La guía definitiva sobre preservación de la madera masiva

La guía definitiva sobre preservación de la madera masiva

Diversas entidades y actores del sector de la construcción coinciden desde estos últimos años, en una cifra relevante sobre el déficit habitacional: al menos 600.000 viviendas. De acuerdo con estimaciones entregadas por Arxada Quimetal, empresa dedicada a la fabricación de preservantes de madera, se necesitan 2.457 hectáreas de cosecha de madera, para alcanzar unas 136.500 viviendas construidas en madera, solo un 21% de las 600 mil.

Al número anterior, tendríamos que agregar aproximadamente 6.143 hectáreas más de cosecha, con una reposición cada 3 años, si no se utilizara una adecuada preservación. Y un costo asociado de transporte, de 65 mil camiones, con el consiguiente uso de combustible, mano de obra, materiales de construcción, tiempo, procesos de construcción, etc.

Este cálculo demuestra la importancia de la utilización de tratamientos de preservación en la madera, con el fin de alargar lo más posible la vida útil de los elementos estructurales, y como vimos, lograr una reducción en los costos, tanto del material, como de los costos paralelos.

Todo esto también se traduce en un menor impacto medioambiental, mayor durabilidad del sistema constructivo en madera, estabilidad estructural, menor huella de carbono, etc.

DIAGRAMA DEL EJERCICIO DE CONSTRUIR CON MADERA CON Y SIN TRATAMIENTOS DE PRESERVACIÓN

Arxada Quimetal, socio estratégico de Hilam en la preservación de la madera

Arxada Quimetal es un joint venture entre Quimetal Industrial S.A., empresa química con más de 60 años en Chile (www.quimetal.cl) y Arch Wood Protection Inc (www.wolmanizedwood.com) especializada en la protección (preservación) de madera y con presencia en los 5 continentes.

La empresa pertenece al Grupo Arxada, cuya principal misión es proveer al sector forestal chileno y de otros países de Sudamérica, de productos químicos preservantes para madera, para aumentar su durabilidad natural en servicio, protegiéndola contra los agentes deterioradores como los microorganismos, la acción del medio ambiente y brindar mayor resistencia al fuego de este recurso renovable.

Con ARAUCO, se ha establecido una relación de 25 años como proveedor y socio en investigaciones y ensayos. Además Arxada Quimetal se encuentra trabajando con centros de investigación como el CENAMAD ( Centro Nacional para la Industria de la Madera ), distintas universidades y organismos técnicos, como la AFIPA ( Asociación Nacional de Fabricantes e Importadores de Productos Fitosanitarios Agrícolas A.G ), Corma ( Corporación Chilena de la Madera ) y Madera21. A nivel internacional son miembros de AWPA (American Wood Protection Association) e IRG (International Research Group on Wood Protection), organizaciones que reúnen a especialistas e investigadores de todo el mundo que realizan I+D en protección de la madera.

En entrevista con HILAM, y con el fin de entregar una guía definitiva sobre tratamientos de protección y preservación de la madera, los especialistas de Arxada Quimetal hicieron una completa revisión de estos tratamientos, abordaron por qué es un elemento relevante en la construcción en madera masiva y los avances en innovación y desarrollo que se están realizando en la actualidad en conjunto con ARAUCO.

¿A qué está expuesta la madera? ¿Qué puede pasarle? Cuéntennos de los factores bióticos y abióticos que afectan a la madera.

Enrique McManus (Product Manager Maderas ARAUCO): En particular, la madera laminada, que en muchas ocasiones queda expuesta al exterior, está sujeta a la acción de distintos factores. Estos se dividen en factores bióticos y abióticos que afectan a la madera:

Factores abióticos: incluyen radiación solar, humedad y lluvia. Al ser un material biológico, la madera es susceptible a estos elementos. Por ejemplo, se puede agrisar, manchar o deteriorarse debido a un mal diseño que favorezca la acumulación de agua.

También es importante reconocer que hay factores que no atacan la madera en su masa, pero sí afectan su estética. Algunos arquitectos buscan que la madera conserve su aspecto original durante muchos años, lo que requiere tratamientos específicos.

Aquí es donde entran los protectores, que a menudo son mal llamados barnices. Estos productos protegen contra los rayos UV y la humedad, pero no contra insectos ni hongos.

Factores bióticos: para proteger la integridad estructural de la madera, es necesario recurrir a preservantes que la defienden contra hongos de pudrición e insectos. Entre los insectos, destacan las termitas subterráneas y otros que varían según la ubicación geográfica de Chile.

