Guía Práctica de Inspección y Diagnosis de Madera Estructural

El objetivo de esta guía es recopilar las técnicas y procedimientos que se utilizan para inspeccionar sobre madera estructural en construcción, así como establecer una metodología de aplicación controlada de dichas técnicas y procedimientos.

Podremos encontrar estructuras de madera tanto en construcciones nuevas o relativamente nuevas, como en construcciones con decenas de años o incluso siglos de antigüedad y con muy variados estados dependiendo de la ubicación, uso, mantenimiento, control, etc. que hayan recibido por parte de los propietarios o inquilinos de las mismas.

Además no es necesario que los objetos a ensayar tengan un valor histórico-artístico, aunque esta sea la razón principal en gran parte de los casos, sino que en algunos casos puede llegar a ser por el carácter singular (valor sentimental, estratégico, etc.) de los mismos.

En muchas ocasiones estas estructuras de madera han sufrido un abandono excesivo sin embargo aunque su apariencia exterior pueda ser alarmante, su capacidad estructural no se encuentra demasiado mermada, ya que en su construcción se sobredimensionaban los elementos estructurales para asegurar un buen comportamiento a lo largo del tiempo (muros de carga de hasta 75-80 cm. de grosor, separación entre las bovedillas de los forjados pequeñas, etc.).

Por el contrario también juega en su contra que en muchos casos se utilizaba alguna estancia, para guardar parte del ganado, de la cosecha, etc. , y esto ha ocasionado a menudo que la madera, como material orgánico que es, quede en mal estado.

Los daños y defectos en una estructura de madera se deben principalmente a cuatro causas:

• Degradación Biótica. Causada por la acción biodegradadora de organismos xilófagos, ya sean insectos sociales como las termitas o insectos de ciclo larvario como las carcomas o polillas (anóbidos, cerambícidos, etc.), o se trate de hongos de pudrición (parda o cúbica, blanca, etc.) o cromógenos (azulado).
• Degradación Abiótica. Causada por la exposición a la intemperie (viento, rayos solares, agua) o al fuego.
• Inestabilidad Dimensional. Se debe a que la madera es higroscópica y anisótropa; según las condiciones ambientales, hincha y contrae de forma irregular en distintas direcciones, lo cual provoca fendas, hendiduras, etc.
• Falta de Calidad Estructural. Puede deberse al uso inapropiado de especies de madera, a la presencia de defectos internos (nudos, fendas, madera juvenil, madera de reacción, etc.), a deficiencias en el cálculo de las estructuras o simplemente al efecto de la edad acusados por la madera.

Las conclusiones prácticas obtenidas tras la inspección de madera se plasman posteriormente en un informe técnico que contiene las recomendaciones necesarias en cada caso, a nivel estructural, curativas o preventivas del lugar analizado, junto con los planos de situación de las catas y las fotografías más representativas de los datos recogidos.

Algunas de las recomendaciones recogidas en el informe podrían ser estas:

• Eliminación de los focos de humedad existentes que afectan a la madera.
• Las reparaciones y sustituciones de los elementos tanto estructurales como no estructurales.
• Los tratamientos preventivo-curativos aplicables para cada caso.
• Recomendaciones prácticas para un buen mantenimiento de la madera puesta en obra.

Inspección de Estructuras de Madera

Métodos de Evaluación Madera Estructural

A lo largo de los años se han realizado inspecciones de maderas sencillas con herramientas tradicionales. Con la llegada de nuevos avances tecnológicos en el sector industrial, forestal, etc., se han ido adaptando métodos y técnicas de carácter no destructivo que han ayudado a que los resultados obtenidos den una imagen más acertada de la situación real en la que se encuentran las estructuras de madera.

Técnicas y herramientas tradicionales:

• Determinación visual del ataque por agentes xilófagos en madera. Dependiendo de los restos encontrados, galerías terrosas de termitas, agujeros de salida de insectos no sociales, etc. se determinará el tipo de agente biodegradador.
• Punzón, taladro, destornillador o formón, para valorar el estado de degradación de la madera y extraer muestras.
• Detalle del uso de un punzón para detección de degradación de maderas.
• Martillo de nylon o en su defecto de metal, para golpear la madera en busca de zonas huecas o del mal estado en la madera.
• Lupa, linterna, etc., para analizar visualmente el tipo de ataque.

