WPC, La “revolución” en materiales sustitutos de la madera

Alexandra Colorado Castro

Editora

La aceptación, las investigaciones, los resultados sobre sus múltiples propiedades y el alto aprecio hacia la madera –que se ha convertido en ocasiones en un aprovechamiento desmedido– ha llevado a la industria forestal a desarrollar una interesante variedad de productos alternos al recurso natural para que sean empleados en distintos campos, desde la fabricación de muebles hasta la construcción de obras civiles.

Precisamente, una de esas alternativas que actualmente se utiliza con éxito, especialmente, en acabados arquitectónicos, que combina las virtudes de la madera junto con la resistencia de algunos polímeros, y cuyo mercado ha crecido de manera importante desde su desarrollo y primeras aplicaciones –hace casi treinta años en Estados Unidos– es el conjunto de los WPC (Wood & Plastic Composites) o compuestos de plástico y fibra de madera.

Se trata de una serie de compuestos que nacieron como alternativa para el reciclaje de fibras de madera y para responder a la necesidad expresa del sector constructor que demandaba elementos altamente resistentes a la intemperie, y que hoy incluso exhiben propiedades físico-mecánicas muy similares a las maderas de mediana densidad (1).

Sus fortalezas están en lo práctico de su utilización, pero también en lo económico, lo ambiental y lo ecológico porque no solo reducen el costo de las obras sino que también –por llegar a ser hasta un 90 % fabricado con materiales reciclados– reducen la presión sobre los bosques.

El siguiente artículo presenta a esta revelación industrial que ha ganado terreno en el mercado mundial por mostrarse como un eficiente opción frente a la madera natural con las bondades de su calidez y apariencia; y por ofrecer larga vida a los elementos fabricados con ella –entre otras, su principal ventaja– pues a la intemperie pueden permanecer inalterable hasta 30 años.

Es un aliado desde hace años de los arquitectos y constructores en distintos países, y una innovación que, lentamente, descubren los locales pero que, posiblemente, será uno de los insumos más empleados por los amantes de la madera en construcción, en todo el mundo.

¿Qué es WPC?

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La tecnología WPC, cuyas siglas en inglés traducen Wood & Plastic Composites, consiste en la mezcla de fibras de madera o bambú con PVC –que ofrece gran resistencia a la intemperie por lo que se utiliza principalmente en exteriores– o polietileno de alta densidad (HDPE) –de alta resistencia a la abrasión y de mayor uso en interiores– aglutinados con aditamentos (aditivos) o resinas especiales y multifuncionales que cumplen funciones estabilizadoras, pigmentadoras, fungicidas, insecticidas y protectoras ante la radiación (UV).

En el proceso de su fabricación, los componentes se funden en una sola mezcla (2) –en la que el plástico caliente encapsula las fibras vegetales en casi un 100%– para conformar un material unificado que tras su paso por un molde sale extruido en forma de perfiles tubulares (similares a los de aluminio) del largo que sea necesario a los cuales se les proporciona color, impresión de texturas y bajos relieves.

Precisamente, esa etapa de acabados es la más compleja del proceso de fabricación y la que exige un mayor aporte tecnológico pues requiere equipos de precisión capaces de replicar lo más cercanamente posible la apariencia natural de la madera; finalmente es un material para acabados y para el consumidor final, más que la mezcla, este es el aspecto que determina su elección y compra.

En general, en las aleaciones de WPC se utiliza una amplia variedad de fibras vegetales –principalmente material de reciclaje proveniente de estibas, empaques, construcciones, y viejos acabados– cuya condición es solo que puedan ser pulverizadas para que se aglomeren térmicamente con el PVC o con el polietileno de alta densidad que también es, con frecuencia, material reciclado.

Ya, a nivel de propiedades, el WPC presenta gran similitud con las maderas de densidad media, no así con las de densidad alta que tienen mejor comportamiento que el compuesto, en cuanto a dureza, mayor resistencia a la deformación y mayor resiliencia pues el WPC –por incluir material plástico– presenta bajo módulo de elasticidad longitudinal. En materia de comportamiento en uso, este depende, en buena medida, de los porcentajes de materiales o compuestos principales (fibras y polímero) utilizado en la mezcla.