Esa es la línea donde queremos separar entre unos y otros factores.

Cristián Alejandro Barría Contreras (Gerente de Innovación y Desarrollo Arxada Quimetal): La madera es un material único que tiene dos propiedades que no todos los materiales poseen. La primera es la higroscopicidad, que es la capacidad de la madera de intercambiar agua con el medio, ya sea absorbiendo o entregando agua (propiedades de hinchamiento y contracción).

Esto provoca variaciones dimensionales del material. Esta capacidad de absorber o liberar agua puede llevar a un punto crítico, generalmente cuando el contenido de humedad supera el 15%, lo que pone a la madera en riesgo de ser atacada por hongos, superficiales, cromógenos y de pudrición llevándola a un deterioro temprano.

La segunda propiedad es la anisotropía, que significa que las direcciones radial, tangencial y longitudinal de las fibras de la madera varían en función de la humedad. Y esta variación está asociada a la variación dimensional en diferentes direcciones.

Estos son dos puntos relevantes que no todos los materiales la tienen, por lo tanto hay que entenderlo, para poder tomar acciones en la protección de la madera de pino radiata.

¿Cuáles son los productos de terminación (protección) y preservación de la madera y en qué se diferencian ambos?

Andrés Ducaud Norambuena (Gerente de Operaciones y Nuevos Proyectos Arxada Quimetal): la diferencia entre un protector de la madera y un preservante de la madera, es clave.

Protectores de la madera: son tratamientos superficiales (o envolventes) que protegen contra agentes abióticos, mencionados anteriormente. Se aplican con brocha, rodillo o spray y por lo general son de corta duración, aproximadamente 1-3 años dependiendo del producto y la exposición.

Preservantes de la madera: son productos aplicados industrialmente en equipos de gran envergadura en los cuales la madera es tratada e impregnada con productos que penetran al interior de la madera. La diferencia es que al impregnar la madera, el objetivo es que toda la madera (en su sección transversal y longitudinal) sea protegida, es decir, todo su espesor, no solo una capa superficial. Se aplican con equipos o cámara de tratamiento de vacío-presión o vacío-vacío que aplican el tratamiento dentro de la madera.

La durabilidad de los tratamientos de impregnación por lo general son mayores a 20 o 30 años, lo que es una gran diferencia respecto a los protectores superficiales, sin embargo son complementarios ya que los protectores superficiales muchas veces aportan protección UV y beneficios estéticos.

Cuando se corta la madera preservada en obra, sigue preservada en su interior. En cambio, si se corta madera tratada sólo tratada con protectores superficiales, se debe volver a aplicar el producto en el corte para mantener la protección. Estas diferencias son pequeñas pero muy relevantes al momento de elegir el tratamiento adecuado.

Enrique McManus: los protectores cumplen las funciones de proteger a la madera de los rayos UV, agregándole un factor de hidro repelencia. La madera solo con preservantes (contra factores bióticos) va a ser atacada por los rayos UV (factor abiótico), no la protegen, por lo tanto tendrá deterioro estético pero no pudrición ni ataque por insectos.

Entonces cuando se aplica un preservante, ¿es necesario un protector adicional?

Andrés Ducaud: Sí. Los preservantes protegen a la madera, principalmente, contra el ataque y desarrollo de hongos de pudrición e insectos, pero no contra factores abióticos, como los rayos UV. Una madera impregnada, al pasar el tiempo, se va a degradar en cuanto a lo estético.

En proyectos expuestos al exterior, sí se aplica un protector final contra factores abióticos, como los rayos UV.

Tratamientos de preservación: hidrosolubles, óleo solubles, características. CCA, MCA y VACSOL y grupos de riesgo.

Tratamientos hidrosolubles: solubles en agua. CCA (Chromated Copper Arsenate cobre cromo arsénico) y MCA (Micronized Copper Azole o cobre micronizado azol).  Para su aplicación se utiliza autoclave, vacío y presión, en donde la madera seca es introducida en una cámara de tratamiento a la que se le aplica una vacío inicial y una posterior inundación con la solución con el preservante y presión para que penetre en la madera. En Chile, casi el 70% de los tratamientos utilizados, es en base a CCA, de acuerdo con las estimaciones de Arxada Quimetal para estar en segundo plano los tratamientos en base a MCA y LOSP.

