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Madera Modificada II. Madera termotratada

Imagen de portada: Wood texture plank floor wall brown | Fuente: pxhere.com

El arquitecto debe ser un profeta… Un profeta en el verdadero sentido del término… Si no puede ver por lo menos diez años hacia adelante, no lo llamen arquitecto.»


Frank Lloyd Wright

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. Anteriormente hemos visto un acercamiento a los objetivos y tipos de madera modificada, por lo que hoy daremos otro paso centrándonos en uno de sus tipos, la madera termotratada, obtenida mediante una modificación térmica.

Esta modificación se basa en someter a la madera a un tratamiento térmico a elevada temperatura, hasta el punto de combustión durante un tiempo preciso. Este procedimiento requiere una total ausencia de oxígeno y de cualquier otro producto químico.

Si bien el tratamiento es aplicable a todas las especies madereras, se centra principalmente en pino, chopo, abedul, fresno, etc., es decir, todas aquellas que son abundantes y susceptibles por tanto de ser mejoradas en grandes cantidades.

Origen

Esta tratamiento aunque parece sencillo, podría resumirse en “quemar la superficie de la madera para incrementar su durabilidad”, técnica que puede sorprender a priori y que no es conocida por todos los profesionales del sector pese a ser empleada desde hace siglos.

Por citar un ejemplo histórico y aún en uso nos encontramos que en Japón todaví pervive el Shou-Sugi-Ban o Yakisugi (nombre correcto de esta técnica típica nipona). “Yaki”significa calentar con fuego y “Sugi”es el nombre común de Cryptomeria japonica (cedro japonés). Una técnica tradicional consistente en quemar superficialmente la madera, para posteriormente preparar la superficie de la mismo con un cepillo de púas y aplicarle una imprimación de un aceite vegetal. Con esta técnica la madera tratada puede alcanzar una durabilidad de hasta 80 años.

Las técnicas modernas han mejorado la precisión y el sistema de producción mediante una mejor “tecnología”, esta se basa en los estudios científicos realizados durante los años 20 del s. XX y la década de los años 30. Estos resultados arrojaron importantes reducciones higroscopicidad de la madera tras su calentamiento en atmósferas de diferentes gases. Esto derivó en diversas tecnologías comerciales que se sacaron al mercado en países con cierta tradición en el empleo de construir en madera como Finlandia, Alemania, Holanda o Francia.

El proceso

El objetivo de la madera modificada es la reducción del punto de saturación de la fibra; reducir la cantidad de grupos hidroxilo accesibles y el cambio de estructura química de la madera para que sea “irreconocible” para las enzimas y bacterias fúngicas.

Este producto de madera termotratada se obtiene como de su propio nombre de se desprende, sometiendo a la madera a un tratamiento térmico con temperaturas comprendidas entre los 160ºC y 260ºC, en una atmósfera inerte o con un bajo contenido en oxígeno. Si bien ese rango de temperaturas son generalmente usadas, sin embargo, ha habido un reciente interés en el secado de madera a temperaturas más bajas (<140 ºC) y así mejorar las propiedades de la madera a la par que se reduce el cambio de color.

La forma en la que se consigue esas atmósferas distingue las principales tecnologías disponibles que, básicamente, emplean nitrógeno, aceites vegetales, vapor de agua o simplemente una atmósfera de vacío.

El resultado principal de este “choque térmico” es la disminución de su humedad de equilibrio higroscópico y por tanto una estabilidad mayor frente a los cambios de humedad que pueda sufrir la madera.

Este proceso modifica para siempre la composición química de la (en particular de la hemicelulosa) y en consecuencia la estructura de la pared celular. Estas modificaciones propician cambios sustanciales en las propiedades tales como la disminución de su humedad de equilibrio higroscópico lo que propicia la mejora de su comportamiento frente a las variaciones de humedad y otras como el aumento de la durabilidad natural frente a los hongos e insectos xilófagos pero no así frente a las termitas.

También se aprecian mejoras en prestaciones como un aumento del aislamiento térmico debido a la disminución de la conductividad térmica o mejoras en las propiedad mecánicas como la resistencia a la flexión, el módulo de elasticidad o la resistencia al impacto pero contraprestaciones como la reducción de la densidad. Esto conlleva que durante el mecanizado posterior de la madera se requieran precauciones especiales y se recomiende el uso de sistemas de fijación de acero inoxidable.

