La jornada final del LIFE Madera para el Futuro, celebrada la pasada semana en Granada, sirvió para mostrar al sector el desarrollo de productos estructurales de madera de alto rendimiento basados en la combinación de chopo (madera de crecimiento rápido con propiedades modestas) y pino laricio (madera de crecimiento lento con propiedades superiores).
El objetivo principal del proyecto era valorizar el recurso del chopo, generando productos competitivos frente a las importaciones de madera laminada de Centroeuropa. José Antonio Lorenzana, Técnico superior de apoyo a la investigación en PEMADE – Universidad de Santiago de Compostela, fue el encargado de exponer y explicar las prestaciones de estos innovadores productos.
En concreto, se han desarrollado dos productos clave:
- MCLam – Viga Laminada Combinada (Madera-Madera): Este producto combina un núcleo de chopo con láminas exteriores de pino laricio para mejorar notablemente sus prestaciones mecánicas. Los resultados de los ensayos demuestran que es posible alcanzar clasificaciones resistentes como GL24C y GL26C, superando el estándar de mercado GL24H. Un prototipo con un 40% de pino laricio alcanzó un módulo de elasticidad de casi 13.000 MPa, muy por encima del objetivo inicial.
- MCLamBS – Viga Compuesta (Madera-Hormigón): Diseñada para competir en el mercado de grandes luces (superiores a 6 metros) donde soluciones como el CLT pierden eficiencia económica. Este sistema asimétrico utiliza pino laricio en la zona de tracción, chopo como relleno y una losa superior de hormigón en compresión. El desarrollo ha requerido la creación de una conexión específica de alta capacidad y rigidez, capaz de soportar hasta 170 kN (15 toneladas).
Ambos productos han sido sometidos a un riguroso proceso de ensayos y certificación, gestionado por el ITEC -Instituto de Tecnología de la Construcción-, que incluye pruebas a escala real, de delaminación, de resistencia al fuego y de sensibilidad a la temperatura, para garantizar su viabilidad, durabilidad y seguridad en cualquier aplicación estructural.
La estrategia del proyecto se fundamenta en el contraste de propiedades entre dos especies de madera abundantes y de proximidad, aprovechando las ventajas de cada una para crear productos de ingeniería de valor añadido.
CHOPO
El chopo destaca por su alta velocidad de crecimiento. Sin embargo, sus propiedades estructurales son modestas en comparación con otras coníferas. Se clasifica estructuralmente como una C10, equivalente a una C16 en flexión. Una viga laminada homogénea de chopo alcanza una clase resistente GL20H.
PINO LARICIO
El Pino Laricio, abundante en las serranías andaluzas, tiene un crecimiento muy lento. Sus propiedades estructurales son magníficas, siendo la especie más resistente a nivel español, alcanzando una clase C30.
Producto 1: Viga Laminada Combinada (Chopo y Pino Laricio)
La combinación de una madera de crecimiento muy rápido (chopo) con una de altas prestaciones (pino laricio) permite desarrollar productos que son a la vez sostenibles desde el punto de vista del recurso y altamente competitivos a nivel técnico. Los ensayos han validado la eficacia de esta combinación, demostrando mejoras significativas en la rigidez y resistencia del producto.
| Composición de la Viga | Clase Resistente Alcanzada | Módulo de Elasticidad (Prototipo) | Observaciones |
| 100% Chopo (Homogénea) | GL20H | – | Producto base, dentro del rango inferior de la norma. |
| 70% Chopo / 30% Pino Laricio | GL24C | – | Alcanza el estándar del mercado centroeuropeo. |
| 50% Chopo / 50% Pino Laricio | GL26C | – | Supera el estándar del mercado, siendo un producto “muy interesante”. |
| 60% Chopo / 40% Pino Laricio | – | ~13.000 MPa | El resultado del ensayo superó ampliamente el objetivo de 11.500 MPa. |
Estos resultados demuestran que el producto no solo es viable, sino que puede superar las prestaciones de los materiales estándar disponibles en el mercado.
Producto 2: Viga Compuesta de Madera y Hormigón
MCLamBS está concebido para abordar el segmento de las grandes luces (superiores a 6 metros), un nicho donde el CLT comienza a ser menos competitivo económicamente.
La viga compuesta combina madera y hormigón para maximizar la eficiencia estructural de cada material.
• Capa superior (compresión): Losa de hormigón.
• Elemento de madera (tracción y relleno): Se utiliza una viga combinada asimétrica:
◦ Parte inferior (tracción): Pino laricio para máximas prestaciones.
◦ Parte central y superior: Chopo, actuando como relleno y medio de conexión con el hormigón.
Ventajas del Sistema:
• Desde la perspectiva del hormigón:
◦ Mejora drásticamente la huella de carbono, pudiendo reducirla a cero.
◦ Aligera significativamente los sistemas de forjados.
◦ Proporciona un acabado estético de madera vista.
• Desde la perspectiva de la madera:
◦ Mejora acústica: La masa del hormigón proporciona un excelente aislamiento.
◦ Comportamiento ante vibraciones: La masa y rigidez del sistema son ideales para controlar las vibraciones en grandes luces.
El desarrollo de una conexión eficaz fue uno de los trabajos más complejos del proyecto. Se buscaba una solución de alta capacidad y rigidez, superior a las opciones comerciales estándar, que son más adecuadas para luces cortas.
Se optimizó una chapa conectada con resina mediante simulación numérica.
Los ensayos de cortante demostraron una capacidad de rotura de 160-170 kN (aproximadamente 15 toneladas) por conexión, logrando además cierta ductilidad.
Conocer la resistencia y la rigidez de esta conexión es fundamental, ya que permite abordar el cálculo de todo el sistema estructural.
La comercialización de estos productos innovadores requiere un exhaustivo proceso de validación y certificación, que está siendo supervisado por el ITEC como organismo notificado.
Marco Normativo
• Certificación Actual: Se está tramitando un DAU (Documento de Adecuación al Uso) proporcionado por el ITEC. Esta vía se eligió como una solución ágil tras un cambio reglamentario que paralizó temporalmente la emisión de nuevos documentos.
• Objetivo Futuro: No se descarta obtener un ETE (Evaluación Técnica Europea) para el producto.
Ensayos de Control y Validación
Se ha llevado a cabo un completo programa de ensayos para garantizar la durabilidad, seguridad y fiabilidad de los productos, validando a su vez la metodología de cálculo.
• Ensayos de Componentes:
◦ Uniones dentadas (Finger-joint): Control de calidad de las uniones en las láminas.
◦ Línea de cola: Verificación de la adhesión entre láminas.
◦ Delaminación: Ensayos exigentes para garantizar la durabilidad del encolado, especialmente críticos para el chopo y el pino laricio, ya que no existían estudios previos con la resina utilizada.
• Sensibilidad a la Temperatura:
◦ Para validar la conexión con resina, se realizan ciclos de 30 horas sometiendo la conexión a temperaturas de 45°C y 60°C. El sistema debe superar el 80% de su valor característico de resistencia para ser considerado viable en cualquier situación.
• Resistencia al Fuego:
◦ Se han realizado ensayos en horno con fuego y carga real para evaluar la evolución de la temperatura y el tiempo de resistencia estructural en una situación de incendio. Estos datos se complementan con simulaciones.
• Ensayos a Escala Real:
◦ Se han fabricado y ensayado prototipos de vigas a tamaño real, midiendo su rigidez y confirmando los excelentes resultados predichos por los modelos. La certificación final requiere ensayos de diferentes tamaños de viga para que el ITEC emita el certificado correspondiente.
