UGR: Prototipos de chopo y fibra de carbono para impulsar una ‘economía verde’

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Investigadores de la UGR desarrollan diferentes prototipos de vigas laminadas de chopo y fibra de carbono para impulsar una ‘economía verde’ en Granada
Durante décadas, la construcción en Granada ha dado la espalda a un recurso local muy valorado en otros países y que ya en su día demostró con creces su validez para uso estructural: la madera de chopo

Investigadores de la Universidad de Granada (UGR) han desarrollado con éxito diferentes prototipos de dos metros de largo de vigas laminadas encoladas de madera de chopo con tejidos de fibra de carbono embebidos entre las tablas de madera.

El trabajo, desarrollado por miembros del grupo IDIE (Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Edificaciónhttp://idie.ugr.es) y los departamentos de Construcciones Arquitectónicas, Física Aplicaday Mecánica de Estructuras de la ETS de Ingeniería de Edificación, se enmarca dentro de las actividades del proyecto COMPOP_Timber financiado por el Plan Nacional I+D+i y responde a los retos “Bioeconomía: sostenibilidad de los sistemas de producción primaria y forestales” y “Cambio climático y utilización de recursos y materias primas” (http://compop.ugr.es).

Durante décadas, la construcción en Granada ha dado la espalda a un recurso local muy valorado en otros países y que ya en su día demostró con creces su validez para uso estructural: la madera de chopo. La madera técnica estructural, representada en su más clara expresión por la madera laminada encolada (MLE) ofrece sin embargo una enorme oportunidad para el desarrollo de una industria de proximidad al servicio de una construcción encaminada a: 0 residuos, consumo energético casi nulo, uso de productos de proximidad y máximo secuestro de carbono. Las Vegas de la provinciade Granada y sus alamedas, como seña de identidad cultural de nuestro territorio durante más de un siglo, son la materia prima ideal para ello.

En el pasado y en gran medida aun en el presente, se ha usado madera aserrada de los troncos de árbol, como vigas y pilares para forjados y cubiertas. Sin embargo, las vigas y pilares de madera serrada contienen los numerosos defectos de la madera como material biológico, (nudos, fendas, acebolladuras, etc.) y suponen un menor aprovechamiento forestal. Hoy en día sin embargo, la construcción con madera en Europa y España ha apostado claramente por los productos industriales de madera técnica elaborados uniendo pequeñas tablas o chapas de madera unidas entre sí por uniones dentadas y colas estructurales. Con esto se consigue un producto con mejores propiedades mecánicas al eliminar los grandes defectos, y propicia un mayor aprovechamiento del tronco, dando así oportunidad también a especies en las que al ser de crecimiento rápido como el chopo, producen troncos de menor diámetro. Usando esta tecnología, actualmente existe un boom de construcción con madera laminada (MLE) y madera contralaminada (CLT) en España y Europa. Sin embargo, la mayoría de esta madera técnica se elabora en Austria y otros países cercanos usando madera de piceaextraída de los Alpes y los Cárpatos. Una mínima parte se elabora con madera de pino radiata y pino silvestre en el norte de España, poniendo en entredicholos beneficios ambientales por el alto coste ambiental que supone su transporte y no generando una industria local. Lo ideal es que la madera técnica se manufacture en fábricas cercanas a las edificaciones de uso, y usando materia prima de cercanía.

El chopo, como motor de una bioconomía local baja en carbono, tal y como dejó claro el documento “Beneficios de la Bioeconomía del chopo en Granada” desarrollado por el Consejo Social de la UGR (https://sl.ugr.es/0aR0), ha sido tradicionalmente considerado como una especie que por su crecimiento tan rápido, tiene bajas propiedades mecánicas. Por esta razón, el grupo IDIE está siguiendo diversas estrategias tecnológicas para mejorarlo y poner en valor su madera mediante el desarrollo de productos de madera técnica de chopo.

Tejidos de fibra de carbono

La primera estrategia que se ha seguido ha sido incluir en su fabricación tejidos de fibra de carbono típicamente usados en la industria aeronáutica, los cuales le confieren un relevante refuerzo de sus propiedades mecánicas. Los investigadores de IDIE han demostrado que es posible mejorar la rigidez de las vigas laminadas de chopo entre un 5% y un 44%, dependiendo de la cantidad, tipo y ubicación de la fibra de carbono. En el proyecto se ha usado como materia prima la madera de chopo del clon I-214 extraída de una plantación de 9 años situada en la Vega de Granada, en una finca experimental propiedad del Catedrático de Ecología de la UGR Jorge Castro, gestionada por la investigadora María A. Ripoll del IFAPA, y cuya plantación, crecimiento y producción de madera han sido analizadas científicamente durante sus años de vida. La plantación fue cortada y aserrada por empresas de la Vega de Granada, de tal forma que el proyecto ha cumplido la misión de aunar a toda la cadena de valor e integrarse con el proyecto SELVIAGROTEC coordinado por la investigadora Ripoll (http://compop.ugr.es/selvigrotec).

Más concretamente, mientras que la madera aserrada de esta plantación aportó un módulo de elasticidad medio de 7000 MPa (valor bajo para ser usado como madera estructural), la madera laminada de chopo sin fibra de carbono aportó un módulo medio de 8500 MPa, lo que supone una clase resistente GL20h, cuyo uso estructural es totalmente viable. Si además en la viga de chopo se introduce tejido de fibra de carbono, se ha demostrado que el módulo de elasticidad es de 9300MPa si se coloca solo en la zona inferior de la viga y de 10500MPa si se coloca en la zonas superior e inferior.Debe tenerse en cuenta que una viga laminada de picea puede tener un módulo de elasticidad en torno a 11000 MPa.Además, los tejidos de carbono aportan una mejora de la ductilidad del elemento estructural de hasta un 115%, siendo así mucho más seguro ante eventos sísmicos.

Actualmente el grupo de investigación ha solicitado el proyecto europeo LIFE Wood forFuture, para realizar demostradores operacionales de estos productos con marcado CE en edificios reales en el contexto de edificaciones mixtas madera-hormigón y vigas laminadas combinadas chopo-pino.

Deben tenerse en cuenta las excepcionales características climáticas, edáficas y acuíferas de la Vega de Granada, en las que el chopo tiene un turno de corta de 9 o 10 años (el crecimiento más rápido en toda Europa), más de 5 veces mayor que el de la picea alpina u otras coníferas cuyos turnos de corta están entre 50 y 100 años.

Con todo ello, se pretende a medio plazo extender las plantaciones de chopo en Granada, con los beneficios ambientales y sociales que ello conlleva, implantar una industria local en la zona, generando así un beneficio económico y nuevos empleos verdes, y contribuir a una construcción de menos residuos, de más calidad, más industrializada, y capaz de retener a largo plazo cantidades de carbono mucho mayores que la construcción tradicional.

En el trabajo han participado los investigadores María A. Ripoll del IFAPA en lo relativo a la plantación de chopo y primera transformación de la madera, Francisco Rescalvo e Ignacio Valverde (Construcciones Arquitectónicas) en la elaboración de prototipos y ensayos mecánicos, Rafael Bravo y Cristian Timbolmas(Mecánica de Estructuras) en el análisis de datos y la simulación numérica, y Antolino Gallego (Física Aplicada) como coordinador.









 

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