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El diseño ecológico en la práctica
El diseño ecológico en la práctica es una nueva serie de soluciones de diseño y construcción sostenibles de One Click LCA que pueden aplicarse a escala. Publicamos aproximadamente un artículo y las soluciones asociadas cada seis semanas. Esperamos que disfrute de la lectura y nos encantaría recibir sus comentarios.Madera estructural y cómo hacer que funcione en tu proyecto
La superestructura de un edificio representa alrededor del 50 al 70 % de sus emisiones de carbono directas. En el primero de una serie de artículos sobre cómo ofrecer soluciones prácticas de ecodiseño, Marios Tsikos nos explica cómo puede reducirse drásticamente este impacto utilizando madera estructural para construcciones en lugar de hormigón o acero.
¿Por qué utilizar madera estructural de construcción?
La superestructura de hormigón o acero de un edificio convencional, por ejemplo, las planchas de las plantas superiores, los pilares, las vigas y los muros de carga (paredes maestras), representan entre el 50 y el 70 % de las emisiones de carbono directas de todo el edificio. Esta fuente de emisiones puede atajarse optimizando el diseño, utilizando soluciones sostenibles de hormigón o de acero, o bien como se expone en este artículo, diseñando el proyecto con madera estructural de construcción.
La madera estructural de construcción contiene menos carbono encapsulado embebido, ya que su procesamiento no implica altas temperaturas ni cantidades significativas de fuentes de energía fósiles. Sin embargo, la salvedad es que si la madera se extrae de bosques explotados y gestionados de forma poco sostenible o si es una tala raleo definitiva (es decir, la zona explotada no se replantará como bosque tras la tala), las emisiones de carbono resultantes del uso del suelo cambian por completo el panorama. Por lo tanto, en este artículo se considera la madera procedente de explotaciones forestales gestionadas de forma sostenible. La procedencia de ese tipo de madera es claramente identificable, por ejemplo, mediante las etiquetas de certificación PEFC o FSC.
Tipos de madera estructural de construcción
El término «madera estructural de construcción» hace referencia a los materiales de construcción elaborados con madera que son capaces de soportar cargas y, que pueden utilizarse en la construcción de edificios y otras estructuras. La madera estructural de construcción puede utilizarse para construir pilares, vigas, muros y planchas. Normalmente, se fabrica con distintas especies de madera blanda como son el pino, la pícea y el abeto, entre otras. Los productos de madera estructural de construcción más utilizados son:- Madera laminada cruzada (CLT)
- Madera laminada encolada (Glulam)
- Madera microlaminada (LVL)
La madera estructural de construcción contiene una menor cantidad de carbono en comparación con el acero y el hormigón, pero siempre que proceda de bosques con una gestión sostenible.
¿Qué es la madera laminada cruzada?
- La madera laminada cruzada (CLT) es un producto de madera estructural de construcción fabricado a partir de láminas de madera colocadas en capas perpendiculares y encoladas entre sí para formar un tablero compacto y macizo.
- Estos tableros pueden fabricarse en distintos tamaños y grosores, en función de las necesidades de un proyecto de edificación concreto.
- El CLT suele utilizarse para planchas, muros de cargas (paredes maestras) y paredes no maestras de un edificio.
¿Qué es la madera laminada encolada?
- La madera laminada encolada (Glulam) es un producto estructural lineal de madera fabricado a partir de láminas de madera unidas entre sí mediante un sistema de pegado duradero y resistente a la humedad.
- Las láminas se ensamblan entre sí de forma que la fibra de la madera discurra en paralelo al eje longitudinal del componente.
- El Glulam se utiliza normalmente para los componentes de los pilares y las vigas de un edificio.
¿Qué es la madera microlaminada (LVL)?
- La madera microlaminada (LVL) es un producto de conglomerado de madera fabricado a partir de capas de chapa descortezadas por rotación, ensambladas con una orientación de la fibra en paralelo y aglomeradas con un cola estructural.
- El LVL puede utilizarse para los armazones y es adecuada para tramos de mayor longitud, por ejemplo, en estructuras de tejados y suelos.
Los productos de madera estructural más utilizados son la madera laminada cruzada (CLT), la madera laminada encolada (Glulam) y la madera microlaminada (LVL)
Almacenamiento del carbono biogénico
En el caso de la madera estructural de construcción, por carbono biogénico se entiende el carbono que se «secuestra» y se almacena en los árboles mediante el proceso de la fotosíntesis. Este carbono se absorbe de la atmósfera y se transforma en la biomasa de los árboles. Cuando el árbol se tala y se transforma en un producto de madera estructural de construcción, este carbono permanece encapsulado embebido durante décadas hasta que el producto se incinera o se descompone.
