estudio de la mezclilla como aislante termo-acústico en

Facultad de Ingeniería Escuela de Construcción Civil

“Estudio de la Mezclilla como Aislante

Termo-acústico en Construcciones de uso Habitacional”

Por

Pablo Alberto Villalobos Pardo

Tesis para optar al Grado de Licenciado en Ciencias de la

Construcción y/o al Título de Ingeniero Constructor

Prof. Guía: Claudio Carrasco Aldunate

Diciembre, 2014

2

Agradecimientos

Primeramente agradezco a Dios por permitirme estudiar, por darme la inteligencia y el

conocimiento y siempre estar a mi lado protegiéndome y ayudándome.

Agradezco también enormemente a mis Padres y Hermano, por su apoyo y compañía,

por su gran sacrificio, ya que sin duda son la razón que me lleva cada día a querer superarme

y ser un profesional, agradezco infinitamente a Dios por la hermosa familia que El me dio.

Agradezco a mis familiares, en especial a mi abuelita Albertina, que sé que desde los

cielos es una estrella que me cuida y se siente orgullo de su nieto.

Agradezco a los grandes amigos que conocí en mi proceso universitario, Claudia

Valdebenito, Ignacio Lara, Gonzalo Vallejos, Piero Arias y Claudio Vergara, sin duda se

transformaron en personas importantes en mi vida, que me brindaron su apoyo y compañía en

todos los momentos de este lindo proceso.

Agradezco al maestro Rodolfo Vargas por su apoyo y cooperación en la elaboración de

los equipos y las herramientas necesarias para llevar a cabo esta investigación. Doy gracias

por su disposición, buena voluntad y su entrega de conocimiento.

Agradezco a Emperatriz por el cariño, ayuda y apoyo, por la gran entrega hacia todos

los estudiantes creando un ambiente familiar dentro de la Universidad.

Agradezco a mi profesor guía Claudio Carrasco por ayudarme con su conocimiento

guiándome y facilitándome los instrumentos utilizados en mi investigación.

Por último agradezco al profesor Uriel Padilla por guiarme en aspectos económicos de

mi investigación

3

“Porque Jehová da la sabiduría,

Y de su boca viene el conocimiento Y la inteligencia”

Proverbios 2:6

4

Índice

Agradecimientos ......................................................................................................................... 2

Lista de abreviaturas y siglas ................................................................................................... 9

Lista de Figuras ....................................................................................................................... 10

Lista de Tablas ......................................................................................................................... 12

Resumen ................................................................................................................................... 14

Abstract .................................................................................................................................... 15

1. Presentación del tema ...................................................................................................... 16

1.1. Introducción ................................................................................................................ 16

1.2. Justificación del tema .................................................................................................. 17

1.3. Objetivos ..................................................................................................................... 18

1.3.1. Objetivo general ...................................................................................................... 18

1.3.2. Objetivos específicos ............................................................................................... 18

1.4. Hipótesis ..................................................................................................................... 18

1.5. Alcances ...................................................................................................................... 18

1.6. Estructura de la investigación ..................................................................................... 19

2. Fundamentos Teóricos de la Mezclilla como Aislante Termo-acústico ...................... 20

2.1. Generalidades .............................................................................................................. 20

2.2. La eficiencia energética y sus beneficios .................................................................... 21

2.3. Aislamiento térmico .................................................................................................... 23

2.4. Aislantes naturales reciclados de fibras vegetales ...................................................... 24

2.4.1. Aislante de fibra de fique......................................................................................... 25

2.4.2. Aislante de rastrojos de maíz ................................................................................... 26

2.4.3. Aislante de cascarilla de arroz ................................................................................. 26

2.4.4. Aislante de celulosa ................................................................................................. 26

2.4.5. Aislante de corcho ................................................................................................... 27

2.5. Conductividad térmica ................................................................................................ 28

2.6. Transferencia de calor ................................................................................................. 28

5

2.7. Conducción ................................................................................................................. 29

2.8. Convección ................................................................................................................. 29

2.9. Radiación .................................................................................................................... 30

2.10. Confort térmico ....................................................................................................... 30

2.11. Aislante acústico ..................................................................................................... 31

2.12. El sonido .................................................................................................................. 32

2.13. Propiedades del sonido ............................................................................................ 33

2.13.1. La amplitud ............................................................................................................ 33

2.13.2. Frecuencia .............................................................................................................. 33

2.14. Bandas de frecuencia ............................................................................................... 34

2.15. Velocidad de propagación del sonido ..................................................................... 34

2.16. El ruido .................................................................................................................... 34

2.17. Estudios de aislantes acústicos ................................................................................ 35

2.17.1. Aislante de algodón ............................................................................................... 37

2.18. Propiedades de la fibra de algodón ......................................................................... 38

2.19. La mezclilla ............................................................................................................. 39

2.20. La mezclilla como material de construcción ........................................................... 39

2.21. Reciclaje de mezclilla.............................................................................................. 40

2.21.1. Investigaciones con mezclilla y reciclaje textil en Chile. ...................................... 42

2.22. Producción de la mezclilla en Chile y el mundo ..................................................... 44

2.23. Clasificación de la mezclilla ................................................................................... 46

2.23.1. Poliéster ................................................................................................................. 47

2.23.2. Spandex (Elastano) ................................................................................................ 47

2.24. Yeso-cartón ............................................................................................................. 47

2.25. Revestimiento térmico sistema poligyp .................................................................. 50

2.26. Almidón modificado como adhesivo ...................................................................... 51

2.26.1. Temperatura de gelinización ................................................................................. 52

2.26.2. Viscosidad de los almidones. ................................................................................ 53

2.26.3. Almidón de maíz como adhesivo .......................................................................... 54

2.26.4. Degradación del Almidón. ..................................................................................... 54

2.27. Normativa de aislantes térmicos y acústicos ........................................................... 55

6

3. Desarrollo Experimental ................................................................................................. 57

3.1. Antecedentes generales ............................................................................................... 57

3.2. Metodología de la investigación ................................................................................. 58

3.3. Obtención de materiales .............................................................................................. 59

3.3.1. Mezclilla reciclada ................................................................................................... 59

3.3.2. Almidón de maíz adhesivo ...................................................................................... 59

3.3.3. Yeso-cartón .............................................................................................................. 60

3.4. Equipos y herramientas ............................................................................................... 60

3.5. Confección de los paneles ........................................................................................... 62

3.5.1. Metodología de elaboración de los paneles ............................................................. 62

3.6. Ensayo de aislación térmica ........................................................................................ 64

3.6.1. Cámara térmica (NCh 851 Of.83) ........................................................................... 64

3.7. Instrumentos de medición ........................................................................................... 68

3.8. Desarrollo de los ensayos térmicos ............................................................................. 69

3.8.1. Metodología de ensayos térmicos ........................................................................... 69

3.9. Ensayos de aislación acústica ..................................................................................... 71

3.9.1. Metodología del ensayo acústico ............................................................................. 72

3.9.2. Equipos acústicos de medición ................................................................................ 74

4. Presentación y Análisis de Resultados ........................................................................... 76

4.1. Generalidades .............................................................................................................. 76

4.2. Primeros resultados ..................................................................................................... 76

4.2.1. Moldaje para Probetas de 20x20x5 cm.................................................................... 77

4.2.2. Elaboración de paneles (20x20x4 cm)..................................................................... 77

4.2.3. Tanteo de dosificaciones ......................................................................................... 78

4.3. Dosificaciones ............................................................................................................. 79

4.4. Densidades de probetas ............................................................................................... 81

4.5. Elección de dosificaciones óptimas ............................................................................ 81

4.6. Confección de paneles ................................................................................................ 82

4.7. Densidades Aparentes ................................................................................................. 84

4.8. Ensayo de aislación térmica ........................................................................................ 84

4.8.1. Ensayo de aislación térmica a una placa de yeso-cartón de 10mm ......................... 86

7

4.8.2. Ensayo de aislación térmica a panel poligyp de mezclilla reciclada tipo 1 ............. 88



4.8.5. Ensayo de aislación térmica a un panel poligyp ...................................................... 94

4.9. Resumen y análisis de resultados ................................................................................ 96

4.10. Calculo de resistencias térmicas de los paneles propuestos .................................. 100

4.11. Cálculo de la transmitancia térmica de los paneles ............................................... 101

4.12. Clasificación térmica de los paneles de acuerdo a la normativa vigente .............. 101

4.13. Ensayo de aislación acústica ................................................................................. 103

4.13.1. Procedimiento de los ensayos acústicos .............................................................. 103

4.13.2. Medición de intensidad sonora de fondo como campo libre. .............................. 105

4.13.3. Capacidad de aislación acústica de los paneles tipo 1 ......................................... 106



4.13.6. Capacidad de aislación acústica de los paneles poligyp de comparación ........... 112

4.14. Resumen y análisis de resultados .......................................................................... 114

4.14.1. Clasificación acústica de los paneles propuestos. ............................................... 117

4.15. Presupuesto de la solución constructiva ................................................................ 120

4.15.1. Análisis de materiales empleados en la confección de la solución constructiva . 121

4.15.2. Análisis de costos de mano de obra para la solución constructiva ...................... 124

4.15.3. Costo de confección de la solución constructiva ($/m²) ...................................... 125

4.16. Resumen de resultados .......................................................................................... 127

5. Conclusiones y propuestas para futuras investigaciones ........................................... 128

5.1. Conclusiones ............................................................................................................. 128

5.1.1. Relacionados con la aislación térmica ................................................................... 128

5.1.2. Relacionados con la aislación acústica .................................................................. 129

5.1.3. Relacionados con los costos de la solución constructiva ...................................... 130

5.1.4. Relacionados con la hipótesis ................................................................................ 130

5.2. Propuestas para futuras investigaciones ................................................................... 131

8

Bibliografía ............................................................................................................................. 132

A. Anexos térmicos ................................................................................................................ 137

Tabla A.1: Temperatura placa de yeso-cartón 10mm ..................................................... 137

Tabla A.2: Temperatura panel tipo 1 (70% de almidón) ................................................. 139



Tabla A.5. Temperatura panel poligyp ............................................................................ 145

B. Anexos acusticos ................................................................................................................ 147

B.1. Mapas de ruido de la cuidad de Viña del Mar ............................................................. 147

B.2. Estudio de la exposición al ruido en personas ............................................................. 149

Cronograma de la investigación ........................................................................................... 150

9

Lista de abreviaturas y siglas

MINVU = Ministerio de Vivienda y Urbanismo

CONAMA = Comisión Nacional del Medio Ambiente

OCDE = Organización para la Cooperación y Desarrollo Económicos

IDIEM = Instituto de Investigaciones y Ensayos de Materiales

INE = Instituto Nacional de Estadísticas

NCh = Norma Chilena

Hz = Hercio

dB = Decibelio

cm = Centímetro

mt = Metro

10

Lista de Figuras Figura 2.1: Formas de pérdidas de energía en una vivienda. .................................................... 20

Figura 2.2: Sectores de consumo energético en Chile ............................................................... 21

Figura 2.3: Consumo de energía residencial ............................................................................. 22

Figura 2.4: Comparación del comportamiento térmico de la fibra de fique.............................. 25

Figura 2.5: Formas de Transferencia de calor. .......................................................................... 29

Figura 2.6: Grafica de sensación térmica. ................................................................................. 30

Figura 2.7: Aislación acústica ................................................................................................... 31

Figura 2.8: Propagación del sonido ........................................................................................... 32

Figura 2.9: Rango audible de frecuencias para el oído humano ................................................ 33

Figura 2.10: Clasificación de los sonidos según su frecuencia ................................................. 33

Figura 2.11: Niveles de sonido en situaciones cotidianas ......................................................... 35

Figura 2.12: Muestra 30x30x1 cm ............................................................................................. 36

Figura 2.13: Muestra 30x30x2 cm ............................................................................................. 36

Figura 2.14: Comparación de muestras de yeso de 30x30 de espesor 1 y 2 cm ....................... 37

Figura 2.15: Propiedades acústicas, fibras de algodón. ............................................................. 37

Figura 2.16: Grafico reciclaje de mezclilla EE.UU ................................................................... 40

Figura 2.17: Comparación acústica de la fibra de algodón con la fibra de vidrio. .................... 41

Figura 2.18: Paneles decorativos DEMODE ............................................................................. 42

Figura 2.19: Mercado de Mezclilla en Chile ............................................................................. 44

Figura 2.20: Cantidad de jeans por cada hombre en E.E.U.U. .................................................. 45

Figura 2.21: Cinética de gelinizacion de gránulos del almidón ................................................ 53

Figura 3.1: Diagrama de la metodología de la investigación .................................................... 58

Figura 3.2: Huaipe mecánico de color compuesto de mezclilla triturada ................................. 59

Figura 3.3: Adhesivo de almidón de maíz ................................................................................. 60

Figura 3.4: Confección prensa moldaje para paneles. ............................................................... 61

Figura 3.5: Figura 3D panel de mezclilla reciclada. .................................................................. 63

Figura 3.6: Figura 3D panel tipo poligyp (mezclilla – yeso-cartón). ........................................ 63

Figura 3.7: Construcción de Cámara Térmica ........................................................................... 64

Figura 3.8: Funcionamiento cámara térmica. ............................................................................ 65

Figura 3.9: Cámara Térmica NCh 851 Of.83 ............................................................................ 67

Figura 3.10: Cámara térmica con fuente de calor ...................................................................... 67

Figura 3.11: Instrumento de medición Xplorer GLX ................................................................ 68

Figura 3.12: Expresión gráfica de los resultados térmicos ........................................................ 70

Figura 3.13: Cámara de medición ensayos acústicos ................................................................ 73

Figura 3.14: Expresión gráfica de los resultados acústicos ....................................................... 74

Figura 3.15: Sonómetro ............................................................................................................. 75

Figura 3.16: Sistema de sonido para emitir las frecuencias de ensayo...................................... 75

Figura 4.1: Moldajes para paneles de prueba 20x20x4 cm ....................................................... 77

Figura 4.2: Panel 20x20x5 cm ................................................................................................... 78

Figura 4.3: Dosificación con poca trabajabilidad y adherencia................................................. 78

11

Figura 4.4: Elaboración de paneles de prueba 20x20x5 cm ...................................................... 79

Figura 4.5: Confección de paneles de 1x1x0.04 m.................................................................... 83

Figura 4.6: Paneles poligyp de dimensiones 1x50x0.05 mt. ..................................................... 83

Figura 4.7: Instrumento de medición de temperaturas FLUKE 576 ......................................... 85

Figura 4.8: Gráfico de variación de temperatura yeso-cartón 10mm (ST). ............................... 87

Figura 4.9: Gráfico de variación de temperatura de los paneles tipo 1 ..................................... 89

Figura 4.10: Influencia de la mezclilla en las propiedades térmicas del panel tipo 1. .............. 89

Figura 4.11: Gráfico de variación de temperatura paneles tipo 2. ............................................. 91

Figura 4.12: Influencia de la mezclilla en las propiedades térmicas del panel tipo 2 ............... 91

Figura 4.13: Gráfico de variación de temperatura paneles tipo 3 .............................................. 93

Figura 4.14: Influencia de la mezclilla en las propiedades térmicas del panel tipo 3. .............. 93

Figura 4.15: Gráfico de variación de temperatura panel poligyp. ............................................. 95

Figura 4.16: Resumen de resultados de diferenciales térmicos ................................................. 98

Figura 4.17: Distancias mínimas de ensayo acústico .............................................................. 103

Figura 4.18: Generador de frecuencias Audacity. ................................................................... 104

Figura 4.19: Gráfico de aislación acústica por frecuencias del panel tipo 1 ........................... 107



Figura 4.22: Gráfico de aislación acústica por frecuencias del panel poligyp ........................ 113

Figura 4.23: Resumen de aislación acústica de los tipos de paneles ensayados ..................... 115

Figura 4.24: Resumen de aislación acústica de los tipos de paneles propuestos..................... 116

Figura 4.25: Mapa de ruido producto del Flujo Vehicular y Ruido Urbano ........................... 118

Figura 4.26: Porcentaje de participación en el costo final de los materiales ........................... 124

Figura 4.27: Análisis de resultados.......................................................................................... 127

Figura A.1: Diferencial térmico panel tipo 1 v/s diferencial térmico panel poligyp ............... 140



Figura B.1: Mapa de ruido en fachadas producto del flujo vehicular ..................................... 147

Figura B.2: Mapa de flujo por ruido urbano ............................................................................ 147

Figura B.3: Pérdida auditiva en función de la frecuencia........................................................ 149

12

Lista de Tablas

Tabla 2.1: Materiales aislantes, densidad aparente y conductividad térmica ............................ 23

Tabla 2.2: Conductividad térmica aislantes reciclados ............................................................. 24

Tabla 2.3: Ficha técnica, aislante rastrojos de maíz .................................................................. 26

