PRODUCTOS NO TRADICIONALES PARA

AISLACIÓN TÉRMICA:

UN POSIBLE APORTE DESDE EL DISEÑO MARPLATENSE

NON-TRADITIONAL PRODUCTS FOR

THERMAL ISOLATION:

A POSSIBLE CONTRIBUTION FROM THE MARPLATENSE DESIGN

Rocío Belén Canetti

Diseñadora Industrial egresada de la Universidad Nacional de Mar del Plata, Argentina. Becaria Doctoral CIC perteneciente al Centro de Investigaciones Proyectuales y Acciones de Diseño Industrial (CIPADI) FAUD, UNMdP. Estudiante de la Maestría en Ciencia, Tecnología y Sociedad (UNQUI), ha participado de la Pre-Incubadora UNMdP 2016 con el Proyecto “Sin Huellas”, que comparte con la D.I Sansone. Actualmente se encuentra realizando, junto con el D.I Javier Bazoberri (Becario Doctoral, CIPADI, UNMdP), la evaluación de impacto ambiental del producto presentado en este artículo.

faudcipadi@mdp.edu.ar

Fecha de recepción: 7 de agosto, 2017 / Aceptación: 30 de noviembre, 2017.

Resumen

El incremento de la construcción en Mar del Plata, Argentina, y el interés por la sustentabilidad, interpelaron la tarea de los proyectistas y determinaron la pregunta que aborda esta investigación: ¿qué aportes pueden realizarse desde el diseño y la industria local para afrontar ambos cambios? Tras un análisis del mercado de materiales para la construcción, se identificó un nicho inexplorado en la localidad, la guata de celulosa. Lanzamos una propuesta de producto empleando este material. Este artículo, en concreto, expone la investigación, experimentación y ensayo de paneles y bloques producidos con material de descarte, cuyo coeficiente de conductividad permite mejorar sustancialmente la aislación de viviendas construidas y por construir.

Palabras clave: aislación, diseño sustentable, guata de celulosa, materiales para la construcción, viviendas adecuadas.

Abstract

The increase in the construction industry in Mar del Plata (Argentina) and the interest in sustainability question the labor of designers. At the same time, this determined the question for this investigation: What contributions can be made from the design and local industry? After an analysis of the materials used in the construction market, an unexplored niche was identified. Considering the potential of cellulose wadding, a product proposal was made. This article outlines the research, experimentation and testing of panels and blocks produced with discarded material. The coefficient of conductivity of this material allowed the researchers to substantially improve the insulation of built and to be built homes.

Keywords: adequate housing, cellulose wadding, insulation, materials for construction, sustainable design.

Introducción

Pelli (2007) define a las viviendas adecuadas como aquellas que cumplen con las mínimas condiciones culturales, económicas y funcionales del habitar, un concepto que se relaciona íntimamente con el de vivienda social. Kullock y Murillo (2010) resaltan un cambio de la visión paradigmática de la vivienda, un cambio que responde a una visión sustentable de la vivienda y el urbanismo (Viñolas, 2005). Los objetivos de esta visión apuntan a aumentar la calidad de vida de los habitantes, a propiciar una conservación de la diversidad étnica-cultural, se interesan en la seguridad y facilidad de uso, la incorporación recursos renovables y autóctonos, la generación de espacios verdes y en la reducción del gasto energético. En este marco, Canale (2009) retoma el concepto de Tim Cooper sobre el diseño sustentable de productos y describe un conjunto de estrategias respecto de la extracción y producción (replantear los sistemas y los propios productos minimizando la huella ambiental y energética) y de la disposición final (reciclar, recuperar, ralentando los ciclos de agotamiento).

En esta investigación, considerando lo dicho, se indagó respecto a factores relevantes para la vivienda social, económica y ambientalmente sustentable y se pudo apreciar la importancia de considerar las condiciones del aislamiento térmico. Este aspecto se valora porque considera aspectos relativos a la salud y bienestar de los habitantes (el denominado confort), y por los impactos económicos y ambientales que una aislación deficiente ocasiona en los consumos energéticos de la vivienda.