Hay una idea generalizada según la cual la madera es un material más respetuoso con el medio ambiente porque almacena carbono, lo que se traduce en un carbono encapsulado embebido menos dañino. Por desgracia, y como a menudo ocurre, el panorama real no es tan sencillo. La gran mayoría de los edificios que se construyen actualmente, no están diseñados ni se entregan de modo que se puedan reutilizar las estructuras de madera una vez concluida la vida útil del edificio. En la mayoría de los casos, esto hace que la madera se incinere tras la deconstrucción o la demolición del edificio, lo que devuelve el carbono a la atmósfera. Aunque esto aplaza durante varias décadas las emisiones del carbono biogénico almacenado en los edificios, es evidente que no puede considerarse como carbono encapsulado embebido negativo.
Teniendo en cuenta que distintos usuarios pueden desear contabilizar este hecho de diferentes maneras, la herramienta Net Zero de One Click LCA permite al usuario elegir si el almacenamiento de carbono biogénico se contabiliza como una emisión negativa de carbono. Merece la pena señalar que, una posible incineración de la madera para producir energía al final de su vida útil, también puede tener consecuencias positivas. La generación de energía sin utilizar procesos convencionales de obtención de energía basados en combustibles fósiles supone una reducción total de la utilización de combustibles de este tipo. En un análisis del ciclo de vida (ACV), estos efectos beneficiosos se registran en el módulo D, que cuantifica los impactos tras el final de la vida útil del edificio. Si lo deseas, puedes encontrar más información sobre el carbono biogénico y el carbono secuestrado en el siguiente artículo de la Institution of Structural Engineers: Timber & Carbon Sequestration (La madera de construcción y el secuestro de carbono).
El carbono biogénico se refiere al carbono «secuestrado» y almacenado en los árboles a través del proceso de la fotosíntesis. La herramienta Net Zero Tool de One Click LCA le te ayudará con esta cuestión.
Comparación entre soluciones para la madera estructural de construcción en la práctica y datos que le te ayudarán a realizarla
Cuando se comparan las soluciones para estructuras de madera de construcción con las de hormigón o las de acero, no es pertinente hacer una comparación directa basada en la masa o el volumen de los materiales, ya que cada uno de ellos tiene propiedades físicas y de durabilidad diferentes; por ejemplo, la resistencia a la compresión y a la tensión, la resistencia al agua y a la corrosión, entre otras.
La mejor forma de establecer comparaciones entre los materiales estructurales y cuantificar su impacto, es elaborar diferentes opciones de diseño y contrastar el impacto en las emisiones de carbono de todo el sistema a escala estructural del edificio.
Las decisiones sobre las soluciones estructurales deben tomarse en una fase muy temprana del inicio de su proyecto. A menudo, durante dichas fases se ha llegado a muy pocos acuerdos sobre el proyecto. Por fortuna, One Click LCA pone a disposición de sus clientes varias soluciones y muchos datos que permiten realizar comparaciones en las primeras fases del diseño del proyecto. Entre nuestros productos se incluyen Carbon Designer 3D y puntos de datos de materiales genéricos.
Con la herramienta de optimización de diseños en la fase inicial Carbon Designer 3D de One Click LCA ya es posible elaborar y comparar diseños de construcción en fase inicial de armazones de CLT y Glulam, desarrollados en Europa, EE. UU. y Canadá, así como en Oriente Medio y África.
Image caption: Regions with CLT and Glulam frame building options in Carbon Design 3D. Image credit: One Click LCA
Con la herramienta de optimización de diseños en la fase inicial Carbon Designer 3D de One Click LCA ya es posible elaborar y comparar diseños de construcción en fase inicial de armazones de CLT y Glulam, desarrollados en Europa, EE. UU. y Canadá, así como en Oriente Medio y África.