Tabla 2.4: Ficha técnica, aislante de cascarilla de arroz ............................................................ 26

Tabla 2.5: Ficha técnica, aislamiento de celulosa ..................................................................... 27

Tabla 2.6: Ficha técnica, aislamiento de corcho ........................................................................ 27

Tabla 2.7: Resumen de la conductividad térmica de aislantes de fibras naturales .................... 27

Tabla 2.8: Características de la fibra de algodón....................................................................... 38

Tabla 2.9: Ficha técnica de mantas de fibra de mezclilla .......................................................... 41

Tabla 2.10: Ficha técnica paneles DEMODE ............................................................................ 43

Tabla 2.11: Dosificación paneles DEMODE ............................................................................ 43

Tabla 2.12: Clasificación de los tipos de mezclilla ................................................................... 46

Tabla 2.13: Especificaciones técnicas de las placas de yeso-cartón.......................................... 48

Tabla 2.14: Propiedades térmicas del yeso de diferentes densidades........................................ 48

Tabla 2.15: Placa de yeso-cartón ST / Lana mineral ................................................................. 49

Tabla 2.16: Resistencia térmica del revestimiento térmico poligyp .......................................... 50

Tabla 2.17: Relación amilosa / amilopectina <30% de amilosa. ............................................... 51

Tabla 2.18: Temperatura de gelinizacion de diferentes tipos de almidones ............................. 52

Tabla 3.1: Dimensiones de la prensa moldaje ........................................................................... 61

Tabla 3.2: Dimensiones de los paneles propuestos ................................................................... 62

Tabla 3.3: Especificaciones técnicas cámara Térmica NCh 851 Of.83 ..................................... 66

Tabla 3.4: Rango de niveles sonoros ......................................................................................... 71

Tabla 3.5: Clasificación de tipos de ruidos................................................................................ 71

Tabla 3.6: Requisitos mínimos para las construcciones de uso habitacional. ........................... 72

Tabla 3.7: Filtros de octava para ensayos acústicos .................................................................. 73

Tabla 4.1: Dosificaciones de almidón con respecto al peso de la mezclilla. ............................. 79

Tabla 4.2: Resultado de dosificaciones ..................................................................................... 80

Tabla 4.3: Porcentajes de incidencia de cada material en el producto final .............................. 80

Tabla 4.4: Dosificaciones y peso total de diseño....................................................................... 80

Tabla 4.5: Densidades paneles de prueba .................................................................................. 81

Tabla 4.6: Dosificaciones usadas en paneles ............................................................................. 81

Tabla 4.7: Clasificación de las dosificaciones a emplear .......................................................... 82

Tabla 4.8: Porcentaje de almidón respecto al peso de la mezclilla ........................................... 82

Tabla 4.9: Cantidad de paneles según dosificación .................................................................. 83

Tabla 4.10: Densidades aparentes paneles propuestos .............................................................. 84

Tabla 4.11: Clasificación de temperaturas de medición ............................................................ 86

Tabla 4.12: Temperaturas placa yeso-cartón 10mm .................................................................. 87

Tabla 4.13: Temperaturas panel dosificación tipo 1.................................................................. 88


13


Tabla 4.16: Temperaturas panel poligyp ................................................................................... 94

Tabla 4.17: Resumen de los diferenciales térmicos promedio .................................................. 96

Tabla 4.18: Relación de los diferenciales térmicos de los paneles ensayados .......................... 97

Tabla 4.19: Temperaturas iniciales y finales de ensayo. ........................................................... 99

Tabla 4.20: Variación porcentual comparativa de los diferenciales térmicos ......................... 100

Tabla 4.21: Resistencia térmica R (m2 ºC /W) ....................................................................... 100

Tabla 4.22: Transmitancia térmica de los paneles en estudio ................................................. 101

Tabla 4.23: Rotulado según norma NCh 2251 Of94, de los paneles en estudio ..................... 101

Tabla 4.24: Exigencias del material aislante incorporado al elemento constructivo............... 102

Tabla 4.25: Resumen de las propiedades térmicas de los paneles propuestos ........................ 102

Tabla 4.26: Intensidad sonora de fondo................................................................................... 105

Tabla 4.27: Aislación acústica por frecuencias del panel tipo 1 ............................................. 106



Tabla 4.30: Aislación acústica por frecuencias del panel poligyp .......................................... 112

Tabla 4.31: Aislación acústica de los distintos paneles ensayados ......................................... 114

Tabla 4.32: Aislación acústica a determinadas frecuencias de los paneles propuestos ........... 117

Tabla 4.33: Rango de ruidos sonoros con el empleo de los paneles propuestos ..................... 119

Tabla 4.34: Costo poligyp convencional ................................................................................. 120

Tabla 4.35: Costo de materiales .............................................................................................. 120

Tabla 4.36: Costo de materiales ($/m²) Panel tipo 1 ............................................................... 121



Tabla 4.39: Resumen costo de materiales de los paneles propuestos ...................................... 123

Tabla 4.40: Porcentaje de participación en el costo final de los materiales ............................ 123

Tabla 4.41: Rendimiento por m² .............................................................................................. 124

Tabla 4.42: Remuneración imponible diaria ........................................................................... 125

Tabla 4.43: Análisis de costo de mano de obra ....................................................................... 125

Tabla 4.44: Costo total de paneles por m² ............................................................................... 125

Tabla 4.45: Porcentaje de incidencia en el producto final del material y mano de obra ......... 126

Tabla 4.46: Costo por m² de los paneles.................................................................................. 126

Tabla 4.47: Resumen total de resultados ................................................................................. 127

Tabla A.1: Temperatura placa de yeso-cartón 10mm ............................................................. 137

Tabla A.2: Temperatura panel tipo 1 ....................................................................................... 139

Tabla A.3: Temperatura panel tipo 2 ....................................................................................... 141

Tabla A.4: Temperaturas panel tipo 3 ..................................................................................... 143

Tabla A.5: Temperaturas panel poligyp .................................................................................. 145

Tabla B.1: Fuentes de ruido urbano ........................................................................................ 148

14

Resumen

Muchas personas están conscientes de que la basura que tiran va a un basurero, y que es

muy importante reciclar ya sea el plástico, el cartón o vidrio, lo que ha incentivado a diversas

campañas de reciclaje de estos productos. Sin embargo respecto a los desechos textiles, aunque

en el último tiempo se han generado algunas campañas de reciclaje, estas han sido en una menor

proporción; generalmente a estos desechos no se les da otra reutilización, lo que supone romper

la cadena de reciclaje, perdiendo importante materia prima natural.

El objetivo de este trabajo es determinar el comportamiento térmico y acústico de un

panel de fibras de mezclilla adheridas con almidón de maíz en diferentes proporciones,

recubierto en una de sus caras por una placa de yeso-cartón, destinado a ser un revestimiento

termo-acústico interior, que permita otorgar un ambiente de bienestar dentro de la vivienda

aportando a una construcción mas sustentable y mas eficiente en el uso de la energia. Se pretende

generar una nueva alternativa que sea más amigable con el medio ambiente en su proceso de

fabricación, reduciendo la contaminación debido a la acción de reciclaje de residuos textiles, y

que cumpla con todas las exigencias de la normativa térmica y acústica chilena vigente, para

una futura utilización en construcciones habitacionales, estudiando los costos y beneficios

entregados por su empleo. Ante esto surgen las siguientes interrogantes: ¿Cuál es el

comportamiento térmico del elemento propuesto?, ¿Cuál es el comportamiento acústico del

elemento propuesto?, ¿Cuáles son los costos de este elemento, en comparación con un similar

en el mercado actual?.

Para responder esto se realizaron primero los estudios teóricos y bibliográficos, para

posteriormente realizar los ensayos en laboratorio, evaluando el comportamiento y las

prestaciones termo-acústicas que posee el material propuesto, mediante procedimientos

indicados por la normativa correspondiente.

Una vez desarrollados los ensayos se determinó que el elemento constructivo estudiado

presenta características de aislación térmica efectivas y una buena aislación acústica

principalmente a frecuencias altas (sonidos agudos). Teniendo un costo de producción

levemente superior al costo de los paneles poligyp comercializados en la actualidad, lo que abre

la posibilidad de realizar un estudio para optimizar tanto sus prestaciones como sus costos.

(Palabras clave: Aislación térmica, Aislación acústica, análisis de costo, mezclilla, reciclaje)

15

Abstract

Many people are aware that they throw trash goes to a landfill, and it is very important

to recycle either plastic, cardboard or glass, which has encouraged various campaigns recycling

of these products. However on textiles wastes, although in recent times have generated some

recycling campaigns, these have been at a lower rate; generally these wastes are not given

another reuse, which means breaking the recycling chain, losing important natural raw material.

The aim of this study is to determine the thermal and acoustic behavior of a panel

denim fibers bonded with corn starch in different proportions, coated one side by a gypsum-

cardboard destined to be a thermo-acoustic liner interior, provide an environment that allows

welfare within the housing providing a sustainable construction and to some extent to energy

saving. It aims to create a new alternative that is more friendly to the environment in its

manufacturing process, reducing pollution due to the action of recycling textile waste, and meets

all requirements of thermal and acoustic regulations Chilean force to future use in residential

buildings, studying the costs and benefits provided by their use. Before this the following

questions arise: What is the thermal behavior of the proposed item? What is the acoustic

behavior of the element proposed? What are the costs of this item, compared with a similar on

the market today?.

To answer this were done first theoretical and bibliographical studies to subsequently

perform laboratory testing, evaluating behavior and thermo-acoustic performance that owns the

proposed material, through procedures specified by the relevant regulations.

Once developed tests was determined that the construction element has studied

characteristics of effective thermal insulation and good acoustic insulation mainly at high

frequencies (treble). Given a cost of slightly more than the cost of poligyp panels currently

marketed production, which opens the possibility of a study to optimize both performance and

costs.

(Keywords : thermal insulation , acoustic insulation , cost analysis , denim , recycling)

16

1. Presentación del tema

1.1. Introducción

La vivienda está permanentemente enfrentando un conjunto de desafíos, entre los cuales

se destaca: ofrecer las mejores condiciones de habitabilidad para sus moradores, hoy en día el

país posee normativas más exigentes para resolver este desafío basándose en el uso de variados

criterios que ayudan a conseguir condiciones de confort dentro de la vivienda.

En la actualidad debido a los cambios climáticos y la crisis energética, se genera la

necesidad de construir viviendas eficientes energéticamente, produciendo una disminución en

el consumo de combustibles y energías necesarias para mantener las condiciones del hogar. En

Chile, las edificaciones gastan el 22 % del total de la energía consumida en el país, de esto se

utiliza un 56 % para calefacción, lo que equivale a un 12 % del consumo nacional de energía

(Blender, 2012). La principal fuente de energía para la calefacción residencial es la leña, pero

en las ciudades predominan la parafina, el gas licuado y la energía eléctrica (Romero, 2011).

Para conseguir eficiencia energética, una buena aislación térmica y acústica tiene un rol

fundamental, “la base para realizar una edificación sostenible, es el material que impide que

la energía que se crea en el interior de una vivienda se escape a través de su envolvente. Es la

forma de crear confort térmico en el interior haciendo que la vivienda ahorre energía”

(González, 2011). El MINVU con el objetivo de mejorar la calidad de vida de la población,

mejorando los estándares de la vivienda, desde el año 2000, ha incrementado las exigencias

térmicas, implementado una nueva reglamentación para lo cual ha zonificando al país en 7 zonas

climáticas con distintas exigencias térmicas para cada una, buscando así disminuir al máximo

la demanda de energía, mejorando la calidad de vida de la población, con un impacto positivo

en el medio ambiente.

El uso de artefactos de combustión a leña, como otros productos dendroenergéticos para

mantener las condiciones de bienestar de una vivienda, contribuye a utilizar energías no

renovables como también a la contaminación del planeta, la cual va en aumento, lo que ha

generado una conciencia en el reciclaje de residuos. En la sociedad actual existe un gran

consumo de productos, los que con el tiempo luego de su vida útil se convierten en desechos ya

sean plásticos, papel y goma entre otros, no pareciendo ser un aporte relevante, la industria textil

genera un nivel de residuos importante. En Chile se generan 46 mil toneladas de residuos textiles

al año solo en Santiago (Marambio, 2012), dentro de esta industria, la producción de mezclilla

tiene gran importancia al ser una fibra con altos niveles de uso, los cuales van desde la

confección de prendas de vestir, hasta la confección de ropa de trabajo utilizada en la

construcción y minería entre otras. Por esta razón se puede considerar su mayor influencia en la

cantidad de desechos textiles considerando su ciclo de vida útil. En este trabajo se estudiará el

comportamiento térmico y acústico de un panel elaborado de mezclilla reciclada en conjunto

con una placa de yeso-cartón, elaborando un tipo de revestimiento térmico del tipo poligyp.

17

1.2. Justificación del tema

La vivienda al igual que el cuerpo humano, está sometida a variaciones de temperaturas

en el interior y exterior de ella. La manera natural de mantener el calor en el cuerpo es

abrigándose, en construcción, esta protección está dada por la incorporación de aislación

térmica. El principal problema de una vivienda sin aislar o con una inadecuada aislación es la

pérdida de energía que afecta tanto al confort habitacional como al bolsillo de las personas,

incurriendo en gastos para climatizar la vivienda. Es por eso que usar los materiales

constructivos apropiados puede significar para una familia un ahorro del 20% en energía o

permitir que su vivienda mantenga por un mayor tiempo las condiciones de confort interior

(Charpentier, 2013), es decir el confort de la vivienda debe ir de la mano con el diseño material

de esta, consiguiendo que las condiciones interiores sean las adecuadas para que la energía

utilizada en calefacción y ventilación sea la mínima.

Un estudio realizado en Chile por la Asociación de Consumidores y usuarios del Sur

(CDS), en conjunto con el departamento de obras civiles de la Universidad de la Frontera el año

2012, analizó ocho proyectos habitacionales en la cuidad de Temuco y Padre las Casas, en donde

se tomaron como muestra diez casas en cada proyecto, midiendo la temperatura interior de los

inmuebles mediante la aplicación de una cámara de termografía infrarroja, evidenciando

diferencias graduales de aislación faltante de un 12% en promedio en estas viviendas (Cárdenas,

2012). Según estimaciones, una vivienda antigua acondicionada para cumplir con la nueva

reglamentación térmica, se ahorra cerca de un 6% del consumo total anual de la energía

(Romero, 2011).

Otro factor importante que afecta al confort habitacional es una mala aislación acústica,

la cual radica en el efecto negativo que tiene el ruido sobre el ser humano, tanto en los periodos

de trabajo como en los de descanso, afectando el rendimiento y calidad del sueño

respectivamente, estas falencias generan una baja calidad de vida de las personas que habitan

las viviendas.

. La tendencia actual es buscar nuevos productos que necesiten poca energía en su

proceso de fabricación y que respeten la naturaleza (Yáñez, 2008). Una excelente alternativa es

el uso de materiales reciclados, contribuyendo así a una menor contaminación a través de

reutilización de materiales post-consumo, evitando que su destino sean los vertederos y que no

se les de ninguna reutilización luego de su vida útil. El reciclaje de mezclilla como aislante

térmico y acústico puede ser un importante ahorro de energía, tanto por sus prestaciones de

servicio, como por la menor contaminación en el proceso de confección del nuevo material de

construcción. Bajo este contexto se presenta la siguiente investigación, en la que se propone una

alternativa sustentable para solucionar este tipo de problemáticas como: conseguir un buen

confort habitacional mediante la eficiencia energética y una menor contaminación a través de la

reutilización de desechos textiles de mezclilla post-consumo, otorgándoles así un nuevo ciclo

de vida que contribuya directamente a reducir la demanda energética de las viviendas.

18

1.3. Objetivos

1.3.1.Objetivo general

Determinar el comportamiento térmico y acústico de un panel tipo poligyp de yeso-

cartón con mezclilla reciclada como una nueva alternativa para la aplicación en

construcciones habitacionales.

1.3.2.Objetivos específicos

Evaluar las propiedades térmicas de un panel tipo poligyp en base a mezclilla reciclada

recubierto por una placa de yeso-cartón de 10mm de espesor, en base a la normativa

vigente en el país.

Evaluar las propiedades acústicas, de un panel tipo poligyp en base a mezclilla reciclada

recubierto por una placa de yeso-cartón de 10mm de espesor en base a la normativa

vigente en el país.

Realizar un análisis de costos de producción por m² de los paneles en estudio.

1.4. Hipótesis

Las prestaciones térmicas y acústicas de un panel tipo poligyp en base a mezclilla

reciclada con una placa de yeso-cartón, cumplirían con los requerimientos térmicos y acústicos

mínimos exigidos por norma, para ser utilizado como material de revestimiento termo-acústico

en construcciones habitacionales.

