Paneles termo-acústicos a base de residuos de madera.

Abstract

El trabajo tuvo por objetivo, el desarrollo de componentes constructivos alternativos a base de aserrín y virutas; para ser utilizados como aislantes termo-acústicos en la construcción habitacional regional, en reemplazo de los materiales aislantes tradicionales (fibra mineral, lana de vidrio, poliestireno, poliuretano), generadores de gran impacto ambiental en su ciclo de vida, y de producción foránea a la región del Nordeste Argentino. Para la realización de estos componentes se tomaron como materia prima los residuos de la industria de la transformación mecánica de la madera de pino resinoso en la provincia de Misiones, especie que representa cerca del 95% de la extracción de rollos de bosques implantados. En la industria del aserrío y remanufactura, el actual aprovechamiento del tronco en productos de alta calidad representa el 30 %, generando mas del doble en subproductos; el 40% son re-aprovechados como chip para la fabricación papel y biomasa para generación de energía, dejando un saldo del 30 % en desperdicios sin destino final productivo. Esta materia prima se caracterizó según: la granulometría, composición morfológica, densidad, contenido de humedad y valor del pH. Para los ensayos experimentales se prepararon probetas compuestas con el material fibroso “aserrín, viruta” en tres concentraciones diferentes 100%-0%, 50%-50% y 0%-100%; combinados con tres adhesivos, cemento pórtland, adhesivo vinílico monocomponente y resina ureaformaldehído; se mezclaron en concentraciones alta y baja, y se realizaron 5 repeticiones por cada combinación con un total de 90 probetas. Se analizó el comportamiento como material aislante según las propiedades térmicas con el método de caja caliente (norma IRAM 11559): se colocó el panel en la boca de la caja con la cara interior del panel ensayado a 105 ºC, se midió la temperatura de la cara exterior determinándose el diferencial térmico Δt, y se calculó el coeficiente de conductividad térmica λ; para las propiedades acústicas se aplico el método de caja acústica (norma IRAM 4065) se colocó el panel en la boca de la caja con la cara interior sometida a 83 dB y se midió la intensidad sonora en la cara exterior determinándose el índice de reducción sonora Rw. También se analizaron las propiedades mecánicas y tecnológicas respecto a: deformación, abrasión, aserrado, comportamiento al fuego y al agua, los que otorgan parámetros de trabajabilidad y uso. Los ensayos se realizaron sobre los paneles experimentales y materiales aislantes tradicionales, a fin de comparar los resultados en base a un mismo método. Los resultados presentan valores de aislación térmica en el panel 100%-0%.UF(A) de Δt = 81 ºC aislando 75,1 % y λ = 0,030, respecto a los tradicionales: lana vidrio con 67,2 % y λ = 0,042 y la fibra mineral con 62 % y λ = 0,048 y la madera de pino de 12,5 mm con 59,5 % y λ= 0,16, la espuma poliuretano con 81,3 % y λ = 0,021. Respecto a la aislación acústica el panel 0%-100% D3·(A) presentó ΔRw = 51 dB (83 - 32 dB) aislando 61,4 % y valores Rw = 12,3 dB; la lana vidrio con 9,81% y Rw = 8,20 dB; la fibra mineral con 24,1% y Rw = 20,0 dB; la madera de pino de 12,5mm con 26,8 % y Rw = 22,3 dB y la espuma poliuretano con 11,8 % y Rw = 9,8 dB. Del análisis comparativo se concluye que los paneles a base de residuos de madera y adhesivos son aptos para su uso como materiales aislantes termoacústicos en la construcción habitacional regional, otorgando mayor valor agregado y un uso más ecológicamente aceptable.

The objective of this work was the development of alternative construction components, based on sawdust and shavings, to be used as thermo-acoustic insulants in the regional housing construction, replacing the traditional insulating materials (mineral fiber, glasswool, polyestirene, polyurethane), which generate great environmental impact during their life cycle, and also are produced outside the Argentine Northeastern Region. For the making of these components, industry residue from the mechanical transformation of the resinous pine wood from Misiones is used as raw material; this species represents nearly 95 % of the log extraction of the implanted woods. In the sawmill industry and remanufacture, the present yield of high quality products represents a 30 %, of the log doubling this figure is the generation of byproducts; a 40 % are destined as chip for paper manufacture, and biomass as hogg fuel for the energy generation, leaving a 30% of waste for uncertain final use. This raw material was characterized according to its granulometry, morphological composition, density, humidity content and pH value. For the experimental tests, compound samples with fibrous material “sawdust, shavings” in three different concentrations 100%-0%, 50%-50% and 0%- 100%, combined with three adhesives types: portland cement, monocomponent vynil adhesive and urea-formaldehyde resin were prepared; they were mixed in high and low concentrations and five repetitions were made for each combination with a total of 90 samples. The behavior as insulating material according to the thermal properties with the hot box method (IRAM 11559): was measured the panel was placed at the opening of the box with the inner face at 105 ºC, the temperature of the outer face was measured, the thermal difference Δt was determined and λ, thermal conductivity coefficient, was calculated. For the acoustic properties, the acoustic box method was applied (IRAM 4065), the panel was placed in the copening of the box with the inner face at 83 dB, sound intensity in the outer face was measured, and the Rw sound reduction index, was determined. The mechanical and technological properties were also analized in relation to distortion, abrasion, sawing, behavior also as fire and water, behavior all of which a workability and use parameters. Were tasted experimental panels and traditional insulating materials, with the aim of comparing results using the same method. The results showed thermal insulation values in the panel 100%-0% UF (A) with Δt = 81 ºC insulating 75,1 % and λ = 0,030, with respect to traditional materials: fiber glass with 67,2 % and λ = 0,042 and mineral fiber with 62 % and λ = 0,048, and 12,5 mm thick pine wood with 59,5 % and λ= 0,16, polyurethane foam with 81,3 % and λ = 0,021. In respect to acoustic insulation, the panel 0%-100% D3 (A) presented ΔRw = 51 dB (83 - 32 dB) insulating 61,4 % and values Rw = 12,3 dB; glasswool with 9,81 % and Rw = 8,20 dB; mineral fiber with 24,1 % and Rw = 20,0 dB; pine wood with 26,8 % and Rw = 22,3 dB and polyurethane foam with 11,8 % and Rw = 9,8 dB. From comparative analysis, it can be concluded that wood residuebased panels adhesives are sute for use as thermo-acoustic insulating materials in the regional housing construction, giving more added value and a more ecological favorable use.