Taller de Instalación de Sistemas de Sustentación Artificial en Arbolado

TALLER DE SUSTENTACIÓN ARTIFICIAL EN ARBOLADO: DIAGNÓSTICO  E INSTALACIÓN

Etienne BARTEU. Pamplona 22 a 24 de marzo de 2018

Resulta bastante complicado hacer un resumen de los tres días de formación en instalación de sistemas de sustentación artificial en arbolado, transcurridos con Etienne BARTEU y Olivier ARNEU, sin olvidarnos de nuestro compañero de batallas y gran protagonista de que podamos asistir y participar en este tipo de eventos, Enrique CONDE.

Voy a ceñirme a ciertas notas que durante la parte teórica tomé e introduciré algunas de las diapositivas, gráficos o fotos que se mostraron en el transcurso del taller.

El siguiente gráfico define el concepto de “Triangulo Estático”. Lógicamente difícilmente podemos intervenir bien sobre las cargas (viento, gravedad) o sobre las propiedades de la madera, pero haciéndolo sobre la forma de la copa, por ejemplo a la hora de realizar trabajos de poda, modificaremos el equilibrio obtenido durante el desarrollo del árbol. Se modificará el momento de empotramiento en el cuello de la raíz del ejemplar, especialmente al cortar ramas bajas y elevar el centro de empuje de la copa. Es importante tener en cuenta el concepto de deformación pues  esta es ocho veces más importante si el diámetro se reduce a la mitad.

Triángulo de la estática

El follaje del árbol ayuda a frenar y amortiguar el efecto del viento sobre la estructura. Las oscilaciones del tronco son amortiguadas por tres tipos de fenómenos, debido a:

  • roce de las hojas durante el movimiento del conjunto: amortiguación aerodinámica.
  • la masa de ramas laterales en movimiento.
  • la propia madera: amortiguación elástica.

Es decir, tanto hojas como ramas como la propia madera son disipadores de energía. Por lo tanto, los trabajos de poda que se realicen, van a influir directamente sobre la capacidad del árbol a disipar la energía creada por el efecto del viento.

El viento provoca un movimiento, un balanceo y un desplazamiento de las diferentes partes que forman la copa. El efecto de acción-reacción funciona sobre cada rama y es el causante de las oscilaciones dentro del follaje del árbol. El rozamiento entre ramas también participa en este equilibrio.

La capacidad de amortiguación del árbol por el efecto del viento se reduce un 60% en ausencia de hojas y un 25% en ausencia de ramas. Por lo tanto, a la hora de realizar aclareos, estos deben ser lo más progresivos posible en el tiempo y se desaconseja que se hagan de manera brusca.

Comparación de la resistencia residual del tronco a la flexión

Desde el punto de vista del efecto amortiguador del conjunto del árbol frente a la acción del viento, es más aconsejable reducir el tamaño de la copa, reduciendo el efecto vela, que eliminar ramas en el interior.

Todo ello sin olvidar, que los elementos secos, especialmente las ramas secas, tienen un papel muy relevante en gran cantidad de especies (Pinus halepensis, Cupressus macrocarpa, etc.) también juegan un papel importante a la hora de absorber y amortiguar la energía del viento.

Podemos decir que esfuerzos y deformaciones están relacionados con un modulo de elasticidad al volver a su posición original una vez cesa la fuerza. La rotura está relacionada con un modulo de rotura: la plasticidad, que corresponde a una deformación irreversible. Si después de recibir un esfuerzo, las deformaciones se conservan, significa que la estructura está dañada. Una deformación plástica es un peligro potencial.

La rotura se produce bien por efecto de una flexión (tensión de compresión-tracción), bien por efecto de una torsión (tensión de torsión) o bien por efecto de un esfuerzo cortante (cizalladura).

Los tipos de rotura que se producen son en la inserción de la rama, con o sin corteza incluida, y los tipos de rotura tipo rotula.

A continuación, se van a describir los defectos en árboles que están ligados a tener que realizar una intervención. Es decir, a instalar un sistema de sustentación artificial.

INCLUSIONES. LA CORTEZA INCLUIDA (CI)

Por la importancia que juega el papel de las inclusiones a la hora de realizar este tipo de instalaciones y por los recientes descubrimientos a nivel científico (Slater, 2016); le voy a dar un papel privilegiado a este tema.

Una rama está bien anclada cuando, a nivel de una horquilla, las fibras de dos ejes se entrecruzan desde el momento de su instalación (Shigo). Este no es el caso para la llamada rama con CI.

