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Generalidades
La madera no sólo es uno de los materiales de construcción más antiguos, junto con la piedra, tierra y otros materiales vegetales, sino que se ha mantenido hasta hoy como el más versátil y, en términos de comodidad interior y aspectos de salud, el material más aceptable.
Sin embargo, la madera es un material extremadamente complejo, disponible en gran variedad de especies y formas, adecuado para todo tipo de aplicaciones. Esta diversidad de aplicaciones y productos de madera requiere un buen conocimiento de las limitaciones y propiedades respectivas así como experiencia y destreza para obtener los máximos beneficios del empleo de la madera.
Aunque para las construcciones solo se emplea una pequeña proporción de la madera talada, el interés universal acerca de la rápida depredación de los bosques, especialmente el talado excesivo de grandes árboles viejos (que toman cientos de años para ser reemplazados) y el gran desastre económico, climático y ambiental que conlleva la deforestación, ha originado un gran interés de investigar sobre materiales alternativos y el uso racionalizado de la madera. Ya que la madera no puede ser completamente reemplazada por otros materiales, debe mantenerse como uno de los materiales de construcción más importantes, y por ello se requiere grandes esfuerzos en mantener y renovar los recursos de madera con continuos programas de reforestación a gran escala.
Características del Crecimiento
• El corte transversal de una rama o tronco de árbol muestra una cantidad de anillos concéntricos, siendo el anillo más interno el más antiguo. El grosor del tronco se incrementa con la adición de nuevos anillos, generalmente un anillo por año, pero debido a las excepciones de esta regla, se les llama anillos de crecimiento (en lugar de anillos anuales).
• Los anillos comprenden módulos de células tubulares o fibrosas (traqueas) que transportan humedad y nutrientes a todas las partes del árbol. La madera temprana (madera de primavera) formada durante el periodo principal de crecimiento tiene células más grandes mientras que, durante la estación seca, la madera tardía (madera de verano) crece más lentamente, tiene paredes de células más delgadas y poros o vasos más pequeños, formando un anillo más angosto, más denso y más oscuro lo cual le da resistencia estructural del árbol.
• Cada anillo forma una banda nueva de albura «activa», el almidón es extraído de un anillo interior de albura (algunas veces sustituido por tóxinas naturales) el cual se añade al núcleo «inactivo» del duramen. Mecánicamente es difícil diferenciar entre albura y duramen, pero usualmente la albura es de color más claro y contiene sustancias (por ejemplo, almidón, azúcar, apara) que atrae hongos y a ciertos insectos.
• Mientras más lento crece el árbol, más angosto son los anillos de crecimiento y más densa y más fuerte es la madera. Su resistencia a los peligros biológicos usualmente también es mayor.
• Las madera generalmente están clasificadas como maderas duras o blandas Las maderas duras son de árboles frondosos, en las zonas tropicales generalmente perenne, en las zonas templadas generalmente de hoja caduca (que mudan sus hojas anualmente). Las maderas blandas generalmente son árboles coníferos, encontrados principalmente en zonas templadas. La diferenciación sólo es en términos botánicos, no en propiedades mecánicas, ya que algunas maderas duras (ejem. la balsa) son mucho más suave que la mayoría de maderas blandas.
Estructura de un tronco de árbol (madera dura y madera blanda)
Partes utiles de una palmera de coco
• En los últimos años, se ha descubierto que la madera de coco es un buen sustituto para las variedades comunes de madera. Mientras la madera de coco esta relacionada con la madera dura, hay unas diferencias básicas en las características de crecimiento: la madera de coco no tienen duramen ni albura, no tiene anillos anuales y por lo tanto no aumenta en diámetro; la edad esta determinada por demarcaciones circunferenciales a lo largo de la longitud de la corteza; no tiene ramas ni nudos; la densidad decrece desde la parte exterior hacia el centro, y desde la parte inferior hasta la porción superior del tronco. La madera de coco usualmente es comercializada sólo después de 50 años de edad, cuando el rendimiento de la copra empieza a decrecer rápidamente.
Tipos y Propiedades de Madera
• La madera para construcción de edificaciones esta dividida en dos categorías: especies de madera primaria y secundaria.
• Las maderas primarias generalmente son de lento crecimiento, las maderas duras estéticamente llaman la atención las cuales tienen una considerable resistencia natural contra los ataques biológicos, los movimientos por la humedad y la deformación. Por ello, son caras y escasas.
