrazas y a los jardines sin dar la mano al plástico y sin perder su seña de identidad: la madera… Las maderas empleadas en mobiliario exterior suelen ser tropicales, como el iroko o la teka, y de crecimiento rápido…está causando la sobreexplotación de buena parte de los bosques de la Amazonia y la cuenca del Congo…Además, esas maderas deben transportarse desde lugares remotos, y su traslado genera una emisión de CO2 que el empleo de materiales locales evita.

Jesús Llinares viajó incansablemente por el norte de Italia y los países escandinavos buscando soluciones. El director de la empresa valenciana averiguó que fueron los vikingos quienes comenzaron a tratar térmicamente la madera para proteger sus viviendas. También que el tratamiento térmico se empezó a estudiar t di a fondo f d en Alemania, Al i en los l años ñ treinta… t i t Tras tres años de pesquisas han registrado como marca la madera y el proceso ECOLINGUS, que permite el uso exterior de maderas como el haya y el roble.

Decidieron continuar trabajando con las maderas que conocen… se empeñaron en llevar el haya y el roble macizo al exterior. ¿Cómo protegerlas de la lluvia y el sol?

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APLICACIONES DE LA MADERA TERMOTRATADA

Fuente : Revista Destaque / Banema

CENTRO CULTURAL / LÉREZ (PONTEVEDRA) El arquitecto `propone mantener la fachada del viejo Teleclub “envuelta” en una nueva piel de madera, a modo de protección, que permita ser vista desde la calle. Se funden dos épocas: la de los hombres y mujeres que, con su esfuerzo, construyeron el primer edificio en1933 y la época actual donde con el apoyo de todos los ciudadanos se impulsa un nuevo Centro Cultural del Lérez…

Arq : Jorge Rodríguez

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CENTRO CULTURAL / LÉREZ (PONTEVEDRA) Fachada elaborada con madera termotratada de pino silvestre. Menos peso, más estabilidad y durabilidad (sin biocidas) Montaje modular. Acabado específico en las orientaciones S y SE. Consumo energético final 70 KWh/m2

Arq : Jorge Rodríguez

CENTRO CULTURAL / LÉREZ (PONTEVEDRA)

Ref. Ref.

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CENTRO CULTURAL / LÉREZ (PONTEVEDRA)

MADERA ACETILADA

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MODIFICACIÓN QUÍMICA : MADERA ACETILADA En 1928 se logra acetilar madera. La primera patente es del año 1930. En 1945 se conoce su efecto sobre la mejora de la durabilidad y estabilidad de la madera. En 1980 se inicia la producción a pequeña escala. En 2004 se crea una planta piloto de investigación y en 2007 se inicia la producción industrial en Holanda.

Fuente : Accoya

PROPIEDADES DE LA MADERA ACETILADA La capacidad de producción actual es de 30.000 m3 y será ampliada a 45.000 m3 La especie empleada es pino radiata, procedente de Nueva Zelanda, con turnos de corta medios de 28 años. PROPIEDAD

VALOR

Clase de durabilidad

1

Densidad

510 Kg/m3

Hum. Eq. Higrosc.

3-5%

Coef. cont. radial total

0,7%

Coef. cont tang. total

1,5%

MOR

39 N/mm2

MOE

8790 N/mm2

Dureza Janka

4100 N

Conduct. térmica

0,13 Wm-1K-1

Fuente : Accoya

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CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE

Universidad de Florida - Solar Decathlon - Madrid 2010

The M-house - Michael Jantzen

Haven Project - Horning, Norfolk

Accoya House

MADERA ACETILADA / PUENTE DE SNEEK / HOLANDA - 2009

PUENTE DE SNEEK, HOLANDA 32 m de luz y 12 m de anchura Vida de servicio superior a 80 años Capaz de soportar cargas de 60 ton

Fuente : Accoya

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MADERA ACETILADA / PUENTE DE SNEEK / HOLANDA - 2009

Inaugurado en abril de 2009 / 700 m3 de madera acetilada

Fuente : Accoya

MADERA ACETILADA / MOSES BRIDGE / HOLANDA - 2011 Moses Bridge by Ro & Ad (Ro Koster and Ad Kil) El puente de Moses está emplazado en el Fuerte de Roovere, el mayor fuerte rodeado por un foso de la línea Brabant Water Line, una defensa holandesa creada a inicios del siglo XVII.

Ro & Ad Architects

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MADERA ACETILADA / MOSES BRIDGE / HOLANDA - 2011

Ro & Ad Architects

Ro & Ad Architects

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MODIFICACIÓN QUÍMICA : MADERA ACETILADA DE PINO RADIATA

Julio 2006

Pino silvestre

Madera acetilada

Alerce siberiano

Cedro rojo del Canadá

Dic - 2010

Alerce europeo

Madera termotratada

Fuente : Accoya

MADERA ACETILADA: EJEMPLOS DE OBRAS

Fuente : Accoya

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MADERA ACETILADA / GoGo TOURS OFFICE – MEI ARCHITECTEN / ROTTERDAM 2011

Fuente : Accoya

MADERA ACETILADA / PASSENGER BRIDGE & PIER DECKING – EXPO SHANGAI / CHINA 2010 Decking for Approach Bridges and Platforms of the Shanghai 2010 Expo Pier 190 m3 de madera acetilada sección de 30 x 145 mm Longitudes de 2000/2200 mm. Acabado con un aceite vegetal.