1.5. Alcances

Se estudiará la fibra de mezclilla solo como un material aislante térmico y acústico,

dejando de lado su posible comportamiento estructural y de durabilidad.

Los ensayos térmicos y acústicos serán en base a las normas chilenas del Instituto

Nacional de Normalización (INN).

La mezclilla se estudiará en conjunto con una placa de yeso-cartón de 10mm ST, como

panel tipo poligyp.

19

El estudio se realizará en las dependencias de los laboratorios de la Facultad de

Ingeniería de la Universidad de Valparaíso, ubicados en Playa Ancha, Valparaíso, V

región.

El tipo de la mezclilla a utilizar será 100% algodón, teniendo una tolerancia de un 20%

de sustitución del algodón, por materiales sintéticos como el poliéster y spandex, no

discriminando y utilizando todo tipo de mezclilla comercializada en el país.

1.6. Estructura de la investigación

El desarrollo de esta investigación comenzará con la revisión bibliográfica de los temas

de interés, la cual corresponde al estudio de la problemática actual respecto al reciclaje de

desechos de la industria textil y a un mejor aprovechamiento energético mediante una buena

aislación de la vivienda, planteándose así la problemática a solucionar mediante la creación de

un material de revestimiento termo-acústico interior elaborado de material de reciclaje,

planteándose un objetivo principal y otros secundarios, que permitan cumplir o no con la

hipótesis formulada, dejando claramente detallados los alcances de la investigación.

Luego de tener el conocimiento teórico adecuado sobre la investigación, junto con el

estudio de la normativa térmica y acústica vigente en el país , analizando detalladamente el

estado de arte de estudios relacionados con la investigación propuesta, se planificará una

metodología de trabajo, la cual describa detalladamente los pasos y etapas a seguir en la

investigación, la cual comenzará con la selección de materiales que servirán como materia prima

para la elaboración del material propuesto, luego se establecerán sus características y

dimensiones, para finalmente realizar su confección.

Se realizaran ensayos en laboratorios mediante procedimientos establecidos por norma,

analizando las propiedades térmicas y acústicas del material, interpretando los datos y resultados

obtenidos mediante expresiones gráficas que interpreten de una mejor manera los resultados,

los cuales ayuden a la validación final de la hipótesis, desarrollando conclusiones finales y

nuevas propuestas para futuras investigaciones.

20

Figura 2.1: Formas de pérdidas de energía en una vivienda.

2. Fundamentos Teóricos de la Mezclilla como Aislante

Termo-acústico

2.1. Generalidades

Una buena aislación térmica y acústica en una vivienda mejora la calidad de vida de sus

moradores generando un ambiente propicio y confortable dentro de ella, esta sensación de

satisfacción es lo que se denomina confort. Un hogar con una buena barrera contra el calor, el

frío y los ruidos, será siempre más confortable y consumirá menos energía, todo esto sumado a

otros factores como una adecuada iluminación, hace que tengamos una vivienda

energéticamente eficiente, presentando beneficios como la disminución económica del gasto en

combustibles y energías para mantener las condiciones de temperaturas adecuadas dentro del

hogar, mejorando notoriamente la calidad de vida de sus habitantes. Según el estudio

“Radiografía del consumidor de energía chileno”, realizado por la consultora Collect GFK, los

hogares del país incrementan su gasto en energía en los meses de invierno un 55% respecto al

resto de los meses del año, debido a las bajas temperaturas, se señala que el gasto de los hogares

en energía y combustibles promedia unos $ 52.542 en invierno, frente a los $ 33.847 en los

restantes meses del año (De Lucca, 2013), en general parte importante de estos gastos tienen

por causa, un aislamiento deficiente que lleva a que la vivienda requiera un porcentaje mayor

de recursos para mantener las condiciones interiores en épocas frías y calurosas. En la actualidad

las viviendas de nuestro país, especialmente las de carácter social como también viviendas

antiguas presentan malas condiciones de aislación térmica y acústica. Diversos estudios han

reflejado la precaria eficiencia energética de estas viviendas, uno de ellos realizado en el año

2007 por el ingeniero en maderas Marcelo Gonzales, a viviendas sociales en Buin, el cual evaluó

el factor acústico de estas, catalogándolo como deficiente, y el factor térmico como regular. Las

pérdidas de energía que presentan las viviendas, según la publicación realizada por la revista

EMB construcción en el año 2007, se pueden clasificar de la siguiente manera: un 57% de las

pérdidas de energía de una vivienda se producen por cielos y techos, un 26% por muros y un

17% restante se pierde entre pisos, ventanas y puertas exteriores como se indica en la figura 2.1.

(Fuente: Revista/EMB construcción, 2007)

21

Por esta razón para evitar las pérdidas de energía de una vivienda es muy importante su

arquitectura, especialmente de los materiales que la constituyen. Un buen aislante reduciría estas

pérdidas contribuyendo así a obtener una vivienda energéticamente eficiente.

Desde este punto de vista cada día surgen nuevos materiales los cuales van orientados a

ser amigables con el medio ambiente, es aquí donde aparece el concepto de reciclaje. Cada vez

son más los productos en construcción que son elaborados a partir de materias primas que

provienen del reciclaje, siendo materiales eco-amigables más aún si contribuyen con la

eficiencia energética de una vivienda como lo son los aislantes fabricados con materiales

naturales reciclados.

2.2. La eficiencia energética y sus beneficios

La eficiencia energética corresponde a las acciones que permiten optimizar la relación

entre la cantidad de energía consumida y los productos y servicios finales obtenidos, significa

hacer más con menos, el uso eficiente de la energía en una vivienda tiene beneficios directos

sobre las personas que las habitan, los que se traducen en un ahorro mensual de dinero en el

pago de las cuentas del gas y la electricidad, las que cada vez tienen un costo más elevado.

Según datos de la OCDE el precio de la energía en Chile en los últimos 15 años ha sufrido un

alza que alcanza el 365% (pasando de 55,1 $US/MWh en el año 1998 a 256,4 $US/MWh en el

año 2012) (Correa, 2013). El sector residencial tiene una importante participación en el consumo

de energía actual con un 21% del consumo total país, como lo muestra la figura 2.2.

Figura 2.2: Sectores de consumo energético en Chile

Fuente: Comisión Nacional de Energía, 2012

Según datos del Ministerio de Energía, el consumo de energía a nivel residencial

presenta el siguiente desglose indicado en la figura 2.3.

22

Figura 2.3: Consumo de energía residencial

Fuente: Comisión Nacional de Energía, 2012

De la figura 2.3 se observa que el mayor consumo a nivel residencial es atribuido a la

calefacción con aproximadamente un 56,3% del consumo total, la que es utilizada para mantener

las condiciones interiores de confort de una vivienda, consumo que podría verse incrementando

en viviendas mal aisladas que necesiten ser calefaccionadas por un tiempo más prolongado. Esto

genera la necesidad de implementar o construir viviendas con una adecuada aislación, la que

puede ser conseguida a través de la aplicación de estrategias y técnicas constructivas como por

ejemplo: el empleo de un buen aislante térmico, el que permita conseguir la eficiencia en todo

periodo de tiempo, es decir a lo largo de todo el año, en verano, disminuyendo las temperaturas

máximas, como también en periodos fríos del año impidiendo el paso de éstas hacia el interior,

permitiendo calefaccionar el recinto con el menor consumo de energía posible, en este contexto

la vivienda debe ser considerada como un sistema que muestre efectividad en conseguir confort

térmico, siendo energéticamente eficiente, tomando diversas medidas que necesiten el menor

consumo de energías posible (Poblete, 2007).

En el manual de eficiencia energética diseñado por el MINVU (2007), donde se explica

la nueva reglamentación térmica, La ministra de Vivienda y Urbanismo Patricia Poblete, señala

que “diseñar y construir viviendas que entreguen confort a sus habitantes, disminuyendo el gasto

económico y la contaminación dentro del hogar, son criterios de eficiencia energética que el

MINVU viene trabajando en los últimos años”, para lo cual ha implementado una nueva

reglamentación establecida en la Ordenanza General de Urbanismo y Construcción, en su

artículo 4.1.10, basada en cálculos de la norma NCh853: "Acondicionamiento térmico -

Envolvente térmica de edificios - Cálculo de resistencias y transmitancias térmicas",

zonificando al país en 7 zonas térmicas según los grados-día, especificados en el manual de

aislamiento térmico del Ministerio de Vivienda y Urbanismo (MINVU).

23

2.3. Aislamiento térmico

Es la capacidad de los materiales para oponerse al paso del calor por conducción a través

de ellos. La medida de la resistencia térmica se expresa, en el Sistema Internacional de Unidades

(SI) en W/m²•K. Se considera material aislante térmico cuando su coeficiente de conductividad

térmica: λ es inferior a λ<0.10 W/m²·K medido a 23°C (Ramírez, 2012).

Todos los materiales oponen resistencia, en mayor o menor medida, al paso del calor a

través de ellos. Algunos muy escasa, como los metales, por lo que se dice de ellos que son

buenos conductores; los materiales de construcción (yesos, ladrillos, morteros) tienen una

resistencia media y aquellos materiales que ofrecen una resistencia alta, se les denomina

aislantes térmicos.

Los Materiales que presentan mayores características de aislación térmica, son aquellos

capaces de retener aire quieto en su estructura interior, debido a que el aire en reposo a una

temperatura de 0ºC presenta una conductividad térmica de 0,024 [W/(m•K)] (Burgos,2008). La

norma NCh 853 Of91 entrega la conductividad térmica de distintos tipos de materiales como se

indica en la tabla 2.1.

Tabla 2.1: Materiales aislantes, densidad aparente y conductividad térmica

(Fuente: NCh 853 Of.91)

24

2.4. Aislantes naturales reciclados de fibras vegetales

Con la popularidad de la construcción ecológica y sustentable, existe un número cada

vez mayor de aislantes térmicos a base de materiales reciclados, entre los cuales podemos

encontrar: el aislante de celulosa, el cual se compone de residuos de papel que se reciclan para

el aislamiento de muros. Otra alternativa son los aislantes de corcho, los que pueden generarse

a partir de residuos triturados, tamizados y seleccionados provenientes del corcho reciclado.

También una buena opción es el aislante reciclado de fibras de paja, el cual es un aislante

derivado de los sobrantes de las cosechas agrícolas, donde después de extraer las semillas, la

paja se transforma en un producto útil para la construcción, como también lo es el aislante de

fibra de madera el cual está hecho de residuos y fibras no utilizadas de los troncos de los árboles.

Todos estos materiales proceden del reciclaje de otros productos, lo que contribuye a aumentar

en cierta medida su ciclo de vida y producir una menor contaminación. Lo más atractivo de los

materiales aislantes reciclados en comparación con otros materiales de construcción, es que

contribuyen directamente a reducir la demanda energética en las viviendas y necesitan una

menor energía en el proceso de fabricación (De Mena, 2013). Todos estos aislantes presentan

un buen coeficiente de conductividad térmica como se indica en la tabla 2.2.

Tabla 2.2: Conductividad térmica aislantes reciclados

Tipos de Aislantes Naturales Conductividad térmica (W/m•K) Lana Mineral 0,035

Celulosa 0,039 Corcho 0,045

Vidrio celular 0,05 Agro fibras 0,05

Fibras de la madera 0,06 Algodón 0,04

(Fuente: De mena, 2013)

Los aislantes naturales de fibras vegetales pueden ser muy beneficiosos, y respetuosos

con el medio ambiente para aislar térmica y acústicamente una vivienda. Hay que tener en cuenta

la calidad, naturaleza y prestaciones de cada aislante, su espesor y el método de colocación.

Las fibras vegetales presentan ventajas productivas (disponibilidad, bajos costos de

adquisición y facilidad de procesamiento, entre otras). Las ventajas productivas y ambientales

de las fibras naturales propician su utilización como una alternativa para impulsar el uso racional

de los recursos naturales y la preservación ambiental (Giovanna, 2002), lo que ha incentivado a

diversas investigaciones.

25

2.4.1.Aislante de fibra de fique

En la Universidad de Cuaca, Colombia, en el año 2007 el académico Gerardo Cabrera

realizó una investigación cuyo objetivo consistía en elaborar un aislante térmico de fibra vegetal,

el cual se obtuvo de la hoja del fique (planta nativa de la zona) que representa aproximadamente

el 4% del peso de toda la planta.

La hoja de fique se separó por despulpado, manual o mecánico para luego secarse, siendo

materia prima para el aislante, luego se comparó el comportamiento de las fibras propuestas con

la de distintos materiales, graficándose las conductividades (k) en función de la temperatura

para comparar gráficamente las prestaciones ofrecidas por el fique (Cabrera, 2007) como se

puede apreciar en la figura 2.4.

Figura 2.4: Comparación del comportamiento térmico de la fibra de fique.

(Fuente: Cabrera, 2007)

De la figura 2.4 se puede notar que el aislante que presentó un mayor coeficiente de

conductividad térmica fue el aislante de Tela de Guata, material textil no tejido fabricado con

filamentos de algodón, mientras que el aislante de fique (en naranjo) presentó su mayot

coeficiente de conductividad térmica desde aproximadamente los 100ºC hasta los 150ºC. Dentro

de las conclusiones de esta investigación se tiene que los resultados proporcionaron coeficientes

de conductividad térmica (k) del fique útiles para ser usados como aislante, con promedios de

conductividad entre 0,092 y 0,059 W/mºC pudiendo competir de igual forma con los materiales

existentes en comparación (Cabrera, 2007).

26

2.4.2.Aislante de rastrojos de maíz

Este aislante se desarrolló mediante una investigación realizada en la Universidad del

Bío Bío en el año 2012, la cual consistió en utilizar desechos de maíz debido a su alta

disponibilidad en la zona sur del país, donde se construyeron probetas de 30x30 cm con un

espesor de 5 cm, analizando su conductividad térmica por el método del anillo de guarda

mediante la Norma Chilena NCh 850 Of83, donde finalmente se concluyó que la conductividad

térmica promedio fue de 0.032 W/mºC, sus características aislantes se presentan en la tabla 2.3.

Tabla 2.3: Ficha técnica, aislante rastrojos de maíz

Ficha Técnica Composición 100% fibra de maíz aglomerada con adhesivo PVA

Conductividad Térmica 0.032 W/mºC Densidad 135 (kg/m3)

(Fuente: Loyola, 2012)

2.4.3.Aislante de cascarilla de arroz

Investigación realizada en la Escuela Politécnica del Ejercito Sangolquí en Ecuador en

el año 2012, la cual consistió en desarrollar un aislante térmico a base de cascarilla de arroz

aglutinado con almidón de yuca, determinando su conductividad térmica bajo la norma ASTM

C177 (equivalente a la norma NCh 850 Of83), la cual entregó los datos que se indican en la

tabla 2.4.

Tabla 2.4: Ficha técnica, aislante de cascarilla de arroz

Ficha Técnica Conductividad térmica 0,136 W/mk Resistencia Térmica R 0.123 m2k/W

Densidad 533 kg/m3 (Fuente: Calero, 2012)

2.4.4.Aislante de celulosa

Existen varias investigaciones sobre aislantes desarrollados con celulosa, una de ellas se

realizó en la universidad de Colima, México, en el año 2007, en la cual se creó un material

fabricado con papel periódico triturado, al que se le añadió cal hidratada, utilizando muestras de

0.20x0.15x0.025 m. Se determinó su conductividad térmica de acuerdo con la norma ASTM C

177, obteniendo los datos indicados en la tabla 2.5.

27

Tabla 2.5: Ficha técnica, aislamiento de celulosa

Ficha Técnica Conductividad térmica 0,132 W/mk

Densidad 592 kg/m3 (Fuente: Vargas, 2007)

2.4.5.Aislante de corcho

Es un recurso natural renovable que se obtiene de la corteza de los alcornoques (árbol

nativo de Europa y del norte de África). Están constituidos por granulado de corcho, aglutinados

entre sí por la propia resina natural del corcho, mediante un proceso de cocción que determina

una alteración sensible al tejido suberoso, posee una durabilidad ilimitada, no la atacan los

insectos y presenta una gran resistencia a los agentes químicos y en el caso de convertirse en un

residuo es totalmente biodegradable (Calero, 2012), sus propiedades térmicas se presentan en la

tabla 2.6.

Tabla 2.6: Ficha técnica, aislamiento de corcho

Ficha Técnica Aglomerado

Transmisión térmica K 0,045 W/mK Densidad 120 kg/m3

Granulado Transmisión térmica K 0,050 W/mk

Densidad 60 Kg/m3 (Fuente: Calero, 2012)

A continuacion en la tabla 2.7, se presenta un cuadro resumen de la conductividad

termica de los distintos tipos de aislante de fibras naturales propuestos en las investigaciones.