• Las maderas secundarias principalmente son especies de rápido crecimiento con una poca durabilidad natural, sin embargo, con tratamiento de preservación y secado apropiados, sus propiedades físicas y durabilidad pueden ser enormemente mejoradas. Con los elevados costos y la escasez de oferta de las maderas primarias, se está incrementando la importancia de las maderas secundarias.
• Investigaciones en diversos países del Asia-Pacífico han mostrado que la madera del cocotero es una madera secundaria viable, la cual se encuentra en abundancia en muchas áreas de la costa tropical. Sin embargo, se requiere de equipo y conocimiento especializado en el procesamiento de la madera de coco, ya que cada porción del tronco de coco tiene una densidad y resistencia diferente, y su alto contenido de sílice y las partes externas duras causan un rápido desgaste de los dientes de la sierra (requiriendo unas cuchillas especiales de tugsteno-carburo).
• Sin considerar las diversas excepciones, las principales propiedades de la madera son: densidad relativamente baja comparado con otros materiales de construcción estándares; alta relación resistencia: peso con las más grandes resistencias a compresión y a tracción en dirección paralela a la fibra; elasticidad; baja conductibilidad térmica; irregularidades en el crecimiento; tendencia a absorber y liberar humedad (higroscopicidad); combustibilidad; renovabilidad.
• La contracción de la madera es un aspecto común y varia de acuerdo a la dirección de la contracción: la contracción radial es de aproximadamente 8% desde su estado verde a su estado seco; la contracción tangencial es de aproximadamente 14 a 16%; en sentido longitudinal la contracción puede ser obviada o despreciable (0.1 a 02%).
Secado y Tratamiento de Preservación
• El secado es el proceso por el cual el contenido de humedad de la madera es reducido a su contenido de humedad de equilibrio (entre 8 y 20% de su peso, dependiendo de la especie de madera y de las condiciones climáticas). Este proceso, que toma desde unas pocas semanas hasta varios meses (dependiendo de la edad, la especie de la madera, la época en que fue talado, el clima, el método de secado, etc.), hace que la madera sea más resistente a la degradación biológica, que incremente su resistencia, su rigidez y estabilidad dimensional, y reduzca su peso (y consecuentemente los costos de transportación).
• El secado al aire se realiza apilando la madera de modo que el aire pueda circular alrededor de cada pieza. Es esencial protegerla de la lluvia y evitar el contacto con la tierra.
• El secado con aire forzado es básicamente igual que el secado con aire con la diferencia de que la velocidad del secado es controlada apilando la madera en una cabaña cerrada y empleando ventiladores.
• Con el secado en horno se obtiene un secado acelerado en cámaras cerradas que contienen aire caliente, cuya circulación y humedad es controlada, esto reduce el periodo de secado en 50 a 75%, pero se incurre en mayores costos. Una alternativa económica es emplear hornos solares.
• El periodo necesario para el secado es enormemente reducido si la madera es talada durante la estación de seca o en invierno, cuando el contenido de humedad del árbol es bajo.
Hornos Solares para el Secado de la Madera
El diagrama muestra el flujo de aire que circula por el horno
diseñado por el Commonwealth Forestry Institute (CFI) y ITDG, Reino Unido. El calor solar es recogido por una serie de paneles pintados de negro, el aire caliente circula por las pilas mediante dos ventiladores grandes, la humedad es liberada por varios orificios.
Figura
diseñado por CBRI, Roorkee, India. dos colectores solares transportan el aire fresco calentado hacia la cámara de secado y el aire húmedo escapa por la chimenea, el horno trabaja sin ventiladores en base al principio de circulación del aire térmico.
• El secado sólo no siempre es suficiente para proteger las maderas (particularmente las especies secundarias) de la degradación por los hongos y del ataque de los insectos. La protección contra estos peligros biológicos y contra el fuego se obtiene efectivamente mediante tratamientos preservativos con ciertos productos químicos.
• Los productos químicos y métodos de aplicación generalmente son iguales para las maderas, que las descritas en la sección sobre Bambú. Así, los comentarios acerca de evitar preservativos altamente nocivos son igualmente validos en el caso de la madera.
• Cuando se considere un tratamiento preservativo de la madera, debe recordarse que la madera es el más sano de los materiales de construcción y seria paradójico «envenenarlo», especialmente cuando se pueden implementar otros métodos para protegerla, por ejemplo, con preservativos no tóxicos y un buen diseño de la edificación (excluyendo la humedad, teniendo una buena ventilación, accesibilidad para el mantenimiento y las revisiones periódicas, evitando el contacto con la tierra, etc.).
