La estética y la tecnología, son dos características que califican a la madera laminada como uno de los materiales con las suficientes propiedades físicas, mecánicas y sismorresistentes para ser aprovechado en la construcción de grandes y pequeñas luces.

La madera laminada es considerada, por la industria, como el mejoramiento de la madera maciza, material con el cual es posible fabricar vigas y estructuras con mayores dimensiones y del que se resaltan sus propiedades físico mecánicas, no sólo comparada con la madera maciza, sino también con materiales tradicionales para la construcción como el acero y el concreto; frente a ellos, la madera laminada a simple vista está un paso más adelante por sus cualidades estéticas.

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La madera laminada es hoy en día el producto de madera más utilizado con fines estructurales, siendo ideal para grandes luces en edificios de uso público y para los elementos estructurales principales de construcciones mixtas de madera aserrada y laminada (particularmente en vivienda unifamiliar).

Son elementos formados por el encolado de láminas de madera, de entre 6 y 45 milímetros de espesor, en dirección paralela a su eje. La madera más comúnmente utilizada es el abeto, aunque su baja impregnabilidad hace que se utilicen otro tipo de maderas cuando es necesario que lleven un tratamiento en profundidad (pino, alerce, chopo o cedro, principalmente).

Para los técnicos y calculistas de estructuras el aspecto más importante a considerar es la clase resistente de la madera, que lleva aparejada toda una serie de valores característicos de resistencia, densidades y módulos de elasticidad, que van a ser los que determinen finalmente el dimensionamiento de las piezas y de las uniones.

LA FABRICACIÓN

La fabricación de vigas de madera laminada es un proceso conceptualmente simple. Que consiste en producir elementos macizos de resistencia incrementada, constituidos por tablas de espesor reducido encoladas solidariamente de forma tal que no se pueda separar o individualizar el trabajo de cada lámina. Para ello se requieren los pasos los siguientes:

a) Hay que utilizar madera seca.

b) El adhesivo debe ser el adecuado,

c) El sistema de prensado el correspondiente a sus necesidades.

d) Realizar la operación de encolado en un taller con humedad y temperatura controladas.

Estas condiciones son rigurosas e independientes de las dimensiones del elemento encolado.

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a) Madera seca

Una parte muy importante en la buena elaboración de la madera laminada consiste en trabajar con madera seca. Esto nos va a proporcionar menos grietas si efectuamos un secado técnico. Las tablas de madera de coníferas se secan en cámaras modernas para cepillarlas posteriormente. Al secar cada una de las tablas antes de unirlas mediante adhesivos, se pueden secar además las secciones transversales macizas de la madera laminada de forma fiable hasta conseguir una humedad del 12% aprox. Al pegar las láminas ya secas, se conseguirá reducir la tensión interna mediante el post-secado; a la vez que se reduce de forma importante la probabilidad de que surjan grietas.

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b) Los Adhesivos para la madera laminada

De acuerdo con el proyecto de norma prEN 15497, el adhesivo deberá producir uniones resistentes y durables que mantengan la integridad del elemento durante toda la vida en servicio planificada para la estructura. En el proyecto de norma se especifica que el adhesivo deberá cumplir los siguientes requisitos:

• Los adhesivos  fenólicos y aminoplásticos serán de Tipo I según norma  UNE-EN 301.

• Los adhesivos mono componentes  de poliuretano serán de Tipo I según la norma  UNE-EN 15425.

Además de los anteriores podrán emplearse los adhesivos contemplados en la norma armonizada de Madera Laminada Encolada UNE-EN  14080. En la actualidad el adhesivo más empleado es el de Poliuretano, el de Melamina-Urea-Formaldehido y el de resorcina.

Estos adhesivos  utilizados  para la unión de empalme por entalladura múltiple son de color claro y translúcido, por lo que la unión apenas se aprecia una vez puesta en obra.

Para fabricar la madera laminada se usan adhesivos de gran rendimiento. Los materiales adhesivos tienen una capa muy fina (aprox. ,0,3 mm), por lo que apenas se aprecian, especialmente en el caso de los adhesivos claros habituales utilizados en las secciones transversales estándares.

Adherencia de la Madera 

La adherencia es el esfuerzo de la capa molecular del adhesivo que entra en contacto con la capa superficial de la madera. En general, la madera es fácil de adherir en comparación con la mayoría de substratos.  Las superficies de la madera no son atraídas uniformemente en un contacto tan cercano, requiriendo del adhesivo para mantener a las superficies unidas.

Los adhesivos para madera laminada  pueden ser curados por calor o bien a temperatura ambiente. Los adhesivos utilizados poseen tiempos de secado muy largos y usualmente se realizan a temperatura ambiente.

Algunas teorías de la adherencia acentúan aspectos mecánicos y otras ponen más énfasis en aspectos químicos, la estructura química y las interacciones determinan las características mecánicas y las características mecánicas determinan la fuerza que se concentra en vínculos químicos individuales.

Para que los adhesivos formen parte de la seguridad, tienen que humedecer el fondo del substrato lo suficiente, de modo que penetre un poco del producto, para que actúen tanto las fuerzas químicas como las mecánicas en la unión. Para que un dispositivo de seguridad mecánico trabaje, los enlaces del adhesivo deben ser lo suficientemente fuertes para soportarlos.