Ciertamente, trabajos de Análisis de Ciclo de Vida (ACV) demuestran que los mayores impactos de una vivienda se concentran en el uso (prestaciones, consumo de energía y agua y generación de residuos) (Sartori y Hestnes, 2007). En Mar del Plata, Fallabella y Stivale (2011) demuestran que la introducción de aislantes térmicos adecuados mejora sustancialmente el intercambio energético en la vivienda y reduce el gasto energético y monetario (ya que se registra hasta un 35% de pérdidas energéticas por deficiente aislación). Así mismo, existen normativas a nivel nacional que definen las condiciones mínimas de acondicionamiento térmico exigidas en la construcción de edificios, por ejemplo, la Ley 13059 de Eficiencia Energética, la cual se corresponde con diferentes normas técnicas (IRAM Nº11601, IRAM Nº11605).

Puede decirse que los proyectistas tienden a reducir la carga ambiental de la vivienda, en particular en la etapa de uso, mediante productos pasivos como los aislantes térmicos. Ante esta situación, reclamamos el rol de diseñador industrial y cuestionamos cómo funciona la industria de los materiales para la construcción, qué perfil ambiental presenta. Y teniendo en cuenta que el sector textil constituye una de las industrias locales más fuertes, junto con la construcción, nos preguntamos las posibilidades de las que disponemos para efectuar un aporte a la industria local.

Este artículo, por lo visto, indaga sobre la factibilidad de desarrollar productos aislantes térmicos destinados a paliar inconvenientes de aislación en viviendas destinadas a población de bajos recursos. Se persiguen dos objetivos; por un lado, posibilitar el desarrollo de nuevos campos de acción en el sector construcción afín a los buildtech, que incorpore la premisa sustentable y, por otro, facilitar prestaciones económicas destinadas a la vivienda social. La incursión en esta temática debe comprenderse desde diferentes vertientes. La primera, referida a los beneficios intrínsecos que representaría para la solución de patologías presentes en la vivienda. La segunda, frente a la factibilidad de desarrollo de un nicho poco explorado en la industria de materiales para la construcción. Y, por último, porque se pone en relieve las posibilidades del campo buildtech, como espacio de acción de los diseñadores industriales.

El proyecto se desarrolló en dos etapas bien definidas. La primera se centró en analizar las limitaciones/necesidades técnicas de la vivienda adecuada local, la oferta local e internacional de buildtech y la capacidad productiva local. La segunda parte, aún en desarrollo, tiene como objetivo principal efectuar una propuesta de producto con base en los resultados obtenidos. Demostraremos así las potencialidades de los materiales no tradicionales frente a los requisitos del contexto marplatense desde una óptica sustentable, lo que implica un nicho de mercado inexplorado; en particular, se observaron las fortalezas y debilidades, oportunidades y amenazas de la guata de celulosa para un estudio experimental

Figura 1. Mapa de productos y servicios asociados a la Guata de Celulosa (Autoría propia).

Figura 2. Comparación de secuencias productivas de guata

de celulosa y productos derivados (Autoría propia).

Con la intención de detectar posibilidades de replicar y posteriormente introducir cambios en el proceso productivo de la guata de celulosa, indagamos los procesos actuales de su producción. El análisis efectuado anteriormente focalizó los productores de guata de celulosa que proveen material para insuflado y los productores de componentes o piezas constructivas, debido a que combinan diferentes materias primas y ligantes.

Para la reconstrucción de las secuencias productivas (figura 2) se seleccionaron como ejemplos los casos con mayor volumen de información disponible. Para representar al primer grupo se tomó a la empresa francesa BENOTHERM y para el segundo, el Proyecto del CEP ATAE. Aunque se trata de emprendimientos difícilmente equiparables, su análisis permite reconstruir los procesos posibles para la obtención de guata de celulosa y derivados. El cruce de estos procesos con los materiales aislantes relevados indica que la producción de celulosa insuflada no resultaría adecuada puesto que se utiliza para casas prefabricadas y como la vivienda en la Argentina se construye fundamentalmente de material tipo tradicional, el diseño de piezas constructivas o materiales para la construcción (ladrillos, placas, revestimientos) brindaría mejores resultados.

Etapa experimental: rueda estratégica, una herramienta para la definición de la propuesta

Anteriormente, el análisis comparativo entre la guata de celulosa y la lana de vidrio, con base en la rueda estratégica (D4S), demostró las potencialidades del material desde una perspectiva ambientalmente sustentable. En esta etapa, se buscó detectar posibles acciones para la mejora. La selección de estrategias que debía aplicarse comenzó con la descripción del producto que debía intervenirse.

