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Tecnología

Lindos, seguros y baratos

Con el empleo de nuevas técnicas de construcción y un tratamiento químico adecuado, los puentes de madera se convierten en una interesante opción frente los de hormigón

Los puentes de madera están de regreso. Pero ahora son más eficientes, durables y lindos, y capaces de disputarles su lugar a los puentes de hormigón en igualdad de condiciones de seguridad, uniendo extensiones de hasta 30 metros, dentro de las ciudades o sobre las carreteras. La madera ha sido siempre el material más utilizado para la construcción de puentes en Brasil, y ayudó así en el proceso de ocupación del territorio nacional, al acortar caminos sobre ríos y arroyos. Con todo, con el correr de los años dichos puentes pasaron por un proceso de deterioro que llevó a su consiguiente reemplazo -especialmente en razón del uso de maderas sin el tratamiento adecuado-, con lo cual cedieron su lugar a las estructuras de hierro y de hormigón armado.

Pero esta trayectoria está empezando cambiar debido al empleo de nuevas técnicas de construcción y a los cuidados especiales que plantean los investigadores del Laboratorio de Maderas y Estructuras de Madera (Lamem) de la Escuela de Ingeniería de São Carlos (EESC) de la Universidad de São Paulo (USP).

Los nuevos sistemas de construcción combinan técnicas provenientes de otros países con la materia prima surgida de la reforestación en Brasil, especialmente tratada para afrontar las condiciones locales de humedad y de ataque de insectos y hongos. Una de las ventajas también rescatadas y confirmadas por los investigadores es el bajo costo de estas construcciones. Pueden erigirse puentes a un valor estimado de entre 300 y 600 reales el metro cuadrado, mientras los de concreto cuestan entre 1.000 y 1.400 reales el metro cuadrado.

Los nuevos puentes de madera soportan cargas idénticas a sus similares de hormigón y, en muchos casos, configuran en el ambiente un paisaje más agradable. Para demostrar todas estas cualidades y difundir el empleo de este tipo de construcción, se han construido siete puentes bajo la supervisión directa de los investigadores en algunas ciudades del interior de São Paulo, Minas Gerais y Goiás, mediante la transferencia de la tecnología a los ingenieros del Departamento de Carreteras y Vialidad (DER, sigla en portugués) dependiente de la Secretaría de Transportes del Estado de São Paulo y a los ingenieros municipales en el marco de cursos de actualización.

El primero se erigió en el ambiente urbano hace un año; en São Carlos, sobre el arroyo Monjolinho. Y el más reciente en plena Sierra do Mar, en el así denominado Caminho do Mar, la primera carretera que conectó São Paulo con la zona llamada Baixada Santista. “Estamos con ello mostrando que la madera compite muy bien con otros materiales en los apartados de peso, resistencia y durabilidad, independientemente del tamaño de los vanos que el puente sortea o de las cargas que deberá soportar”, explica el profesor Carlito Calil Júnior, coordinador de las investigaciones realizadas en el Lamem. Calil pone de relieve también los beneficios ambientales.

“El uso de la madera tiene un carácter renovable, al contrario que el acero o el cemento, que incluso requieren de grandes cantidades de energía para su producción. El cultivo de madera de reforestación también ayuda al secuestro y almacenaje del carbono de la atmósfera, que transcurre en forma intensa durante el crecimiento de los árboles hasta llegar a la edad adulta.”

Tránsito y cargas
Los nuevos sistemas permiten la construcción de puentes en con vigas y en láminas, o también mixtos, combinando madera y una cobertura de concreto. Todos ellos pueden utilizarse en ciudades y en carreteras municipales, estaduales o federales, incluso en aquéllas con gran flujo de tránsito, sin restricciones en términos de carga, pues se los proyecta siguiendo las mismas normas de ejecución y de seguridad utilizadas para las estructuras en general, impartidas por la Asociación Brasileña de Normas Técnicas (ABNT).

