Desarrollo de conexiones de madera reciclada para el uso estructural de bambúes en la construcción sostenible en Ecuador

Los bambúes leñosos, como la Guadua angustifolia Kunth y Dendrocalamus asper, han demostrado ser una buena opción estructural y arquitectónica para reducir el uso de madera, hormigón armado y metales en construcción; sin embargo, por sus características naturales, este uso representa un reto para arquitectos, ingenieros civiles, diseñadores y constructores, pues cada unión o ensamble requiere cortes, acoples y ajustes particulares, que necesitan mano de obra especializada y experta, si se quiere garantizar detalles como: a) que el área de contacto en la unión o ensamble sea estable, b) que sea estéticamente atractiva, c) que no se sobrepase las capacidades del material provocando rajaduras, roturas, fisuras o fallas estructurales, d) que sea exacta y precisa.

Si bien existen soluciones en el mercado para esta necesidad, la mayoría de ellas usan hierro o acero como material principal y cemento como material de relleno: la producción de metales y cemento conllevan alto consumo de energía agregada, y en su uso generan emisiones de CO2. Si bien estas opciones son consideradas como las más idóneas, generan problemas de fisuramiento y particiones a lo largo de las fibras de los elementos estructurales de bambú, por los parámetros de higroscopicidad de éstos, incompatibles con la rigidez de los morteros con base cementicia.
Por el mismo motivo, higroscopicidad y transpirabilidad del bambú, los elementos metálicos que se utilizan para los puntos de unión se ven expuestos a la oxidación atmosférica, lo cual provoca oxidación, corrosión y eventualmente pérdida de sección transversal, con lo cual, la capacidad resistente de estos elementos se verán reducidas.
La propuesta técnica de este proyecto para resolver los problemas anteriores, consistente en un sistema de conexiones para unir las piezas estructurales de bambú, tiene las siguientes ventajas:
a) es ambientalmente amigable y ecológicamente sostenible: se basa en el uso de madera reciclada para elaborar sus productos;
b) reduce los costos de implementos de la conexión: baja el costo total de la
obra y hace accesible el uso de este tipo de sistema constructivo para más persona;
c) aumento significativo de la superficie de contacto entre todos los cuerpos de la conexión, mejorando la transmisión de esfuerzos estructurales y mecánicos;
d) el proceso de fabricación y producción es relativamente simple y su uso intuitivo: no necesita mano de obra especializada, tampoco herramienta o maquinaria compleja.

Ya se cuenta con el sistema de conexiones definido, se han hecho pruebas iniciales de un tipo de madera usado en su elaboración y en la fabricación de los prototipos se han definido las características técnicas de la máquina para escalar la producción; falta identificar opciones de madera cuyo uso sea sostenible y ensayar su respuesta en laboratorio, diseñar y construir el equipo para escalar la producción de conexiones, realizar el estudio de mercado del producto y finalmente, transferir la innovación a través de cursos y medios de difusión académica: acciones que constituyen los fines de esta propuesta.

1. Realizar ensayos de laboratorio y pruebas de caracterización de los distintos materiales utilizados, para determinar las propiedades físicas y mecánicas de las conexiones AVECE elaboradas con maderas disponibles, conocidas y usadas en Ecuador para comparar su esfuerzo actuante
2. Fabricar la máquina de elaboración conexiones AVECE para ampliar su producción a escalas comerciales.

CEDIA, Fondos Fondos I+D+i Convocatoria 2023

Universidad Regional Amazónica Ikiam
Universidad Técnica de Ambato
Escuela Superior Politécnica de Chimborazo