Productos de la Madera
• Las maderas rollizas, generalmente de árboles jóvenes (de 5 a 7 años) con la corteza pelada, secados y tratados según sea necesario. Se evita el costo y desperdicio incurridos durante el aserrado y se emplea el 100% de la resistencia de la madera. Una madera rollizo es más fuerte que una madera aserrada de igual área transversal, pues las fibras pasan uniformemente entorno a los defectos naturales y no terminan como fibras inclinadas en las superficies cortados. Las maderas rollizas también tienen esfuerzo de crecimiento de tracción grandes alrededor de sus perímetros y esto les ayuda a incrementar la resistencia de la compresión que soporta la madera rolliza durante la flexión.
• La madera aserrada, principalmente de árboles más viejos con tronco de gran diámetro, cortados en secciones rectangulares como vigas o tablones. La parte del tronco de donde son cortados y la inclinación de la fibra influye enormemente sobre la calidad del producto (tal como se muestra en los diagramas). Al cortado en tablas antes del secado se le llama transformación; al re-aserrado y dar la forma después del secado se le llama manufactura.
Aserrado de madera rolliza para enchape
Calidad de tablones
Buena calidad
Calidad media
De baja a mediana calidad
• Madera contra chapeada (plywood), hechas de varias capas («pelando» un tronco previamente hervido haciéndola girar contra un cuchillo) encoladas tal que la dirección de la fibra de cada capa vaya en ángulos rectos respecto a la capa de cualquier lado, produciendo paneles extremadamente grandes de mayores resistencias y menor movimiento por humedad que los tablones de madera aserrada. Ya que los lados exteriores deben tener movimientos por humedad y resistencias uniformes, siempre debe haber un número impar de capas. El espesor va de 3 a 25 mm. Un problema importante es el empleo de colas a base de formaldehído, que son bastantes tóxicos.
• Madera de bloque, comprende un centro sólido de bloques (usualmente maderas secundarias) de hasta 25 mm. de ancho, a cada lado cuenta con una capa exterior (de maderas primarias), con sus fibras en ángulos rectos respecto a las de los bloques.
• Madera laminada encolada, compuesto de capas de madera con la orientación de la fibra de cada capa usualmente en a misma dirección, o varía de acuerdo al empleo que se le dará al producto. Mediante este método, se pueden producir piezas estructurales curvas o rectas de secciones transversales muy grandes (variables) y grandes longitudes con maderas pequeñas de baja calidad, obteniéndose altas resistencias, estabilidad dimensional y muy buena apariencia.
• Tableros de partículas (también llamado cartón), principalmente hecho de astillas de madera, (pero también de otras fibras o materiales pequeños de ligno celulosa), que son secadas combinadas con una resina sintética y prensadas en caliente (requiriendo aprox. 8% de aglomerante) o prensadas por extracción (requiriendo sólo 5% de aglomerante) dándoles casi cualquier forma. Los tablones prensados en caliente son más resistentes que los tablones extruídos; y el movimiento por humedad actúa en ángulos rectos al plano de los tablones prensados en caliente, y paralelos al plano de los tablones extruídos. Para mejorar sus resistencias, los tablones extruídos son invariablemente enchapados.
• Tableros de fibra (que van desde «tablones blandos» que tienen buen aislamiento térmico, hasta «tableros duros» que tienen propiedades similares a la madera contra chapeada) principalmente hechos de fibras de madera (u otros vegetales, que se entrelazan mecánicamente, no necesitando adhesivos ya que la lignina de las fibras actúa como agentes adherente. Las láminas son prensadas en caliente (tableros duros) o simplemente secadas sin prensar (tableros suaves), y pueden contener aditivos tales como repelentes líquidos, insecticidas y fungicidas.
• Losas de virutas de madera, comprende largas virutas de madera saturadas con un aglomerante inorgánico (tales como cemento portland o oxidocloruro de magnesio) y comprimidos (durante 24 horas, antes del desmoldado y curado durante 2 a 4 semanas). Se pueden emplear varias especies de madera, excepto aquellas que contienen apreciables cantidades de azúcar, que retardan el fraguado del cemento. Las losas de virutas de madera son relativamente ligeras de peso, elásticas, resistentes al fuego, hongos y ataque de insectos, pueden ser fácilmente aserrados como tableros de madera y enlucidas.