“Cuando un WPC posee menos del 60 % de fibras naturales, los perfiles expuestos a intemperie tienden a torcerse o pandearse por efecto del calor del sol y es necesario asegurarlos con soportes a distancias menores que cuando tienen un mayor contenido de fibras vegetales o que cuando están hechos de madera natural. Hay una correlación entre el contenido de fibras vegetales y su desempeño”, explica Gustavo Garzón, arquitecto

La resistencia a la intemperie baja considerablemente cuando el contenido de fibras vegetales sube de 70%. La resistencia a la deformación se estabiliza a un contenido de fibras del 60%. La resistencia a la flexión sube cuando el contenido de fibras llega a 60%. Fuente: Washington State University, Louisiana State University – USA / Gustavo Garzón.

En efecto, un WPC con bajo contenido de fibra vegetal tiene mayor tendencia a deformarse que uno con alta, mientras que uno de contenido muy alto de fibra vegetal ofrece poca durabilidad en la intemperie –tal como ocurre con la madera natural–, de allí que los investigadores del insumo hayan establecido como punto ideal de cruce de estas variables, alrededor del 60% de contenido de fibras vegetales.

En materia de dimensiones, los fabricantes de productos en WPC ofrecen desde boceles de remate de 2,0 a 6,0 mm de espesor hasta vigas (perfil en secciones) de 20,0 x 20,0 cms.

A nivel de maquinado se trata de un material que puede ser trabajado con las mismas herramientas y equipos utilizados para procesar madera maciza –en especial si el contenido de fibra vegetales es alto– y que al ser transformado, reporta en las herramientas que lo trabajan, el mismo grado de desgaste que ocurre con la madera.

Las aplicaciones

A nivel de aplicaciones, se ha utilizado en distintos campos por su alta resistencia a intemperie, poca necesidad de mantenimiento (pues además de limpieza no necesita de protectores o acabados adicionales), fácil maniobrabilidad, poco peso (los productos son huecos) (3) y estabilidad dimensional.

El principal ha sido en la fabricación de elementos de la construcción; otros usos está en la industria automovilística en la que ha resultado efectivo en la elaboración de piezas sofisticadas y de partes que deben soportar altas temperatura, como las carrocerías. Su empleo para la fabricación de muebles es poco debido a que el ensamblaje resulta complejo.

Entre los productos de la construcción elaborados con el material están los enchapes de fachadas, los listones para decks (con accesorios como remates), las pérgolas y los listones para cielorrasos (con accesorios); de igual manera han tenido –especialmente en los últimos diez años– aplicaciones en persianas y cortasoles de fachadas y en carpintería de exteriores en razón de la estabilidad dimensional que ofrece el producto.

Para la industria en general, y en especial, para el sector de la construcción, la aparición del WPC ha representado una alternativa ideal cuyo precio se puede asemejar al de la madera maciza –dependiendo del proveedor pues los productos fabricados en Estados Unidos resultan mas costosos en un 50 % que las maderas macisas nativas– pero que ofrece grandes ahorros (por volumen) cuando de desarrollar obras de gran tamaño se trata; y a la par, también reduce notablemente los altos costos que genera atenter la posventa tanto para decks como para elementos controladores del sol y la luz en fachadas.

Foto: www img edilportalecom Crédito: www.img.edilportale.com / Por problemas de decoloración y deformación en decks y piezas de fachadas en madera mazisa, es necesario aplicarles regularmente desoxidantes y contrartar personal especializado para cambiarlas. El WPC soluciona en parte estas dificultades.

“Un deck en madera, bien hecho e instalado, cuesta alrededor de ciento ochenta mil pesos el metro cuadrado y uno de WPC, de buena calidad, se puede conseguir en unos ciento treinta mil pesos con la ventaja, para el consumidor final, que solo debe asear para mantenerlo, y para el constructor, que puede reducir notablemente las reclamaciones de posventa”, señala Garzón.

Vale anotar que por su composición y aunque ha sido incluida en el segmento de los WPC, la llamada “madera plástica” presenta, a diferencia de los demás productos del grupo, un contenido de fibras vegetales inferior al 60 % con proliferación de los materiales sintéticos. Este hecho, aunque le aporta durabilidad también genera una tendencia a su deformación por exposición al sol y una alta concentración de calor, lo que en productos finales, como los deck para pisos, resulta inconviente para el usuario final.

De sus particularidades, limitantes y fortalezas

Una de las particularidades –para algunos una limitante– del WPC es que es posible realizarle los acabados de poro abierto que si se aplican en la madera, por ser de un material liso y compacto, aunque recibe, efectivamente, barnices y esmaltes.