El aspecto visual también se ve afectado ya que el color de la madera se oscurece y sustancias como las resinas son eliminadas. No obstante si no se protege adecuadamente el aspecto de la madera se verá afectado con rapidez por la radiación ultravioleta adquiriendo un color grisásceo. Además en el caso de emplear adhesivos o acabados, aunque se deberán tener en cuenta las nuevas características del material en cuanto a su higroscopicidad, se obtienen mejoras en la estabilidad dimensional favorecen a la longevidad y mantenimiento de los acabados decorativos cuando se emplea en aplicaciones al exterior.

El grado de variación de las propiedades originales dependerá por tanto de la tecnología empleada, las condiciones y la espacie tratada, por lo que cada fabricante deberá suministrar las especificaciones técnicas de su producto final para que los prescriptores puedan escoger lo que mejor se adecue a sus demandas.

Los métodos actuales

Las tecnologías comerciales europeas más conocidas son Thermoholz Austria, ThermoWood®, Plato®, Retification®, Bois Perdure®, Oil Heat Treatment (OHT), Intemporis®, WTT-process (WTT A/S) y Balz-Holz. Cada una de ellas con sus particularidades por lo que siempre será necesario revisar las especificaciones. Pero quizás el método más transversal y habitual sea el desarrollado por el Centro de Investigación Tecnológica de Finlandia (VTT) y patentado en los años 90, denominado ThermoWood y propiedad de International ThermoWood Association .

El proceso de manufactura más habitual consiste en someter a la madera a altas temperaturas en una atmósfera de vapor sin utilizar producto químico alguno por lo que es un procedimiento respetuoso con el medioambiente. Este proceso se puede estructurar en tres etapas principales con una duración total próxima a los dos días.

“Inicialmente, empleando calor y vapor de agua, 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. […]
En una segunda fase, la temperatura alcanza el objetivo de tratamiento deseado (185-215ºC) y se mantiene durante 2 o 3 horas dependiendo de la aplicación final. […]
Finalmente, la temperatura se reduce mediante pulverizadores de agua y, al alcanzar los 80-90ºC, tiene lugar un reacondicionamiento para dejar la madera con un contenido de humedad final del 4-7%.[…]”

E. Hermoso, J. Fernández-Golfín, M.Conde, M.T. Troya, R. Mateo, J. Cabrero, M. Conde

Clasificación estándar de tratamiento ThermoWood®

Existen dos clases de tratamientos estándar denominados Thermo-S y Thermo-D independientemente de que las especies de madera, blanda o dura que tienen una clasificación separada ya que sus propiedades difieren claramente.

Tratamiento Thermo-S

La letra “S”, hace referencia a la estabilidad (stability) del producto que, junto con la apariencia, son las dos principales propiedades conferidas por el proceso. Se alcanza una temperatura de 185ºC en maderas blandas y 190ºC en duras. El promedio de la hinchazón y contracción tangencial debido a la humedad para la madera tratada con la clase Thermo-S es de 6-8% mientras que la durabilidad natural (según la norma EN 113;) de la madera frente a los hongos xilófagos alcanza una categoría 3 (medianamente durable) y la mayor parte de las aplicaciones se encuentran en interiores.

Tratamiento Thermo-D

La letra “D”, hace referencia a la durabilidad biológica (durability) del producto que, junto con la apariencia, es una propiedad clave en las aplicaciones de uso final de productos en esta clase de tratamiento. Se alcanza una temperatura de 200ºC en maderas blandas y 212ºC en duras. El promedio de hinchamiento y contracción tangencial debido a la humedad para la madera tratada con clase Thermo-D es de 5-6%. Está clasificada como duradera (según la norma EN 113) y alcanza una categoría 2 (durable) frente a los hongos de pudrición. La estabilidad también mejora con el incremento de la temperatura por lo que la madera tratada mediante este proceso suele destinarse a aplicaciones de exterior. El color es más oscuro y la densidad y algunas propiedades mecánicas disminuyen en relación al tratamiento “S”.

Características de la madera termotratada

Todo proceso implica unos cambios, por tanto la madera termotratada no es menos, además ese el objetivo modificar la estructura interna de la misma. Estos cambios producen un efecto deseados y algunos implican ciertas limitaciones en el uso.

