Tableros termoacústicos tipo sándwich fabricados de madera Balsa o fibra de piña y chapas de Melina, Cartago, Costa Rica

Abstract

La eficiencia energética en las edificaciones y la utilización de materiales renovables son de vital importancia para apaciguar la crisis climática y los problemas en la salud humana. El uso de biomateriales como la madera y las fibras naturales para la aislación de las edificaciones es una alternativa para disminuir la gran cantidad de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) debido a que son actividades antropogénicas causantes de un acelerado cambio climático. El presente estudio analiza las propiedades de 4 modelos de tableros tipo sándwich de 2 espesores a partir de madera de balsa (Ochroma pyramidale) o fibra de hojas de la piña (Ananas comosus) como núcleos junto a la madera de melina (Gmelina arborea) como chapas externas. Se evalúa la densidad, contenido de humedad y la absorción de agua e hinchamiento en espesor, los coeficientes de absorción del sonido, reducción del sonido, la conductividad térmica y las propiedades mecánicas de tensión paralela, compresión paralela, cortante al plano y flexión paralela y perpendicular. Los resultados muestran una densidad de los paneles varía entre 220 a 300 kg/m3, la densidad del núcleo del tablero entre 100 a 160 kg/m3, contenido de humedad fue aproximadamente 12 % y absorción de agua varia de 60 a 127 %. En este estudio las propiedades mecánicas de los tableros de balsa son superiores a los de fibra de piña, siendo la madera de melina la que proporciona la mayor resistencia mecánica. El coeficiente de reducción del sonido (0 a 1) varía entre 0,26 a 0,31, mientras que la conductividad térmica de los modelos utilizados se encuentra entre 0,0539 a 0,1068 W/mK. Los tableros se categorizan como paneles aislantes de baja densidad seco al aire, tienen buenas cualidades de resistencia mecánica debido a la utilización de chapas de madera, la conductividad térmica de los prototipos es buena para materiales termo aislantes, mientras que su aislamiento acústico presenta valores bajos para ser determinados como materiales aislantes acústicos, aunque este aspecto puede llegar a mejorarse con cambios en las características de los paneles.

Energy efficiency in buildings and the use of renewable materials are of vital importance to mitigate the climate crisis and human health problems. The use of biomaterials such as wood and natural fibers for building insulation is a suitable alternative to reduce the amount of greenhouse gas (GHG) emissions due to anthropogenic activities that cause accelerated climate change. The present study analyzes the properties of 4 sandwich panel models of 2 thicknesses made from balsa wood (Ochroma pyramidale) or pineapple leaf fiber (Ananas comosus) as cores together with melina wood (Gmelina arborea) as external veneers. Density, moisture content, water absorption and swelling in thickness, sound absorption coefficients, sound reduction, thermal conductivity, and mechanical properties of parallel tension, parallel compression, in-plane shear, parallel and perpendicular bending are evaluated. The results show the density of the panels varied between 220 to 300 kg/m3, the density or the core board between 100 to 160 kg/m3, moisture content of approximately 12 % and water absorption varies from 60 to 127 %. The mechanical properties of the balsa panels are superior to the pineapple fiber panels, with melina wood providing the highest mechanical resistance. The sound reduction coefficient (0 to 1) obtained values between 0.26 and 0.31, while the thermal conductivity of the models used ranged from 0.0539 to 0.1068 W/mK. The panels are categorized as air-dry low density insulating panels, they have good mechanical resistance qualities due to the use of wood veneers, the thermal conductivity of the prototypes is good for thermo-insulating materials, while their acoustic insulation presents low values to be defined as acoustic insulating materials, but they can be improved by conducting changes in the characteristics of the panels.