• Aserrín, y otros subproductos de aserraderos y forestales finamente picados, como aditivos en la producción de ladrillo de arcilla. Las partículas de madera son quemadas, produciendo ladrillos de arcilla cocida porosos y livianos.
• Adhesivos a base de tanino, extruídos de la corteza de ciertos árboles, empleados en la producción de tableros de partículas.
• Alquitrán vegetal, obtenido de la destilación seca de la madera, y empleado como un preservante para madera.
Aplicaciones
• Estructuras reticuladas para techos y construcciones completas o parciales, empleando madera rolliza, vigas de madera aserrada o piezas laminadas encoladas.
• Pisos estructurales y no estructurales, paredes y entrepisos o techos, hechos de madera rolliza (construcción de bloques), tableros de madera aserrada, o grandes paneles de madera contra chapeada, tableros de partículas, tableros de fibra o losas de virutas de madera; en la mayoría de los casos, adecuado para sistemas de construcción prefabricados.
• Paneles o capas de aislamiento hechas de losas de viruta de madera o tableros blandos.
• Enchapado de piezas de madera de inferior calidad con chapeado o capa exterior, para obtener superficies atractivas y suaves, o enchapado de otros materiales (ladrillos, concreto, etc.) con tableros y bardas.
• Marcos de ventana y puertas, hojas de puertas, persianas, biombos, protectores solares, antepechos de ventana, escaleras y elementos de construcción similares, principalmente de madera aserrada y todo tipo de tablas y costeros.
• Construcciones de techos, incluyendo cerchas, viguetas, vigas, enlistonados y bardas de madera principalmente de madera aserrada o rolliza.
• Encofrados para construcciones de tierra apisonada o concreto y andamios para obras de construcción en general, de madera aserrada y rolliza de baja calidad.
• Muebles, empleando alguno o combinaciones de los productos de madera descritos arriba.
Ventajas
• La madera es adecuada para construcciones en todo tipos de climas, y no es igualada por otro material de construcción natural o manufacturado en términos de versatilidad, comportamiento térmico y brindar condiciones de vida saludables y confortable.
• La madera es renovable y al menos las especies secundarias se encuentran en todas las regiones pero las regiones más áridas, procurando que la reforestación esté bien planifi-cada e implementada.
• La mayoría de especies tienen muy altas relaciones resistencia: peso, haciéndolas ideales para la mayoría de fines en la construcción, particularmente cuando se buscan materiales resistentes a huracanes y terremotos.
• La madera es compatible con los conocimientos tradicionales y raramente requiere equipo sofisticado.
• La producción y procesamiento de la madera requiere menos consumo de energía que la mayoría de los otros materiales de construcción.
• La madera proporciona buen aislamiento térmico y absorción acústica, y las piezas más gruesas se comportan mucho mejor en el fuego que el acero: la superficie quemada protege a la madera no quemada, la cual mantiene su resistencia.
• El empleo de especies de rápido crecimiento ayuda a conservar a las especies primarias de lento crecimiento, reduciendo así los serios problemas ambientales causados por el talado excesivo de la madera.
Troncos en un Aserradero de Kumasi, Ghana. (Foto: H. Schreckenbach, Bibl. 00.49)
• Empleando madera rolliza se ahorra el costo y los desperdicios de un aserrado y mantiene su resistencia total, que es mayor que el de las maderas aserradas de igual área transversal.
• La madera de coco era considerada previamente un material de desperdicio con grandes problemas de colocación, su utilización como material de construcción no sólo resuelve el problema del desperdicio sino que proporciona a más gente con un material barato, de buena calidad y permite conservar en gran medida otras fuentes de madera caras y escasas.
• Todas las losas, tablones y láminas a base de madera proporcionan elementos delgados de tamaños que nunca podrían ser obtenidos con madera aserrada. Además de requerir menos material por volumen (que generalmente consiste de madera de baja calidad e incluso desperdicios), son posibles construcciones más grandes, más ligeras y suficientemente fuertes.
• Las estructuras de madera demolidas a menudo pueden ser recicladas como material de construcción, o quemadas como combustible, siendo la ceniza un fertilizador útil, o procesadas para producir potasa (un preservativo de madera).
• Altos costos y oferta decreciente de especies de madera resistentes naturalmente, debido a las exportaciones y talado incontrolado, lo que se relaciona con serios problemas ambientales.