Nuevas tecnologías no destructivas:

• Resistógrafo. Es un equipo de evaluación que permite determinar la pérdida de densidad en la madera debida a ataques de agentes biodegradadores. Estas pérdidas de densidad pueden deberse a huecos interiores originados por túneles de termitas, o bien a las galerías de las larvas de otros insectos xilófagos como la carcoma. Se compone de un taladro, con una broca de 3 mm de diámetro y un sistema que permite medir la resistencia que ofrece la madera a ser taladrada por medio de la medida del consumo energético. Nos permite valorar, de forma comparativa, la resistencia de la madera así como huecos o pudriciones internas de la madera que puedan estar presentes en elementos de construcción en madera. En general aplicaremos el resistógrafo en las zonas de contacto de la madera con otros elementos constructivos, como son la unión viga-muro de madera, viga-pilar de madera, marco-suelo de madera, etc.
• Higrómetro de resistencia. Determina el porcentaje de humedad interna de la madera mediante un sistema de medición de la resistencia eléctrica. Tenemos que saber que en el momento en el que el valor de humedad supere el 15%, se considera que la madera está demasiado húmeda, lo cual disminuye su resistencia mecánica y aumenta el riesgo de ataques por hongos o insectos xilófagos que finalmente acabaría dañando la estructura de la madera o alterando la calidad de la madera.
• Equipo de transmisión-recepción de ultrasonidos (MOE, MOR). Determinada el grado de elasticidad y de rotura en madera. Este equipo se compone de un emisor y un receptor de ondas ultrasónicas que determinan el MOE y el MOR en función de la velocidad de propagación de las ondas y de la densidad de la madera estructural.

Para la utilización del equipo de transmisión-recepción de ultrasonidos (MOE, MOR), se coloca el emisor en un extremo del elemento de madera (viga, columna, pilar) a analizar y el receptor en el extremo opuesto a la máxima distancia posible y con una inclinación nunca superior a 30º respecto a la dirección longitudinal. Para su colocación es necesario realizar unos taladros previos para fijar los sensores. Para un correcto cálculo del MOE y el MOR es necesario introducir una serie de parámetros como son la distancia entre sensores, la especie de madera, etc.

Para la realización de la determinación de las alteraciones estructurales es necesario contar una serie de equipos auxiliares que enumeramos a continuación:

• Cámara fotográfica, para tomar muestras visuales de los ataques y degradaciones de la madera para su evaluación.
• Equipos elevadores eléctricos o escaleras manuales, para acceder a los lugares donde se encuentra la madera a analizar.
• Medios de iluminación (linternas, focos, etc.) en el caso de no disponer de buena luz natural para inspección visual de la madera.
• Equipos de protección para trabajos en altura (arneses, ropa de trabajo, mascarillas, etc.).
• Herramientas manuales para trabajar la madera (sierras, formones, martillo) utilizadas para la extracción de muestras para el laboratorio (análisis de especie de madera, del insecto, hongo, etc.).

Tipos de Degradación de la Madera Estructural

Las posibles degradaciones encontradas generalmente en la madera pueden ser principalmente de dos tipos de agentes:

Agentes de origen abiótico:

• Radiación solar (rayos infrarrojos, ultravioletas, etc).
• Acción del agua (erosión, contracción, dilatación, etc.).
• Acción del fuego.
• Falta de calidad estructural por un diseño estructural incorrecto, por abandono, mal uso, etc.
• Por instalación defectuosa o incorrecta elección de la madera o el material.

Agentes de origen biótico:

• Hongos de pudrición
  • Pudrición blanca o fibrosa
  • Pudrición parda o cúbica
• Hongos cromógenos
  • Azulado
• Insectos de ciclo larvario
• Insectos sociales

Dentro del grupo Insectos de ciclo larvario, encontramos diferentes insectos que son potencialmente peligrosos para mantener en buenas condiciones el estado de la madera:

• Polilla: Líctidos (Lyctus brunneus Steph). Adultos con forma alargada, de color marrón oscuro, de 3 a 7 mm de longitud. Galerías: 1mm de diámetro con serrín Orificios de salida circulares de 1 a 2 mm de diámetro. Serrín: muy fino, como polvos de talco, montoncitos justo debajo del orificio. Orificios en la madera (1mm): huellas de salida del insecto adulto.
• Carcoma fina: Anobios (Anobium punctatum De Geer). Adultos de 3 a 5 mm de longitud, color pardo-negruzco. Galerías: 2…3mm de diámetro con serrín menos fino. Orificios de salida (1…3mm de diámetro): huellas de salida del insecto adulto. Serrín: granulado y alargado, inundando las galerías interiores.
• Carcoma gruesa: Cerambícidos (Hylotrupes bajulus L.). Adultos de 10 a 20 mm de longitud, de color negruzco, con densos pelos blanquecinos y protórax con dos manchas claras características. Galerías: 6mm con serrín muy basto y no es expulsado al exterior. Orificios en la madera (6mm): huellas de salida del insecto adulto en forma elíptica.