La inclusión se caracteriza por la inserción de dos ramas en “V”; pero un ángulo estrecho respecto a la unión, no es la causa principal de las inclusiones de corteza.

Las uniones con corteza incluida, son uniones potencialmente débiles, y son una característica de una amplia gama de especies.

No está demostrado que las uniones con CI se formen porque las bases de dos o más ramas sobre una unión se han comprimido juntas a medida que han crecido (Slater, 2016).

Las uniones con CI incluida entre dos ramas se pueden formar igualmente entre aquellas que tienen un ángulo muy estrecho y uniones con CI con ángulos amplios entre las ramas (Slater, 2016).

La composición genética del árbol no influye en la formación de uniones débiles. La forma natural y real de un árbol se ve afectada por una amplia gama de factores ambientales. Esto se ve fácilmente al crecer los clones en diferentes situaciones: algunos generarán uniones con CI en su estructura, otros no, aunque sean genéticamente idénticos (Slater, 2016).

Dos componentes claves proporcionan la mayor parte de la resistencia a la flexión para las uniones de ramas normalmente formadas:

  1. Madera tortuosa densa que se forma debajo del pliegue de la corteza de la rama (BBR o arruga de la corteza) en su unión (Slater y Entos, 2013; Slater et al., 2014)
  2. Donde una de las dos ramas que forman la unión aumenta de diámetro a un ritmo mayor que la otra, la base de la rama de crecimiento más lento se ocluye por la rama de crecimiento más rápido, formando finalmente un nudo.

La madera formada en la axila de una bifurcación, bajo la arruga de la corteza (BBR), es muy pobre para la conductividad de la savia (Zimmermann, 1978). Áreas relativamente grandes de esta madera BBR no contenía vasos, y los que ese pudieron encontrar eran muy pequeños, distorsionados y a menudo terminaban o formaban patrones circulares. Este tipo de tejido no está formado para proporcionar una tasa decente de conductividad de savia a través de él, es madera que se forma principalmente por su papel mecánico en el mantenimiento de las ramas en una unión. El crecimiento de esta madera BBR se ve estimulado por la carga estática y dinámica de la unión. La ausencia de tal estimulación daría como resultado que estas cargas conjuntas no se formen. Básicamente, mantener quieta y vertical sin movimiento una unión, formara una unión CI.  (Slater, 2016)

Los refuerzos naturales (RN: tallos entrelazados, ramas fusionadas –anastomosis-, ramas cruzadas, plantas trepadoras, refuerzos que involucran a otros árboles  u objetos, etc.) actúan para evitar que la unión de la rama experimente un movimiento normal y con esa pérdida de ejercicio, se forma una unión débil, especialmente cuando dos o más ramas que surgen de la unión se elevan verticalmente, lo que provoca poca o ninguna carga gravitacional a la unión.

Por lo tanto, sería aconsejable eliminar los RN de manera preventiva, bien en podas de formación bien en podas de mantenimiento o saneamiento, antes que el árbol haya desarrollado su nueva estructura bajo la influencia del RN. Habría que evitar cortar fortalecimientos naturales en árboles maduros donde están asociados con uniones grandes de CI, ya que esta poda en el árbol permitiría a una unión débil de CI un movimiento que puede no haber experimentado durante muchos años.

A esta conclusión de Slater, es a la que llega también Etienne de manera paralela, al desaconsejar eliminar antiguas instalaciones de sustentación artificial, bien con cableado de acero, cuerdas o pernos, porque el árbol ha desarrollado las nuevas estructuras de madera conforme a las condiciones inducidas a través de la intervención. Eliminarlas puede provocar una situación de riesgo que no existía.

Introduciéndonos de manera modesta en el mundo de la biomecánica, me gustaría hacer un inciso para aclarar que cuando se habla se cizallamiento, se trata del módulo de elasticidad transversal, también llamado módulo de cizalla, que es una constante elástica que caracteriza el cambio de forma que experimenta un material elástico (lineal e isótropo) cuando se aplican esfuerzos cortantes.

En ingeniería, torsión es la solicitación que se presenta cuando se aplica un momento sobre el eje longitudinal de un elemento constructivo o prisma mecánico, como pueden ser ejes o, en general, elementos donde una dimensión predomina sobre las otras dos, aunque es posible encontrarla en situaciones diversas.

La torsión se caracteriza geométricamente porque cualquier curva paralela al eje de la pieza deja de estar contenida en el plano formado inicialmente por las dos curvas. En lugar de eso una curva paralela al eje se retuerce alrededor de él.

