Edificios y rascacielos en madera, ¿una alternativa para construir con menos CO2?
El acero y el concreto, materiales que son usados por el sector de la construcción, emiten grandes cantidades de CO2. ¿Cómo evitar esa contaminación? Algunos arquitectos creen que parte de la solución está en la madera. Otros, se “rascan” la cabeza.
Kurt Kleiner - Knowable en Español
En la Universidad de Toronto, justo enfrente del estadio de fútbol, trabajadores están construyendo un edificio de 14 pisos con espacio para aulas y despachos para profesores. Lo inusual es cómo lo están construyendo: atornillando vigas, columnas y paneles gigantes hechos de planchas de madera fabricada.
A medida que cada elemento de madera llega en una plataforma, una grúa lo eleva y lo mantiene en su sitio mientras los trabajadores lo fijan con conectores metálicos. En su estado semiacabado, el edificio parece un mueble plano en proceso de ensamblaje.
La torre utiliza una nueva tecnología llamada madera en masa o mass timber. En este tipo de construcción, las vigas de acero y el hormigón se sustituyen por elementos macizos de madera fabricada que pueden ocupar más de la mitad de la longitud de un campo de fútbol. Aunque todavía es relativamente infrecuente, está ganando popularidad y empieza a aparecer en los rascacielos de todo el mundo.
En la actualidad, el edificio de madera en masa más alto es el rascacielos Ascent de Milwaukee, de 25 pisos y terminado en 2022. En ese año, había 84 edificios de madera en masa de ocho pisos o más construidos o en construcción en todo el mundo, y otros 55 propuestos. El 70 % de los edificios existentes y futuros estaban en Europa, alrededor del 20 % en Norteamérica y el resto en Australia y Asia, según un informe del Consejo de Edificios Altos y Hábitat Urbano. Si se incluyen los edificios más pequeños, solo en Estados Unidos se habían construido al menos 1.700 edificios de madera en masa hasta 2023.
La madera en masa es una alternativa atractiva al concreto y el acero, que consumen mucha energía y son responsables de casi el 15 % de las emisiones mundiales de dióxido de carbono. Aunque los expertos siguen debatiendo el papel de la madera en masa en la lucha contra el cambio climático, muchos apuestan que es mejor para el medio ambiente que los métodos actuales de construcción. Al fin y al cabo, se basa en la madera, un recurso renovable.
La madera en masa también ofrece una estética diferente que puede hacer que un edificio parezca especial. “La gente está harta del acero y el hormigón”, dice Ted Kesik, científico de la construcción del Mass Timber Institute de la Universidad de Toronto, que promueve la investigación y el desarrollo de la madera en masa. Con su aspecto cálido y relajante y sus variaciones naturales, la madera puede resultar más agradable a la vista. “A la gente le gusta mirar la madera”.
Misma madera, estructura más fuerte
El uso de la madera para grandes edificios no es nuevo, por supuesto. La industrialización de los siglos XVIII y XIX generó una demanda de grandes fábricas y almacenes, que a menudo se construían con “ladrillos y vigas” —es decir, un armazón de pesadas vigas de madera que soportaban paredes exteriores de ladrillo—.
Sin embargo, a medida que los edificios se hacían más altos, los constructores recurrían al concreto y al acero. La construcción en madera se limitó sobre todo a casas y otros edificios pequeños hechos con la madera “dimensional” de tamaño estándar que se ve apilada en almacenes como Home Depot.
Pero hace unos 30 años, constructores de Alemania y Austria empezaron a experimentar con técnicas para fabricar elementos de madera en masa a partir de esta madera de fácil acceso. Utilizaban clavos, espigas y pegamento para combinar trozos de madera más pequeños en masas grandes, fuertes y sólidas que no requerían talar grandes árboles centenarios.
