El esfuerzo por construir de manera sostenible alcanza nuevas cotas con los rascacielos de madera

En la Universidad de Toronto, justo enfrente del estadio de fútbol, los trabajadores están levantando un edificio de 14 pisos con espacio para aulas y oficinas para el personal docente. Lo inusual es el modo en que lo están construyendo: atornillando vigas gigantes, columnas y paneles hechos de losas de madera prefabricadas.

A medida que cada elemento de madera se entrega en plataforma, una grúa alta lo levanta y lo mantiene en su lugar mientras los trabajadores lo fijan con conectores de metal. En su estado a medio terminar, el edificio se asemeja a un mueble en paquete plano en proceso de montaje.

La torre utiliza una nueva tecnología llamada madera maciza. En este tipo de construcción, elementos de madera maciza fabricados que pueden extenderse más de la mitad de la longitud de un campo de fútbol reemplazan las vigas de acero y el hormigón. Aunque todavía es relativamente poco común, está ganando popularidad y está empezando a aparecer en los paisajes urbanos de todo el mundo.

En la actualidad, el edificio de madera maciza más alto es el rascacielos Ascent de 25 pisos en Milwaukee, que se completará en 2022. En ese año, había 84 edificios de madera maciza de ocho pisos o más construidos o en construcción en todo el mundo, y se habían propuesto otros 55. El setenta por ciento de los edificios existentes y futuros se encontraban en Europa, alrededor del 20 por ciento en América del Norte y el resto en Australia y Asia, según un informe del Consejo de Edificios Altos y Hábitat Urbano. Si se incluyen los edificios más pequeños, solo en Estados Unidos se habían construido al menos 1.700 edificios de madera maciza en 2023.

La madera maciza es una alternativa atractiva al hormigón y al acero, que consumen mucha energía y que juntos representan casi el 15 por ciento de las emisiones globales de dióxido de carbono. Aunque los expertos aún están debatiendo el papel de la madera maciza en la lucha contra el cambio climático, muchos apuestan a que es mejor para el medio ambiente que los métodos actuales de construcción. Después de todo, depende de la madera, un recurso renovable.

La madera maciza también ofrece una estética diferente que puede hacer que un edificio parezca especial. “La gente se cansa del acero y el hormigón”, afirma Ted Kesik, científico de la construcción del Mass Timber Institute de la Universidad de Toronto, que promueve la investigación y el desarrollo de la madera maciza. Con su aspecto cálido y relajante y sus variaciones naturales, la madera puede resultar más agradable a la vista. “La gente disfruta mirando la madera”.

Misma madera, estructura más fuerte

El uso de madera para la construcción de grandes edificios no es algo nuevo, por supuesto. La industrialización de los siglos XVIII y XIX generó una demanda de grandes fábricas y almacenes, que a menudo eran construcciones de “ladrillo y vigas” (una estructura de pesadas vigas de madera que sostenían las paredes exteriores de ladrillo).

Sin embargo, a medida que los edificios se hicieron más altos, los constructores recurrieron al hormigón y al acero como soporte. La construcción con madera se limitó principalmente a casas y otros edificios pequeños hechos con la madera «dimensional» de tamaño estándar que se ve apilada en Home Depot.

Pero hace unos 30 años, los constructores de Alemania y Austria comenzaron a experimentar con técnicas para fabricar elementos de madera maciza a partir de esta madera disponible en el mercado. Utilizaban clavos, tacos y pegamento para combinar piezas de madera más pequeñas y formar masas grandes, sólidas y resistentes que no requerían talar árboles viejos de gran tamaño.

Los ingenieros, entre ellos Julius Natterer, un ingeniero alemán afincado en Suiza, fueron pioneros en nuevos métodos de construcción con estos materiales. Y los arquitectos, entre ellos el austriaco Hermann Kaufmann, empezaron a ganar atención por sus proyectos de madera maciza, como los apartamentos Ölzbündt en Austria, finalizados en 1997, y Brock Commons, una residencia de estudiantes de 18 pisos en la Universidad de Columbia Británica, finalizada en 2017.

