T-077 - Universidad Nacional del Nordeste

Resumen: T-077
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL NORDEST E
Comunicaciones Científicas y Tecnológicas 2004
Desarrollo de componentes constructivos a base de residuos de madera
para la construcción de viviendas
Celano, Jorge Alberto - Jacobo, Guillermo José - Pereyra, Obdulio
Instituto de Investigaciones Tecnológicas para el Diseño Ambiental del Hábitat Humano (ITDAHu)
Av. Las Heras Nº 727 - (3500) Resistencia - Argentina E-Mail: [email protected] - [email protected]
ANTECEDENTES
El desarrollo de la tecnología en el siglo XX demando una producción descontrolada de insumos con altos impactos
ambientales, hacia finales de este periodo se denoto un crecimiento continuo de la ciencia y de la tecnología para
aplicaciones innovativas en la “Producción y elaboración de nuevos materiales de bajo consumo energético” como
prioridad en todos los países desarrollados. Estas tecnologías tienen el objetivo de reducir el consumo de energía en
todas sus fases y de los recursos naturales no renovables con el aumento del tiempo de vida útil, la optimización de la
efectividad durante el uso y con la reducción de los residuos al medio ambiente. La particularidad de esta nueva
generación tecnológica es la relación entre “técnica” y “naturaleza”: la técnica aprende de la naturaleza, como el
concepto de “circuito de desarrollo limpio” (extracción, elaboración, uso, reciclado). El mayor reto de la civilización
industrial del siglo XXI será obtener éxitos técnico-comerciales para garantizar las necesidades de las generaciones
futuras. Los nuevos materiales pueden contribuir en diferentes maneras para una eficiente y provechosa utilización de
los recursos naturales, y así evitar los daños ecológicos irreversibles. Esto incluye a la seguridad humana, patrimonial
y de salud, bajo el concepto “Evitar los daños al medio ambiente por medio de protección ambiental integral”. Los
programas de desarrollo e investigación en nuevos materiales tienen el objetivo de alcanzar altos rendimientos técnicos
en sus aplicaciones y usos sin cargas negativas al medio ambiente. El aprovechamiento integral de los efectos positivos
sobre el medio ambiente es el objetivo principal. Obtendremos así, la aplicación de materiales con alta capacidad de
exigencias técnicas y larga vida en la técnica para reducir el consumo energético y las emisiones tóxicas. Las
construcciones livianas y de diseño optimizado permite la aceptación positiva del medio ambiente en sistemas de
energía y de transporte, construcciones con facilidad de desmontaje, con diseños de elementos reciclables, permitiendo
la reducción de multiplicidad de materiales en un mismo objeto, disminuye y/o evita la producción de residuos, siendo
todos estos factores técnicos de la protección integral del medio ambiente. Estos parámetros influyen en la capacidad de
competencia comercial que en la actualidad no solo es su costo de producción sino también cumplir con las nuevas
normativas que exigen los controles de calidad y seguridad ambiental para poder comercializarse. Entre las influencias
medioambientales relevantes se encuentra el nivel mínimo de consumo energético, como factor no contaminante del
medio ambiente, como así también su producción con bajo consumo de recursos naturales y de energía, sus usos y
aplicaciones con consumos mínimos de energía y mínimas emisiones tóxicas. Las próximas generaciones de tecnologías
avanzadas se caracterizarán por su oferta de “empaquetamientos ecológicos” o “reciclables”, para obtener una fuente
de materia prima segura y de calidad de reutilización. Esto es válido cuanto mayor es el consumo, pues no siempre es
posible el reciclado a cualquier precio. El gasto para la eliminación es contrastable con el gasto de valorización y uso
ecológico en su nueva aplicación entendiéndose como la valoración ecológica de todos los nuevos materiales,
(“análisis de ciclo de vida” – “ACV”), como instrumento de ponderación de las chances y riesgos, entre estos nuevos
materiales se encuentran los derivados para el uso de la construcción del hábitat humano, que responden a necesidades
de mejorar la calidad de vida en cuanto a mantener la higiene de los espacios interiores de los objetos arquitectónicos.
En la década de 1960 se desarrollo el “Asbesto-Cemento” como material revolucionario por ser multiuso, económico de
producción, de fácil mantenimiento, sin embargo no se considero que con el tiempo, este envejece ocasionando el
desprendimiento de micropartículas toxicas de asbesto al ambiente que aspirados por los usuarios, que ocasionaron
elevados casos de cáncer en las vías respiratorias, desde 1990 está prohibido el uso y producción del “AsbestoCemento” en los países de Europa Central; en la actualidad el uso de la ”Lana de vidrio” como aislación, que si bien
están confinado a recintos estancos (cámaras de aire) no son tóxicos pero si muy nocivos en el proceso de montaje,
manipulación y eliminación. Por tal motivo se iniciaron tareas de desarrollo de materiales de la construcción que
también tengan en cuenta el factor salud
humana y al medio ambiente. Esto llevo a que
se utilizara la madera en todas sus variedades,
pero las más innovativas aplicaciones se
encontraron en los restos y virutas de madera
como materia prima básica generando uno de
los nuevos materiales ecológicos y saludables.