Entre los nuevos sistemas, el de postesado (aplicación de tensiones) es el más perfeccionado, hecho con láminas de madera formando una sola placa, atravesada por barras rígidas de acero especial ultrarresistente (una técnica denominada dywidag), o por cordones, un conjunto de varios cables de acero también de alta resistencia. La técnica consiste en perforar la madera de metro en metro para la inserción de barras o cables de acero que son tensados con fuerza controlada, con lo que se asegura que la placa de madera adquiera rigidez transversal (de una punta a la otra), y no solamente longitudinal (en el sentido del ancho del ponte).

Para preservar el conjunto, tanto las barras como los cables de acero son resguardados por una vaina de protección y revestidos con grasa para evitar una posible corrosión ocasionada por el contacto del acero con los productos químicos utilizados en el tratamiento previo de la madera. Esta protección química es fundamental para la duración de los puentes. Se hace con una solución hidrosoluble de sales de cobre, cromo y arsénico (CCA) y otra que utiliza boro en lugar de arsénico (CCB), que libran a la madera de la acción de los hongos y los insectos, preservándola para su uso durante más de 30 años, ante los cinco años de vida que tendría sin tal tratamiento.

El sistema de postesado, desarrollado en Canadá en la década de 1970 para reforzar los puentes de madera laminados preexistentes, empezó a utilizarse también en Estados Unidos y posteriormente en Brasil. En este país se emplearon el pino y el eucalipto, tratados en condiciones propias de la región en cuanto a humedad y temperatura. En São Carlos los estudios sobre puentes de madera con este sistema tuvieron inicio en 1992, seis años después de la construcción del primer puente de este tipo, a cargo del Forest Products Laboratory (FPL) o Laboratorio de Productos Forestales de Madison, Estados Unidos, donde Calil Júnior hizo un seguimiento de los ensayos de evaluación de las cargas en la estructura, y de la variación de humedad y temperatura.

Luego del estudio de las técnicas, y con el proyecto temático financiado por la FAPESP e iniciado en 2001, se evaluaron en São Carlos tres especies de eucalipto (Eucaliptus grandis, E. citriodoraE. saligna) y dos de pino (Pinus taeda yP. elliottii) de reforestación e igualmente tratadas. “El pino utilizado en América del Norte es más denso, y por tal motivo es naturalmente más resistente que el brasileño. Con el eucalipto ocurre el contrario. Acá es mucho más resistente. Aunque con el sistema de postesado no hay necesidad de usar una madera de alta resistencia, pues tanto el acero como el cable transversal refuerzan su solidez”, explica Calil Júnior.

En el sistema de postesado el peso de la carga se distribuye por toda la extensión del puente. Sin embargo, para vanos de hasta 10 metros es conveniente que los puentes se construyan en placas de madera -en piezas serradas o laminadas encoladas-, siempre formando un elemento único. En caso de vanos de entre 10 y 20 metros, los puentes deben construirse mediante un sistema de placas con espacios entre cada placa ubicados a una distancia de un metro, formados por láminas de un ancho tres veces mayor que las demás del conjunto.

Para vanos superiores a 20 metros se utiliza el sistema cajón, que consiste en dos placas superpuestas en dos planos, uno superior y el otro inferior. Estas placas también deben conectarse entre sí a través de láminas de mayor ancho de metro en metro, formando túneles cerrados por las partes superior e inferior de la estructura. En Brasil, los dos primeros puente construidos con ese sistema se erigirán en el campus 2 de la USP de São Carlos, uno hecho con madera laminada encolada y el otro con piezas compuestas de compensado de madera encolada. Otra construcción que ya ha sido finalizada en dicha ciudad es una pasarela en curva construida en la USP, que conecta el Laboratorio de Madera con el Departamento de Ingeniería de Estructuras, donde se aplicó la tecnología de placa de madera laminada con postesado utilizando pinos de reforestación.