Tabla 2.7: Resumen de la conductividad térmica de aislantes de fibras naturales

Tipo de aislante de fibra natural Conductividad térmica W/mºC Aislante de fibra de fique 0.092 - 0.059

Aislante de rastrojo de maíz 0.032 Aislante de cascarilla de arroz 0,136

Aislante de celulosa 0,132 Aislante de corcho 0,045 - 0,050

(Fuente: Elaboración propia)

28

2.5. Conductividad térmica

La Norma Chilena NCh 853. Of 91, define la conductividad térmica como la cantidad

de calor que en condiciones estacionarias pasa en la unidad de tiempo a través de la unidad de

área, de una muestra de material homogéneo, de caras planas y paralelas de espesor unitario, es

decir se entiende como la capacidad que posee un material para transferir calor, estableciendo

una diferencia de temperatura entre sus caras, siendo la propiedad física de cada material que

mide la capacidad de conducción del calor a través del mismo. La conductividad térmica de un

material se calcula experimentalmente mediante el método de la cámara térmica indicado en la

Norma Chilena NCh 851 Of83 mediante la ecuación 2.1 expresada en W/mK.

(Ecuación 2.1)

Donde:

Q = flujo de calor

A= área de sección transversal del material

ΔT= Diferencial térmico

2.6. Transferencia de calor

La transferencia de calor en una vivienda es el paso de energía térmica desde un ambiente

de mayor temperatura a otro de menor temperatura. Ésta siempre ocurre desde un cuerpo con

más temperatura a uno con menor temperatura.

En los materiales de construcción, la transferencia de calor es considerada como

conducción pura, pero es casi imposible encontrar un material que sea totalmente homogéneo,

por esta razón la transferencia de calor se produce también en forma de radiación y convección

en los poros del material, es decir como todos los materiales son porosos, unos más que otros,

y estos poros están llenos de aire permiten la transferencia de calor por radiación y convección,

y a la vez, como están constituidos por partículas se produce la transferencia de calor por

conducción.(Erazo, 2007), estas formas de transferencia de calor para su mejor comprensión se

muestran en la figura 2.5.

29

Figura 2.5: Formas de Transferencia de calor.

(Fuente: Galdámez ,2011)

2.7. Conducción

Es la transferencia de calor donde la energía se transfiere durante el contacto directo

entre cuerpos a distintas temperaturas. Se produce por medio de choques entre las moléculas del

sistema, donde la transferencia térmica tiende a igualar las temperaturas que los objetos en

contacto poseen, este proceso es de gran importancia en sólidos pero de menor importancia en

líquidos y gases, donde normalmente aparece combinado con la convección (Domingo, 2011).

2.8. Convección

Este proceso tiene gran importancia en fluidos (especialmente en líquidos y gases),

también se denomina conducción superficial, ya que el flujo de calor entre la superficie de un

material y un fluido está relacionado con la conducción a través de una fina capa del fluido que

se encuentra junto a la superficie, en este proceso un fluido inicialmente en reposo en contacto

con una superficie a distinta temperatura provoca diferencias de temperaturas en él,

originándose diferencias de densidad que producirá un desplazamiento físico de materia a

distintas temperaturas de unas zonas a otras (Domingo, 2011).

30

2.9. Radiación

En la transferencia de calor por radiación la energía se transmite en forma de radiación

electromagnética, emitida por todos los cuerpos, se encuentra a una temperatura determinada y

que se propaga a la velocidad de la luz la que puede ser absorbida por los cuerpos, aumentando

su temperatura, la radiación es el único medio de transmisión de calor cuando esta tiene lugar a

través del vacío y puede ser muy importante para altas temperaturas (Domingo, 2011).

2.10. Confort térmico

Podríamos decir que existe confort térmico cuando las personas no experimentan una

sensación de calor ni de frio; es decir, cuando las condiciones de temperatura, humedad y

movimientos del aire son favorables (Aroztegui, 2004). El confort térmico es donde intervienen

los complejos fenómeno energéticos de intercambio de energía entre el cuerpo y el ambiente.

En construcción la manera en que se consigue el confort térmico de las viviendas, tiene una

fuerte relación con el diseño de los edificios y viviendas, con una buena aislación se producen

condiciones deseables para sus habitantes. Además existen otros factores, el más importante es

el grado de actividad, que influye directamente sobre el metabolismo, el tipo de vestimenta,

barrera térmica que influye sobre todo por su resistencia térmica, pero también por su

comportamiento al paso de la humedad. En sentido estadístico, influyen la edad, el sexo y la

educación, dependiendo además todos ellos, del grado de adaptación a determinadas

circunstancias climáticas. En este mismo sentido también influye la situación geográfica (más

resistencia al frío en los países de clima más frío) y la época del año, donde a temperaturas

iguales corresponden sensaciones diferentes (Serra, 1991), la sensación térmica para las

diferentes estaciones del año se muestra de una manera gráfica en la figura 2.6.

Figura 2.6: Grafica de sensación térmica.

(Fuente: Serra, 1991)

31

A partir de los parámetros y factores de confort térmico, se han hecho diversos intentos

de valoración conjunta de una parte o de todos ellos, intentando calcular estadísticamente el

confort que producen. Entre los cuales se encuentra el climograma de Givoni expuesto en su

publicacion "Man, Climate and Architecture" (Hombre, clima y arquitectura) en 1969, el cual

se basa en las condiciones de temperatura y humedad relativa, considerando las características

del edificio como interface entre el ser humano y el exterior. En las bases de este climograma

se establece una zona de confort la cual se encuentra entre los 21 a 26ºC de temperatura, con

una humedad relativa de 20 a 75% y una zona de confort permisible de 20 a 27ºC de

temperatura, con una humedad relativa de 20 a 80%. (Serra, 1991).

2.11. Aislante acústico

El éxito en el diseño acústico de cualquier tipo de recinto, considerando su volumen y

formas, radica en primer lugar en la elección de los materiales más adecuados para utilizar como

revestimientos del mismo, la cual depende el propósito que se busque conseguir en el recinto,

ya sea absorber o reflectar el sonido.

La absorción del sonido, se debe mayoritariamente a la reducción de la energía asociada

a las ondas sonoras, tanto en su propagación a través del aire como cuando inciden sobre las

superficies. Los materiales absorbentes presentan un gran número de canales (poros) a través de

los cuales la onda sonora puede penetrar. La disipación de energía en forma de calor se produce

cuando la onda entra en contacto con las paredes de dichos canales, cuanto mayor sea el número

de canales, mayor será la absorción producida (material más poroso). Mientras que para reflectar

el sonido se necesitan elementos constituidos por materiales lisos, no porosos y totalmente

rígidos capaces de reflejar la mayor parte de la energía sonora que incide sobre ellos (Carrión,

1998).

Cuando las ondas sonoras inciden sobre una superficie, estas pueden ser absorbidas,

reflectadas y otras transmitidas, como se muestra en la figura 2.7.

Figura 2.7: Aislación acústica

(Cárdenas, 2010)

32

Un aíslate acústico es un elemento constructivo que permite disminuir la transmisión del

sonido, reduciendo o evitando la transmisión de ruidos de un local a otro, como también del

exterior hacia el local o viceversa. Por lo tanto, se usa para reflejar o absorber la energía,

evitando el paso del sonido (Cárdenas, 2010).

Las propiedades de los materiales aislantes son las que dificultan en mayor o menor

medida el paso del sonido a través de sí mismos. Aquí se hace mención a la “ley de la masa”, la

cual indica que para que el aislamiento sea efectivo, a las ondas sonoras se les debe oponer

masa, es decir, materiales con mayor densidad (Casadevall, 2008).

Para otorgar una mejor comprensión respecto a la aislación acústica, es necesario la

definición de algunos conceptos fundamentales como lo son el sonido y el ruido, entre otros.

2.12. El sonido

El sonido es un fenómeno producido por la vibración mecánica de un cuerpo, la cual se

propaga a través de un medio elástico y denso (habitualmente el aire), y que es capaz de producir

una sensación auditiva. A diferencia de la luz, el sonido no se propaga a través del vacío

(Carrión, 1998).

Mediante estas vibraciones se produce un incremento en la presión atmosférica por la

presencia de las ondas acústicas, estas variaciones de presión el oído las percibe en forma de

sonido, las que viajan en forma de ondas sinusoidales como lo muestra la figura 2.8.

Figura 2.8: Propagación del sonido

(Fuente: Chovacustic, 2008)

A un elemento generador de sonido se le denomina fuente sonora. El sonido se genera

cuando dicha fuente entra en vibración, la cual es transmitida a las partículas de aire adyacentes,

las que a su vez las transmiten a partículas contiguas (Carrión, 1998).

33

2.13. Propiedades del sonido

2.13.1.La amplitud

La amplitud indica la magnitud de las variaciones de presión. Cuando mayor sea este

valor más fuerte será la sensación de sonido que percibe el oído humano, su unidad de medida

es el decibelio (dB) (Cárdenas, 2010).

2.13.2.Frecuencia

La frecuencia indica la velocidad de las variaciones de presión por segundo de la presión

sonora y se mide en hercios (Hz), que es el número de variaciones por segundo. El rango de

frecuencias que es capaz de percibir el oído humano se encuentra entre los 20 Hz y los 20000

Hz (Chovacustic, 2008), este rango audible de frecuencias para el oído humano se muestra en

la figura 2.9.

Figura 2.9: Rango audible de frecuencias para el oído humano


Debido a que este rango es muy amplio se subdivide en tres zonas, así cuando la

frecuencia de un sonido es baja (inferior a 400 Hz) percibimos un tono grave, si se encuentra

entre 400 Hz y 1600 Hz es un sonido de tono medio y si es superior a 1600 Hz percibimos un

tono agudo (Chovacustic, 2008), esta clasificación se presenta en la figura 2.10.

Figura 2.10: Clasificación de los sonidos según su frecuencia


34

En una investigación realizada en la Universidad Nacional Mayor de San Marcos en

Perú en el año 2008, relacionada con la pérdida auditiva inducida por el ruido, se comprobó que

las frecuencias comunes más nocivas para el oído humano se encuentran entre las bandas de

2000 a 3000 Hz, debido a que estas se encuentran cotidianamente en industrias o centros

comerciales. Demostrándose que el oído humano genera mecanismos de protección que son más

eficientes a frecuencias inferiores a 2000 Hz, además en rangos inferiores a 250 Hz no se

generan daños debido a que el oído genera métodos de atenuación. Se comprobó que las mayores

fallas producidas en el oído interno de una persona expuesta al ruido por un periodo constante

se generaban en frecuencias de cifras cercanas a los 4000 Hz lo que amplía el rango de

frecuencias comunes nocivas para el oído humano, el que va desde los 2000 hasta los 4000 Hz

(Moscoso, 2008).

2.14. Bandas de frecuencia

Los bandas de frecuencia permiten diferenciar entre sonidos graves y agudos, las bandas

de octava y tercio de octava son los ejemplos más comunes de espectros proporcionales. La

Norma Chilena NCh 2786 Of2002, indica que los ensayos acústicos en laboratorio deben ser

realizados con un nivel de presión acústica, usando filtros de banda de octava.

2.15. Velocidad de propagación del sonido

La velocidad de propagación del sonido se encuentra en función de la elasticidad y

densidad del medio de propagación. Debido a que, en el aire, ambas magnitudes dependen de la

presión atmosférica estática y de la temperatura, resulta que, considerando las condiciones

normales de 1 atmósfera de presión y 22 °C de temperatura, la velocidad de propagación del

sonido es de, aproximadamente, 345 m/s (Carrión, 1998).

2.16. El ruido

El ruido es aquel sonido molesto producido por la mezcla de ondas sonoras de distintas

frecuencias y distintas amplitudes. Los niveles racionales permisibles de ruido según la OCDE,

tienen medias que marcan como límite aceptable 65 dB durante el día y 55 dB durante la noche,

ya que la capacidad auditiva se deteriora en la banda comprendida entre 75 y 125 dB (López,

2012). A continuación en la figura 2.11 se puede apreciar los sonidos en dB, en situaciones

cotidianas.

35

Figura 2.11: Niveles de sonido en situaciones cotidianas

(Fuente: López, 2012)

2.17. Estudios de aislantes acústicos

En la Universidad Politécnica de Cataluña, España, en el año 2010 se realizó un estudio

de caracterización acústica de materiales en una cámara de ensayo a escala, con un volumen de

0.90 m3 reforzada con espuma de poliuretano absorbente. Entre los materiales que fueron

ensayados se encuentran probetas sintéticas las cuales contienen polímeros termoplásticos y

cargas minerales, entre ellos sulfatos de bario y carbonatos de calcio y probetas de yeso de alta

densidad. Las dimensiones de las probetas de ensayo fueron de 30x30 cm. de diferentes

espesores 1cm (D1) y 2cm (D2), para así poder comprobar que a más masa existe un mayor

aislamiento. Los resultados acústicos de las probetas de 1 cm de espesor confeccionadas de

polímeros sintéticos se pueden ver de una manera más gráfica en la figura 2.12.

36

Figura 2.12: Muestra 30x30x1 cm

(Fuente: Pérez, 2010)

Los resultados de las probetas de 2cm de espesor confeccionadas con polímeros

sintéticos se pueden ver de una manera más gráfica en la figura 2.13.

Figura 2.13: Muestra 30x30x2 cm


Después de analizar las gráficas correspondientes a los diferentes espesores, en este

estudio se pudo apreciar que existió un ligero aumento de aislamiento en las muestras cuando

se aumentó el espesor del material. Así mismo el aislamiento de la muestra va en crecimiento

conforme aumenta la frecuencia, obteniendo la mayor aislación entre los 1250 Hz y 2000 Hz

(Pérez, 2010).

En las probetas de yeso de alta densidad se realizó una comparación entre las de espesor

1 y 2 cm, sus líneas de aislamiento como se puede observar en la figura 2.14 van paralelas, así

mismo el aislamiento mayor corresponde a la muestra de más masa, lo que reafirmó la tendencia

de un incremento en el aislamiento al incrementar el espesor de los materiales (Pérez, 2010).

37

Figura 2.14: Comparación de muestras de yeso de 30x30 de espesor 1 y 2 cm


Dentro de esta investigación se determinaron limitaciones del equipo debido a sus

dimensiones. Hay que recordar que los ensayos normalizados requieren recintos con volúmenes

muy superiores de 10 m3. En donde se concluyó que estas limitaciones afectaban a las bajas

frecuencias. Se ha establecido que los valores correspondientes a frecuencias inferiores a 500

Hz pueden no haber sido determinados correctamente (Pérez, 2010).

2.17.1. Aislante de algodón

Las propuestas de aislacion acústica del algodón se determinaron mediante un estudio

realizado en el año 2007, en la Universidad de Alcalá de Henares, España, que consistió en la

confección de un aislante de algodón mediante procesos de humedecido y compactación de sus

fibras, las que luego se mezclaron con boro. Entre las propiedades destacan la obtención de un

material ligero (60 kg/m3), y poseer caracteristicas acústicas (Aguilera, 2007), como se muestra

en la figura 2.15.

Figura 2.15: Propiedades acústicas, fibras de algodón.

(Fuente: Aguilera, 2007)

38

De la Figura 2.15 se puede notar el aumento de la capacidad de absorción acústica a

medida que aumentan las frecuencias, en donde las mantas de algodón presentaron una clara

tendencia a desarrollar una mejor absorción acústica a las frecuencias altas de sonido,

alcanzando su máxima absorción en la banda de frecuencia de 2000 Hz.

El aislamiento de algodón está hecho de productos como telas recicladas, las que son

trituradas y luego termo fusionadas. En ocasiones sus fibras son tratadas con ácido bórico, para

otorgarle características ignifugas al igual que el aislamiento de celulosa. Sin embargo, al

contrario del aislamiento de celulosa, el aislamiento de algodón viene en mantas, lo que lo hace

más limpio y fácil de manejar. Además de los estudios acústicos otros estudios han demostrado

la capacidad higroscópica de la fibra de algodón, lo que le permitiría ser un buen aislante

térmico.

2.18. Propiedades de la fibra de algodón

Estudios relacionados con la fibra de algodón han demostrado que cuando la temperatura

exterior sube las fibras se calientan, liberan humedad y se enfrían refrescando el ambiente,

cuando la temperatura baja las fibras se enfrían, absorbiendo la humedad para posteriormente

calentarse, regulando el ambiente, templando la temperatura en verano y en el invierno

produciendo así un ahorro de energía. (Wadel, 2012).

La fibra de algodón es un material higroscópico, el cual absorbe y libera humedad, para

ayudar a mantener el ambiente interior seco y evitar daños en otros materiales constituyentes de

las paredes, muros y cielos, en las fibras de algodón la absorción de la humedad puede alcanzar

hasta un 15% con respecto a su peso sin riesgo a la creación de hongos (Wadel, 2012).