En el caso del NEA, resulta increíble que dicha
materia prima solo sea utilizada en la “quema”
de los mismos como combustible o como
“residuos”. Este despilfarro alcanza al 34% del
volumen de todos los árboles implantados
cortados. Es normal observar en los campos del
NEA “aserrín y virutas” abandonas y sin uso.
Imagen “normal” en el NEA: virutas y restos de maderas como “residuos” y
“combustible”. Fuente: CELANO, Jorge Alberto, 2003.
Por el contrario, en los países industrializados,
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ya está desarrollado y en uso, tecnologías que permiten el uso integral de estos recursos con procesos de producción de
bajo consumo energético, sin tóxicos al medio ambiente, como el caso de las placas de madera blanda ligadas por
medio de la presión de aire.
Además, ya hay países como el caso de Finlandia que tienen políticas habitacionales según el recurso natural renovable
“madera” y con los nuevos productos industriales ecológicos aquí comentados (ver Comunicación-UNNE-2004-Jacobo). El
trabajo apunta al desarrollo de paneles de madera a como componentes constructivos para la ejecución de viviendas,
estos paneles serán producidos a base de desperdicios de la industria del procesamiento de la madera de bosques
implantados en el NEA (donde prevalecen la especies del pino y el eucalipto, de gran crecimiento, volumen y de gran
producción de desperdicios, las cuales se utilizan actualmente como biomasa para la generación de calor, produciendo
contaminación al medio ambiente y con uso de muy bajo valor agregado). Estos desperdicios serán el “aserrín y las
virutas” que se utilizaran como fuente de materia prima fibrosa combinándose con cuatro adhesivos (de producción
nacional fomentando la producción interna y evitando la dependencia tecnológica); los paneles serán materiales
alternativos, con características técnicas optimas en función de los índices de aislación determinados por los índices de
confort habitacional para nuestra región NEA, ecológicamente viables y económicamente competitivos en relación a los
tradicionales utilizados actualmente en las viviendas, como la lana de vidrio, las espumas poliuretanicas, lanas
minerales, etc. Bajo la Hipótesis: La producción y utilización de estos paneles como componentes alternativos en los
países industrializados han demostrado sus ventajas comparativas técnico-ecológico-económicos; así el desarrollo en el
NEA de estos productos a base de materiales orgánicos de costo “cero” (aserrín, virutas) se obtendrían rendimientos
óptimos en cuanto a características técnicas de aislaciones, económicamente rentables favoreciendo a la reducción de
costos en la construcción al utilizarse en reemplazo de componentes tradicionales de origen mineral o sintéticos de alto
costo e impacto ambiental (aislación de lana de vidrio, espuma de poliuretano, etc).
MATERIALES Y MÉTODOS:
Esta investigación a nivel “exploratorio” dado el relevamiento de la situación de desperdicios de la industria de la
madera, y “experimental - correlacional” analizando los elementos constitutivos de desperdicios de maderas y
adhesivos siendo estas las variables a interrelacionar. Unidades de Análisis: la primera referida a los subproductos del
procesamiento de la madera los bosques implantados de Misiones (pinos, eucaliptos, etc.) tomados actualmente como
desperdicios, específicamente las “virutas” y el “aserrín”; y la segunda referido a los adhesivos que se utilizaran para
la formación de los paneles, estos serán 4 tipos de adhesivos diferentes, todos de producción nacional, los de origen
mineral como el cemento (de obra), carbonato de magnesio, silicato de potasa y resina de origen vegetal como ser “UF
- urea formaldehído”. Las Variables se subdividen en (VII) variables internas independientes y las (VID) variables
internas dependientes: La variables no estudiadas que influyen en sistema son (VE) variables externas, se deben
controlar para que no influyan en el sistema:
V.I.I. VARIABLES INT. INDEP.
V.I.D. VARIABLES INT. DEPEND.
V.E. VARIABLES
EXTERNAS
TÉCNICA DE CONTROL DE
V.E.
% de mezcla desperdicios
(aserrín-viruta) % de adhesivo
(adhesivo-desperdicios)
Índice de conductividad térmica
Índice de transmitancia térmica.