Obtuvimos algunos resultados. En primer lugar, ya que se intenta proponer un aislante que mejore la eficiencia energética de la vivienda, el material es un producto pasivo2 que no consume energía en su funcionamiento, por tanto, presenta como áreas de impacto clave la extracción y procesamiento de materiales, así como en la manufactura y en el fin de ciclo de vida. Por lo dicho, se deberá enfocar en el nivel de Componentes del producto (Niveles 1 y 2 de la Rueda Estratégica, o Secciones A y B en el Manual de D4S), ya que, por el momento, no es posible intervenir en el sistema productivo industrializado del producto. A pesar del excelente desempeño de la celulosa insuflada, se trata de un producto aplicable en casas prefabricadas (solo un 5% del total de la vivienda argentina actual), por lo cual la propuesta deberá enfocarse en mejorar elementos constructivos como ladrillos, placas o tejas.

De aquí se desprenden estrategias principales:

Nivel 1: selección de materiales de bajo impacto mediante la eliminación de materiales tóxicos (resinas de poliéster como aglutinantes) y la utilización de materiales reciclados (papeles de descarte). Desde la morfología del producto es posible pensar en sistemas de encastre (u otro tipo de vinculación) para reducir también adhesivos en el uso.

Nivel 2: reducir el uso de materiales mediante la disminución de volumen del ligante (cemento portland y arena).

Nivel 3: de ser posible, evaluar el consumo de energía (en triturados, fraguado, etc.) y de agua durante el proceso, de tal manera que se puedan proponer acciones para reducirlo.

Primeras experimentaciones y definición de proceso productivo

Considerando los resultados anteriores, se propuso un proceso básico para replicar en laboratorio, base de la primera serie de experiencias. Se trabajó cambiando diferentes aspectos del proceso con el fin de identificar aquellas tareas que conllevan a los productos con mejor desempeño. El siguiente cuadro (figura 3) muestra los resultados de esas experimentaciones.

Figura 3. Listado de variaciones propuestas para proceso base (Autoría propia).

Con estas observaciones definimos el proceso final, tal como se presenta gráficamente en la figura 4. Se produjeron diferentes muestras, generaron variaciones en el tipo de papel utilizado y el tamaño del grano triturado, sometiéndolas posteriormente a una serie de ensayos preliminares. Se trató de pruebas para comprobar su reacción frente al clavado, atornillado, serruchado, lijado y pintado, aunque ninguna de las muestras presentó dificultades, las piezas con granos grandes de papel mostraron deformaciones frente al clavado, mucho menor en las piezas con mayor tiempo de triturado.

Figura 4. Proceso productivo para la generación de muestras y prototipos (Autoría propia).

Producción de prototipos

En la producción de prototipos se decidió utilizar la mezcla de papel de diario ligados mediante cemento portland. El primer paso consistió en preparar la mezcla cementicia. La receta utilizada fue 1:2: 1/4 (cemento portland, arena, agua). Una vez obtenida, la mezcla se combinó con papel ya triturado en agua y borato de sodio.

Figura 5. Modelos y mezclas de los prototipos realizados (Autoría propia).

Con la intención de comparar las mezclas en los ensayos, se produjeron cuatro modelos con diferentes proporciones. En cuanto al producto, se confeccionaron dos conjuntos (placas y ladrillos) de cuatro mezclas cada uno, de manera que se pueda comparar la performance de ambas propuestas.

En la figura 5 se definen las mezclas (de M1 a M4) según la relación de los materiales utilizados. En la fila superior se identifica el volumen de la mezcla cementicia inicial, mientras la segunda indica el porcentaje de papel triturado incorporado. Estas combinaciones permiten relevar las características de los bloques tradicionales (la mezcla se efectúa usando la receta que propone el proveedor de bloqueras); de manera que se utilizan estos resultados como parámetro para observar el comportamiento de las restantes mezclas.

Certificación de ensayos

Para los ensayos, indagamos las normativas que deben cumplir los productos propuestos. En la Argentina la aplicación de materiales, elementos y sistemas constructivos se avala mediante la obtención del CAT (Certificado de Aptitud Técnica), que a su vez se rige por el Reglamento aprobado en la Resolución SVOA N| 288/90. A nivel nacional, quien se encarga de otorgarla es la Dirección de Tecnología y Producción (Dependiente de la Secretaría de Vivienda y Hábitat) y a nivel provincial, esta tarea recae en el Instituto de la Vivienda.