Adicionalmente estas fibras pueden combinarse con materiales que actúen como barreras de

vapor y en conjunto debido a la estructura tridimensional de la fibra, pueden actuar limitando la

transmisión de sonido, como también se les puede añadir agentes ignífugos como el boro La

densidad y conductividad térmica de esta fibra se presentan en la tabla 2.8.

Tabla 2.8: Características de la fibra de algodón

Características de la fibra de algodón Densidad Conductividad térmica

15 a 38 kg/m3 0,036 a 0,044 W/mK (Fuente: Wadel, 2012)

39

2.19. La mezclilla

La mezclilla es una tela originada aproximadamente en 1860 en el sur de Francia, entre

las localidades de Nimes y Alés, donde existen registros de su uso en pantalones, chaquetas y

chalecos de comunidades campesinas luteranas.

En sus comienzos por su característica de resistencia era empleada mayoritariamente

para la confección de tiendas de campaña y velas de barco, luego paso a ser utilizada como ropa

de trabajo, con los años poco a poco se fue popularizando y actualmente es una de las telas más

utilizadas en la alta costura, para la confección de pantalones y otros artículos de vestir.

En sus inicios la mezclilla estaba compuesta en su totalidad de fibras de algodón las que

eran sometidas a diferentes procesos físicos y químicos para obtener las características que

presentaba la mezclilla, Actualmente a la mezclilla se le han incorporado otros tipos de fibras

como poliéster o spandex, pero la materia prima predominante sigue siendo el algodón (Trujillo,

2003).

2.20. La mezclilla como material de construcción

La mezclilla se compone mayoritariamente de fibras de algodón. Al basarse en los

estudios indicados anteriormente, le permitiría presentar propiedades térmicas y acústicas,

debido a las características tridimensionales de sus fibras estas generan un material poroso, esto

hace que el empleo de este material pueda ser considerado como un material aislante en la

construcción, debido a que presenta una serie de beneficios, los cuales van desde la reutilización

de productos que en su mayoría no se les da otro uso una vez concluida su vida útil, generándoles

así un nuevo ciclo de vida. Se estima que en Chile se producen cerca de 46 toneladas al mes

solo en la comuna de Santiago (Marambio, 2012). Los beneficios que presentan las

características individuales de la mezclilla son:

Sostenibilidad: Las Fibras de mezclilla que constituyan el material aislante son 100%

reciclables al final de su vida útil.

Mejor calidad del aire en el interior de una vivienda: no requiere de compuestos volátiles

o Formaldehido los que contaminan el aire interior.

Buena conductividad térmica: debido a su composición mayoritaria de algodón, lo cual

le otorga propiedades térmicas por sus características higroscópicas.

40

2.21. Reciclaje de mezclilla

Referente al desecho textil actualmente existen pocas campañas de reciclaje,

generalmente estas van orientadas a la recuperación de materiales como plásticos, papeles,

gomas y metales entre otros, reciclando un 28.3% de los papeles y cartones desechados, un 5.8%

de los plásticos, un 56% de los metales y un 13% de los vidrios (CONAMA, 2010). Preferencias

que son válidas debido a que son materiales que en general se desechan en un gran cantidad y

producen gran contaminación en su proceso de degradación, pero cabe señalar que la industria

textil realiza un significativo aporte de residuos en el país, según cifras actuales Chile genera

(46.000 toneladas) de residuos textiles, desechos que no solo contaminan, sino que lo más

importante es que se pierde materia prima natural como el algodón (Wadel, 2012).

Al estudiar el estado de arte de investigaciones y proyectos que involucran la

recuperación de mezclilla post-consumo, se tienen muy pocas referencias y estudios que

permitan otorgar más antecedentes teóricos, siendo un área precariamente analizada, y de poco

interés. Sin embargo en EE.UU existe un importante proyecto de reciclaje, llamado "Algodón

del Azul al Verde", el cual recolectó en universidades de E,E.U,U unas 14,566 piezas de

mezclilla desde el año 2006, alcanzando 1.004.435 de piezas recicladas en el año 2013 como se

puede ver en la figura 2.16.

Figura 2.16: Grafico reciclaje de mezclilla EE.UU

(Fuente: Elaboración propia, 2013 en base a datos Bluejeansgogreen.org)

Estas piezas de mezclilla luego de ser recicladas fueron trituradas y procesadas,

convirtiéndolas en un aislante de fibra natural en forma de mantas, con lo que se obtuvieron

40,000 m2 de aislante para casas de 120 familias, ayudando a la reconstrucción de casas por el

paso del Huracán Katrina, mediante la innovadora campaña de la empresa American Modular

Systems (AMS), la que desarrollo un sistema de construcción modular denominado GEN7, a

41

base de materiales reciclados (Hernández, 2010). Además se utilizó como aislante acústico en

la academia de ciencias de California, durante la reconstrucción del Golden Gate Park (Yáñez,

2008). El uso de este aislante de mezclilla reciclada fue respaldado por una empresa americana

Bonded Logic, la cual realizó diversos estudios de la mezclilla como fibra aislante en forma de

mantas con las características que se presentan en la tabla 2.9.

Tabla 2.9: Ficha técnica de mantas de fibra de mezclilla

Manta de fibra de mezclilla Espesor (mm) Ancho (mm) Largo (m) Peso (Kg)

89 394 2,39 18 (Fuente: Bondedlogic.com)

Estos estudios fueron orientados mayoritariamente hacia el comportamiento acústico

que presentaría este material, sin dejar de lado su comportamiento térmico, para lo cual se utilizó

la norma internacional ASTM C-177, la que consiste en un método de prueba estándar de calor

en estado estacionario, equivalente a la norma NCh851 Of83, caracterizando el rendimiento

térmico del material como R-13, midiendo el factor de conductividad térmica del material en

función de su espesor.

Los estudios acústicos se basaron en la norma ASTM C423 equivalente a la norma

NCh2786 Of2002, donde mediante ensayos en laboratorios, se realizó una comparación de estas

mantas de mezclilla con la fibra de vidrio estándar, con el mismo espesor indicado en la tabla

2.9, obteniendo un 36% más de aislación acústica en las mantas de mezclilla como se puede

notar de una manera más grafica en la figura 2.17:

Figura 2.17: Comparación acústica de la fibra de algodón con la fibra de vidrio.

(Fuente: www.Bondedlogic.com)

http://www.bondedlogic.com/

42

Además de las prestaciones térmicas y acústicas de este aislante de mezclilla reciclada,

existe un beneficio adicional "no producir irritación en la piel" debido a que no contiene

químicos o irritantes, al no ser fabricado con formaldehido, el cual es considerado cancerígeno

por la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (IARC) (Instituto de salud pública,

2011).

Se debe tener en cuenta que la sustitución de materiales convencionales por otros, como

la alternativa del uso de la mezclilla post-consumo, la que proveniente de desechos textiles,

produce una mejora ambiental. Además de la reutilización de desechos, puede aportar una leve

disminución de impacto en el proceso de fabricación y emisión de gases. Gracias a este tipo de

alternativa se pueden llegar a ahorros de entre un 10% y 25% en energía o emisiones de CO2

en su fabricación (Wadel, 2012).

2.21.1. Investigaciones con mezclilla y reciclaje textil en Chile.

En Chile actualmente existe un proyecto de reciclaje textil denominado DEMODE

creado por la diseñadora industrial Bernardita Marambio de la Universidad de Los Lagos, la

cual recicla residuos textiles industriales, los que son triturados y adheridos con almidón

modificado, para fabricar paneles decorativos empleados en forma de revestimiento interior

como se muestra en la figura 2.18.

Figura 2.18: Paneles decorativos DEMODE

(Fuente: http://www.demode.cl/)

Su proyecto ha sido financiado por INNOVA CHILE – CORFO y patrocinado por la

incubadora de negocios de la Universidad de los Lagos, ganando en el 2009 el salón del diseño

joven de la Universidad Mayor. Ha contado con el apoyo de la municipalidad de Recoleta en

Santiago, quien se convirtió en su aliado estratégico, ayudándole a contactarse con mini

empresarios textiles. Además de ser paneles decorativos este material cuenta con estudios de

comportamiento al fuego, en el IDIEM, donde se concluyó que es un material auto-extinguible

43

según la norma chilena NCh 1977 Of.85, y actualmente se encuentra en estudio su posible

comportamiento acústico, las características de estos paneles se presentan en la tabla 2.10.

Tabla 2.10: Ficha técnica paneles DEMODE

Ficha técnica Dimensiones Módulo de 40x40 cms Peso 5 kg Densidad 312,5 kg/m3 Textura Rugosa Propiedades acústicas En estudio, (absorción acústica) Resistencia al fuego Auto extinguible, según la norma NCh 1977 Of.85. (IDIEM) Resistencia a la humedad: Mantener fuera de áreas húmedas Materia renovable Si

(Fuente: http://www.demode.cl/)

Para adherir estas fibras textiles, los residuos se aglomeran con un adhesivo 100%

biodegradable a base de almidón, que le otorga resistencia estructural.

Al realizar estudios y consultas sobre este material se indicó que la dosificación de

almidón utilizada en los paneles de fibras textiles trituradas, podría variar, pero esta debía ser

empleada utilizando un porcentaje de almidón respecto al peso de la fibra de residuo textil,

indicando que la dosificación óptima es la utilización de una cantidad de almidón en gr en un

80% respecto del peso de la fibra textil como se indica en la tabla 2.11.

Tabla 2.11: Dosificación paneles DEMODE

Dosificación DEMODE % de almidón respecto al peso del residuo textil

80 % (Fuente: http://www.demode.cl/)

Con la observación que al utilizar un menor porcentaje de almidón se consigue una

menor densidad. Lo cual podría ser uno de los problemas de esta investigación al generar paneles

con elevada densidad.

44

2.22. Producción de la mezclilla en Chile y el mundo

Las ventas y producción de mezclilla en Chile el año 2011 se duplicaron, teniendo una

facturación de 90 millones de dólares, la consultora Euro monitor prevé que en Chile las ventas

de estos pantalones para hombres crezca un 53% entre el año 2010 y el año 2015, mientras que

los pantalones de mezclilla de mujer lo hagan 69% en igual período, facturando 122.3 millones

de dólares (Ibarra, 2011), en ambos casos se trata de un crecimiento que duplica el nivel mundial

y en Latinoamérica. Se indica que en Chile el año 2011 se vendieron US$ 114,8 millones en

mezclilla de hombres y US$ 129,8 millones en pantalones de mezclilla de mujeres, actualmente

el crecimiento promedio es de 30 a 35% cada año, en el mundo se venden anualmente más de

1800 millones de jeans al año, lo que implica un ingreso de más de 51 mil millones de dólares

anuales, estudios de mercado sobre la mezclilla indican que la producción de esta tela pasara de

56, millones de dólares entre 2007 y 2014 a más de mil millones este otro siglo al año, donde el

81% de las ventas se realizan en países desarrollados (Ibarra, 2011).

Recientes estudios del mercado chileno, en la población comprendida entre 15 a 35 años,

indican que el uso de la mezclilla supera el 95% y destacan que el jeans tiene un amplio uso en

la población adolecente de 8 a 14 años, así también en adultos jóvenes, lo que amplía el ámbito

al menos hasta los 50 años, sobre todo en este último caso, el incremento del uso se relaciona

directamente con el hecho de que la formalidad en el vestir se ha ido “relajando”, dando paso al

uso de esta prenda por más días en la semana, incluso en jornada laboral.(Tenorio, 2012).

Dos segmentos son los que, en una primera instancia, presenta el mercado de mezclilla

en Chile. Fabricantes y comerciantes definen el producto “de marca”, cuya calidad de

terminaciones es superior aunque su composición es la misma, en donde el precio se encentra

en un rango medio–alto, con un mercado anual que se estima en 10 millones de prendas,

equivalente a 80 millones de dólares, el otro segmento lo conforman los jeans “de precio”,

vendidos principalmente en outlets, ferias o supermercados, cuyo volumen se estima en 5

millones de prendas, en la figura 2.19 se muestra la exhibición y venta de mezclilla en el

comercio tradicional.

Figura 2.19: Mercado de Mezclilla en Chile

(Fuente: elaboración propia, 2014 – Imagen obtenida en Fabalella de La Calera)

45

En Chile anualmente se comercializan 15 millones de prendas, equivalentes a 120

millones de dólares, según los cálculos del Centro de Comercio Internacional (CCI), basados en

estadísticas de COMTRADE, entre el año 2009 y 2011 las exportaciones en Chile han

disminuido notoriamente prefiriendo la importación la cuales se incrementaron en los últimos 3

años en un 81% siendo China su principal proveedor (Tenorio, 2012).

El consumo de textiles es de gran importancia para la economía mundial. Según un

estudio de la consultora COMTRADE el consumo de los productos textiles viene marcado por

la renta per cápita de los países. Es decir si tomamos como referencia el número de kilos de

fibras textiles consumidas por año, el consumo es mayor en los países donde la renta es más

elevada. Así los países más desarrollados son los que concentran la mayor parte del consumo

textil.

Algunos indicadores nos señalan que en EE.UU. cada mujer posee 7 unidades de Jeans

mientras que cada hombre posee 8 pares de Jeans, considerando la vida útil de esta prenda la

cual es de 2 años aproximadamente, esto significaría que en un disminuido intervalo de 2 años

se producirían elevados volúmenes de desechos de esta fibra, la cual aumentaría a medida que

crece la demanda (Maquiladoras textiles, 2013), las cantidades que posee cada hombre en

E.E.U.U se muestran gráficamente en la figura 2.20:

Figura 2.20: Cantidad de jeans por cada hombre en E.E.U.U.

(Fuente: Revista digital mercadeo, Pereira, 2013)

Al realizar un análisis de las estadísticas de ventas y producción en el país, para poder

(considerando la vida útil de esta prenda) analizar la cantidad de desechos que se pueden

producir, se debe tener en cuenta que es muy complejo saber con exactitud un promedio de

prendas de mezclilla que posee una persona, debido a que estas pueden variar notoriamente, por

esta se deben realizar estimaciones de la cantidad de piezas de mezclilla que existe por persona

en la Región de Valparaíso, región donde será confeccionado el nuevo material aislante y se

desarrollarán los estudios, pudiendo estimar la factibilidad técnica de la materia prima.

46

Según datos del INE, basados en el último censo de año 2012, la región de Valparaíso

tiene una población total de 1.734.917 millones de habitantes (INE, 2014), considerando los

indicadores de países desarrollados como EE.UU. donde cada persona posee un promedio de

7,5 unidades de jeans (como se indicaba anteriormente que la cantidad de producción y venta

textil es mayor en países desarrollados) esta información serviría como base, pero se debe

considerar de que en Chile la situación es distinta debido a su condición de ser un país

subdesarrollado, se podría estimar que cada persona en vez de poseer 7,5 como es el caso de

E.E.U.U, en Chile posee 4 unidades de jeans (esto es solo una estimación), por lo cual

considerando la población de la región de Valparaíso, debieran existir entre 6.000.000 y

7.000.000 de prendas aproximadamente, las cuales un gran porcentaje de ellas en un tiempo

futuro considerando su vida útil (la cual según estimaciones de la empresa Mohicano jeans es

de 2 años), tendrán como destino un vertedero de la región o serán donadas a campañas de

reciclaje. Por esta razón la mezclilla, debido a su gran demanda tendría la factibilidad de

considerar sus desechos como un futuro material de aislación en la construcción.

2.23. Clasificación de la mezclilla

La verdadera mezclilla es tela de algodón, fabricada con diferentes colores de hilo,

también denominada dril de algodón debido a su tejido de forma diagonal, en ella finalmente

predomina un color, el más conocido es el azul índigo (denim en inglés). Aun así hoy en día el

tejido de mezclilla se mezcla con otro tipo de fibras, fibras sintéticas como el Spandex y/o el

poliéster, (Gómez, 2012). De esta manera la mezclilla se clasifica por sus variaciones en la

composición como se indica en la tabla 2.12:

Tabla 2.12: Clasificación de los tipos de mezclilla

Tipo Composición

algodón Spandex Poliester Mezclilla 100% Mezclilla Spandez tipo 1 97% 3% Mezclilla Long Ring Spandex 80% 3% 17% Mezclilla Spandez tipo 2 80% 2% 18% Mezclilla Cross Ring 100% Mezclilla Short Ring 100% Mezclilla Cross Ring 100%

(Fuente: elaboración propia en base a datos de www.todotelas,cl)

47

2.23.1.Poliéster

Uno de los componentes que está presente en un porcentaje de la mezclilla vendida en

Chile es el poliéster. Las propiedades de las telas de poliéster incluyen costos muy económicos,

mucha resistencia y poco peso, y tiene un punto de fusión inusualmente elevado cerca de los

250ºC. Además, aguanta las tinturas, los solventes y la mayoría de los químicos; repele las

manchas; no se encoge ni se estira; se seca rápidamente; resiste las arrugas, el moho y las

abrasiones; retiene los pliegues y es fácil de lavar (Vaca, 2011).