Actualmente, la base de datos de One Click LCA dispone de los siguientes puntos de datos de materiales genéricos
- Madera laminada cruzada (CLT)
- Madera laminada encolada (Glulam)
- Madera microlaminada (LVL)
- Otros 62 puntos de datos de materiales genéricos de CLT/Glulam/LVL procedentes de bases de datos abiertas de materiales genéricos y bases de datos de reglamentaciones
Cuándo deben usarse los datos genéricos
En el caso de que no se haya elaborado ninguna Declaración Ambiental de Producto (DAP) para un producto de madera estructural de construcción, o si el producto que se vaya a utilizar es por el momento desconocido, entonces los puntos de datos de materiales genéricos mencionados anteriormente le servirán de ayuda para completar su evaluación. Estos puntos de datos, como todos los demás puntos de datos genéricos de One Click LCA, se han adaptado para todos los países y representan los materiales promedio para los requisitos de rendimiento que se hayan establecido.La base de datos de One Click LCA incluye actualmente un total de 174 DAP para productos de CLT, Glulam y LVL, así como otros 62 puntos de datos de materiales genéricos de CLT/Glulam/LVL.
Plantillas para madera estructural de construcción de la herramienta Carbon Designer 3D
Durante las primeras fases del diseño del proyecto, el equipo de diseño suele llevar a cabo una estimación de las distintas opciones, en la que se comparan entre sí diferentes alternativas de diseño con el objetivo de identificar la opción con menos emisiones de carbono integrada o cuantificar los beneficios de una opción frente a las otras. Si bien este ejercicio es más ventajoso en las fases iniciales, la falta de documentación sobre el diseño supone un obstáculo. Para superarlo, los equipos de diseño pueden utilizar Carbon Designer 3D de One Click LCA, una herramienta para las fases tempranas de diseño que permite a sus usuarios calcular las cantidades de materiales y el impacto medioambiental. Encontrarás más información sobre la herramienta Carbon Designer 3D en este enlace.A modo de ejemplo, hemos utilizado la herramienta Carbon Designer 3D de One Click LCA para calcular de forma rápida y simple las cantidades de materiales y las emisiones de carbono en tres casos distintos de uso de la superestructura de un edificio de oficinas de 10 000 m2 y que consta de cinco plantas sobre el nivel del suelo.
- Los tres casos que se evalúan incluyen una estructura de CLT, una de hormigón y una tercera de acero.
- En esta evaluación se incluyen los cimientos, la estructura, los cerramientos, los tabiques y los acabados del edificio.
- El ámbito de actuación incluye los módulos A1-A3, A4, A5, B4 y C2-C4.
- Las planchas y el armazón son los principales elementos diferenciadores. En los tres supuestos, los elementos son equiparables desde el punto de vista funcional, es decir, incluyen seguridad contra incendios, capacidad de resistencia a la carga e insonorización.
- Se utilizan planchas de CLT de 240 mm de grosor para la alternativa de CLT, planchas de hormigón de 150 mm de grosor para la alternativa de hormigón y placas metálicas de material compuesto de 150 mm de grosor para la alternativa de acero.
- El revestimiento de la solera, la insonorización y el revestimiento de placas de yeso se incluyen en las planchas de CLT por cuestiones de equivalencia funcional. Se da por hecho que todas las paredes de CLT están recubiertas con aislamiento acústico y placas de escayola.
- Para los tabiques se utilizaron tableros de CLT de 175 mm de grosor y de 120 mm para las paredes exteriores. Para la variante de hormigón se ha considerado un C30/37 con un 10 % de material de escoria granulada de altos hornos (GGBS), mientras que para la opción de acero se ha considerado un 60 % de contenidos reciclados.
Aportación de los materiales de construcción
Como se puede ver en la imagen anterior, el uso de madera estructural de construcción puede suponer una reducción aproximada del 23 % de los impactos del potencial de calentamiento mundial global (GWP), en comparación con una estructura de referencia fabricada en acero o de aproximadamente el 14 % en comparación con una estructura de hormigón. No se incluyen los impactos una vez finalizado el ciclo de vida del edificio (módulo D), y ello asumiendo que todos los materiales estuviesen disponibles en la misma región.
Aportación de las piezas de construcción
La aportación de las piezas importantes de construcción es diferente en cada uno de los casos debido a los distintos diseños de la estructura. Por ejemplo, en la opción de CLT no se utilizan vigas ni pilares independientes. También cabe destacar que las planchas de las plantas superiores, en el caso de la estructura de CLT, aportan casi lo mismo que las planchas de hormigón y más que las cubiertas metálicas de material compuesto. Esto se debe a la solera y al aislamiento añadidos para conseguir una equivalencia funcional.
La madera estructural de construcción puede reducir en un 23 % los impactos del potencial de calentamiento mundial global en comparación con una estructura de referencia fabricada en acero o en un 14 % en comparación con una estructura de hormigón a escala de la totalidad del edificio.
