Un horno para construcciones de madera seguras

La construcción con madera está experimentando un renacimiento en Suiza. Los investigadores de ETH en el campus de Hönggerberg están utilizando un simulador de incendios para probar componentes de madera para la construcción de edificios de todos los tamaños. El horno hecho a la medida permite simulaciones de escenarios de incendio realistas.

No todos los incendios de edificios se desarrollan de la misma manera. El material inflamable se incendia, la temperatura sube y el fuego crece y se propaga. El tamaño y las propiedades del compartimento, la carga de fuego, la temperatura y la concentración de oxígeno en la sala de combustión influyen en su desarrollo.

La adquisición más reciente del Instituto de Ingeniería Estructural en el Departamento de Ingeniería Civil, Ambiental y Geomática de ETH Zurich tiene como objetivo mostrar cómo se comportan las estructuras de madera en diferentes escenarios de incendio. Los conocimientos adquiridos a partir de esto ayudarán a ampliar las aplicaciones potenciales de la madera como material de construcción seguro y sostenible.

Incluyendo las medidas de renovación del edificio, el horno desarrollado especialmente para simulaciones de incendios cuesta alrededor de CHF 2,5 millones, tiene un aspecto robusto y está alojado en el edificio de calefacción del campus de Hönggerberg. Se compone de un cubo de metal reforzado con vigas de acero con una cámara de combustión de un metro de alto, un metro de ancho y casi 1,7 metros de largo.

El simulador de fuego está controlado por diez quemadores de gas unidos en mitades iguales a los dos lados largos. Pueden calentar el horno hasta más de 1.400 grados centígrados. Las pruebas se graban con varias cámaras fuera de la cámara de combustión, y también se puede analizar la composición de los gases de combustión.

"Podemos programar la temperatura del horno con precisión a tres grados y hacer lo mismo con el oxígeno en el horno", explica con orgullo Andrea Frangi. Los componentes de madera y otros materiales de construcción comunes también pueden cargarse con hasta 50 toneladas durante la prueba. El Profesor de Estructuras de Madera inició la adquisición del simulador de incendios y participó en la determinación de sus especificaciones. "El horno nos permite simular varios escenarios de incendio y estudiar su impacto en las estructuras de madera".

La construcción con madera está en auge en Suiza, y los edificios están creciendo. Los edificios de madera de gran altura que van desde los 75 a los 108 metros de altura están actualmente planificados o ya están en construcción en Regensdorf, Zug, Winterthur y Zúrich. El hecho de que esto sea posible también se debe a un trabajo de investigación de décadas, como el realizado por el grupo de Frangi con el simulador de incendios. Los nuevos productos y tecnologías de construcción para conectar componentes de madera también facilitan construcciones cada vez más grandes e inusuales.

Antes de 2004, en Suiza solo se permitían edificios de dos pisos con estructuras de madera. A partir de 2005, el umbral se elevó a seis pisos y, desde 2015, ya no existe un límite superior. "Los edificios de gran altura planificados son, sin duda, proyectos emblemáticos", dice Frangi. "Sin embargo, la madera se ha establecido durante mucho tiempo como material de construcción para edificios de altura media y es atractiva debido a su buena relación precio-rendimiento, sostenibilidad y seguridad".

Esto último puede resultar sorprendente, pero mientras que las vigas de acero pueden deformarse y, en consecuencia, volverse inestables en caso de incendio, las construcciones de madera pueden conservar su integridad estructural durante más tiempo.

La capacidad portante de una viga de madera en caso de incendio viene determinada fundamentalmente por su tamaño. Si la viga arde, unos cuatro centímetros por hora, se convierten de leña en carbón vegetal en las caras expuestas al fuego. Los posibles puntos débiles son los elementos de conexión y los detalles constructivos. Para ampliar las aplicaciones potenciales de la construcción de madera moderna, Andrea Frangi y su equipo desean investigar más a fondo el comportamiento de combustión de los elementos estructurales de madera y las conexiones en condiciones realistas. "El sector de la construcción provoca una gran parte de las emisiones que dañan el clima. Con nuestra investigación, podemos ayudar a garantizar que se utilice aún más madera como recurso renovable y que ahorra CO2 como material de construcción", dice Frangi.

Proporcionado por ETH Zúrich