2.23.2.Spandex (Elastano)

Elastano es una fibra sintética muy conocida por su gran elasticidad y resistencia,

inventado entre 1958 y 1959 por el químico Joseph Shivers. Al Elastano también se le conoce

como Spandex, Lycra, el nombre depende directamente de la empresa que produce. Más

científicamente se conoce por ser un copolímero uretano-urea formado en un 95% por

poliuretanos segmentados (Spandex) a base de un éter polibutenico (un polímero amorfo). No

es un tejido sino una de las fibras que componen un tejido. Sus propiedades son de dar

elasticidad, pudiendo ser estirado hasta un 500% sin romperse, es un material ligero, suave y

flexible (Vaca, 2011).

2.24. Yeso-cartón

La Placa de Yeso-Cartón es un elemento constructivo compuesto por yeso, aditivos y

componentes especiales revestido en ambas caras con una lámina de cartón, es un elemento

probado y reconocido en múltiples sistemas de construcción en seco, es ideal para utilizarla

tanto en tabiques, como para revestimientos de espacios interiores.

Entre las propiedades de las placas de yeso-cartón como material para revestimiento,

destacan las buenas prestaciones desde el punto de vista de la habitabilidad, la durabilidad y la

protección ante el fuego.

Su utilización principal es la conformación de soluciones constructivas de tabiques y

cielos interiores en proyectos de edificación. Su núcleo de yeso y revestimiento de cartón le

confieren las cualidades más nobles de la piedra y la madera. Se asemeja a la piedra en su

solidez, resistencia, estabilidad, durabilidad e incombustibilidad. Se asemeja a la madera en su

flexibilidad, ductilidad, trabajabilidad (facilidad de corte, perforación, clavado o atornillado).

48

Existen diferentes tipos de planchas de yeso-cartón las cuales están disponibles en placas

estándar (ST) y las placas especiales: Resistentes a la humedad (RH), Resistentes al fuego (RF).

Placas estándar (ST): se fabrican en diferentes largos, anchos y espesores; y con borde

biselado (BB) y borde rebajado (BR), están compuestas de un núcleo de yeso revestido

en ambas caras por una lámina de cartón.

Placa resistente a la humedad (RH): placa cuyo núcleo de yeso tiene incorporados

aditivos siliconados especiales que aumentan su resistencia a la humedad.

Placa resistente al fuego (RF): Placa de alta densidad de yeso cuyo núcleo contiene fibra

de vidrio, lo cual aumenta su resistencia al fuego ya que las fibras de vidrio permiten

retardar su colapso al someterlas al contacto con el fuego.

Las diferentes características que presentan estos diversos tipos de placas se presentan de una

mejor manera en la tabla 2.13:

Tabla 2.13: Especificaciones técnicas de las placas de yeso-cartón

(Fuente: www.knauf.cl/placasyesocarton, 2014)

En cuanto al coeficiente de transmisión térmica de la placa yeso-cartón este varía

dependiendo de la densidad, como se puede notar en la tabla 2.14:

Tabla 2.14: Propiedades térmicas del yeso de diferentes densidades

Densidad aparente (Kg/m³) Conductividad térmica λ [W/(m·K)]

650 0,24

Yeso-cartón 700 0,26

870 0,31

(Fuente: NCh853.Of.91)

49

Las placas de yeso-cartón por si solas no son buenos aislantes de temperatura, debido a

su delgado espesor. El calor o frío fácilmente penetra de un lado al otro la placa resultando

temperaturas incómodas en el interior del espacio construido, revestido por estas placas de yeso-

cartón.

En cuanto a las propiedades acústicas de las placas de yeso-cartón estas tienen una masa

muy reducida, por lo que por sí solas no proporcionan un gran aislamiento acústico, pero se

puede mejorar trabajando en conjunto con algún otro elemento aislante de construcción como

lana mineral, para de esta forma conseguir que la energía sonora se atenúe a medida en que la

onda penetra por el yeso (Jiménez, 2012).

Se ha estudiado el comportamiento de la placa de yeso-cartón en conjunto con aislantes

como la lana mineral, material que por sus características de mayor porosidad contribuye con

sus propiedades térmicas y acústicas (Jiménez, 2012). Las características de cada material se

indican en la tabla 2.15:

Tabla 2.15: Placa de yeso-cartón ST / Lana mineral

Material Espesor Densidad Conductividad Térmica

(m) (Kg/m3) (W/mK) Yeso-cartón (St) 0,015 700 0,26

Lana Mineral 0,05 50 0,041 (Fuente: Revista EMB construcción- Jiménez, 2012)

Se midió la resistencia térmica como flujo vertical indicada en la norma NCh 853

of.2007, orientada hacia usos de cielo, para este caso como se puede notar en la ecuación 2.2,

se utilizan valores de Rsi=0,10 y Rse=0,10 que corresponden a un flujo vertical ascendente en

elementos horizontales, cálculos y consideraciones basadas en la norma NCh 853 of.2007

(Jiménez, 2012).

(Ecuación 2.2)

50

Por estas razones se podría considerar como una buena opción la fibra de mezclilla

reciclada como material aislante, que trabaje en conjunto con la placa de yeso-cartón formando

una nueva alternativa de revestimiento térmico tipo poligyp.

2.25. Revestimiento térmico sistema poligyp

El sistema de revestimiento térmico poligyp es un sistema que mejora la aislación

térmica de los muros de una vivienda ya sea una vivienda nueva o muros de una vivienda

antigua, está compuesto de una placa de yeso-cartón a la cual se le adhiere una placa de

poliestireno expandido de 15 Kg/m3 , sistema que va desde 10mm hasta 70 mm de espesor

dependiendo de la zona geográfica en la que sea empleado, es un material que agrupa las

excelentes cualidades térmicas del yeso-cartón junto con las propiedades térmicas y acústicas

de un material aislante.

Sus usos son en revestimientos de muros perimetrales de muros nuevos, como de

antiguos de hormigón armado, albañilería u otros, es un sistema que debido a sus características

puede aislar completamente disminuyendo los puentes térmicos en los muros de las viviendas.

La resistencia térmica del revestimiento térmico poligyp se muestra en la tabla 2.16:

Tabla 2.16: Resistencia térmica del revestimiento térmico poligyp

Espesor de la Espesor de la placa Peso Resistencia placa de yeso-cartón de poliestireno expandido aprox Térmica R

(mm) (mm) (kg/m² ) (m² ºC/W) 10 10 7 0,2824 10 15 7,1 1,4043 10 20 7,2 0,5263 10 30 7,4 0,7702 10 40 7,6 1,0141 10 50 7,8 1,258 10 60 8 1,5019

(Fuente: guía romeral sistema poligyp, 2013)

“Estos sistemas constructivos son muy utilizados como una solución en edificios y

viviendas que no cumplen la nueva reglamentación térmica, empleados en diferentes espesores

según lo indique cada zona”. Indica el arquitecto Pablo Sills, profesor de la Universidad Técnica

Federico Santa María y experto en arquitectura bioclimática (Revitatc, 2013).

51

2.26. Almidón modificado como adhesivo

El almidón es un polímero biodegradable y abundante en la naturaleza, está constituido

esencialmente por una mezcla de polisacáridos conformado por amilosa y amilopectina y una

fracción minoritaria (de 1% a 2%) de conformación no glucosidica, la mayoría de los almidones

en su estructura glucosidica está conformada por un 20% de amilosa y el 80% restante de

amilopectina. En agua fría no se solubiliza aumentando su volumen y con agua caliente a 74ºC

en el caso de almidón de maíz le da una suspensión por enfriamiento produciéndose una

suspensión coloidal que al enfriarse se vuelve gelatinosa con propiedades de un aditivo

(Vásquez, 2009).

Amilosa: Es el eje molecular del almidón e influye en su capacidad de anclaje. La

mayoría de los almidones contienen un 25% de amilosa.

Amilopectina: Es la unión al eje molecular, influyendo en el anclaje del adhesivo,

constituye el 75% del almidón común.

Existen distintos tipos de almidones, los cuales presentan una composición de amilosa y

amilopectina diferente en su estructura, el porcentaje de incidencia tanto de amilosa como de

amilopectina en cada tipo de almidón se presenta en la tabla 2.17:

Tabla 2.17: Relación amilosa / amilopectina <30% de amilosa.

TIPO Amilosa Amilopectina Maíz 27 73

Maíz rico en amilosa 55-80 20-45 Maíz céreo 0-1 99-100

Arroz 17 83 Papa 22 78 Trigo 24 76

(Fuente: UAM, 2008)

El almidón y los productos de almidón son usados en gran variedad de formas, tanto en

la industria de alimentos como en la no alimentaria. En la alimentación, se usa como ingrediente

de diferentes preparados y en la industria no alimentaria como materia prima básica o producto

auxiliar para la elaboración de una amplia gama de productos. El consumo de almidón se destina

aproximadamente en un 75 % al sector industrial y el 25 % restante al sector de alimentos

(CODIPSA, 2014),

52

En la industria textil se utiliza como apresto, como adhesivo de la urdimbre, aprestado y

estampado de tejidos, para almidonar tejidos blancos y darles dureza para restaurar apariencia y

cuerpo a las prendas de vestir (CODIPSA, 2014).

El uso del almidón adhesivo dentro de la industria textil presenta ciertas ventajas entre

las cuales están:

Mejora el acabado superficial

Reduce el desprendimiento de fibras

2.26.1.Temperatura de gelinización

Es la temperatura en la que el almidón se hidrata absorbiendo agua. Cuando al almidón

se le eleva su temperatura hasta el punto de cocción, el proceso no es reversible, adquiriendo

propiedades de adhesivos.

La temperatura de gelinización, es una característica de cada almidón, a medida que se

aumenta la temperatura el almidón va adquiriendo una mayor viscosidad, cuando se calienta el

almidón en presencia de agua se produce imbibición (incorporación de agua al granulo), esto se

produce primero en las áreas menos densas y posteriormente en las regiones más cristalinas de

la molécula de almidón, esta es una etapa reversible, pero a medida que se va calentando los

gránulos del almidón captan más agua irreversiblemente y se hinchan, algunas cadenas cortas

de amilosa salen de los gránulos generándole propiedades de adhesivo, a este proceso se le llama

gelinizacion (UAM, 2008), las temperaturas de gelinización para cada tipo de almidón se

muestran en la tabla 2.18:

Tabla 2.18: Temperatura de gelinizacion de diferentes tipos de almidones

Tipo Tg (ºC) Arroz 61-78

Maíz céreo 63-72 Maíz 62-87 Trigo 58-64 Papa 58-66 (Fuente: UAM, 2008)

La incidencia de la temperatura en la viscosidad del almidón se presenta de una manera

más gráfica en la figura 2.21:

53

Figura 2.21: Cinética de gelinizacion de gránulos del almidón

(Fuente: UAM, 2008)

2.26.2.Viscosidad de los almidones.

La viscosidad es la resistencia al flujo que poseen las sustancias liquidas. A mayor

viscosidad de los almidones la penetración o anclaje en el polímero o fibra será menor y a una

menor viscosidad obtendremos una mayor penetración del almidón. Los almidones adhesivos

de alta viscosidad poseen las siguientes características:

No tienen una buena penetración o anclaje en las fibras del polímero. Su pegado o unión

es superficial.

Su consumo aumenta, sin lograrse la unión de las fibras del polímero necesaria.

En cambio, los almidones adhesivos de baja viscosidad producen:

Una alta penetración o anclaje del adhesivo.

El no sostenimiento o adherencia en el proceso de adhesivo, con una alta dificultad

para controlar la dosificación y aplicación del adhesivo.

54

2.26.3.Almidón de maíz como adhesivo

El adhesivo a base de almidón de maíz es una sustancia muy común y un ingrediente

usual en todo el mundo en el proceso de fabricación de cartón corrugado, en la industria textil,

etc. El adhesivo a base de almidón de maíz, es el de una mayor disponibilidad en el mercado,

con una fácil adquisición y ofrece ventajas en sus precios (Snyder, 2011).

La viscosidad o "espesor" del adhesivo de almidón es muy importante y debe mantenerse

en un rango específico para permitir la optimización del proceso de fabricación. Esto se debe a

que la Viscosidad controla el "Agarre y Transferencia" del adhesivo e influye en la velocidad

con la que el adhesivo migra hacia el interior de la fibra. Lo mismo es válido para el Punto de

gelinizacion, este parámetro es una medida de la temperatura requerida para activar el proceso

de pegado del adhesivo (Snyder, 2011).

El almidón modificado como adhesivo tiene variados usos; en la industria del papel está

muy masificado teniendo múltiples usos para corrugados y papeles, además su aplicación

también está presente en la industria textil. Su uso como adhesivo para polímeros y textiles en

la fabricación de algún elemento constructivo es muy reducido, por este motivo existen pocas

referencias bibliografías referentes a dosificaciones de almidón como adhesivo de algún

polímero o textil, que se pueda complementar con la información de dosificación de los paneles

decorativos DEMODE que utilizan almidón adhesivo.

2.26.4.Degradación del Almidón.

El almidón de maíz modificado como adhesivo, es una sustancia biodegrádale. La

principal enzima implicada en el proceso de degradación es la amilasa pero antes, el almidón

tiene que ser fosforilado dos veces por la glucano-agua dikinasa después una enzima

desramificante elimina las ramificaciones y por último la amilasa degrada la cadena obteniendo

maltosa. Se ha comprobado que la cantidad de almidón fosforilado es muy pequeña pero

imprescindible para su degradación. Además de la amilasa otras enzimas como la glucano

fosforilasa y la enzima D actúan en la degradación; la primera suministrando sustrato a la ruta

oxidativa de las pentosas fosfato, la segunda, hexosas fosfato.

Para evitar la pudrición del almidón al ser biodegradable, se utilizan distintos tipos de

conservantes, entre los más utilizados está el ácido bórico (entre 5 - 10% presente) el que se

mezcla en soluciones acuosas junto al almidón (engrudo), la principal función de un conservante

es impedir la formación de microorganismos productores de intoxicaiones alimentarias (agentes

infecciosos y productores de toxinas), cuyos productos metabólicos finales o enzimas causan

mal olores, sabores desagradables, problemas texturales, pudrición, camios de coloración o

riesgo sanitario.(Arias, 2006).

55

Los microorganismos al estar en contacto con el almidón (engrudo) pueden producir

distintos tipos de ácidos, los cuales reaccionan con la sal presente en la mezcla y esta

combinación del ácido con la mezcla no permite que el PH se desestabilice, por lo tanto la

mezcla se mantiene estable, libre de pudrición.

Una investigación realizada en la Pontificia Universidad Javeriana de Bogotá en el año

2006, indica que la acción microbiana del ácido bórico interviene con relativa actividad en el

ciclo de diversas enzimas productoras de la pudrición, inhibiendo el efecto de la amilasa entre

otras enzimas, el mecanismo de acción de este acido también incluye la captación de

aminoácidos, concluyendo que en concentraciones de un 6 a un 10%, de ácido bórico en la

mezcla, esta inhibe gran cantidad de hongos y bacterias causantes de la pudrición, pero no un

100%, descubriendo que la inhibición de lo microrganismos es mayor cuando el conservante se

utiliza en combinación con otro y no de manera individual.

Entre los ácidos utilizados en estas mezclas de conservantes se mencionan; el ácido

sorbico con sorbato de potasio (0,3%), Metilparabeno (0,2%), Propilparabeno (0,1%) y se

propone el uso de sulfato de cobre.(Arias, 2006).

2.27. Normativa de aislantes térmicos y acústicos

Para el estudio y obtención de resultados de esta investigación se considerarán normas

chilenas referentes a la aislación térmica y acústica. A continuación se presenta reseña referente

a la normas a utilizar.

NCh 849. 0f 87: Transmisión térmica- terminología, magnitudes. Unidades y símbolos,

esta norma establece la terminología básica, las magnitudes y unidades aplicadas a los resultados

de los valores que sean obtenidos, ya sea por medio de la medición o por cálculo de transmisión

de calor.

NCh 851. Of 83: Determinación de coeficientes de transmisión térmica por el método

de la cámara térmica. Norma que establece un método que permite determinar,

experimentalmente los coeficientes de transmisión térmica de un material, mediante ensayos

realizados dentro de una cámara térmica a probetas razonablemente representativas del elemento

constructivo.

NCh 352 Of.2000: Construcciones de uso Habitacional – requisitos mínimos y ensayos.

La finalidad de esta norma es establecer los requisitos acústicos mínimos que deben cumplir las

construcciones de uso habitacional para así proteger a sus habitantes de los efectos del ruido

como la molestia, el estrés, alteración del sueño, etc., permitiendo así que las construcciones

cumplan con las condiciones acústicas internas mínimas.