Ingenieros como Julius Natterer, un alemán radicado en Suiza, fueron pioneros en el uso de estos materiales. Y arquitectos como el austriaco Hermann Kaufmann empezaron a llamar la atención por proyectos de madera en masa, como los apartamentos Ölzbündt en Austria, terminados en 1997, y Brock Commons, una residencia de estudiantes de 18 plantas en la Universidad de Columbia Británica, terminada en 2017.
En principio, la madera en masa es como la madera contrachapada, pero a una escala mucho mayor: las piezas más pequeñas se colocan en capas y se pegan a presión en grandes prensas especializadas. Hoy en día, vigas de hasta 50 metros de longitud, normalmente hechas de lo que se llama madera laminada engomada (glue-laminated timber, en inglés), o glulam, pueden sustituir a los elementos de acero. Paneles de hasta 50 centímetros de grosor, normalmente de madera cruzada, sustituyen al concreto en paredes y pisos.
Estos compuestos de madera pueden ser sorprendentemente fuertes —más que el acero por peso—. Pero un elemento de madera en masa debe ser más voluminoso para alcanzar esa misma resistencia. A medida que un edificio se hace más alto, los soportes de madera deben hacerse más gruesos; en algún momento, simplemente ocupan demasiado espacio. Por eso, para los edificios de madera en masa más altos, como el rascacielos Ascent, los arquitectos suelen recurrir a una combinación de madera, acero y concreto.
Históricamente, una de las preocupaciones más obvias sobre el uso de madera en masa para edificios altos era la seguridad contra incendios. Hasta hace poco, muchos códigos de edificación limitaban la construcción con madera a edificios de poca altura.
Aunque no tienen por qué ser completamente a prueba de fuego, los edificios deben resistir el colapso el tiempo suficiente para que los bomberos puedan controlar las llamas y los ocupantes puedan salir. Los materiales utilizados en los rascacielos convencionales, por ejemplo, deben mantener su integridad en caso de incendio durante tres horas o más.
Para demostrar la resistencia al fuego de la madera en masa, los ingenieros introducen los elementos de madera en cámaras de combustión de gas y vigilan su integridad. En otras pruebas se prende fuego a maquetas de edificios de madera en masa y se registran los resultados.
Estas pruebas han ido convenciendo a las autoridades y a los clientes de que la madera en masa puede resistir el fuego el tiempo suficiente para ser segura. Ello se debe en parte a que en el exterior de la madera tiende a formarse pronto una capa de carbón que aísla el interior de gran parte del calor del fuego.
La madera en masa recibió un importante sello de aprobación en 2021, cuando el International Code Council modificó el Código Internacional de la Edificación, que sirve de modelo para jurisdicciones de todo el mundo, para permitir la construcción con madera en masa de hasta 18 pisos de altura. Con este cambio, se espera que cada vez más localidades actualicen sus códigos para permitir de forma rutinaria los edificios altos de madera en masa, en lugar de exigirles aprobaciones especiales.
Pero hay otros problemas. “El verdadero problema es la humedad, no el fuego”, afirma Steffen Lehmann, arquitecto y experto en sostenibilidad urbana de la Universidad de Nevada, en Las Vegas.
Todos los edificios deben controlar la humedad, pero es absolutamente crucial para la madera en masa. La madera húmeda es vulnerable al deterioro por hongos e insectos como las termitas. Los constructores tienen cuidado de evitar que la madera se moje durante el transporte y la construcción, y despliegan un completo plan de control de la humedad, que incluye el diseño de sistemas de calefacción y ventilación para evitar que la humedad se acumule. Para una mayor protección contra los insectos, la madera puede tratarse con pesticidas químicos o rodearse de mallas u otras barreras físicas en los puntos donde se une al suelo.
Otro problema es la acústica, ya que la madera transmite muy bien el sonido. Los diseñadores utilizan materiales de aislamiento acústico, dejan espacio entre las paredes e instalan suelos elevados, entre otros métodos para afrontar este problema.