• Extrema dureza de algunas maderas secas (ejem. madera de coco) hacen difícil el aserrado y requieren de sierras especiales.
• Movimientos térmicos y por la humedad (perpendiculares a las fibras) causando deformaciones, contracción y agrietamiento.
• La mayoría de las especies de madera abundantes y baratas son susceptibles a la degradación por hongos (por el modo y descomposición) y al ataque de los insectos (por escarabajos, termitas).
• Peligro de fuego de los elementos de madera y productos de madera de pequeña dimensión.
• Alta toxicidad de los preservativos químicos más efectivos y recomendados, lo que representa serios peligros para la salud a largo plazo.
• Defectos de las uniones entre los elementos de madera debido a contracciones o corrosión de las uniones de metal.
• Decoloración y astillamiento o erosión de la superficie debido a la exposición a los rayos solares, elementos químicos o abrasivos llevados por el viento.
Soluciones
• Conservación de los recursos forestales mediante amplios programas de reforestación a largo plazo, y empleo de subproductos forestales y variedades de madera de más rápido crecimiento, reduciendo así también los costos.
• Talado de la madera en invierno o en estación seca, cuando el contenido de almidón y humedad, que atrae a los insectos destructores de madera, es menor.
• Aserrar las especies de madera duras (ejem. maderas de coco) cuando aún están verdes, ya que la humedad de las tablas fresca lubrica las sierras.
• Reducción del contenido de humedad a menos del 20% mediante secado, para evitar el crecimiento de hongos. Debe tenerse cuidado en controlar y disminuir la velocidad del secado para evitar grietas, cortes u otros defectos.
• Las temperaturas bajo 0°C y sobre los 40°C también evitan el crecimiento de hongos, así como la inmersión completa en agua.
• El tratamiento químico de la madera contra hongos, insectos y fuego sólo debería realizarse con conocimiento total de las sustancias constituyentes, su toxicidad (especialmente los peligros a la salud y al ambiente a largo plazo asociados con su producción y empleo), el método correcto de aplicación y las medidas de precaución requeridas. Deben tomarse en cuenta las opiniones de diferentes expertos, para determinar la opción menos nociva. Los objetivos, tales como recubrir tableros de partículas con capa exterior o lámina plástica, no siempre son aceptables, ya que la emisión de gases formaldeidos no se reduce sino que se desarrolla en un mayor período.
• Las aplicaciones con madera en interiores y en exteriores deben ser diferenciadas de acuerdo a la durabilidad y grado de toxicidad: bajo condiciones ideales (seco, bien ventilado, limpio), incluso las maderas poco durables pueden ser empleadas en interiores; las maderas tratadas que podrían representar un peligro a la salud sólo deben emplearse externamente, pero bien protegidas contra la lluvia, si se presume que se filtraran productos químicos tóxicos.
• Buen diseño de construcción empleando madera bien seca, una buena mano de obra y un mantenimiento regular pueden reducir considerablemente la necesidad de maderas tratadas químicamente.
• Un buen diseño de construcciones de madera incluyen: evitar el contacto con el suelo; protección contra la humedad mediante barreras, de vapor bota aguas y ventilación; evitar cavidades, que pueden actuar como tiro de aire esparciendo rápidamente el fuego; accesibilidad a todas las partes criticas para un mantenimiento regular; proporcionar juntas diseñadas para acomodar el movimiento térmico y por la humedad; evitar uniones de metal en lugares expuestos a la humedad; protección de los componentes exteriores contra la lluvia, luz solar y viento mediante amplios techos y vegetación.
Generalidades
Los metales no son considerados generalmente materiales apropiados para construcciones de bajo costo en los países en desarrollo ya que usualmente son caros, en muchos de los casos importados y muy a menudo requieren equipo y herramientas especiales. Sin embargo, solo un pequeño porcentaje de edificaciones son construidas sin el empleo de metales, ya sea como clavos, bisagras, láminas para techo o armadura para concreto.
Los metales empleados en la construcción se dividen en dos grupos principales:
Metales Ferrosos
• Todos los metales ferrosos están hechos de arrabio, producidos calentando minerales de hierro, cok, piedra caliza, y algunos otros materiales, en un alto horno.
• El hierro fundido son aleaciones de hierro, carbón (más de 1.7%), silicio, manganesio y fósforo. Tienen puntos de fusión relativamente bajos, buena fluidez y estabilidad dimensional.