Dentro del grupo de insectos sociales, el más preocupante es la térmita. Y dentro de estas, las que con mayor frecuencia encontramos en construcciones humanas son:

• Reticulitermes grassei. Subterránea.
• Reticulitermes banyulensis. Subterránea.
• Kalotermes flavicollis Fabr. Madera seca.

Inspección de la Madera en Obra

Reconocimiento exterior

Antes de entrar a analizar la estructura interior de la madera estructural, cubiertas, forjados, etc., es necesario tomar datos referentes a la construcción en el exterior, ya que generalmente los problemas que se dan en el interior de las construcciones vienen ocasionados por defectos exteriores.

Los elementos a analizar son los siguientes:

• Muros, fachadas, deslunados, patios interiores, etc. (grietas, desplazamientos, humedades, desconchones, etc.).
• Conducciones de agua en aleros y fachadas (roturas, taponamientos).
• Aleros (roturas).
• Cubiertas (filtraciones por goteras, flechas o deformaciones anómalas).

Reconocimiento interior

Una vez recogidos y anotados todos los datos observados en los elementos exteriores, comprobaremos como se trasladan y afectan estos a los elementos interiores para determinar el estado de la madera.

Para una correcta evaluación de la obra a analizar es necesario conocer las condiciones de los elementos, es decir si están a la vista o bien están ocultos por falsos techos o cubiertas sin acceso desde el interior. En el caso de estar ocultos, se harán pequeñas catas en los lugares con más riesgo de posibles ataques y dependiendo de los resultados obtenidos se continuará en zonas próximas o se realizarán nuevas catas para comprobar el estado de la madera. La realización de los análisis debe ir documentado con un plano de situación realizado de forma previa a la inspección.

De la misma forma se debe conocer la distribución y el número de los elementos a inspeccionar ya que la evaluación no se hace sobre el total, sino sobre una muestra representativa. El número de muestras a tomar variará en función de la degradación de la madera que se observe.

Los indicios de degradación más comunes que encontraremos pueden ser:

• Restos de regueros o canales, nidos secundarios, restos de madera atacada por la acción de las termitas.
• Agujeros de salida del adulto en insectos no sociales, serrín, túneles en la madera, etc. (líctidos, anobios, cerambícidos, etc.).
• Desplazamiento en elementos estructurales de madera (desniveles o curvas en forjados, grietas en suelos, etc.).
• Manchas de humedad en paredes, falsos techos, rincones ocultos, viguetas, etc.
• Restos de hongos (cuerpos de fructificación, micelio, etc.)

Para ello observaremos toda la superficie haciendo especial hincapié en las zonas de riesgo más comunes:

• Falsos techos de madera y otros elementos.
• Marcos de madera y hojas en puertas de paso.
• Testas de vigas de madera y viguetas incrustadas en muros.
• Paredes (manchas, desconchados).
• Interiores de armarios empotrados.
• Conducciones y almacenajes de agua en baños o cocinas (bajantes, tuberías, pozos, etc.).
• Cajones de persianas en ventanas y puertas de madera.
  Sótanos.

Una vez localizados los indicadores de posibles agentes degradadores se procede a la elección de los lugares en los que se realizará la evaluación del estado real de la madera.

Inspección y Evaluación de Vigas de Madera

La aplicación de tecnologías que consigan mejorar los procesos de diagnóstico, protección, conservación, restauración y explotación sostenible de edificios históricos es una práctica necesaria para los agentes involucrados en su gestión y conservación.

Un elemento clave en cualquier edificio construido con madera son las vigas. El análisis no destructivo, utilizando instrumentos como los comentados anteriormente, tiene ventajas suficientes como para convertirse en la técnica más utilizada en un futuro próximo en proyectos de restauración o rehabilitación de estructuras de madera.

Presenta la ventaja de que el daño causado sobre estos elementos estructurales resulta insignificante en comparación con los métodos de diagnóstico estructural utilizados antaño. Puede utilizarse tanto para vigas de madera maciza como para vigas de madera laminada encolada.

Analizando los resultados obtenidos en el análisis puede determinarse el estado interno de la viga, su estado de conservación, la presencia de agentes xilófagos (termitas, hongos de pudrición, carcoma) actualmente o en el pasado, su densidad, su humedad, su módulo de elasticidad y su resistencia a flexión.

El módulo de elasticidad y la resistencia a flexión permiten clasificar las vigas de madera según la categoría de clases resistentes introducida por el Código Técnico de la Edificación (C18, C24, etc.). A partir de estos valores, el profesional puede calcular si la viga de madera está en condiciones de soportar las cargas a las que se encuentra sometida o si, por el contrario, necesita ser sustituida o reforzada. El cálculo estructural de las vigas resulta imprescindible para cualquier rehabilitación en la que se plantee conservar el mayor número de vigas posibles.