Posibles ventajas de la madera en masa
Combatir el calentamiento global significa reducir las emisiones de gases de efecto invernadero del sector de la construcción, responsable del 39 % de las emisiones mundiales. Diana Ürge-Vorsatz, científica ambiental de la Universidad Centroeuropea de Viena, afirma que la madera en masa y otros materiales de origen biológico podrían ser una parte importante de ese esfuerzo.
En un artículo publicado en 2020 en el Annual Review of Environment and Resources, ella y sus colegas citan una estimación de la industria maderera según la cual el edificio de 18 plantas Brock Commons, en Columbia Británica, evitó el equivalente a 2.432 toneladas métricas de emisiones de CO2 en comparación con un edificio similar de concreto y acero. De ese ahorro, 679 toneladas procedían del hecho de que en la fabricación de madera se generan menos emisiones de gases de efecto invernadero que en la de hormigón y acero. Otras 1.753 toneladas métricas equivalentes de CO2 quedaron atrapadas en la madera del edificio.
“Si utilizamos material de origen biológico, ganamos por partida doble”, afirma Ürge-Vorsatz.
Pero gran parte del entusiasmo actual por los beneficios climáticos de la madera en masa se basa en grandes suposiciones. Por ejemplo, se suele suponer que la madera utilizada en un edificio construido con madera en masa será sustituida por nuevos árboles y que estos eliminarán de la atmósfera la misma cantidad de CO2 a lo largo del tiempo. Sin embargo, algunos grupos ecologistas sostienen que, si se sustituyen los árboles centenarios por nuevas plantaciones, es posible que los nuevos árboles nunca alcancen el mismo tamaño que los originales. También preocupa que el aumento de la demanda de madera pueda provocar más deforestación y menos tierras para la producción de alimentos.
Los estudios también tienden a asumir que una vez que la madera está en un edificio, el carbono queda atrapado para siempre. Pero no toda la madera de un árbol talado acaba en el producto final. Las ramas, las raíces y los residuos del aserradero pueden descomponerse o quemarse. Y cuando se derriba el edificio, si la madera acaba en un vertedero, el carbono puede salir en forma de metano y otras emisiones.
“Muchos arquitectos se rascan la cabeza”, dice Stephanie Carlisle, arquitecta e investigadora ambiental de la organización sin ánimo de lucro Carbon Leadership Forum, preguntándose si la madera en masa tiene siempre un beneficio neto. “¿Es esto real?” Carlisle cree que existen beneficios climáticos. Pero dice que para conocer el alcance de esos beneficios habrá que investigar más.
Mientras tanto, la madera en masa está a la vanguardia de un modelo de construcción totalmente distinto, denominado diseño integrado. En la construcción tradicional, un arquitecto diseña primero un edificio y luego se contrata a varias empresas para que se encarguen de las distintas partes de la construcción, desde los cimientos hasta la estructura, pasando por la instalación del sistema de ventilación, etcétera.
En el diseño integrado, dice Kesik, la fase de diseño es mucho más detallada e implica a las distintas empresas desde el principio. Se determina de antemano cómo encajarán y funcionarán juntos los distintos componentes. Los tamaños y formas exactos de los elementos están predeterminados, e incluso pueden pre-taladrarse agujeros para los puntos de fijación. Eso significa que muchos de los componentes pueden fabricarse fuera de las instalaciones, a menudo con maquinaria avanzada controlada por computadoras.
A muchos arquitectos les gusta porque les da más control sobre los elementos del edificio. Y como gran parte del trabajo se hace por adelantado, los edificios tienden a levantarse más rápido en el sitio: hasta un 40 % más rápido que otros edificios, dice Lehmann.
Según Kesik, los edificios de madera en masa tienden a fabricarse de forma parecida a los automóviles: todas las piezas se envían por separado a una ubicación final para su montaje. “Cuando el edificio de madera llega al lugar de construcción, es como un mueble de Ikea sobredimensionado”, explica. “Todo encaja”.