• El hierro forjado es hierro puro con un contenido de carbón sólo de 0.02 a 0.03%, es sólido, dúctil y más resistente a la corrosión que el acero, pero es caro e inadecuado para soldar, de modo que ha sido casi completamente reemplazado por el acero laminado.
• Aceros son todos aleaciones de hierro con contenido de carbón entre 0.05 y 1.5%, y con adiciones de manganeso, silicio, cromo, níquel y otros ingredientes, dependiendo de la aplicación y calidad requeridos.
• Aceros con bajo contenido de carbón, con menos de 0.15% de carbón, son suaves y se usan como alambre y láminas delgadas para hojalata.
• Aceros laminado, con 0.15 a 0.25% de carbón, son los más ampliamente empleados y el más versátil de todos los metales. Son fuertes, más dúctiles y adecuados para laminar y soldar, pero no para fundir.
• Aceros con mediano contenido de carbón, hasta 0.5% de carbón, son aceros especiales empleados en ingeniería.
• Aceros con alto contenido de carbón, hasta 1.5% de carbón, tiene alta resistencia al desgaste, son adecuados para fundir, pero difíciles de soldar. Pueden ser endurecidos para emplear como limas y herramientas para cortar.
Metales No Ferrosos
• Aluminio, el tercer elemento más común, pero difícil de recuperar como metal (producido con altos costos y uso intensivo de energía), es el metal más liviano, tiene buena resistencia a los refuerzos, alta resistencia a la corrosión, alta conductividad térmica y eléctrica, y refleja bien el calor y la luz. El aluminio y sus aleaciones tiene numerosas aplicaciones en las construcciones, pero sus altos costos y disponibilidad limitada en la mayoría de los países en desarrollo lo hace un material de construcción menos apropiados.
• Cobre, es un importante metal no ferroso, disponible en su forma pura o en aleaciones, tales como latón, bronce, etc., y adecuado para una gran cantidad de aplicaciones especiales, pero con pocas aplicaciones en construcciones de bajo costo.
• Plomo, principalmente usado en su forma pura, es el metal más denso, pero también el más suave y por ello el más débil. Su buena resistencia a la corrosión lo hace útil para aplicaciones externas, ejem en techados (canales, bota aguas, etc.), pero raramente en construcciones de bajo costo. Su alta toxicidad lo vuelve un material menos recomendado, especialmente en donde hay materiales alternativos, para tubos y pigmentos de pintura.
• Cadmio, cromo, níquel, estaño, zinc, y algunos otros metales son empleados principalmente como constituyentes de aleaciones para cumplir ciertos requerimientos, o como revestimiento de metales menos resistentes para mejorar su durabilidad, siendo un ejemplo común la galvanización (revestimiento de zinc) de las láminas corrugadas de hierro (gci).
Aplicaciones
• Elementos de acero estructural (columnas, vigas, viguetas, secciones huecas, etc.) para complementar estructuras entramadas, o piezas individuales, tales como dinteles, cerchas, estructuras especiales y similares.
• Láminas, usualmente corrugadas para mayor estabilidad, para techos (principalmente de hierro galvanizado corrugado, menos comúnmente láminas corrugado de aluminio), muros (paneles de relleno o enchapado), parasoles, cercas, etc.
• Planchas, listones o chapas metálicas para bota aguas (ejem. acero, cobre, plomo), fijaciones (como en cerchas de madera) y revestimiento (para protección contra daños físicos o para reflejar el calor).
• Barras de acero, embarrilados, mallas de alambre para refuerzo en concreto y ferrocemento. El empleo de barras deformadas (torcida o corrugada) proporciona una mayor adherencia mecánica entre el acero y el concreto. reduciendo los costos de construcción hasta en 10%. Los alambres de acero dulce de 6.5 a 8 mm. de diámetro, estirados con un troquel a temperaturas normales, produciendo alambres de 3, 4 ó 5 mm. de diámetro, tienen el doble de su resistencia a tracción original y baja plasticidad, y son empleados (predominantemente en China) para hacer componentes de concreto pretensados, ahorrando de 30 a 50% de acero.
• Alambre de diversos tipos y espesores, ejem. alambre de acero para atar refuerzo de acero u otros componentes de construcción, alambres de cobre para instalaciones eléctricas y alambres de acero galvanizado grueso, aluminio o cobre para conductores en pararrayos.
• Mallas de alambre de acero galvanizado o metal plegado (hechos ranurando una lámina de metal y anchando las ranuras en forma de diamante) como base para enlucidos o para protección de aberturas.