De todas formas, señalan los fabricantes, el material no requiere, en realidad, más que la aplicación de protectores de radiación UV para prolongar el delta de decoloración que, por incluir fibras vegetales y aunque es mucho menor que el de los productos cien por ciento forestales, irremediablemente aparece.

Es así que mientras en un deck de madera, la decoloración alcanza un 40 % en el primer año, se estabiliza en el segundo año a un 50 % y luego deja de ocurrir, en uno fabricado con WPC la decoloración puede llegar a un 10 % en países con estaciones y a un 15% en países tropicales y estabilizarse luego (4). Tras la aplicación de un protector de UV al momento de la instalación del elemento, la decoloración puede reducirse a un 10 % en el primer año y luego estabilizarse.

Un segundo aspecto catalogado como limitación del producto es el ensamblaje y sus formas, y en este sentido, la razón por la que el WPC se ha reservado para uniones simples como decks, pérgolas, cortasoles está en que resulta más complejo que la madera empalmar a tope elementos estructurales básicos –entre vigas o viguetas y con cumbreras, en el caso de las cubiertas– porque las vigas en WPC son huecas y con paredes de apenas 3,0 a 4,0 mm de espesor; por tanto los tornillos no encuentran material de agarre y es necesario emplear uniones internas costosas y de gran precisión.

“Cuando un constructor trabaja en fachadas –por ejemplo, un perfil delgado– 4,0 cm x 2,0 cm. debe desarrollar –porque el mercado no los vende– un anclaje y colocarlo cada 60,0 cm, o debe fabricar una pieza metálica larga para introducirla en el perfil a fin de que no se doble y mantenga la estabilidad”, explica Gustavo Garzón, lo que complicala instalación y encarece la obra.

Foto: http img diytrade com china: Crédito: www. Img.diytrade.com /China se ha destacado como uno de los países lideres en la fabricación de WPC; de hecho, Anhui Guofeng, una de sus empresa más importantes fue la responsable de la dotación e instalación de los decks dispuestos en los escenarios de las Olimpiadas Prekin 2008.

El WPC está reservado, en efecto, para usos en acabados arquitectónicos, para piezas que no cumplan funciones estructurales, que no necesiten ser cambiadas con regularidad o sometidas a onerosos mantenimientos permanentes, y que mantengan la textura o acabado de la madera pues, tanto los pisos como las fachadas en madera –especialmente si se trata de maciza, laminada o curveada– suelen ser costosos.

Como tercer aspecto están los efectos, explicados anteriormente, que puede producir el sol y el calor en las piezas y elementos fabricados con WPC según el porcentaje de fibras y plástico; es decir, sufrir deformaciones cuando el contenido de fibras vegetales es muy bajo.

Un exitoso crecimiento en el mercado

Luego de su nacimiento en Estados Unidos, esta serie de compuestos fueron desarrollados también por empresas de Europa y Asia, principalmente en Singapur, China y Corea, y tímidamente por compañías curiosas en otras regiones del mundo; hasta el punto que –señala Gustavo Garzón– el consumo ha crecido, en los últimos diez años, a una tasa promedio del 15 % anual dentro del mercado de la construcción.

Específicamente en Norteamérica, los WPC se han dirigido en un 85 % al sector de la construcción, motivando la apertura de nuevas empresas fabricantes al punto que hoy existen cerca de 80, en comparación con las 60 establecidas en Asia.

En el caso de Europa –donde se cuentan al menos 20 fábricas y donde éstas amplían la variedad de fibras naturales al utilizar también sisal, yute, paja, algodón y kenaf– los WPC cubren solo el 30 % del sector de la construcción y se aprovechan con mayor frecuencia en la industria del automóvil (5).

En Colombia, la producción y demanda de WPC es muy bajo por cuanto muchos constructores desconocen su manejo aunque ya existen cerca de seis importadores y dos compañías fabricantes: una ubicada en Medellín cuyos productos tienen entre un 40 % y 50 % de plástico; y otra en Bogotá que maneja porcentajes de compuestos del 40 – 50 % y 50 – 60 %.

En realidad, señala Garzón “el WPC de mayor calidad en cuanto a acabados para la construcción que se distribuye en Colombia, y que cumple normas americanas ASTM –las más exigentes en el mundo para estos productos– llega de dos proveedores ubicados en China, uno en Singapur y diez de Estados Unidos; los otros aun no cumplen estos estándares y por eso han entrado productos de mala calidad que han desprestigiado al WPC cuando se ha utilizado en decks”.