*Artículo traducido por Debbie Ponchner
** Este artículo fue publicado originalmente en Knowable en Español.
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En la Universidad de Toronto, justo enfrente del estadio de fútbol, trabajadores están construyendo un edificio de 14 pisos con espacio para aulas y despachos para profesores. Lo inusual es cómo lo están construyendo: atornillando vigas, columnas y paneles gigantes hechos de planchas de madera fabricada.
A medida que cada elemento de madera llega en una plataforma, una grúa lo eleva y lo mantiene en su sitio mientras los trabajadores lo fijan con conectores metálicos. En su estado semiacabado, el edificio parece un mueble plano en proceso de ensamblaje.
La torre utiliza una nueva tecnología llamada madera en masa o mass timber. En este tipo de construcción, las vigas de acero y el hormigón se sustituyen por elementos macizos de madera fabricada que pueden ocupar más de la mitad de la longitud de un campo de fútbol. Aunque todavía es relativamente infrecuente, está ganando popularidad y empieza a aparecer en los rascacielos de todo el mundo.
En la actualidad, el edificio de madera en masa más alto es el rascacielos Ascent de Milwaukee, de 25 pisos y terminado en 2022. En ese año, había 84 edificios de madera en masa de ocho pisos o más construidos o en construcción en todo el mundo, y otros 55 propuestos. El 70 % de los edificios existentes y futuros estaban en Europa, alrededor del 20 % en Norteamérica y el resto en Australia y Asia, según un informe del Consejo de Edificios Altos y Hábitat Urbano. Si se incluyen los edificios más pequeños, solo en Estados Unidos se habían construido al menos 1.700 edificios de madera en masa hasta 2023.
La madera en masa es una alternativa atractiva al concreto y el acero, que consumen mucha energía y son responsables de casi el 15 % de las emisiones mundiales de dióxido de carbono. Aunque los expertos siguen debatiendo el papel de la madera en masa en la lucha contra el cambio climático, muchos apuestan que es mejor para el medio ambiente que los métodos actuales de construcción. Al fin y al cabo, se basa en la madera, un recurso renovable.
La madera en masa también ofrece una estética diferente que puede hacer que un edificio parezca especial. “La gente está harta del acero y el hormigón”, dice Ted Kesik, científico de la construcción del Mass Timber Institute de la Universidad de Toronto, que promueve la investigación y el desarrollo de la madera en masa. Con su aspecto cálido y relajante y sus variaciones naturales, la madera puede resultar más agradable a la vista. “A la gente le gusta mirar la madera”.
Misma madera, estructura más fuerte
El uso de la madera para grandes edificios no es nuevo, por supuesto. La industrialización de los siglos XVIII y XIX generó una demanda de grandes fábricas y almacenes, que a menudo se construían con “ladrillos y vigas” —es decir, un armazón de pesadas vigas de madera que soportaban paredes exteriores de ladrillo—.
Sin embargo, a medida que los edificios se hacían más altos, los constructores recurrían al concreto y al acero. La construcción en madera se limitó sobre todo a casas y otros edificios pequeños hechos con la madera “dimensional” de tamaño estándar que se ve apilada en almacenes como Home Depot.
Pero hace unos 30 años, constructores de Alemania y Austria empezaron a experimentar con técnicas para fabricar elementos de madera en masa a partir de esta madera de fácil acceso. Utilizaban clavos, espigas y pegamento para combinar trozos de madera más pequeños en masas grandes, fuertes y sólidas que no requerían talar grandes árboles centenarios.
Ingenieros como Julius Natterer, un alemán radicado en Suiza, fueron pioneros en el uso de estos materiales. Y arquitectos como el austriaco Hermann Kaufmann empezaron a llamar la atención por proyectos de madera en masa, como los apartamentos Ölzbündt en Austria, terminados en 1997, y Brock Commons, una residencia de estudiantes de 18 plantas en la Universidad de Columbia Británica, terminada en 2017.