FISURAS

Una grieta es el resultado de un cizallamiento, una torsión o una flexión. Puede tener como origen la cubrición de una vieja herida, si bien pueden ser invisibles cuando son internas.

Es esencial detectar una fisura. La fisura es un peligro constante, puede reabrirse y expandirse con el viento, las heladas o la evapotranspiración intensa. Puede por lo tanto, reabrirse y activarse en cualquier época del año.

Siempre están activas (Matteck) y abiertas tendrán tendencia a alargarse. Aquí encontramos un claro ejemplo en el que se justifica el uso de pernos.

Son más fáciles de detectar en árboles con corteza lisa que con corteza rugosa.

CAVIDADES

La resistencia residual del tronco bajo el efecto de flexion, se ve reducida como consecuencia de la podredumbre producida en el interior del tronco.

Cuidado al realizar las instalaciones en primavera-verano, época en el que avispones europeos eligen para anidar en cavidades.

NECROSIS Y PODREDUMBRES

ROTURA Y CAIDA DE RAMAS DURANTE EL PERIODO ESTIVAL

ESBELTEZ O RELACION ALTURA/ DIAMETRO NORMAL

Es aquí donde toma gran importancia, a la hora de realizar una poda, elevar la altura de la copa. Esta actuación puede favorecer la rotura.

La relación longitud de la rama o altura del árbol con el diámetro debe ser igual o menor a 0.7.

Al hacer una instalación, como se va a transmitir un mayor momento de empotramiento a la base del árbol, es importante que este esté sano y fiable a nivel mecánico.

A la hora de realizar una instalación sobre una rama lateral, la relación L/ ø es un elemento decisivo.

La sección ovalada en ramas horizontales, tiene mayor resistencia a la rotura.

SISTEMAS DE SUSTENTACION ARTIFICIAL

Se pueden distinguir tres tipos de instalaciones:

  1. Sobre dos ejes codominantes
  2. Entre un eje vertical dominante y una rama lateral horizontal y/o una rama lateral de gran longitud inclinada
  3. Entre varias ramas laterales muy inclinadas, normalmente consecuencia de podas donde se eliminó el eje dominante

Quizás la primera cuestión de la que se debe partir, es por qué realizar esta instalación. No hay una única respuesta y cada una tendrá en cada caso particular su mayor o menor importancia. Como veremos inmediatamente, los tipos de instalación que se realizan son bien para prevenir, bien para afianzar una estructura con riesgo de caída (estabilización y/ o seguridad) bien de retención. En ambos casos, puede existir un riesgo potencial y real de víctimas humanas y material urbano, incluyendo el riesgo de caídas sobre vehículos.

Nos preguntaremos porque si existe riesgo de caída, no se corta la o las ramas o sencillamente se tala el árbol.

Se parte de la base de que el árbol este catalogado como remarcable; tenga un valor ecológico alto sin necesidad de tener muchos años; tenga una carga sentimental especial, etc. Realizar cortes de gran sección (mayor de 10-20 cm según la especie) va a propiciar la entrada y el acceso a agentes patógenos. De manera, que este tipo de intervención (podas agresivas o drásticas) provocará a corto plazo el efecto justo contrario al deseado, reduciendo la esperanza de vida del árbol.

PREVENCION

Hay un defecto identificado pero el riesgo de ruptura es bajo. La instalación funcionará en episodios de fuertes vientos.

Se utilizan cuerdas dinámicas.

ESTABILIZACION/ SEGURIDAD

Se ejecutan en situaciones de evidente riesgo de caída. Se utiliza bien el material dinámico en tensión sobre árboles en crecimiento (jóvenes y/o maduros), el semi-estático o el estático, incluyendo pernos, cinchas o correas. Mayor es el riesgo de separación, más estática será la instalación a realizar.

En caso de que los elementos estén muy próximos y/ o paralelos, es interesante utilizar cinchas o correas regulables, teniendo en cuenta que al ser de polyester trabajan en estático. Estas se deberán proteger con una funda para evitar se deterioren con el sol.

Una instalación similar, serían dos correas del sistema de Tree Save unidas mediante mallones. Este sistema podría ser regulable si dejamos rosca suficiente en los mallones para liberar la tensión producida por el crecimiento de los ejes, pero estaría limitado al fin de la rosca.

Como cuerda que trabaja en estática, es decir, como un cable de acero, se puede encontrar el modelo Dyneema. Ni que decir tiene su facilidad en la instalación comparándola con la instalación de un sistema en acero, pero si tiene algo de curiosidad, el precio podría sorprenderle.