El arquitecto Garzón afirma que varios constructores y diseñadores nacionales familiarizados con el WPC, se han inclinado por importar y utilizar para sus obras, productos provenientes de Asia, a un costo bajo aproximado de $800.000/m³, pero no revisan el cumplimiento de las normas de calidad internacional de productos de buena calidad que alcanzan costos de $1.300.000/m³ –también asiáticos– o los $2.000.000/m³ de productos de buena calidad fabricados en Estados Unidos.

El WPC colombiano

En efecto, la industria en Colombia de WPC es aun incipiente, las empresas pioneras en producirlo han logrado mezclas balanceadas entre fibras naturales y sintéticos, hecho que las ha obligado a trabajar en el desarrollo de acabados a precios competitivos, y a desarrollar tecnología para lograr mejores acabados.

Foto: IMG_3892 Woodpeker. Crédito: Woodpeker./ Piso macizo fabricado en WPC por Woodpecker e instalado en la terraza del Hotel Crown Bogotá.

“Los productos nacionales son todavía muy lisos, de “vetas” tenues y evidentemente con apariencia plástica, lo que representa –comparado con los importados– una desventaja en la competencia del mercado abierto”, explica Garzón.

Woodpecker, empresa privada con seis años de actividades –que realizó sus investigaciones y pruebas iniciales con la Universidad de los Ándes y Colciencias– es el fabricante nacional más avanzado hasta el momento, con productos con un contenido de fibras vegetales entre el 40 % y el 50 %.

Actualmente, indican los directivos de la empresa, cuenta con una planta de tecnología de punta para la fabricación de WPC, varias líneas de produccion –perfiles para la construcción y acabados arquitectónicos como pisos decks, cerramientos, fachadas, sistemas de construcción livianos– y una capacidad superior a los 20.000 m²/mes.

De igual manera señala Woodpecker ha realizado exportaciones a varios paises como México, Venezuela, Ecuador, Cuba y ha desarrollado diversos proyectos con sus perfiles de WPC como colegios completos, casas VIP, aulas modulares, pisos decks para hoteles y distintas apliaciones en la construcción, entre otras.

En general, los grandes fabricantes y proveedores mundiales esperan que el producto continue su conquista de mercado tal como lo ha hecho desde hace más de diez años cuando, en las ferias de la construcción más importantes de Asia, el número de proveedores no alcanzaba a los cinco, y hoy es posible hallar cerca de cuarenta.

En Colombia –donde las primeras muestras aparecieron en el 2007 y donde existen ya algunas construcciones, como colegios y centros comerciales, que incluyen elementos en WPC con más de cinco años de eficiente servicio– los retos para las empresas fabricantes apuntan a mejorar sus procesos de producción y terminados a ganar la confianza de los consumidores.

“El WPC es interesante y va a tener, mundialmente, su propio nicho más pronto que tarde porque ha crecido rápidamente: en Estados Unidos hace 20 años ocupaba el 1 % del consumo en el mercado de decks, hoy tiene el 30 %; en Asía no se usaba hace 15 años y avanza a un ritmo gigantezco con nuevas aplicaciones y en Colombia –aunque tenemos madera abundante a la mano– logrará gradualmente entrar a portafolio de opciones de los constructores para quedarse cuando reconozcan sus ventajas”, afirma Gustavo Garzón.

Citas:

  1. Maderas con un módulo de elasticidad menor, dado su componente plástico mínimo de 30%.
  2. Vale señalar que las mezcladoras y estrusadoras utilizadas para este proceso distan de las empleadas para trabajar plásticos livianos. La adición de material vegetal hace la mezcla “pesada” lo que exige el uso de mezcladoras especiales.
  3. Los fabricantes de productos en WPC ofrecen algunos macizos –de 20 25 mm de espesor para barandas y remates de cielo rasos y pisos– pero pueden llegar a costar hasta un 40 % más que los huecos, y tienen muy baja rotación en el mercado.
  4. En la zona intertropical puede llegar hasta un 20% en el segundo año y luego estabilizarse.
  5. Los europeos han sido tradicionalmente fuertes en el desarrollo y uso de productos de acabados en madera, mientras la industria norteamericana y los norteamericanos, se han especializado en el área de los productos estructurales; esta puede ser la razón de los porcentajes en consumo del WPC en cada caso.

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