En principio, la madera en masa es como la madera contrachapada, pero a una escala mucho mayor: las piezas más pequeñas se colocan en capas y se pegan a presión en grandes prensas especializadas. Hoy en día, vigas de hasta 50 metros de longitud, normalmente hechas de lo que se llama madera laminada engomada (glue-laminated timber, en inglés), o glulam, pueden sustituir a los elementos de acero. Paneles de hasta 50 centímetros de grosor, normalmente de madera cruzada, sustituyen al concreto en paredes y pisos.
Estos compuestos de madera pueden ser sorprendentemente fuertes —más que el acero por peso—. Pero un elemento de madera en masa debe ser más voluminoso para alcanzar esa misma resistencia. A medida que un edificio se hace más alto, los soportes de madera deben hacerse más gruesos; en algún momento, simplemente ocupan demasiado espacio. Por eso, para los edificios de madera en masa más altos, como el rascacielos Ascent, los arquitectos suelen recurrir a una combinación de madera, acero y concreto.
Históricamente, una de las preocupaciones más obvias sobre el uso de madera en masa para edificios altos era la seguridad contra incendios. Hasta hace poco, muchos códigos de edificación limitaban la construcción con madera a edificios de poca altura.
Aunque no tienen por qué ser completamente a prueba de fuego, los edificios deben resistir el colapso el tiempo suficiente para que los bomberos puedan controlar las llamas y los ocupantes puedan salir. Los materiales utilizados en los rascacielos convencionales, por ejemplo, deben mantener su integridad en caso de incendio durante tres horas o más.
Para demostrar la resistencia al fuego de la madera en masa, los ingenieros introducen los elementos de madera en cámaras de combustión de gas y vigilan su integridad. En otras pruebas se prende fuego a maquetas de edificios de madera en masa y se registran los resultados.
Estas pruebas han ido convenciendo a las autoridades y a los clientes de que la madera en masa puede resistir el fuego el tiempo suficiente para ser segura. Ello se debe en parte a que en el exterior de la madera tiende a formarse pronto una capa de carbón que aísla el interior de gran parte del calor del fuego.
La madera en masa recibió un importante sello de aprobación en 2021, cuando el International Code Council modificó el Código Internacional de la Edificación, que sirve de modelo para jurisdicciones de todo el mundo, para permitir la construcción con madera en masa de hasta 18 pisos de altura. Con este cambio, se espera que cada vez más localidades actualicen sus códigos para permitir de forma rutinaria los edificios altos de madera en masa, en lugar de exigirles aprobaciones especiales.
Pero hay otros problemas. “El verdadero problema es la humedad, no el fuego”, afirma Steffen Lehmann, arquitecto y experto en sostenibilidad urbana de la Universidad de Nevada, en Las Vegas.
Todos los edificios deben controlar la humedad, pero es absolutamente crucial para la madera en masa. La madera húmeda es vulnerable al deterioro por hongos e insectos como las termitas. Los constructores tienen cuidado de evitar que la madera se moje durante el transporte y la construcción, y despliegan un completo plan de control de la humedad, que incluye el diseño de sistemas de calefacción y ventilación para evitar que la humedad se acumule. Para una mayor protección contra los insectos, la madera puede tratarse con pesticidas químicos o rodearse de mallas u otras barreras físicas en los puntos donde se une al suelo.
Otro problema es la acústica, ya que la madera transmite muy bien el sonido. Los diseñadores utilizan materiales de aislamiento acústico, dejan espacio entre las paredes e instalan suelos elevados, entre otros métodos para afrontar este problema.