RETENCION

Como la propia palabra lo dice, se utiliza para en caso de caída, se retenga el elemento y no alcance el suelo o los elementos que corren riesgo.

ESTABILIZACION POR APUNTALAMIENTO

Mediante el uso de puntales, bien de madera, bien de metal.

MATERIALES

Si bien ya se han mencionado alguno de los materiales empleados, se va a revisar de qué materia está cada uno compuesto.

  • Poliéster. Se considera estática con un alargamiento del 5%. Buena resistencia a rayos UV. Resiste bien el rozamiento pero pierde el 10% de la resistencia por año.
  • Se considera dinámica al tener entre 15-30% de alargamiento. Es menos resistente a los rayos UV que el poliéster. Con el tiempo se reduce su longitud en un 3%.
  • Se considera dinámica al tener entre 15-17% de alargamiento. Es resistente a los rayos UV y al desgaste por rozamiento.
  • Fibra hiper estática con 0.2% en polietileno. Es sensible al rozamiento por lo que se aconseja protegerla. Seis veces más resistente a la abrasión que el nylon, igual de resistente a la tracción que el kevlar pero más flexible. Resistente a los rayos UV.

PRODUCTOS Y FABRICANTES PROVEEDORES

MOOREX fabricada por HEVEA desde el 2003. Cuerda en polyester muy dinámica.

PBS COBRA que aparece en el mercado en 1993 y que se transforma en BOA a partir de 2006. Es de polipropileno tratado contra rayos UV, excepto la cuerda de 80 KN que es en poliéster.

TREE SAVE fabricado por la casa DRAYER. Se utiliza poliéster en instalaciones semi-estáticas con la cuerda con un 5% de elasticidad. Poliamida (20% de elasticidad) en instalaciones dinámicas.

Una casa que comercializa todos estos productos, incluido la dyneema es freeworker.

EFECTOS SECUNDARIOS

Tres “efectos secundarios” se definen en el taller:

  • Eficiencia limitada. Una instalación que liga a 3, 4 o 5 ejes limita mucho más los movimientos de torsión del árbol que una instalación que une dos ejes, y por lo tanto reduce mucho más la movilidad del conjunto.

 

  • Movimiento dinámico de la estructura. La energía producida por la fuerza del viento es transmitida directamente sobre el sistema radicular, un sistema de sustentación artificial contribuye a rigidizar la estructura del árbol.

 

  • El choque o el efecto karate. Cada punto donde se ha realizado la instalación actúa como un punto de empotramiento; el efecto que se produce ante cada sacudida del viento sobre el momento de empotramiento es una energía resultante de la fuerza por el desplazamiento de la rama respecto al punto de empotramiento, que es la distancia que le permite desplazarse la cuerda de anclaje.

 

A la hora tanto de realizar la primera visita, como de empezar a plantear sobre el terreno si un sistema de sustentación artificial será realmente efectivo conforme a los objetivos de seguridad y/o prevención, deberemos tener en cuenta los tres efectos secundarios citados. Es decir, sin olvidar que a partir de haber adquirido ciertos conocimientos técnicos y/o científicos junto con la experiencia acumulada a nivel profesional, nuestra intervención que se verá resumida en un diagnóstico y en un plan de instalación de los anclajes, estará basada en nuestra capacidad de observación y análisis del árbol y su entorno.

Hacer esta reflexión la considero importante. Pienso que resulta atrevido y difícil hacer generalizaciones en un tema tan delicado. Intervenir e influenciar directamente sobre la estructura biomecánica del árbol. Creo que no debemos olvidar que no deja de ser un tema desconocido hoy en día. Tanto en su comportamiento a nivel aéreo, como más aún lo es a nivel radicular.

Creo que de nuestra propia experiencia como arbolistas también se obtiene la misma conclusión. Cada árbol es un ente completamente diferente al resto, que cambia continuamente en el tiempo y en el espacio. Por lo tanto, cada diagnóstico debería ser personalizado y se debería ir adaptando en el tiempo, es decir, se debería hacer un seguimiento continuo con una cadencia o frecuencia adaptada a cada situación particular: el árbol con los “defectos” detectados en el momento inicial y el tipo de instalación realizada.

PLANIFICACION Y EJECUCION DE LA INSTALACION DEL SISTEMA DE SUSTENTACION ARTIFICIAL

Cada diagnóstico  realizado sobre cada ejemplar deberá contemplar:

  • El desarrollo del árbol y la posible interacción con su entorno
  • Tipo y profundidad del suelo
  • Evaluación del sistema radicular
  • Defectos estructurales: necrosis, cavidades, fisuras y deformaciones del árbol.
  • Presencia de hongos xilófagos.
  • Fisiología del ejemplar. Vigor, tipo y cantidad de las reiteraciones, edad, etc.
  • Otros factores que no van a influir en la ejecución de la instalación: detección de enfermedades y parásitos.