Se recomienda también soluciones de tratamientos (físicos, químicos y biológicos) y de refuerzo (mecánico, químico) para las vigas que presentan deficiencias. Gracias a los nuevos materiales que se han ido desarrollando, existen muchas soluciones económicas para el refuerzo de vigas.

Ensayos Complementarios de Laboratorio

Determinación del módulo de elasticidad y resistencia a la flexión de la madera (Grindosonic)

Este método es similar en concepto al método de transmisión-recepción de ultrasonidos. En este caso la onda es provocada por un impacto realizado con un martillo provocando una vibración que se transmite a lo largo de la muestra hasta el receptor. En función de la velocidad de propagación obtendremos un valor de MOE y de MOR.

La ventaja de este método frente al método de ultrasonidos es la precisión de los resultados, sin embargo el principal inconveniente es que no se puede realizar in situ, únicamente con piezas no instaladas.

Determinación de la especie de madera

Este ensayo es necesario para poder comparar los datos de Modulo de elasticidad y de rotura obtenidos del análisis realizado con los métodos no destructivos con los datos bibliográficos ya que son específicos para cada especie.

Para la determinación de la especie es necesario tomar muestras de los diferentes tipos de madera encontrados en la inspección. Se preparan cortes micrométricos en las tres direcciones principales de la madera:

• Transversal
• Tangencial
• Radial

Posteriormente se tiñen las láminas resultantes y con la lupa o el microscopio se comparan con las características morfológicas de la especie.

Mantenimiento de la Madera

Actuaciones aconsejadas para el tratamiento de la madera:

Eliminación de las Humedades

• Impermeabilización y drenaje de los muros y el terreno.
• Reparación o sustitución de los tejados en mal estado para que no afecte a la madera.
• Mantener limpias las canaletas y las bajantes pluviales.
• Reparar las conducciones de agua corriente y los desagües.
• Mantener una buena ventilación en el interior del edificio, sobre todo en las zonas donde se encuentra la madera.

Reparación de Elementos Estructurales y No Estructurales

• Refuerzo de las cabezas e incluso de las vigas completas en toda la longitud de las vigas (hormigón, metal, etc.).
• Reparación con técnicas de consolidación de la madera dañada (resinas poliméricas, fibra de vidrio, etc.).

Sustitución de los Elementos Estructurales y No Estructurales

• Por elementos de madera maciza o laminada preferiblemente con algún tipo de protección aplicada.
• Por elementos alternativos (metal, hormigón, etc.)

La elección del material utilizado para la reparación de las cubiertas o forjados dependerá de si van a quedar al descubierto o por el contrario se va a cubrir con falsos techos. En este último caso se deberían habilitar registros en los techos para futuras revisiones de la estructura de madera.

Resumen de Tareas a Realizar en la Inspección de Madera

Resumen de pasos a seguir en una inspección o diagnosis de madera estructural:

Toma de Datos Exterior

• Muros, fachadas, deslunados, patios interiores, etc. (grietas, desplazamientos, humedades, desconchones, etc.)
• Conducciones de agua en aleros y fachadas (roturas, taponamientos)
• Aleros (roturas)
• Cubiertas (filtraciones por goteras, flechas o deformaciones anómalas)

Toma de Datos Interior

• Falsos techos.
• Marcos y hojas en puertas de paso.
• Testas de vigas y viguetas de madera incrustadas en muros.
• Paredes (manchas, desconchados.).
• Interiores de armarios empotrados.
• Testas de vigas y viguetas incrustadas en muros.
• Conducciones y almacenajes de agua en baños o cocinas (bajantes, tuberías, pozos, etc.).
• Cajones de persianas en ventanas y puertas de madera.
• Sótanos.

Estos datos serán referentes a indicios de biodegradación como:

• Restos de regueros o canales, nidos secundarios, restos de madera atacada por la acción de las termitas.
• Agujeros de salida del adulto en insectos no sociales, serrín, túneles en la madera, etc. (líctidos, anobios, cerambícidos, etc.).
• Desplazamiento en elementos estructurales de madera (desniveles o curvas en forjados, grietas en suelos, etc.).
• Manchas de humedad en paredes, falsos techos, rincones ocultos, viguetas, etc.
• Restos de hongos (cuerpos de fructificación, micelio, etc.).

Estos se toman tanto con los equipos y técnicas tradicionales (reconocimiento visual, martillo, destornillador, etc.) como con los equipos y nuevas tecnologías no destructivas (Resistógrafo, equipo de ultrasonidos, higrómetro)

Realización de los ensayos complementarios en el laboratorio

• Determinación del módulo de elasticidad y resistencia a la flexión en piezas reales en el caso de tenerlas (Grindosonic).
• Determinar las especies de madera en las muestras recogidas.