Cobertura de concreto
Hasta el momento, la mayoría de los puentes construidos, como el de Caminho do Mar, es tipo mixto, hechos en madera y concreto, porque son más fácilmente edificados, y a un costo menor. Este sistema utiliza pieza rollizas (tablas de árboles tratados) en la parte inferior, con conexiones metálicas en barras de acero común incrustadas en la madera e inmovilizadas con concreto, que recubre la estructura y posteriormente alberga el asfalto. La opción por las piezas rollizas se debe a la constitución de las piezas y a su costo, dos veces menor que el de la madera aserrada. “En este caso, un punto importante es el desarrollo de fibras retorcidas en el transcurso del crecimiento natural del árbol. No obstante esta característica, junto con la rigidez, se pierde cuando la madera es aserrada”, explica Calil.

Otra posibilidad es la construcción de puentes con piezas rollizas tratadas, de alta resistencia y bajo costo, y piezas laminadas entrelazadas unidas con bulones, o también con piezas de madera laminada encolada, que utilizan un tipo de resina sumamente adherente. La ventaja de los laminados encolados radica en la posibilidad de construir vigas sin límites de longitud y con total control del material, incluso con extensiones superiores a los 30 metros. Con todo, éstos tienen costos considerablemente altos: alrededor de 2 mil reales el metro cúbico, frente a los 300 reales de la madera rolliza tratada.

Calil reconoce que las estructuras de madera enfrentan todavía problemas a causa de un prejuicio relacionado con la utilización durante muchos años de maderas sin el tratamiento adecuado que dotase de duración a los puentes. Este factor, que aún genera desconfianza de parte de los constructores, sumado a la escasez de mano de obra calificada, impide la diseminación de este tipo de construcción.

El viraje referente a la falta de profesionales especializados en la edificación de puentes de madera se inició con dos cursos dictados en São Carlos para los instructores del Servicio Nacional Industrial (Senai), para que actúen en la formación de personal con calificación específica para trabajar con ese tipo de material. “Durante las clases abordamos desde las propiedades de la madera hasta los detalles de las estructuras y las construcciones.”

Una legislación de avanzada
Brasil se encuentra a la delantera en el área de tecnología de desarrollo de estructuras de madera en Sudamérica. Al margen del Laboratorio de la USP de São Carlos, otros grupos también investigan el tema en la Universidad Estadual Paulista (Unesp), en la Escuela Politécnica de la USP y en la Universidad Estadual de Campinas (Unicamp), con el fin de formular una norma brasileña específica para la construcción de puentes de este tipo, como un anexo a la norma de estructuras de madera, también formulada por la EESC y por la Escuela Politécnica, y adoptada por la ABNT en 1997.

Los investigadores de São Carlos también solicitaron ante el DER un estudio sobre las condiciones de los puentes de madera existentes en el estado de São Paulo, con el fin de brindar apoyo tecnológico para la recuperación de los mismos o para la construcción de otros nuevos.

“La idea es que esto tenga vigencia también en otros estados, a ejemplo de Goiás, donde se construyeron dos puentes en el municipio de Catalão con base en los estudios desarrollados acá y transferidos mediante el dictado de cursos y la edición de manuales de asistencia para los ingenieros de cualquier municipio del país”, dice el investigador. “Enviamos cartas a todos los municipios del estado de São Paulo y cuando surge un interés de parte de las intendencias, dirigimos los proyectos sin cargo y con las debidas recomendaciones en lo que se refiere a materiales, al proceso de construcción y al mantenimiento”.

El municipio que opta por los puentes de madera se responsabiliza únicamente por el costo de la construcción, mientras que los investigadores del Laboratorio de Madera se encargan de aplicar la tecnología desarrollada en la universidad, incluso formando mano de obra especializada. “No queremos construir, sino enseñar a construir.”

El Proyecto
Programa de Emergencia de Puentes de Madera para el Estado de São Paulo
Modalidad
Proyecto Temático
Coordinador
Carlito Calil Júnior – Escuela de Ingeniería de São Carlos – USP
Inversión
R$ 516.094,73 y US$ 112.202,55

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