56

NCh 2786 Of.2002: Medición de la aislación acústica en elementos de construcción –

mediciones en laboratorios de la aislación acústica. Esta norma entrega los resultados que se

pueden usar para diseñar elementos de construcción con propiedades acústicas apropiadas, para

comparar las propiedades acústicas de los elementos de construcción y clasificar estos

elementos de acuerdo a sus capacidades. Establece un método de ensayo en laboratorio, con

instalaciones en las cuales la transmisión de sonido sobre la trayectoria indirecta debe estar

suprimida. Por lo tanto los resultados de las mediciones realizadas de acuerdo con esta norma,

no se deben aplicar directamente en terreno sin considerar los otros factores que afectan la

aislación acústica, especialmente la transmisión indirecta y el factor de pérdida.

Se entiende entonces que este conjunto de normas de aislación térmica y acústica serán

consideradas para el desarrollo de los ensayos del material propuesto, como también para los

posteriores análisis de los resultados que permitan validar la hipótesis de esta investigación.

La referencia bibliográfica expuesta en el presente capitulo, en donde se exponen

diferentes investigaciones relacionadas con aislantes térmicos naturales, como también el

desarrollo de aislantes acústicos, servirán de base comparativa una vez desarrollado el material

propuesto, permitiendo estudiar la validación de los resultados obtenidos.

57

3. Desarrollo Experimental

3.1. Antecedentes generales

Para efectos de los estudios y análisis, los paneles propuestos serán sometidos a ensayos

de aislación térmica y acústica, los que serán evaluados en base a los requerimientos

establecidos por las normas vigentes en el país. Estos paneles serán confeccionados de mezclilla

reciclada triturada industrialmente y procesada a través de molinos, comercializada como huaipe

mecánico, la que será ligada con adhesivo de almidón modificado, para luego tener un proceso

de secado natural, paneles que posteriormente serán adheridos a una placa de yeso-cartón,

constituyendo una especie de panel de revestimiento térmico interior poligyp. Además se

fabricará una muestra patrón de un panel poligyp de yeso-cartón con poliestireno expandido la

que será ensayada bajo las mismas condiciones, realizando una comparación con los paneles

propuestos.

La cantidad en peso de la mezclilla reciclada a emplear en cada panel a ensayar será la

misma para todos, manteniéndola así como una variable fija, no así el porcentaje de adhesivo

de almidón a utilizar, el cual será empleado en distintas dosificaciones que estarán en función

de la cantidad en peso de mezclilla utilizada.

Como se indicó, este estudio se realizará mediante las condiciones y procedimientos

establecidos por las normas térmicas y acústicas vigentes en el país. Referente a los ensayos

térmicos, estos serán evaluados mediante los procedimientos establecidos por la norma NCh

851 Of83, la cual indica los procedimientos necesarios para la determinación de coeficientes de

transmisión térmica de un material mediante el método de la cámara térmica, para esto se

construirá una cámara de medición con los requerimientos y especificaciones establecidos por

esta norma, la cual será emplazada en los laboratorios de la Universidad de Valparaíso, luego

se realizarán mediciones in situ a los paneles en estudio dentro de la cámara térmica, a los que

se les aplicará una fuente de calor, registrando la variación de temperatura superficial de sus

caras (diferencial térmico).

Mientras que para los ensayos acústicos los paneles serán evaluados mediante

condiciones establecidas por la norma NCh 2786 Of.2002, la cual entrega las condiciones

necesarias para la medición de la aislación acústica de elementos en laboratorios, estos ensayos

además se apoyarán en una metodología desarrollada por el MINVU, la cual consiste en generar

sonidos, colocando el equipo emisor y los equipos receptores de alta precisión de medición, a

una determinada distancia de la superficie del material a ensayar. Para esto se utilizará la cámara

de medición construida, la cual será modulada con las medidas requeridas para los ensayos

acústicos.

58

3.2. Metodología de la investigación

(Fuente: Elaboración propia, 2014)

Estudio de la problemática actual

Mayor eficiencia energética y mejor

confort de las viviendas

Menor contaminación a través del

reciclaje de residuos

Desarrollar una solución

Panel de mezclilla reciclada

Reciclaje textil

Aislación térmica y

acústica

¿Aislación térmica y

acústica adecuada?

Generar una nueva alternativa de revestimiento termo-acústico interior

para la eficiencia energética de la vivienda

No

Si

No

Confección de paneles de ensayo

Evaluación

térmica en base a

normas

Evaluación

acústica en base a

normas

Estudiar el diseño

propuesto

Planificar estudio y

análisis

Placa Yeso-cartón

NCh 849

Of.87

NCh 352

Of 2000

NCh 851

Of 83

Cámara

térmica

Confección de paneles tipo

compuestos de ensayo

Ensayos

In situ

Requisitos

acústicos

Analizar

propiedades del

material

Verificar si cumple con los requisitos mínimos

exigidos por norma

NCh 2786

Of 2002

Figura 3.1: Diagrama de la metodología de la investigación

59

3.3. Obtención de materiales

Las materias primas que se utilizarán en la confección de los paneles propuestos en esta

investigación serán: mezclilla reciclada, almidón de maíz modificado como adhesivo y placas

de yeso cartón de 10 mm de espesor.

3.3.1.Mezclilla reciclada

La mezclilla reciclada utilizada en esta investigación se obtuvo de una planta de huaipe

ubicada en la comuna de Santiago en Avenida Carlos Valdovinos - San Joaquín, esta planta de

reciclaje textil fabrica entre su variada gama de productos huaipe mecánico, el cual es

confeccionado en un 100% de mezclilla reciclada proveniente de descartes textiles domésticos

y del sector industrial, esta mezclilla es triturada por un molino triturador de velocidad baja y

alto torque, cabe señalar que un 30% de la materia prima de mezclilla reciclada se adquirió en

esta planta, el 70% restante se adquirió en la casa comercial Sodimac de la comuna de la Calera

el cual tenía como procedencia la misma planta productora de huaipe mecánico, el huaipe

mecánico utilizado se muestra en la figura 3.2.

Figura 3.2: Huaipe mecánico de color compuesto de mezclilla triturada

(Fuente. Elaboración propia, 2014)

3.3.2.Almidón de maíz adhesivo

El almidón utilizado en esta investigación corresponde a almidón de maíz modificado

como adhesivo como se muestra en la figura 3.3, el cual fue adquirido en la fábrica de envases

y adhesivos ARGON S.A, ubicada en la comuna de El Bosque en Avenida Observatorio, calle

Los Litres 10958, Santiago, aquí se adquirió el 100% del adhesivo y además se contó con ayuda

técnica sobre el producto.

60

Figura 3.3: Adhesivo de almidón de maíz

(Fuente: Elaboración Propia, 2014)

Datos Técnicos (entregados por la empresa Argón)

Tº de gelinizacion: 84 ºC

Composición: 70% líquidos – 30% solidos

Viscosidad: Media

Precio Comercial: $400x 1000gr

Fecha de compra: 5 de marzo del 2014

Compuesto por 10% de Soda cáustica (Na OH) = Mejora las características de anclaje.

Compuesto por 5% de Bórax = Regula la penetración del adhesivo y evita pudrición.

3.3.3.Yeso-cartón

Las placas de yeso-cartón que se utilizaron fueron placas de 10 mm de espesor del tipo

estándar (ST) con borde rebajado (BR) de la marca Volcán, las cuales fueron adquiridas en la

casa comercial Sodimac de la Calera.

3.4. Equipos y herramientas

Para el proceso de fabricación de los paneles de mezclilla, se deben construir moldes

como una especie de prensa la cual actuará como una matriz que determinará el diseño y

geometría de éstos, las dimensiones de esta prensa moldaje se detallan en la tabla 3.1.

61

Tabla 3.1: Dimensiones de la prensa moldaje

Dimensiones interiores Dimensiones exteriores h: 100 cm H: 110 cm b: 100 cm B : 60 cm

a: 4 cm A: 16 cm (considerando tapa) (Fuente: elaboración propia, 2014)

La construcción de la prensa moldaje se realiza para ejercer una mayor presión sobre la

fibra textil de mezclilla, la cual tiende a tener esponjamiento, y no moldearse. Esta prensa fue

confeccionada de terciado estructural de 15mm de espesor con una estructura de pino seco de

2x4`` para dar mayor firmeza, además cuenta con una tapa de terciado estructural de 15mm de

espesor, y sobre ésta una palanca de 2 mt de largo, de pino de 2x4`` que desciende y es afianzada

con alambre a la superficie inferior, así la parte superior ejerce presión sobre la parte inferior

generando que la mezcla de fibra de mezclilla impregnada con almidón que se encuentra entre

las dos partes pueda tener la geometría y niveles deseados. Las medidas interiores de este

moldaje son 100 cm de ancho, 100 cm de alto con un espesor de 4 cm, se consideraron estas

medidas para poder confeccionar 2 paneles de 50x100 a la vez, como lo muestra la figura 3.4.

Figura 3.4: Confección prensa moldaje para paneles.


Al realizar una estimación de la presión (P= F/A) ejercida sobre los paneles, se considera

el peso de la tapa de la prensa junto con el de la palanca, el cual es de 20 Kg aproximadamente,

lo que multiplicado por la gravedad (9,8 m/s²) entrega una fuerza (F) aplicada de 196 Newton,

ahora considerando el área (A) de la superficie de contacto la cual es de 0,5m² no da una presión

(P) de = 392 Pa.

62

3.5. Confección de los paneles

La normativa vigente no exige una determinada dimensión para la fabricación de

paneles, pero si entrega recomendaciones; la norma NCh 851. Of 83, en su artículo 6.2.1

recomienda que estos elementos tengan la dimensiones necesarias para tener un área

representativa de medición mediante la cámara térmica, indicando que para mucho paneles es

recomendable que la cámara posea un ancho máximo de 1,2 mt y una altura similar al ancho,

mientras que la norma NCh 806 Of71, entrega requisitos geométricos, referente a la tolerancias

de sus dimensiones nominales, indicando una tolerancia para el largo y ancho de ±2%, para esta

investigación se utilizarán paneles con las dimensione que se indican en la tabla 3.2.

Tabla 3.2: Dimensiones de los paneles propuestos

Dimensiones Largo h 100 cm Ancho b 50 cm

Espesor panel mezclilla (e1) 4 cm Espesor placa yeso-cartón (e2) 1 cm

Espesor total panel tipo poligyp (eT) 5 cm (Fuente: Elaboración propia, 2014)

3.5.1.Metodología de elaboración de los paneles

Para la confección de los paneles propuestos, se realiza una metodología que se detalla

a continuación:

Se impregnan los trozos de mezclilla reciclada con la mezcla adhesiva.

Una vez impregnado se vierten sobre el moldaje y se va confeccionando por capas para

conseguir una mejor adhesión entre fibras interiores del panel.

Alcanzando el espesor indicado se le agrega al moldaje la mezcla adhesiva final

impregnando el material.

Esperar que seque completamente registrando el tiempo de secado (se debe procurar

que el panel no sea expuesto a humedad o cualquier otro factor que pueda afectar su

proceso de secado).

Para la unión de las fibras de mezclilla se utilizará adhesivo de almidón de maíz

modificado en función del peso de la mezclilla utilizada, basándose en la dosificación empleada

en los paneles DEMODE indicada en el capítulo anterior, además buscando otras dosificaciones

óptimas que reduzcan tanto el costo como la densidad del panel. En la figura 3.5 se puede ver

el prototipo del panel de mezclilla.

63

Figura 3.5: Figura 3D panel de mezclilla reciclada.

(Fuente: elaboración propia, 2014)

Luego del proceso de secado natural de aproximadamente 24 horas, se adhiere al panel

de mezclilla reciclada una placa de yeso-cartón de 10mm. Para esta union se impregna la

superficie de la placa yeso-cartón con almidon adhesivo y posteriormente se junta con el panel

de mezclilla, constituyendo así un panel poligyp como se muestra en la figura 3.6.

Figura 3.6: Figura 3D panel tipo poligyp (mezclilla – yeso-cartón).


64

3.6. Ensayo de aislación térmica

Antes de proceder a realizar los ensayos térmicos se determina la densidad del material

mediante la ecuación 3.1:

(Ecuación 3.1)

Donde:

m = masa en kilogramos

v = volumen en metro cúbico

Para realizar los estudios y análisis de las prestaciones térmicas de los paneles

propuestos, se realizara una evaluación bajo las condiciones establecidas por la norma NCh 851

Of.83, la cual establece un método para determinar experimentalmente las prestaciones térmicas

de un material, mediante una cámara de medición.

Para esto se construye una cámara térmica como se muestra en la figura 3.7, la cual

corresponde a un módulo de madera estructural totalmente aislado en su envolvente, para así

evitar pérdidas laterales de calor.

Figura 3.7: Construcción de Cámara Térmica


3.6.1.Cámara térmica (NCh 851 Of.83)

La cámara térmica es un método muy útil para medir las propiedades térmicas de un

material razonablemente representativo de los elementos constructivos a ensayar, que

normalmente tengan caras planas y paralelas (NCh 851 Of.83).

65

El elemento a ensayar se coloca de manera vertical dividiendo la cámara en 2 secciones,

donde en una de ellas se coloca una fuente de calor, la que emite energía térmica producida por

la potencia eléctrica de 3 ampolletas incandescentes de 100 Watts cada una. Esta potencia

eléctrica producida, será disipada y convertida en energía térmica que se transmite en forma de

calor, lo que generará una sección A con mayor temperatura (en donde se encuentra la fuente

de calor) y una sección B con menor temperatura, teniendo así dos sistemas en desequilibrio

térmico, los cuales estarán separados por el panel a ensayar, el que actuará como una barrera

que impide el equilibrio térmico entre estas dos secciones, dificultando que la sección A de

mayor temperatura transfiera energía térmica a la sección B de menor temperatura.

Así se producirá una diferencia estacionaria de temperaturas a través del panel ensayado

durante un periodo determinado de tiempo, lo que permitirá efectuar la medición del flujo

térmico y diferencias de temperatura entre sus caras, pudiendo determinar la resistencia térmica

mediante su diferencial térmico.

Para efectos de cálculo se mantendrán invariables todas las magnitudes sometidas a

medición (potencia eléctrica suministrada, área del material, espesor). Las aristas y junturas del

panel en el interior de la cámara son cubiertas con lana mineral, para hermetizar el sistema

aislándolo por completo, el funcionamiento de la cámara térmica se muestra de una manera más

grafica en la figura 3.8.

Figura 3.8: Funcionamiento cámara térmica.

(Fuente: Elaboración propia)

Las dimensiones interiores de la cámara para la medición térmica dependen

principalmente del área de los paneles propuestos, para esta investigación se utilizan como

referencia las especificaciones técnicas de una cámara térmica usada en la investigación de las

propiedades térmicas de un elemento de construcción en base a papel de diario y yeso

desarrollada en la Universidad de Valparaíso en el año 2013 (no se utiliza la cámara mencionada,

solo se tomará como referencia en lo que se refiere a características técnicas). Las dimensiones

y características de la cámara térmica son indicadas en la tabla 3.3.

66

Tabla 3.3: Especificaciones técnicas cámara Térmica NCh 851 Of.83

Especificaciones técnicas

Cámara térmica NCh 851 Of.83

Dimensiones

interiores Exteriores

Planta 274x50 cm Planta 300X66 cm

Altura (h) 100cm Altura(h) 108 cm

Largo 274 cm Largo 300 cm

Materiales

La estructura principal está fabricada de pino de 2x2", revestida

Muros por ambas caras con planchas de terciado estructural de 15mm de espesor

con aislación otorgada por poliestireno expandido de 50mm en todo su entorno

Está Elaborada con pino de 2x2" revestida con terciado estructural

Tapa de 15mm de espesor con la adición de lana de vidrio en sus juntas

para hermetizar el sistema

Esta construido con pino de 2x2" revestido con terciado estructural

Piso de 15mm de espesor con poliestireno expandido de 50mm de espesor

en toda su superficie


Es necesario señalar que las dimensiones de la profundidad de la cámara están sujetas a

las condiciones necesarias para desarrollar los ensayos acústicos los que serán explicados más

adelante, para los ensayos térmicos las dimensiones de profundidad de esta cámara necesitan de

una menor profundidad, así tendrán una variación, donde se coloca de manera vertical a 45 cm

de la superficie del panel a ensayar un módulo de 100x50 cm, con las mismas características

de materialidad de la cámara, en la que se coloca la fuente eléctrica, disminuyendo así el área

de propagación del calor, en la figura 3.9 se puede ver la cámara térmica que se utiliza para

desarrollar los ensayos a los paneles propuestos.

