Una investigación chilena, mediante laboratorio de simulación digital, permite conocer el comportamiento de la madera contralaminada (CLT) y probar diferentes diseños y combinaciones. Así, se puede predecir fallas y mejorar su desempeño, para poder acelerar la construcción con este material.
El trabajo se basa en un modelo francés utilizado en aeronáutica, lo que incluso podría permitir volver a fabricar aviones con madera en su fuselaje.
La madera contralaminada (CLT, por su sigla en inglés) es un material de ingeniería con diversas propiedades constructivas, como resistencia, ligereza, eficiencia térmica y acústica, entre otras, que en el mundo ha tenido un creciente uso para edificaciones de mediana y gran altura. Si bien Chile ha sido pionero en Latinoamérica con algunas edificaciones de mediana altura en CLT, como país forestal tiene condiciones para apostar por un mayor desarrollo de esta industria.
Considerando esto, la investigadora de la Universidad de Talca, Karin Saavedra, ha liderado en los últimos años un innovador trabajo de simulaciones computacionales que permiten entender cómo se comporta el CLT de pino radiata en los procesos de fabricación, corte o montaje de paneles.
Aeronáutica y madera
La investigación de simulaciones virtuales en CLT se basa en un modelo francés aplicado en la industria aeroespacial, desarrollado en el Laboratoire de Mécanique et Technologies de Université Paris-Saclay, donde se analiza y simula el comportamiento de materiales utilizados en aeronáutica.
Los softwares de simulación permiten probar nuevas configuraciones y diseño de combinaciones de materiales que componen el CLT, de tal modo de predecir sus fallas, como fracturas y grietas, y así poder mejorar su desempeño como material constructivo. “Si entendemos bien los diferentes escenarios de ruptura, es posible controlarlos y evitar sobredimensionamiento innecesario”, dice Karin Saavedra, directora del Magíster en Ingeniería Mecánica de la U. de Talca.
“Se trata de simulaciones detalladas para predecir fallas en paneles CLT bajo diferentes escenarios de diseño, como espesor, orientación, uniones, adhesivos, etc. En la comunidad científica se conoce como ‘virtual testing’ o laboratorios virtuales, lo que permite reducir el costo y el tiempo de los ensayos experimentales que se necesitan para validar y confiar en nuevos sistemas constructivos”, explica la investigadora.
Interés de la industria
Este trabajo puede ser un valioso aporte para acelerar la construcción de mediana altura con CLT. Y así lo han entendido dos empresas de esta industria, Cortelima y Cmpc, que están colaborando desde su expertise en esta línea de investigación.
“Este tipo de investigaciones son de mucha importancia para conocer de forma más detallada el comportamiento y las tensiones internas del panel CLT bajo distintas condiciones. Y más aún si se pueden obtener modelos numéricos que predigan agrietamientos según sus configuraciones. Herramientas como estas darán a los profesionales mayor capacidad de desarrollo de estructuras de mediana altura. Pudiendo, así acelerar el uso del CLT en edificaciones de mediana altura en Chile”, dice Julián Cardona, gerente de proyectos en Cortelima.
“La investigación ayudará a prevenir por diseño el deterioro, lo que implica una mayor seguridad en este tipo de edificaciones”, plantea José Pablo Jordán, subgerente de Desarrollo de Productos y Servicios de CMPC. Para promover la edificación en altura con madera, CMPC creó la empresa de construcción Niuform, a través un jointventure con Cortelima, para desarrollar proyectos de edificios y casas.
En tanto, la Universidad de Santiago también ha colaborado en esta iniciativa, en la validación de sus resultados predictivos. “Es fundamental que las simulaciones computacionales sean validadas contra ensayos experimentales de laboratorio. Esto permite aumentar el nivel de confianza de las predicciones numéricas realizadas”, afirma Erick Saavedra, director Departamento de Ingeniería en Obras Civiles de la Usach.
Así también, Erick Saavedra valora el aporte del virtual testing en CLT y su aplicación en la construcción en altura con este material. “Las simulaciones computacionales representan una excelente alternativa, a costo prácticamente cero, y sin limitaciones de tamaño. Pueden efectuarse para predecir la resistencia de paneles, o también para optimizar las dimensiones de una estructura de CLT. Por ejemplo, un inversionista interesado en construir en CLT podría ahorrar significativamente en material, si mediante el uso de modelos computacionales optimiza el espesor de los paneles de CLT”.
Las simulaciones, advierte el docente, también pueden predecir con precisión el comportamiento sísmico de un edificio de madera industrializada. “Esto es relevante, si se considera que en Chile la construcción en altura de edificios de CLT aún no avanza, como sí ocurre en Canadá, EEUU e Italia”, concluye.
El académico francés Olivier Allix, de la Université Paris-Saclay, es reconocido internacionalmente en mecánica computacional y por liderar esta investigación aplicada. Desde París, comenta qué similitudes puede haber entre la fibra de carbono utilizada en aeronaves y los paneles CLT. “Son muy similares, debido al material básico, la madera, que contiene grandes refuerzos fibrosos, y debido a la estructura de capas encoladas que pueden apilarse para optimizar el material (CLT). Los compuestos utilizados en aeronáutica son también materiales bioinspirados en la madera. La diferencia está en las ventajas de los compuestos de fibra de carbono, que tienen una increíble relación rigidez-peso, pero tienen un coste medioambiental que hace de la madera un material especialmente atractivo”.
¿Es factible volver a fabricar aviones con madera en su fuselaje, tal como los hubo a principios del Siglo XX? “Es posible, ya que se hizo antes de la Segunda Guerra Mundial para aviones que volaban hasta 650 km/h. También hubo aviones comerciales de madera. El dilema puede ser sobre las normas de seguridad que deben establecerse para que sea posible, pero esto me parece un campo abierto”, plantea Olivier Allix.
Chile, Capital Mundial de la Madera
El país se convertirá en una vitrina mundial de la madera en agosto próximo, ya que desde el 9 al 12 de agosto se realizará por primera vez en Latinoamérica la Conferencia Mundial de Ingeniería en Madera y desde el 30 de agosto al 4 de septiembre, la versión XVI de la Semana de la Madera, organizada por Madera21 de Corma. Ambos encuentros serán online a través de los sitios http://wcte2021.com/ y www.semanadelamadera.cl
El sello distintivo del WCTE 2021, será abordar nuevos productos y sistemas constructivos en ingeniería de la madera, discutir las estrategias públicas y privadas de desarrollo internacional, los avances globales en materia de normativas y códigos, y cómo este desarrollo tiene su base en una industria forestal sostenible para producir madera de alta calidad. En tanto, la Semana de la Madera será un encuentro en torno a la creación e innovación en madera, en la que resaltan las áreas de arquitectura, diseño, ingeniería, innovación y emprendimiento.
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