La planificación de la ejecución de la instalación del sistema de sustentación artificial:

  • Identificar que ramas se van a ver afectadas por la instalación
  • Evaluar la gravedad de los defectos, sus riesgos y los puntos de posible rotura
  • Evaluar el peso de los ejes para determinar la carga de rotura del material a instalar
  • Realizar un esquema detallado del árbol y fotos
  • Definir las ubicaciones de los anclajes
  • Elegir el tipo de material (estático, semi estático y/o dinámico) y accesorios a instalar
  • Calcular los metros entre cada anclaje y los diámetros de tronco de los puntos de anclaje

No debemos olvidar que ciertos árboles no van a tener puntos claros de anclaje.  O van a tener una alta densidad foliar.

Para una relación H/ ø favorable, la instalación a 1/3 es buen criterio. Por el contrario, si esta es desfavorable, será preferible hacerla lo más baja posible (1/5 o 1/4).

Recordar que cuando el fabricante habla de distancias, es desde el punto donde se ha detectado el defecto. Existe riesgo de rotura hasta el punto más alto del árbol.

Hay tres preguntas a plantearse durante el diagnostico y antes de ejecutar la instalación

  1. Qué debo hacer para que la rama siga unida al conjunto del árbol
  2. Cómo hacer para que la rama quede suspendida en caso de rotura
  3. Son suficientemente resistentes los puntos de anclaje elegidos

CALCULO DEL PESO DE UNA RAMA

Etienne nos proporciona dos formulas fáciles de recordar o bien de incluirlas en las notas de nuestro teléfono.  La primera incluye un coeficiente de seguridad (1,5). La segunda un coeficiente del comportamiento de la madera (1,4) y uno de la propia instalación (2). Teniendo ambas en cuenta un coeficiente de forma de valor 0,8.

Pi*R2 *L*0,8

Tanto R como L estarán expresados en metros

  1. Pi * R2 * L * 0,8 * 1,5

 

  1. Pi * R2 * L * 0,8 * 1,4 * 2

 

En el caso de que una rama no sea excesivamente larga pero tenga un diámetro considerable, podemos elegir el material según la siguiente tabla. Se eligirá el caso más desfavorable, es decir, el que nos de mayor carga de rotura.

En el caso de que una rama no sea excesivamente larga pero tenga un diámetro considerable, podemos elegir el material según la siguiente tabla. Elegiremos el caso más desfavorable, es decir, el que nos de mayor carga de rotura.

Dimensión de las cuerdas para asegurar la instalación en caso de ruptura.

Hasta 40 cm de diámetro 20 kN (2 toneladas)
Entre 40 y 60 cm de diámetro 40 kN (4 toneladas)
Entre 60 y 80 cm de diámetro 80 kN (8 toneladas)
Más de 80 cm de diámetro Más de 80 kN (8 toneladas)

Dimensión de las cuerdas para asegurar la instalación en caso de estabilización de ramas.

Hasta 30 cm de diámetro 20 kN (2 toneladas)
Entre 30 y 40 cm de diámetro 40 kN (4 toneladas)
Entre 40 y 60 cm de diámetro 80 kN (8 toneladas)
Entre 60 y 80 cm de diámetro Más de 160 kN (16 toneladas)

Respecto a las tensiones durante a la instalación, distinguir si es de prevención o de seguridad. Según sea de uno u otro, cada “marca” tiene unas recomendaciones específicas. Considerar que la instalación se hace en tensión en caso de una inclusión o fisura. Es decir, exista alto riesgo de rotura. Se hace el uso de un polipasto en estos casos.

El cálculo de las longitudes de la instalación depende también de cada proveedor o fabricante. No obstante, es aconsejable trepar al árbol con suficiente cuerda trenzada. En el suelo, se hará una estimación que servirá para la oferta económica y nos servirá de guía.

Etienne nos recuerda los errores más frecuentes vinculados a la instalación de estos sistemas:

  • No tener en cuenta el efecto karate
  • Ejecutar una instalación donde no exista riesgo de ruptura
  • No considerar la retención de la rama en la copa del árbol. Es decir, la rama no debe llegar al suelo en caso de rotura.
  • No dimensionar correctamente la instalación en cuanto a cargas

A la hora de revisar, los trabajos ya realizados, se suelen encontrar:

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