Posibles ventajas de la madera en masa
Combatir el calentamiento global significa reducir las emisiones de gases de efecto invernadero del sector de la construcción, responsable del 39 % de las emisiones mundiales. Diana Ürge-Vorsatz, científica ambiental de la Universidad Centroeuropea de Viena, afirma que la madera en masa y otros materiales de origen biológico podrían ser una parte importante de ese esfuerzo.
En un artículo publicado en 2020 en el Annual Review of Environment and Resources, ella y sus colegas citan una estimación de la industria maderera según la cual el edificio de 18 plantas Brock Commons, en Columbia Británica, evitó el equivalente a 2.432 toneladas métricas de emisiones de CO2 en comparación con un edificio similar de concreto y acero. De ese ahorro, 679 toneladas procedían del hecho de que en la fabricación de madera se generan menos emisiones de gases de efecto invernadero que en la de hormigón y acero. Otras 1.753 toneladas métricas equivalentes de CO2 quedaron atrapadas en la madera del edificio.
“Si utilizamos material de origen biológico, ganamos por partida doble”, afirma Ürge-Vorsatz.
Pero gran parte del entusiasmo actual por los beneficios climáticos de la madera en masa se basa en grandes suposiciones. Por ejemplo, se suele suponer que la madera utilizada en un edificio construido con madera en masa será sustituida por nuevos árboles y que estos eliminarán de la atmósfera la misma cantidad de CO2 a lo largo del tiempo. Sin embargo, algunos grupos ecologistas sostienen que, si se sustituyen los árboles centenarios por nuevas plantaciones, es posible que los nuevos árboles nunca alcancen el mismo tamaño que los originales. También preocupa que el aumento de la demanda de madera pueda provocar más deforestación y menos tierras para la producción de alimentos.
Los estudios también tienden a asumir que una vez que la madera está en un edificio, el carbono queda atrapado para siempre. Pero no toda la madera de un árbol talado acaba en el producto final. Las ramas, las raíces y los residuos del aserradero pueden descomponerse o quemarse. Y cuando se derriba el edificio, si la madera acaba en un vertedero, el carbono puede salir en forma de metano y otras emisiones.
“Muchos arquitectos se rascan la cabeza”, dice Stephanie Carlisle, arquitecta e investigadora ambiental de la organización sin ánimo de lucro Carbon Leadership Forum, preguntándose si la madera en masa tiene siempre un beneficio neto. “¿Es esto real?” Carlisle cree que existen beneficios climáticos. Pero dice que para conocer el alcance de esos beneficios habrá que investigar más.
Mientras tanto, la madera en masa está a la vanguardia de un modelo de construcción totalmente distinto, denominado diseño integrado. En la construcción tradicional, un arquitecto diseña primero un edificio y luego se contrata a varias empresas para que se encarguen de las distintas partes de la construcción, desde los cimientos hasta la estructura, pasando por la instalación del sistema de ventilación, etcétera.
En el diseño integrado, dice Kesik, la fase de diseño es mucho más detallada e implica a las distintas empresas desde el principio. Se determina de antemano cómo encajarán y funcionarán juntos los distintos componentes. Los tamaños y formas exactos de los elementos están predeterminados, e incluso pueden pre-taladrarse agujeros para los puntos de fijación. Eso significa que muchos de los componentes pueden fabricarse fuera de las instalaciones, a menudo con maquinaria avanzada controlada por computadoras.
A muchos arquitectos les gusta porque les da más control sobre los elementos del edificio. Y como gran parte del trabajo se hace por adelantado, los edificios tienden a levantarse más rápido en el sitio: hasta un 40 % más rápido que otros edificios, dice Lehmann.
Según Kesik, los edificios de madera en masa tienden a fabricarse de forma parecida a los automóviles: todas las piezas se envían por separado a una ubicación final para su montaje. “Cuando el edificio de madera llega al lugar de construcción, es como un mueble de Ikea sobredimensionado”, explica. “Todo encaja”.
*Artículo traducido por Debbie Ponchner
** Este artículo fue publicado originalmente en Knowable en Español.
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