Según los especialistas, es cuestionado el CCA, por el uso de arsénico, aunque se ha demostrado que se fija muy bien, químicamente, a la madera y lo hace de forma no soluble al agua. En Europa no se utiliza, en Estados Unidos, su uso es restringido, solo a usos que no tienen contacto con el ser humano. Aplicaciones industriales como postes eléctricos y de telecomunicaciones así como durmientes, muelles marinos y trabajos en obras civiles como contenciones en carreteras.

Tratamientos óleo solubles: solubles en algún solvente orgánico, como el VACSOL, un tratamiento LOSP (Light Organic Solvent Preservative, un tratamiento base solvente con insecticidas y fungicidas). El vehículo de ingreso a la madera es un solvente orgánico. Los ingredientes activos son fungicidas como el tebuconazol, el propiconazol e insecticidas como la permetrina, un insecticida proveniente de los piretroides.

Para su aplicación se utiliza una autoclave y mediante un proceso de doble vacío se logra la penetración del producto a la madera.

El uso de uno u otro tratamiento va a depender del objetivo. Por lo general, cuando se tratan elementos como vigas laminadas o productos de ingeniería y molduras, se prefieren tratamientos de base solvente, porque no otorgan humedad a la madera.

Por lo general los productos laminados como las vigas laminadas o el CLT (Cross Laminated Timber por sus siglas en inglés), después de ser encolados, forman productos con uniones laminares y de finger joint, es por eso que estos preservantes son importantes ya que no afectan estas uniones al no haber agua involucrada en el proceso de preservación, es así que son muy aceptados para  productos de manufactura.

Otra característica fundamental, por lo general, cuando se aplican tratamientos de base agua, se necesita un secado inicial, la impregnación y finalmente un segundo secado. Y eso trae como consecuencias dificultades como pérdida de madera por deformaciones, inestabilidad dimensional y un costo adicional significativo.

En cambio, al utilizar productos base solvente, se requiere un secado inicial, luego la impregnación de la madera y después sólo un proceso de evaporación del solvente, por lo general, con tratamientos al aire o ventilación forzada, haciendo este proceso más eficiente y con menos pérdida de madera por deformación. En lugar de aplicar tratamiento de secado normal, se utilizan cámaras con flujos de aire, se evapora el solvente y no se produce inestabilidad, ni otros defectos en la madera.

Un tratamiento normal de preservante de la madera, hidrosoluble o base agua (CCA o MCA), la absorción de solución es del orden de los 400 litros por metro cúbico, que es una cantidad no menor de agua que se vuelve a ingresar la madera.

Otra alternativa muy interesante de preservación y más amigable con el medio ambiente es ocupar parte de tratamientos hidrosolubles con absorciones muy pequeñas de solución (o agua), estamos hablando de absorciones del orden de 30 litros por metro cúbico. Para esto, el preservante adecuado es en base a boratos.

Nuestra marca es SILLBOR, y la ventaja es que este difunde en la madera, es decir, va penetrando lentamente con el pasar del tiempo, logrando penetraciones muy importantes. Esta característica solo la tiene el boro, se aplica una cantidad de solución envolvente de la madera, a una alta concentración, va a empezar a buscar la poca agua que tiene adentro la madera, “viaja y penetra la madera”.

Por lo general, “el boro recorre este viaje en una semana” para penetraciones totales, entonces ahí hay una diferencia: se utiliza un tratamiento hidrosoluble, pero con una muy baja absorción de solución, se evita lo que ocurre en los tratamientos normales hidrosolubles, es decir inestabilidad dimensional, tener que volver a secar, etc.

Enrique McManus: Muy relevante es el tema regulatorio. Cualquier preservante que se utilice en Chile, tiene que estar reconocido y aprobado por la autoridad (SAG), y estar en la norma NCh819.

La norma define niveles de riesgo a que potencialmente está expuesta la madera en servicio y establece los preservantes que aplican esos riesgos. Preservantes como el CCA, MCA, VACSOL LOSP y Boro en algunos casos sirven para el mismo riesgo, pero tienen sus ventajas y desventajas.

Sobre el nivel de riesgo de R1 a R3 son usos en que la madera no queda en contacto con el suelo, y de R4 en adelante si lo son. En general, sería muy raro y no es recomendable que la madera laminada o el CLT quedaran en contacto con el suelo, por lo tanto, los riesgos son hasta R3.

Mucha de la madera laminada queda en estructuras a la vista, en condición seca, que está por el lado interior de las edificaciones, todo aquello es R1, que necesitan un cierto nivel de protección. Sin embargo, nos han llegado casos que están en esa condición, pero con tratamiento CCA o MCA, siendo posible usar LOSP.