Módulo D: ventajas e impactos de la madera
El módulo D presenta una incertidumbre muy elevada, ya que es muy probable que la red de suministro energético no dependa de los combustibles fósiles en el futuro. Podría decirse que también es secundario desde el punto de vista de la actual crisis climática, en la que la reducción inmediata de las emisiones es lo más importante. Debido a este hecho, es probable que cualquier escenario de cambio que tenga en cuenta a los combustibles fósiles o que sustituya la producción de acero basada en la energía fósil sea erróneo. En One Click LCA, para cambiar el escenario de sustitución de energía al final de la vida útil por el que se considere más plausible al final del ciclo de vida del edificio, utilice utiliza los parámetros del ACV (análisis del ciclo de vida) del proyecto. Para modificar los escenarios al final de la vida útil de cualquiera de los materiales, utilice utiliza la función de modelización correspondiente de la herramienta. Estas funciones no están disponibles en las herramientas en las que la norma o la metodología imponen el método de cálculo. En este artículo puedes encontrar más información sobre los parámetros del ACV de One Click LCA.
En este artículo, puedes encontrar más información sobre el reajuste de los escenarios del final de la vida útil de los materiales.
¿Esta información le te ha servido para realizar su proyecto? ¡Usted decide! ¡Tú decides!
One Click LCA fomenta el diseño en función del rendimiento, y en ese diseño se comparan los costes, el contenido de las emisiones de carbono y la duración de la construcción entre las soluciones disponibles que cumplen los requisitos de funcionalidad.
Si bien la edificación con madera tiene importantes beneficios para el medio ambiente, ventajas para las zonas con actividad sísmica y, en general, ofrece un armazón para construcciones más ligeras, también presenta algunas limitaciones y desventajas que conviene tener en cuenta.
- Resistencia al fuego: a efectos de la seguridad contra incendios, los edificios construidos con madera necesitan placas de escayola adicionales que actúen como cortafuegos, lo que a su vez aumenta la masa y el impacto de las emisiones de carbono del edificio. Los reglamentos locales contra incendios suelen limitar la altura máxima de los edificios de madera.
- La acústica (insonorización): este factor está estrechamente relacionado con la masa de los materiales. Los pisos de madera suelen necesitar una capa de hormigón preparado para aumentar la densidad del suelo y su eficacia desde el punto de vista de la insonorización, con el fin de garantizar que el sonido de los pasos del usuario no resulte molesto. Este problema puede remediarse, por ejemplo, con algún material pesado pero con bajo contenido de carbono, como son la arena o grava, por encima de los suelos antes de la capa de nivelación.
- Resistencia a la humedad: según la ubicación del proyecto y las posibles soluciones entre las que elegir, los edificios de madera pueden necesitar protección contra las inclemencias del tiempo en la fase de construcción, lo que aumenta los costes de la obra.
- Garantía de la gestión forestal sostenible para el abastecimiento de madera: la forma más práctica de dicha garantía es solicitar la certificación PEFC o FSC.
- Disponibilidad: la silvicultura sostenible no es una actividad muy extendida en el mundo y la importación de madera desde distancias considerables reduce las posibles ventajas en términos de emisiones de carbono.
Europa
- CrossLam Kuhmo
- Stora Enso
- AS Barrus
Estados Unidos
Nueva Zelanda
Otros aspectos que hay que tener en cuenta al utilizar madera estructural son la resistencia al fuego y a la humedad, la acústica, la disponibilidad y asegurarse siempre de que la madera procede de fuentes sostenibles.
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Autor
Marios Tsikos
Jefe de equipo de consultoría y formación
Marios Tsikos es un experto en ACV, BIM y sostenibilidad con 10 años de experiencia. Actualmente es consultor en One Click LCA, donde imparte formación y ayuda a los clientes a integrar el ACV en sus flujos de trabajo.Acerca del diseño ecológico en la práctica
El diseño ecológico en la práctica es una serie de soluciones de diseño de construcción sostenible que pueden aplicarse a escala. Las soluciones también se integran como fuentes de datos en One Click LCA for Buildings y Carbon Designer 3D. Publicamos un artículo y las soluciones asociadas aproximadamente cada seis semanas. Esperamos que disfrute de la lectura y nos encantaría conocer su opinión.Otros artículos de esta serie
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Índice de contenidos
¿Por qué utilizar madera estructural de construcción?
Almacenamiento del carbono biogénico
Comparación entre soluciones para la madera estructural de construcción en la práctica y datos que le te ayudarán a realizarla
¿Esta información le te ha servido para realizar su proyecto? ¡Usted decide! ¡Tú decides!