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Imagen “normal” en el NEA: virutas y restos de maderas como “residuos” y “combustible”. Fuente: CELANO, Jorge Alberto, 2003.

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: arquicel@yahoo.com.ar - gjjacobo@arq.unne.edu.ar

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 “Asbesto-Cemento” 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. 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 “out-layers” 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 CEMENTO CARBONATO DE

MAGNESIO SILICATO DE POTASA

RESINA UREA-FORMALDEHÍDO

Concentración % adhesivo-mpf 1 2 n’.... 1 2 n’.... 1 2 n’.... 1 2 n’....

%1

%2

%3 MATERIA PRIMA EN FIBRAS

(% viruta-aserrín) %n’

La cantidad 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 aserrín-virutas”, 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 comerciales-tecnológicas.

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 Tropentechnologie-Fachhochschule Köln, 1995-1996, 2000-2001, Alemania), como ejemplos del potencial productivo económico-tecnológico que tiene el NEA sin explotar.

BIBLIOGRAFÍA

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Resumen: T-077

UN I V ER S I D AD N AC I O N AL D E L N O RDES T E C om u n i c a c i o n e s C i e n t í f i c a s y T e c n o l ó g i c a s 2 0 0 4

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.