En principio, la madera maciza es como el contrachapado, pero a una escala mucho mayor: las piezas más pequeñas se colocan en capas y se pegan bajo presión en grandes prensas especializadas. Hoy en día, las vigas de hasta 50 metros de largo, generalmente hechas de lo que se llama madera laminada encolada, o glulam, pueden reemplazar a los elementos de acero. Los paneles de hasta 50 centímetros de espesor, generalmente de madera laminada cruzada, o CLT, reemplazan al hormigón en paredes y pisos.

Estos compuestos de madera pueden ser sorprendentemente fuertes, más resistentes que el acero por su peso. Pero un elemento de madera maciza debe ser más voluminoso para lograr la misma resistencia. A medida que un edificio se hace más alto, los soportes de madera deben hacerse más gruesos; en algún momento, simplemente ocupan demasiado espacio. Por eso, para los edificios de madera maciza más altos, incluido el rascacielos Ascent, los arquitectos a menudo recurren a una combinación de madera, acero y hormigón.

Históricamente, una de las preocupaciones más obvias con el uso de madera maciza para edificios altos era la seguridad contra incendios. Hasta hace poco, muchos códigos de construcción limitaban la construcción con madera a edificios de poca altura.

Aunque no es necesario que sean completamente ignífugos, los edificios deben resistir el derrumbe durante el tiempo suficiente para que los bomberos tengan la oportunidad de controlar las llamas y de que los ocupantes puedan salir. Los materiales que se utilizan en los rascacielos convencionales, por ejemplo, deben mantener su integridad en caso de incendio durante tres horas o más.

Para demostrar la resistencia al fuego de la madera maciza, los ingenieros colocan los elementos de madera en cámaras incendiadas y controlan su integridad. Otras pruebas consisten en prender fuego a maquetas de edificios de madera maciza y registrar los resultados.

Estas pruebas han convencido gradualmente a los reguladores y a los clientes de que la madera maciza puede resistir la quema durante el tiempo suficiente como para ser segura contra incendios. Esto se debe en parte a que una capa de carbón tiende a formarse pronto en el exterior de la madera, aislando el interior de gran parte del calor del fuego.

La madera maciza recibió un importante sello de aprobación en 2021, cuando el Consejo Internacional de Códigos modificó el Código Internacional de Construcción, que sirve de modelo para jurisdicciones de todo el mundo, para permitir la construcción con madera maciza de hasta 18 pisos de altura. Con este cambio, se espera que cada vez más localidades actualicen sus códigos para permitir de forma rutinaria los edificios altos de madera maciza, en lugar de exigirles que obtengan aprobaciones especiales.

Sin embargo, existen otros desafíos. “La humedad es el verdadero problema, no el fuego”, dice Steffen Lehmann, arquitecto y experto en sostenibilidad urbana de la Universidad de Nevada, Las Vegas.

Todos los edificios deben controlar la humedad, pero es absolutamente crucial en el caso de la madera maciza. La madera húmeda es vulnerable al deterioro provocado por hongos e insectos como las termitas. Los constructores tienen cuidado de evitar que la madera se moje durante el transporte y la construcción, y aplican un plan integral de gestión de la humedad, que incluye el diseño de sistemas de calefacción y ventilación para evitar que la humedad se acumule. Para una protección adicional contra los insectos, la madera se puede tratar con pesticidas químicos o rodear con malla u otras barreras físicas en el punto de contacto con el suelo.

Otro problema es la acústica, ya que la madera transmite muy bien el sonido. Los diseñadores utilizan materiales aislantes del sonido, dejan espacio entre las paredes e instalan suelos elevados, entre otros métodos.