Fuente : Accoya

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MADERA ACETILADA: EJEMPLOS DE OBRAS

Fuente : Accoya

MADERA FURFURILADA

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MADERA FURFURILADA La tecnología de furfurilación es el resultado de una investigación desarrollada durante los años 80 y 90 por el Dr. Schneider en la Universidad de New Brunswick. En el año 2003 se creó una planta piloto y la primera planta industrial comenzó su producción en enero de 2009, en Noruega, con una capacidad de 25.000 m3.

Fuente : Kebony

MADERA FURFURILADA : PROPIEDADES Especies

Durabilidad

Dureza

Máx.

Densidad

MOR

MOE

Monin

mov (%)

k/m3

MPa

GPa 11,5

Arce

No durable (5)

3,7

11

610

130

Arce - Furfurilado

Muy durable (1)

6

6,7

780

130

15

Pino silvestre sil estre

Poco - Med ddurable rable (3-4) (3 4)

2

8

530

91

10 9 10.9 12-13

Pino silvestre – Furf.urilado

Muy durable-Durable (1-2)

2,5-4,5

4-6

600-680

92

Pino amarillo del Sur (SYP)

Med. Durable (3) - No durable (5)

3

8-10

510

88

12,5

SYP- Furfurilado

Muy durable - Durable (1-2)

4,5

4-5

700

92

15,5

Fuente : Kebony

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MADERA FURFURILADA: ASPECTO

Fuente : Kebony

Manuel Touza / CIS-Madera

MADERA FURFURILADA: APLICACIONES

Fuente : Kebony

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MADERA FURFURILADA: FACHADAS

Fuente : Kebony

MADERA FURFURILADA: EJEMPLO DE OBRAS

Fuente : Kebony

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MADERA FURFURILADA: 25 HURST AVENUE - LONDRES El proyecto, desarrollado por Bliss, consiste en dos viviendas unifamiliares, cada una con una superficie de 370 m2. La estructura de las viviendas se finalizó en seis días por un equipo de 6 personas. y busca la eficiencia ambiental y la sostenibilidad de El pproyecto todos los materiales empleados. La madera furfurilada se empleó para elaborar las fachadas, los pavimentos de exterior, el mobiliario de jardín, etc. La huella de carbón de la madera furfurilada es mínima, produciendo un 10% de las emisiones de CO2 euivalentes al empleo de madera de ipe procedente de Brasil.

Fuente : Bliss

MADERA FURFURILADA: HUELLA DE CARBONO Estudios basados en las emisiones producidas durante la corta, productos químicos, proceso de transformación y transporte

232 kg CO2/m3

Pino amarillo importado del SE de EE.UU con una selvicultura neutra en emisiones de CO2

Arce furfurilado importado de Croacia con una selvicultura neutra en emisiones de CO2

Ipé importado de Brasil. En su mayoría procede de cortas a hecho con una huella de carbono de 11.000 kg CO2/m3. Una corta selectiva llevaría asociada una huella de carbono de 300 kg CO2/m3.

Teca importada de Birmania considerando la conversión a pastos del bosque tras la corta.

Fuente : Bergfald & Co - 2010

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EL FUTURO DE LA MADERA MODIFICADA...

PAVIMENTO DE BAMBÚ TERMOTRATADO Y DENSIFICADO La densidad del pavimento es de 1200 kg/m3

Fuente : Moso - Bambú

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HEH (%)

EUCALIPTO TERMOTRATADO 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

20ºC / 85% HR 0

5

10

15

20

25

30

35

20ºC / 30% HR

20ºC / 65% HR 40

45

50

55

60

65

70

EUCALIPTO NATURAL EUCALIPTO TERMOTRATADO

75

80

85

90

95

100 105 110 Días

COMPOSITES DE MADERA TERMOTRATADA

Fuente : Lunacomp

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TABLERO DE FIBRAS ACETILADO

Durante el año 2011 se inició la producción de tablero a partir de fibras acetiladas. Este desarrollo se considera la innovación más importante en el ámbito de los tableros derivados de madera en los últimos 30 años. La estabilidad del tablero y, sobre todo, su g la durabilidad ppueden cambiar significativamente forma en la que los tableros de madera se han empleado en aplicaciones de exterior. Sus principales aplicaciones incluyen las fachadas, pavimentos, elementos de señalización, puertas de entrada, mobiliario en ambientes húmedos, industria de automoción y construcción naval.

Fuente : Medite Tricoya

MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN [email protected]

Imagen : Plot Arquitekter

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