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Aplicación de Adhesivos a la Madera: 

No todos los adhesivos son de aplicación directa a los substratos de madera, algunas superficies deben ser tratadas antes de efectuarse las uniones entre maderas.

• El primer paso en la formación de un enlace implica el esparcir el adhesivo sobre la superficie de madera.

• Después de la aplicación del adhesivo sobre la madera, una combinación de sistemas de ensamblado es utilizado dependiendo del proceso específico de la unión.

• En algunos casos, el calor y la humedad se utilizan durante el proceso de unión, esto permite que el adhesivo se vuelva más líquido y la madera más deformable.

• Es así, como el Adhesivo tiene que fluir sobre la superficie total, y en los vacíos causados por la porosidad que está presente con casi todas las superficies

• La madera es una de las superficies de enlace más compleja, que se encuentra generalmente en la mayoría de los usos adhesivos.

• Agregando la tensión, compresión y la valoración de las partículas, aumenta la complejidad de la interacción adhesiva de la madera.

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Penetración del adhesivo en la superficie de la madera: 

En una escala mayor, la madera es un substrato rugoso, celuloso y anisotrópico; es debido a estas características, que la penetración de los adhesivos y cualquier otra substancia posee cualidades específicas.

• Los tipos y los tamaños de las células son diferentes entre las maderas dura y las maderas blanda.

• Las células de las maderas crudas con las paredes más finas, son más fáciles de enlazar debido a un lumen más accesible.

• La madera de savia se considera más fácil enlazar debido a los cambios en los estratos.

• La madera joven, en compresión, y tensión distorsionan la estructura celular de los enlaces y debilitan la región de la interface adhesiva de la madera.

• El mejor método para preparar una superficie de madera para enlaces, es utilizar las tablas laminadas muy finas.

• La superficie de la madera-enlace varía considerablemente dependiendo de cómo la superficie está preparada y qué tipo de madera es.

Endurecimiento de los adhesivos:

Lo ideal es convertir un adhesivo en un estado fijo o endurecido por la acción química o física, tal como condensación, polimerización, oxidación o evaporación del solvente volátil. Para la mayoría de adhesivos poliméricos, es necesario reaccionarlos mediante la perdida de solventes o minerales en el compuesto. Para otros tipos de adhesivos es necesaria la evaporación o pérdida de agua, enfriamiento y la polimerización de los mismos. Para lograr un enlace más fuerte o polimerización del adhesivo, es necesario incluir un catalizador o aporte de calor, así como un cambio de pH.

c) Presión necesaria para el encolado.

El proceso de adhesión finaliza cuando los productos encolados salen de la prensa, aunque se siguen produciendo pequeños ajustes moleculares que comunican la resistencia y la durabilidad final de la unión encolada.

Se pueden realizar inspecciones visuales con diferentes fuentes de luz y con diferentes ángulos de incidencia que nos permiten controlar la ejecución del encolado. La aparición de juntas abiertas, burbujas y zonas sin adhesivo nos aportarán información sobre la calidad del encolado.

Para asegurar de forma fehaciente que un producto está bien encolado es necesario realizar ensayos físicos y mecánicos de acuerdo con las normas definidas. Normalmente las probetas de los materiales encolados se someten a unos ciclos de envejecimiento artificial (humedad – calor), que están normalizados para cada producto. Posteriormente se evalúa según el tipo de producto: la aparición de de laminaciones, su resistencia al esfuerzo cortante o a la tracción junto con el porcentaje de zona de madera o de adhesivo.

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d) Temperatura y humedad controlada.

Trabajar la madera a cualquier temperatura y humedad ambiente no funciona para el caso de la producción de vigas de madera laminada encolada. No sólo porque el control de humedad y temperatura de la madera es indispensable, sino también porque los adhesivos especiales para uso estructural se deben aplicar dentro de condiciones estables muy estrictas y limitativas.

Si la madera no está expuesta directamente a una fuente de humedad (por ejemplo la lluvia), el agua que contiene corresponde a la humedad del aire ambiente. Para las necesidades de las fábricas de madera laminada, el nivel ideal de agua contenido en la madera es de 8 a 14 %. Esos valores resultan automáticamente en un nivel de humedad entre 50 y 60% de Humedad Relativa, lo que produce un equilibrio de humedad entre el aire y la madera.

Cada nave en las cuales se almacenan o trabajan madera debe recibir una constante humidificación artificial, al menos en invierno, para contrarrestar cualquier fluctuación del nivel de humedad y evitar daños costosos.

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Los cambios que sufre la madera laminada cuando está expuesto a un aire seco o húmedo no tienen una dirección uniforma ya que la madera se hincha más por la tangente que por el radial. (Por ejemplo, el pino tiene un ratio alrededor de 2:1 de la tangente al radial.) Se notan cambios de dimensiones importantes lo que engendra una deformación del corazón de la madera y grietas en la superficie debido a los cambios de la cantidad de agua que contiene la madera y el aire.

Bibliografía:

Jorge Augusto Barrera

Valeria Quevedo Machuca

Angel Lanchas

 

El artículo en la revista:

http://www.arquitectura-madera.com/revistas/digital/02/#/16/

http://www.arquitectura-madera.com/