En ambos casos, la presentación supone explicar un conjunto de datos generales (nombre comercial, de patente, datos de la empresa, localización de fábrica); referencias de fabricación (relacionadas con las características y procesos de producción, controles de calidad, inversión, uso de licencias, etc.); referencias de utilización (nómina y características de las obras) y un informe técnico. Este último entrega información detallada sobre el comportamiento del producto y variará de acuerdo con su función. Para los productos aislantes, por ejemplo, se propone ensayar compresión, corte, flexión, tracción; conductividad térmica, difusión de vapor de agua; absorción de agua y resistencia a la llama. Para cada ensayo se propone un conjunto de normativas que deben observarse (ISO, IRAM, las DIN y las ASTM).

Mediante el relevamiento de la normativa técnica se identificó una serie de ensayos prioritarios:

* Conductividad térmica: para determinar el valor lamda (λ) del material. Con este dato fue posible evaluar, mediante modelos digitales, el funcionamiento térmico de un muro en donde se aplica el producto.

* Ensayo de resistencia al fuego debido a las restricciones para el uso de materiales altamente combustibles en vivienda.

* Ensayo de absorción de agua y estabilidad dimensional para determinar, en principio, si el material puede utilizarse en el lado exterior del muro.

* Ensayo de degradación por exposición climática que, sumado al ensayo anterior, permite evaluar diferentes posibilidades de almacenaje (considérese que muchos materiales de construcción se almacenan en corralones a cielo abierto).

Estabilidad dimensional

La primera serie de pruebas se llevó a cabo sobre las placas, esto con el fin de indagar su reacción al atornillado, clavado, corte y lijado. Aunque todas presentaron una estabilidad dimensional frente a las presiones ejercidas, aquellas con grumos de papel de menor tamaño mantuvieron los cantos más limpios al ser cortadas a serrucho. La segunda serie de pruebas se efectúo sobre los ladrillos, considerando que están producidos con igual mezcla que las placas, pero al ser compactos resultan más fáciles de trabajar en esto s exámenes.

Para el ensayo de absorción de agua y estabilidad dimensional (Fig. 6), se pesaron los ladrillos para conocer el peso original de cada muestra. Luego se los colocó en una batea con agua, cubiertos completamente. En los primeros minutos se observó si las probetas flotaban o no, así como la cantidad de aire interno despedido. Se los estacionó allí durante 24 horas, tras lo cual se los retiró y se los pesó. A su vez, se le aplicó presión y golpes con un martillo, para verificar las deformaciones tanto en las caras como en las aristas.

Según se hipotetizaba, a medida que se agrega papel a la mezcla los productos se tornan más absorbentes y más susceptibles a la deformación. La mezcla M2 presenta características similares a las mezclas de arena y cemento puras, por lo cual puede verse como la mejor opción para construcción estructural. La mezcla M3, por su parte, puede utilizarse para muros no portantes o para las placas, ya que sigue manteniendo una adecuada estabilidad dimensional y una deformación en las aristas bajo golpes de martillo.

Figura 6. Ensayo de absorción de agua y estabilidad dimensional (Autoría propia).

Por otra parte, se expuso un conjunto de ladrillos a las condiciones climáticas sin protección. Se los ubicó en una terraza abierta a los cuatro vientos durante seis meses (agosto a enero), por un total de 180 días. Pasado este período se los evaluó visual y mecánicamente. Como resultado, apreciamos que las propiedades mecánicas no ofrecen variación, aun estando sometidos a constantes lluvias. La mezcla M4 presenta un color amarillento en los grumos de papel, pero en el resto, este efecto no es perceptible. Una opción para evitar esta degradación sería incorporar el papel en mezclas internas (recubriendo el ladrillo con una mezcla tipo M1); otra es utilizar el ladrillo o placas M4 solo para tabiquería interna. Cabe advertir, además, que la utilización de ladrillos conlleva terminaciones de yeso o estuco en la mayoría de las viviendas, lo que evitaría esta sobreexposición. Respecto al almacenaje en el exterior, las mezclas M1, M2 y M3 son factibles de permanecer a la intemperie sin cambios en sus prestaciones.

Conductividad térmica

En este ensayo se trabajó con el INTI, organismo encargado de la evaluación de los CAT. El material fue sometido a medición de la conductividad térmica a 24º de temperatura media, conforme los lineamientos de las normas ISO 8301:2010 y la ASTM C518:2015. De ahí se observa que el material presenta un λ = 0,075 W/m.K (figura 7).