Posibles ventajas de la madera en masa

Para combatir el calentamiento global es necesario reducir las emisiones de gases de efecto invernadero del sector de la construcción, responsable del 39 por ciento de las emisiones a nivel mundial. Diana Ürge-Vorsatz, científica medioambiental de la Universidad Centroeuropea de Viena, afirma que la madera maciza y otros materiales de origen biológico podrían ser una parte importante de ese esfuerzo.

En un artículo de 2020 en la Revista Anual de Medio Ambiente y Recursos , ella y sus colegas citan una estimación de la industria maderera que indica que el edificio Brock Commons de 18 pisos, en Columbia Británica, evitó el equivalente a 2.432 toneladas métricas de emisiones de CO2 en comparación con un edificio similar de hormigón y acero. De esos ahorros, 679 toneladas se debieron al hecho de que se generan menos emisiones de gases de efecto invernadero en la fabricación de madera en comparación con el hormigón y el acero. Otras 1.753 toneladas métricas de CO2 equivalente quedaron atrapadas en la madera del edificio.

Pero gran parte del entusiasmo actual sobre los beneficios climáticos de la madera en masa se basa en algunas grandes suposiciones. Los cálculos a menudo suponen, por ejemplo, que toda la madera utilizada en un edificio de madera en masa será reemplazada por el crecimiento de nuevos árboles, y que esos nuevos árboles absorberán la misma cantidad de CO2 de la atmósfera a lo largo del tiempo. Pero si los árboles antiguos se reemplazan por nuevas plantaciones de árboles, los nuevos árboles pueden no alcanzar nunca el mismo tamaño que los árboles originales, sostienen algunos grupos ambientalistas. También existe la preocupación de que la creciente demanda de madera pueda conducir a una mayor deforestación y a una menor cantidad de tierra para la producción de alimentos.

Los estudios también tienden a suponer que, una vez que la madera se encuentra en un edificio, el carbono queda atrapado para siempre. Pero no toda la madera de un árbol talado termina en el producto terminado. Las ramas, las raíces y los desechos del aserradero pueden descomponerse o quemarse. Y cuando se derriba el edificio, si la madera termina en un vertedero, el carbono puede encontrar la manera de salir en forma de metano y otras emisiones.

“Muchos arquitectos se están rascando la cabeza”, dice Stephanie Carlisle, arquitecta e investigadora ambiental del Carbon Leadership Forum , una organización sin fines de lucro, y se preguntan si la madera en masa siempre tiene un beneficio neto. “¿Es eso real?” Ella cree que los beneficios climáticos existen, pero dice que para comprender el alcance de esos beneficios se necesitarán más investigaciones.

Mientras tanto, la madera maciza está a la vanguardia de un modelo de construcción totalmente diferente, llamado diseño integrado. En la construcción tradicional, un arquitecto diseña primero un edificio y luego se contratan varias empresas para que se encarguen de las distintas partes de la construcción, desde la colocación de los cimientos hasta la construcción de la estructura, pasando por la instalación del sistema de ventilación, etc.

En el diseño integrado, dice Kesik, la fase de diseño es mucho más detallada e involucra a las distintas empresas desde el principio. La forma en que los diferentes componentes encajarán y funcionarán juntos se determina de antemano. Los tamaños y formas exactos de los elementos están predeterminados, e incluso se pueden perforar previamente los orificios para los puntos de fijación. Eso significa que muchos de los componentes se pueden fabricar fuera de la planta, a menudo con maquinaria avanzada controlada por computadora.

A muchos arquitectos les gusta esto porque les da más control sobre los elementos del edificio. Y como gran parte del trabajo se hace con antelación, los edificios tienden a construirse más rápido en el lugar, hasta un 40 por ciento más rápido que otros edificios, dice Lehmann.

Los edificios de madera maciza tienden a fabricarse más como automóviles, dice Kesik, y todas las piezas se envían por separado a un lugar final para su ensamblaje. “Cuando el edificio de madera maciza llega al lugar, es realmente como un mueble de Ikea de gran tamaño”, dice. “Todo encaja”.

Fuente: knowable magazine