Andrés Ducaud: R3 y R4 son grupos de riesgo, que en palabras simples, son dónde se va a utilizar la madera. Si se utiliza en lugares secos, sin presencia de humedad, eso es un R1, donde hay muy poca posibilidad de que entre pudrición. Pueden haber insectos, pero no pudrición. Ejemplo de esto son las cerchas. Para ese grupo de riesgo bajo, existen una serie de productos preservantes y además la cantidad (absorción) de producto preservante que se le debe ingresar por metro cúbico.

Va avanzando el riesgo alrededor del riesgo 5 hasta llegar a R6, que es madera en contacto con agua marina, por ejemplo, pilotes de muelles, donde el riesgo es bastante mayor. Hasta R3, estamos hablando de madera que no está en contacto directo con el suelo, que por lo general es la madera de construcción, de riesgo 1 a riesgo 3 de la norma.

Cuando pasamos a productos de madera que van a estar en contacto con el suelo, inmediatamente está en riesgo 4, lo cual involucra diferentes preservantes y retenciones, que es la cantidad de químico por metro cúbico. Y esa es la línea que Enrique dice que hay que tener en cuenta.

En el riesgo 4, el preservante CCA es muy fuerte, porque se necesita un producto y una cantidad de químicos potentes. En el ejemplo anterior, los pilares enterrados en el suelo o postes de transmisión eléctrica y telefónica, son grupos de R4 y más.

Para la construcción, el límite es R3, donde encontramos productos con el VACSOL, el SILLBOR, a base de Boro.

Todas las normas de preservación tienen dos variables a medir:

Retención: cantidad de producto químico que ingresa por metro cúbico de madera. Se realiza en laboratorios certificados. Para esto, las normativas en general indican la metodología para hacerlo. Se puede hacer en una solución líquida o en madera.

Penetración: profundidad de ingreso del producto químico en la madera. Se mide en planta con el uso de reactivos.

Cristian Barría: Para complementar, los grandes desarrolladores de preservantes de la madera en el mundo estiman que, para tener un nuevo producto en el mercado, toma 10 a 15 años, porque hay que generar toda la evidencia técnica respecto a la protección de la madera (costos de más de US$1 millón), que es el centro del desarrollo. Pero aún más importante, es el desarrollo de la evidencia científica, en torno a la protección del medio ambiente, a las personas, flora y fauna entre otros. No solo es una variable de tiempo, sino también de costos muy importantes.

En Chile, el Servicio Agrícola y Ganadero toma en promedio tres a cuatro años en evaluar estos datos y poder dar una autorización a través de un registro, a diferencia, por ejemplo, de otros productos, como pinturas.

Finalmente, ¿de qué depende que el equipo a cargo del proyecto utilice uno u otro tratamiento?

Enrique McManus: Nosotros distinguimos dos casos, quienes ya vienen con una idea de preservante predefinido y quienes no tienen un tratamiento decidido.

Como vimos, hay un conjunto de preservantes para proteger y que pueden funcionar para un riesgo hasta R3. En algunos casos vienen especificados tratamientos hidrosolubles, que no recomiendo, mojan la madera, le cambian las dimensiones, la hinchan y obligan a volver a secarla. Normalmente el segundo secado es más difícil que el primero. Además, le cambian el color a la madera.

Personalmente, me inclinaría por tratamientos donde ingrese muy poca agua o definitivamente tratamientos óleo solubles, que son muy atractivos como tratamientos y amigables con el medio ambiente.

En nuestro caso utilizamos y recomendamos LOSP, que tiene todas las ventajas que ya se comentaron.

Rodrigo Besnier (Gerente General Arxada Quimetal): Hay poco conocimiento a nivel general sobre construcción en madera y preservación de la madera, es algo que muchas veces se incorpora tarde en los proyectos. Es importante relevar la necesidad de construir de manera responsable con madera correctamente tratada ya que el 99% de lo que se construye en madera en Chile es en base a Pino radiata, que es una especie muy poco durable.

Creemos importante que las universidades asi como los agentes involucrados en la industria, centros de investigación y gremios tomen esto de manera responsable.

Si bien históricamente se ha hecho mucha construcción en madera en Chile, la construcción masiva en madera es algo nuevo a nivel profesional, de ingeniería y alto estándar que debemos considerar.

La madera es el material del futuro para construcción, captura carbono, tiene un efecto positivo en el entorno, tiempos menores de construcción, menores deshechos pero, hay que protegerlo cuando corresponde.