La modificación térmica cambia las características de la madera de varias maneras tales como:

  • mayor durabilidad biológica. Se elimina la resina propia de la madera y mejora de la resistencia a ataque microbiano. Se incrementa exponencialmente la resistencia a hongos, insectos y humedad,
  • mayor estabilidad dimensional, similar a las maderas tropicales,
  • reducción de la hinchazón y merma (entre un 50% y un 90%),
  • reducción drástica del contenido humedad de equilibrio (20-70%), lo cual deriva en una menor humedad (hasta el 50%) y en mayor estabilidad frente a condiciones climáticas variables, comparado con la madera no tratada,
  • reducción de tensiones internas,
  • oscurecimiento de la madera y al mismo tiempo se homogeneiza el color, tanto en la albura como en el duramen,
  • mejora sus propiedades como aislamiento térmico (conductividad térmica 20-25% menos que el material sin tratar),
  • en cuanto al coste de la madera termotratada no tiene porque ser significativamente superior.

Pero también existen algunas desventajas:

  • pérdida de impacto de tenacidad (gran fragilidad y tendencia al astillado,). Es decir, es menos elástica, y se partirá antes si la somete a flexión,
  • pérdida de densidad (10-20%) y es más liviana debido al cambio en su composición y a la pérdida de humedad,
  • pérdida de las propiedades mecánicas hasta un 30%. La nueva composición química de la madera tiene unas menores propiedades mecánicas,
  • superficie más dura pero una tendencia a formar grietas y división,
  • no resistencia a los rayos ultravioletas, siendo necesaria un imprimación para su protección con pigmentos,
  • no tiene mayor resistencia a las manchas de hongo azul que la madera no tratada,
  • mejora sus propiedades como aislamiento térmico y la conductividad térmica mejora.

El resultado difiere en tal medida respecto a la madera sin tratamiento, que podemos hablar de un nuevo tipo de madera pero estos cambios de las propiedades son altamente dependientes del tratamiento empleado y, de hecho, los sistemas de tratamiento son considerados como confidenciales por la industria térmica de tratamiento llegando a estar protegidos por patentes.

Como cualquier otro tratamiento tiene sus ventajas e inconvenientes por lo que es importante conocerlas para así tomar la mejor decisión técnica.

Usos

El rango de aplicaciones de la madera termotratada debe tener en cuenta la influencia del tratamiento en la reducción de las propiedades mecánicas del material (normalmente, más acusado en las coníferas que en las frondosas).

Entre otras opciones, destaca su empleo en revestimientos de interior y, sobre todo, de exterior o sometida a ambientes húmedos.

Algunos de los principales destinos son:

  • Entarimados de interior,
  • Suelos o pavimentos de exterior en jardines, piscinas…
  • Mobiliario de exterior domésticos o urbano
  • Mobiliario de zonas húmedas com sauna,, etc.
  • Revestimientos de paredes o fachadas, tanto interiores como exteriores.

Conclusiones.

La modificación de la madera ofrece una posibilidad de forma no biocida para extender la vida y usar la clase de madera. Se espera que las nuevas modificaciones aporten mejoras tanto en los productos y tecnologías ya empleadas como en el desarrollo de futuras, avanzando hacia un desarrollo más sostenible.

Centro Cultural de Lérez |
Fotografías: Jorge Rodríguez Álvarez, Jose María Soto Cochón, María Paz Sangiao.

Como ejemplo de obra se propone la revisión del el Centro Cultural de Lérez de Jorge Rodríguez + José María Soto, finalizada en 2012 y así comprobar el uso de la madera termotratada en arquitectura.

Las bases del concurso plantean la necesidad, establecida por una modificación del plan urbanístico, de mantener el frontón del antiguo edificio, pudiendo reubicarse en cualquier posición en la envolvente del nuevo edificio. Lo que se propone en este proyecto es la conservación de la toda fachada existente en su posición original y manteniendo todos sus elementos, originando el nuevo edificio a partir del diálogo con la misma. La antigua imagen se conserva pero es tamizada sutilmente por un velo permeable que unificará una nueva envolvente, con un lenguaje actual y creando el que será nuevo referente urbano para el siglo XXI. Se respeta su función original como umbral de acceso y la terraza previa se reinterpreta en forma de vestíbulo exterior; hacia el interior se respeta su carácter, abriendo y dilatando el espacio inmediato, adaptando la configuración de los nuevos niveles a su presencia.

Bibliografía

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UNE-EN 350-2:1995. Durabilidad de la madera y de los materiales derivados de la madera. Durabilidad natural de la madera maciza. Parte 2: Guía de la durabilidad natural y de la impregnabilidad de especies de madera seleccionadas por su importancia en Europa.

Otros recursos

Madera Estructural les ofrece una comparativa sintética de estas maderas modificadas, tras revisar la literatura actual (papers, tesis, conferencias, seminarios, publicaciones oficiales, etc.).

Manuel Guaita Fernández


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Alberto Alonso

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