Resistencia mecánica: tracción,
compresión, flexión.
Temperatura de prensado,
Presión de prensado,
Tiempo de prensado,
Humedad de los residuos,
Grado de descomposición,
Granulometría,
Espesor del panel.
según datos conocidos.
según datos conocidos.
según datos conocidos.
secado en horno laboratorio.
max. 2dias al aire libre.
Tamizado en laboratorio.
Capac. prensa laborat. 50mm
El método a utilizado es “analítico” referidos al estudio de la materia prima residuos y adhesivos, producción y costos,
y “estadístico” por el tipo de procesamiento de datos obtenidos de los resultados de los ensayos, detectar los “outlayers” y definir las “repeticiones”. Se trabajara con población y muestras, la “población” a estudiar serán los residuos
o subproductos del procesamiento de la madera de los bosques implantados, las “muestras” se determinarán de la
siguiente manera: los desperdicios de la madera serán de los bosques implantados de Misiones (en general pinos,
eucaliptos, etc.) serán los residuos de granulometría media “virutas” y fina “aserrín”. Para asegurar la confiabilidad de
la muestra se utilizara el método del “azar”, se recolectara los residuos a granel se mezclarán y se obtendrá la muestra.
Se aplicara el “Diseño en bloques” por el método del “análisis de la varianza”, de diseño factorial de 2 variables.
TIPO DE ADHESIVOS
Concentración % adhesivo-mpf
CARBONATO DE
MAGNESIO
CEMENTO
1
2
n’....
1
2
n’....
SILICATO DE POTASA
1
2
n’....
RESINA UREAFORMALDEHÍDO
1
2
n’....
%1
%2
MATERIA
%3
PRIMA EN
%n’
FIBRAS
(% cantidad
viruta-aserrín)
La
de ensayos estará
en relación a la cantidad de grados de concertación 1, 2, ..,n’ que se adopten para cada
uno de los 4 adhesivos, y para la cantidad de alternativas de porcentaje de mezcla de la materia prima “mpf”
compuesta por “viruta-aserrín” %1,%2,%3,...%n, estos valores se determinaran en función de datos obtenidos de la
información relevada de casos anteriores a fin de minimizar la cantidad de ensayos-probetas.
Una vez obtenidos las probetas se realizaran los ensayos de transmitancia térmica y aislación acústica, de los resultados
óptimos y en función a los índices de confort ambiental para nuestra región, se realizara los ensayos mecánicos de
resistencia tracción, compresión y flexión a fin de determinar las características como material de construcción.
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Determinado los paneles que
reúnan
las
características
necesarias, se realizara el análisis
de costos de producción y su
competitividad en relación a los
materiales tradicionales.
La materia prima, “aserrín-virutas”,
abundante en el NEA
Fuente: CELANO, Jorge Alberto, 2003.
DISCUSIÓN DE
RESULTADOS
Hasta el momento se realizo el
relevamiento y caracterización de
la “materia prima aserrínvirutas”, típicas del NEA (fotos
anteriores) y preparación de las
muestras para el ensayo de
probetas, con algunas pruebas de
ensayos para testear los productos
químicos disponibles. Además se
realizaron la gestión ante las
industrias químicas para la
donación de los adhesivos y
productos químicos necesarios y
se encuentra en proceso de
caracterización de los elementos
constructivos a desarrollar según
necesidades
comercialestecnológicas.
CONCLUSIONES:
Como todavía no se realizaron las probetas y los ensayos no se pueden determinar ninguna conclusión, pero se
expondrán algunas características técnicas y ejemplos de estos productos desarrollados en los países industrializados, tal
como se ejemplifica en las fotos expuestas (Fuente: Jacobo, Guillermo José, Pasantías de investigación en el Istitut für TropentechnologieFachhochschule Köln, 1995-1996, 2000-2001, Alemania), como ejemplos del potencial productivo económico-tecnológico que
tiene el NEA sin explotar.
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Ejemplos de materiales de construcción producidos
industrialmente a base de residuos de madera: placas aislantes
rígidas y flexibles, ladrillos huecos y macizos, paneles de
hormigón armado con aditivos de residuos de madera, etc.
Fuente: JACOBO, G. J., Pasantía de Investigación 2000-2001,
Institut für Tropentechnologie-FH-Köln, Alemania.
Ejemplos de materiales de construcción producidos industrialmente a base de residuos de madera: placas aislantes rígidas y flexibles, ladrillos
huecos y macizos, paneles de hormigón armado con aditivos de residuos de madera, etc.
Fuente: JACOBO, G. J., Pasantía de Investigación 2000-2001, Institut für Tropentechnologie-FH-Köln, Alemania.