• Clavos, tornillos, pernos, tuercas, etc., usualmente acero galvanizado, para conexiones de todo tipo de elemento de construcción, encofrados, andamios y equipo de construcción.
• Secciones de acero laminado o secciones de aluminio extruído de diversos perfiles para marcos de ventana y puerta, elementos para dar sombra, rejas fijas o movibles.
• Artículos de ferretería de todo tipo, ejem bisagras, tiradores, cerrojos, ganchos, diversos artículos de seguridad, pasamanos, etc.
• Tubos, canales, tinas para sanitarios, instalación de gas, eléctrica.
• Equipo y herramientas de construcción.
• Diversos componentes de metal para tanques, muebles, e instalaciones exteriores.
Ventajas
• La mayoría de los metales son resistentes y flexibles, se les puede dar cualquier forma, son impermeables y durables.
• Los sistemas de construcción de entramados prefabricados hechos de acero o aluminio se ensamblan muy rápidamente. Con uniones adecuadas, dichos sistemas pueden ser muy resistentes a sismos y huracanes.
• Las láminas para techos son fáciles de transportar sin dañarlar, fáciles de instalar, requieren una mínima estructura de soporte, permiten grandes vanos, son relativamente ligeras, son a prueba de agua y de viento y resistentes a todo los agentes biológicos. En la mayoría de países en desarrollo tienen un alto prestigio.
• Muchas construcciones de concreto sólo son posibles con refuerzo de acero.
• Igualmente, a menudo no hay alternativas para determinadas aplicaciones de metal, ejem instalaciones eléctricas; tornillos, pernos, etc.; herramientas; artículos de seguridad.
Problemas
• Los altos costos y limitada disponibilidad de los productos de metal de buena calidad en la mayoría de países en desarrollo. Como resultado, se ofrecen productos de inferior calidad, por ejemplo, láminas para techos extremadamente delgadas, elementos insuficientemente galvanizados.
• En relación a las láminas para techado: escasez de aislamiento térmico (causando intolerables temperaturas en los interiores, especialmente con extremas fluctuaciones de temperatura diurna); problemas de condensación en el lado inferior de los techos (causando incomodidad, condiciones insolubles y problemas relacionados con la humedad, tales como la corrosión y el crecimiento de hongos); demasiado ruido durante las lluvias; las láminas delgadas tienden a ser arrancadas de los puntos clavados o entornillados (particularmente aquellos sin arandela o con arandelas pequeñas) por las fuerzas del viento; destrozos causados por láminas que vuelan al haber sido arrancada durante los huracanes.
• La mayoría de metales tienen pobre resistencia contra el fuego: sin embargo no son combustibles y no contribuyen a alimentar fuego ni ayudan a que se dispersen las llamas, pierden resistencias en altas temperaturas y finalmente podrían colapsar.
• La Corrosión de la mayoría de metales: corrosión de los metales ferrosos en presencia de humedad y algunos sulfatos y cloruros; corrosión del aluminio en ambientes alcalinos; corrosión del cobre debido a los ácidos minerales y amoníaco; corrosión de diversos metales al lavarse el cobre; corrosión debido a la acción electrolítica ocasionada por el contacto de metales distintos.
• Toxicidad de algunos metales: envenamiento con plomo a través de tubos de agua de plomo o pinturas que contienen plomo; toxicidad causada por humos emitidos al soldar metales revestidos con o a base de cobre, zinc, plomo o cadmio.
Soluciones
• Se pueden reducir los costos con un empleo limitado de los metales haciendo modificaciones en el diseño que permitan el empleo de materiales alternativos más baratos.
• Para contrarrestar el calor y la condensación: evitar los techos con láminas de metal en áreas de intensa radiación solar y grandes fluctuaciones de temperaturas; techos de doble capa con espacio para ventilación de aire y capa inferior absorbente; superficie exterior reflectantes.
• Para evitar la corrosión: evite emplearlos en condiciones húmedas; renovar periódicamente los revestimientos protectores; en caso de metales diferentes, evite el contacto con arandelas no metálicas; evite el contacto entre los productos de cemento y el aluminio (mortero o concreto).
• Para reducir el ruido: vanos más cortos y revestimiento de bitúmen en la cara inferior de las láminas para techado; también detalles cuidadosos de los puntos de suspensión, y aplicación de capas aislantes o cielos rasos suspendidos.
• Para la resistencia al levantamiento: láminas más gruesas y uniones más fuertes.
• Para reducir la toxicidad: evitar el plomo o los componentes plomo cuando puedan estar en contacto con el apara para beber o la comida, buena ventilación de las habitaciones en donde se produce gases tóxicos.
Generalidades
Como los metales, el vidrio es un líquido solidificado. Es producido fundiendo arena, cenizas de sosa, piedra caliza, dolomita, alumina, feldespato, potasa, bórax, cristal desmenuzado (vidrio roto) y/o otros ingredientes, a aprox. 1500°C, dándoles formas y dejándolos enfriar lentamente (templar) para evitar agrietamiento. Aunque las primeras formas del vidrio fueron producidas hace miles de años, su producción en gran escala y empleo en las construcciones tiene menos de 2 siglos de antigüedad.
El vidrio no es un material esencial en las construcciones de bajo costo en países en desarrollo, pero ciertos productos del vidrio o incluso vidrio de desecho son ampliamente usados para mejorar la calidad de otros materiales, o el confort de interiores.
Aplicaciones
• Vidrio plano como vidrio plano transparente (con reflección y visión no distorsionada), vidrio fundido (usualmente transparente) o variedades especiales (para el control solar, aislamiento térmico, decoración, etc.) principalmente para vidriados de ventanas, a veces puertas, también para colectores solares, invernaderos, paredes Trombe (muro para el almacenamiento térmico).
• Bloques de vidrio aligerados (hechos uniendo por fusión fundiendo dos bandejas de vidrio) para paredes sin carga o pantalla para proporcionar luz y transmisión del calor solar.
• Fibra de vidrio, junto con otros materiales tales como el cemento, poliester y resinas epoxicas, para materiales de techo ligero o paneles de paredes de cerramiento parasoles, cisternas y otros elementos de cualquier forma deseada.
• Lana de vidrio, son de fibra de vidrio rociadas con un aglomerante y formadas en planchas o rollos, como material aislante térmico.
• Botellas recicladas empleadas como sustituto de bloques de vidrio aligerado.
• Vidrio de desecho, triturado como un polvo fino y mezclado con arcilla (7 partes de polvo: 3 partes de arcilla), actúa como un fúndente y reduce la temperatura necesaria para cocer los ladrillos en más de 50°C (ahorrando casi 50% del combustible). Los ladrillos son fuertes y resistentes al viento y a la lluvia. También se obtienen ladrillos fuertes y resistentes con 31% de vidrio triturado, 6% de arcilla, 7% de agua y 56% de ladrillos viejos triturados.
Ventajas
• Durabilidad, usualmente alta en condiciones normales, y buena resistencia a los productos químicos (con algunas excepciones) y agentes biológicos.
• Suficiente resistencia y elasticidad, tal que una lámina de vidrio común se puede doblar hasta 1/125 vo. de su vano.
• En regiones con estaciones frías se utiliza la energía solar captando el calor dentro de la edificación a través del vidrio («efecto invernadero»), proporcionando confort en los interiores y ahorrando combustible para calefacción.
• El vidrio puede ser reciclado.
Problemas
• El vidrio es frágil y por ello difícil de transportar; una instalación incorrecta, tensiones térmicas, impactos repentinos, etc. pueden romperlo.
• El vidrio roto puede causar serias heridas.
• La mayoría de variedades modernas de vidrio absorben gran parte de los rayos ultravioleta del sol, que son de vital importancia (especialmente para los niños) para la síntesis de la vitamina D y para destruir bacterias dañinas.
• Los ácidos fluorhídrico y fosfóricos, y los álcalis fuertes (ejem. sosa cáustica, removedores de pinturas alcalinos, productos de cemento) atacan al vidrio; el deterioro también es causado por la acción prolongada del agua.
• Aunque el vidrio no es combustible, se quiebra y luego se funde con el fuego.
Soluciones
• Los elementos pequeños de vidrio son fáciles de transportar y menos probable de romperse. Una buena alternativa a las ventanas acristaladas normales son las ventanas con persianas de vidrio regulables, especialmente en los trópicos húmedos, donde se necesita ventilación cruzada.
• El vidrio de baja calidad y más barato hecho principalmente de arena cuarzosa, no permite la visibilidad sin distorsión, pero deja pasar los saludables rayos ultravioleta.
• El agua que corre del concreto fresco debe ser retirada adecuadamente del vidrio para evitar deterioros. En condiciones secas, con regular limpieza, el vidrio es extremadamente duradero.