67

Figura 3.9: Cámara Térmica NCh 851 Of.83


Esta cámara térmica tiene una fuente de potencia eléctrica en una de sus secciones las

que corresponden a 3 ampolletas incandescentes de 100 watt, cada una las cuales emitirá una

determinada potencia eléctrica que se disipará en forma de calor produciendo energía térmica,

esta fuente de energía se ubicará en una de las secciones de la cámara como se indica en la figura

3.10.

Figura 3.10: Cámara térmica con fuente de calor


La cámara térmica como se ha indicado necesita de una fuente de energía en donde la

energía que emite se disipa en forma de calor, para esto es necesario calcular el calor disipado

por esta fuente de energía. El calor es una forma de energía, el que se calcula de acuerdo a la

ecuación 3.2:

E = P * t (Ecuación 3.2)

68

E = energía (en este caso en forma de calor)

P = potencia (en watts, vatios)

t = tiempo ( en horas)

De la ecuación se puede notar que la energía en forma de calor que se disipe dependerá

del tiempo que esta sea aplicada sobre el panel a ensayar.

Luego de calcular el calor disipado, conociendo además al área de la sección del panel

ensayado y la diferencia de temperatura entre sus caras (la temperatura de la cara expuesta a la

sección de la fuente de calor (T2) y la temperatura expuesta a la sección fría (T1)), se puede

determinar, el coeficiente de transmisión térmica del material por medio de la ecuación 3.3:

(Ecuación 3.3)

3.7. Instrumentos de medición

Para el desarrollo de los ensayos térmicos se utilizará un equipo de medición de

temperatura Xplorer GLX, como se puede ver en la figura 3.11, el cual admite 4 sensores

PASPORT de temperatura simultáneamente conectados, que permiten registrar la temperatura

superficial de los elementos a ensayar, cuenta con un sistema informático que funciona como

interfaz del sensor PASPORT para poder realizar un análisis de los ensayos mediante gráficos

y tablas.

Figura 3.11: Instrumento de medición Xplorer GLX


69

El Xplorer GLX es un equipo que permite recoger datos de temperatura para los ensayos

térmicos a través de sus sensores, lo cuales van conectados a sus puertos receptores de sensores,

calculando la temperatura en grados Celsius y el tiempo en segundos, para luego representarlos

gráficamente.

3.8. Desarrollo de los ensayos térmicos

Para realizar los ensayos se deben escoger las condiciones de temperatura que se

asemejen las condiciones de uso a las que está orientado el material, La Norma Chilena NCh851

Of83 aconseja que sean ensayados en un rango cercano a los 23ºC de temperatura inicial en el

interior de la cámara.

El desarrollo y análisis de la experiencia se puede subdividir en dos actividades:

actividades previas y desarrollo de la experiencia. Las actividades previas a los ensayos

consisten en establecer las condiciones iniciales preparando la cámara para el buen desarrollo

de los ensayos, como lo es preparar la superficie del panel a ensayar hermetizando sus juntas

con lana mineral en el interior de la cámara, colocando los sensores y midiendo la temperatura

inicial de los paneles, para luego proceder a los ensayos y análisis de las propiedades térmicas

del material mediante los instrumentos y herramientas de medición mencionados, durante un

periodo de una hora, donde se registrará la temperatura de la cara expuesta a la sección con la

fuente de calor y la temperatura de la cara expuesta a la sección fría.

3.8.1.Metodología de ensayos térmicos

EL Xplorer GLX permite obtener datos de temperatura a través de sus sensores térmicos.

Para medir la temperatura interior de la cámara éstos primeramente son conectados a los puertos

receptores del equipo, luego uno de ellos es conectado a la superficie del material que recibe el

calor producido por la energía térmica generada por la disipación de la potencia eléctrica de la

fuente de energía y otro sensor conectado en la superficie fría del material, ambos ubicados en

el centro del panel en su respectivas caras, las diferencias de temperatura que se detecten en sus

superficies en un periodo de 1 hora se denominarán T1 y T2, en donde T1 es la temperatura de

la cara expuesta a la fuente de calor y T2 es a temperatura de la cara no expuesta a la fuente de

calor, para realizar un análisis de la transmisión de calor, mediante resultados a través de

gráficos de tiempo en función de la temperatura como se muestra de una manera más gráfica en

la figura 3.12.

70

Figura 3.12: Expresión gráfica de los resultados térmicos


Estos resultados permiten analizar la oposición que genera el material al traspaso de

calor a través de su estructura mediante su diferencial térmico.

Paralelamente se debe considerar en el desarrollo de los ensayos la diferencia de

temperatura que tendrá el interior de la cámara de prueba con su entorno, realizando una

comparación entre la cantidad de calor que se transfiere por el panel a ensayar en el interior de

la cámara desde la sección con mayor temperatura hacia la sección de menor temperatura y la

cantidad de calor que se transfiere desde la sección con mayor temperatura hacia el exterior de

la cámara. Esta comparación nos permitirá conocer si el calor que se pierde desde la cámara

hacia su entorno es significativo, estas mediciones se realizarán mediante la colocación de otros

sensores en la cara interior de la sección que posee mayor temperatura y sensores ubicados en

la superficie exterior de esta sección de la cámara.

Todos los ensayos térmicos se realizarán bajo los procedimientos establecidos por la

norma NCh 851 Of.83.

Una vez finalizados los ensayos térmicos a los paneles, se realiza el análisis y la posterior

expresión de resultado, para lo cual se tendrá que indicar claramente el detalle del panel

ensayado, señalando la dimensión y su dosificación, además detallar las condiciones de ensayo

como la temperatura inicial de las caras del panel y también la duración del periodo de ensayo

con la potencia suministrada en la cámara de medición.

71

3.9. Ensayos de aislación acústica

Se realizarán ensayos acústicos a los paneles, los cuales tendrán como objetivo cumplir

con las condiciones acústicas establecidas por la normativa vigente en el país.

La norma chilena NCh 352 Of.2000 clasifica subjetivamente los ambientes según los

niveles sonoros que presentan, asignando a cada uno de ellos un rango, como se indica en la

tabla 3.4.

Tabla 3.4: Rango de niveles sonoros

Ambiente Niveles sonoros (Rango) Muy tranquilo 30 dB o menos Tranquilo 30 - 40 dB Moderadamente tranquilo 40 - 50 dB Ruidoso 50 - 60 dB Muy ruidoso 60 - 70 dB insoportable 70 - 80 dB inadmisible Más de 80 dB


La Norma chilena NCh 352 tiene como finalidad establecer los requisitos acústicos

mínimos que deben cumplir las construcciones de uso habitacional para esto determina los

siguientes tipos de ruidos indicados en la tabla 3.5.

Tabla 3.5: Clasificación de tipos de ruidos

Parámetro Tipo de Ruido A Ruido proveniente del medio ambiente exterior B Ruido proveniente de construcciones contiguas C Ruido proveniente de instalaciones sanitarias y mecánicas

externas a la vivienda que se evalúa D Ruido Proveniente de áreas comunes


Para esto las construcciones de uso habitacional deben cumplir requisitos mínimos

establecidos en esta norma los cuales son indicados en la tabla 3.6.

72

Tabla 3.6: Requisitos mínimos para las construcciones de uso habitacional.

Parámetro Emisor Receptor NED, dB (A) Requisitos dB (A) Aislación mínima < 60 20 Dormitorio 61 - 65 25

A Exterior o estar (recinto 66 -70 30 más expuesto) 71 - 75 35 > 75 40 Vivienda Dormitorio Aislación mínima

B contigua o estar (recinto n.a 45 más expuesto) Instalaciones Aislación mínima

C sanitarias y Dormitorio mecánicas o estar (recinto n.a 40 externas más expuesto) Aislación mínima

D Pasillo y Dormitorio escalera o estar (recinto n.a 30 más expuesto)


Todas éstas son condiciones que deben cumplir las construcciones de uso habitacional,

que servirán de base para los estudios acústicos debido a que estos paneles (panel tipo poligyp

de placa yeso-cartón con mezclilla reciclada), tienen como finalidad un uso en construcciones

habitacionales.

3.9.1.Metodología del ensayo acústico

La norma NCh 352 Of 2000, nos indica que los ensayos se deben realizar de manera in

situ para lo cual se utilizan los siguientes instrumentos de medición.

Sonómetro

Filtros de frecuencia

Fuente emisora de sonido.

Para el ensayo acústico se tomará como referencia la norma chilena NCh 2786 Of2002,

la cual establece las condiciones necesarias para realizar los ensayos de manera in situ en los

laboratorios de la Universidad de Valparaíso, donde se realizará un modificado de ésta,

adaptando las condiciones a una cámara de medición para cual se utilizará la cámara térmica

73

dimensionada con los requerimientos acústicos necesarios, indicando la posición de los

instrumentos de medición, medidas, tiempos y bandas de frecuencia.

El ensayo consiste en colocar una fuente emisora de sonido a una distancia de 1,2 mt de

la superficie del material a ensayar y al lado opuesto colocar una fuente receptora (sonómetro)

a la misma distancia de 1,2 mt desde la superficie (condición establecida por la metodología

MINVU antes mencionada). El sonido generado en el recinto de emisión debe ser estacionario

y tener un espectro continuo en el rango de frecuencia considerado, el cual debe ser medido por

un periodo de 30 segundos para cada frecuencia. El nivel de presión sonora debe medirse

utilizando filtros de octava de 100 Hz a 5000 Hz como lo indica la tabla 3.7.

Tabla 3.7: Filtros de octava para ensayos acústicos

Bandas de octava (Hz) 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250

1600 2000 2500 3150 4000 5000 (Fuente: NCh 2786 Of2002)

Una vez clara la ubicación del sonómetro y de la fuente emisora de sonido para la

evaluación de los parámetros necesarios, se procede a emitir sonidos de distintas frecuencias en

bandas de octava, tanto emisor como receptor deben estar a 1,2 mt de la superficie a ensayar

como se muestra en la figura 3.13.

Figura 3.13: Cámara de medición ensayos acústicos


74

Este ensayo se realiza de la siguiente manera:

Primero, se mide la intensidad sonora en dB dentro de la cámara de medición, sin el

panel en su interior,

Luego se repite el mismo procedimiento pero con el panel a ensayar en su interior.

Así la diferencia entre la intensidad sonora de la cámara con los paneles a ensayar

respecto a la intensidad sonora de la cámara de medición sin los paneles en su interior

representara la capacidad de aislación acústica que presenta cada panel, la cual será analizada

por frecuencia, mediante una gráfica de aislación acústica en función de la frecuencia como se

muestra en la figura 3.14.

Figura 3.14: Expresión gráfica de los resultados acústicos


Los resultados de aislación acústica se expresan en función de la frecuencia emitida en

bandas de octava, debido a que los materiales no suelen comportarse por igual a todas las

frecuencias emitidas, generando un distinto comportamiento de aislación acústica para una, esto

debido a la gran diferencia de tamaños que presentan las longitudes de onda audibles.(López,

2012).

3.9.2.Equipos acústicos de medición

El sonómetro nos permite medir objetivamente el nivel de presión sonora. Los resultados

los expresa en decibeles (dBA), que es una ponderación para compensar los niveles de

sensibilidad que el oído humano tiene para las distintas frecuencias, mide el nivel de ruido que

0

5

10

15

20

25

30

35

100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000

Ais

laci

on

acu

stic

a (d

B)

Frecuencia (Hz)

75

existe en determinado lugar y en un momento dado, pudiendo medir las condiciones acústicas

en tiempo real, el sonómetro se muestra en la figura 3.15.

Figura 3.15: Sonómetro


Para emitir el sonido de las distintas bandas de frecuencia se utilizan parlantes

multimedia subwoofer 2.1 que se muestran en a figura 3.16.

Figura 3.16: Sistema de sonido para emitir las frecuencias de ensayo


Se debió desactivar el bajo del woofer el cual solo tiene respuesta en este tipo de

parlantes para las frecuencias entre los 20 Hz y 170 Hz las que al ser sobrepasadas pueden

provocar vibraciones del parlante e influir en los resultados acústicos. Como el ensayo demanda

mayores frecuencias, se utilizan los parlantes satélite los cuales tienen una mayor respuesta a

frecuencias más altas en un rango entre 70 Hz y 20000 Hz.

76

4. Presentación y Análisis de Resultados

4.1. Generalidades

En el presente capítulo se darán a conocer los resultados obtenidos de los ensayos

realizados, con el fin de analizar su implicancia frente a los siguientes puntos de vista:

Aislación térmica

Aislación Acústica

Los que permiten determinar si la solución de paneles que se proponen conformados por

mezclilla reciclada en conjunto con una placa de yeso cartón de 10 mm de espesor, destinados

al revestimiento térmico y acústico de muros perimetrales, cumplen con los requisitos mínimos

que exige la normativa, para que puedan ser considerados como un revestimiento termo-acústico

interior que mejore notablemente la aislación de la envolvente de una construcción habitacional.

Estos resultados permitirán conocer de una manera más gráfica el comportamiento de

los paneles, permitiendo así relacionar su comportamiento termo-acústico con las diferentes

variables en estudio, analizando la relevancia de los materiales que los constituyen.

La metodología de trabajo para el desarrollo de esta investigación, estuvo sujeta a

decisiones; como la elaboración de paneles pequeños, para calcular las dosificaciones a emplear,

lo cual es indicado en el presente capítulo, junto a los análisis y resultados de acuerdo a las

normas y criterios de aislación térmica y acústica vigentes en el país.

4.2. Primeros resultados

El primer paso en el desarrollo de esta investigación, fue establecer las cantidades de

almidón adhesivo a emplear, para la unión de las fibras de mezclilla y así poder confeccionar

los paneles propuestos, partiendo desde la base teórica de la dosificación empleada en los

paneles DEMODE antes mencionados, la cual indica la utilización de un 80% de almidón en

peso respecto al peso de la fibra textil, teniendo presente el problema que resultó de esta

investigación, al obtener paneles con elevada densidad, para esto se buscará un menor empleo

de adhesivo mediante un tanteo de dosificaciones, decidiendo realizar probetas pequeñas de

dimensiones 20x20x5 cm, estas dimensiones no están dadas por norma, tampoco estas probetas

pequeñas serán utilizadas para los ensayos térmicos y acústicos, solo se confeccionaron para

tantear distintas dosificaciones buscando las más óptimas tomando en cuenta factores como la

trabajabilidad, su densidad y los costos de producción.

77

4.2.1.Moldaje para Probetas de 20x20x5 cm

Para determinar las dosificaciones mezclilla-almidón, se decidió por la elaboración de

probetas de 20x20x5 cm, las cuales fueron de mucho apoyo para encontrar una buena relación

producto-aglomerante.

Estos moldajes fueron elaborados con pino seco dimensionado de 2x2”, con terciado

estructural de 15mm de espesor, con medidas interiores de 20x20 otorgando las dimensiones y

espesores deseados como se puede apreciar en la figura 4.1.

Figura 4.1: Moldajes para paneles de prueba 20x20x4 cm

(Fuente.: Elaboración propia, 2014)

4.2.2.Elaboración de paneles (20x20x4 cm)

La primera probeta que se confeccionó se realizó en base a la revisión bibliográfica,

entregada por la encargada del proyecto de confección de paneles textiles aglomerados con

almidón biodegradable DEMODE, en donde se emplea un 80% de almidón modificado como

adhesivo en relación al peso de la fibra textil, empleada (estos cálculos se realizan en gramos),

la cual presentó un problema debido a su elevado peso, además de altos costos de producción,

debido a la necesidad de emplear una mayor cantidad de adhesivo en la mezcla con la mezclilla

aunque presentó buenos resultados de trabajabilidad y adherencia entre fibras resultados que se

pueden evidenciar de mejor manera en la figura 4.2. Tomando esta dosificación como punto de

partida, para elaborar nuevas dosificaciones tratando de reducir el peso y costos de elaboración

sin descuidar la buena trabajabilidad y adherencia entre sus fibras.

78

Figura 4.2: Panel 20x20x5 cm


4.2.3.Tanteo de dosificaciones

Une vez establecida la primera dosificación como un punto de partida, se comenzó la

búsqueda de otras dosificaciones para su implementación, modificando el porcentaje de almidón

empleado, disminuyendo su cantidad en intervalos de 10% en relación al peso de la mezclilla,

hasta confeccionar un panel que dio como resultado poca adherencia y trabajabilidad entre sus

fibras como se puede ver en la figura 4.3.

Figura 4.3: Dosificación con poca trabajabilidad y adherencia.


La dosificación que se muestra en la figura 4.3, corresponde al empleo de un 40%

respecto al peso de le mezclilla.

79

Así se realizaron 5 paneles de 20x20x5 cm correspondientes a las distintas

dosificaciones, permitiendo analizar las mejores relaciones producto/adhesivo, como se muestra

en la figura 4.4.

Figura 4.4: Elaboración de paneles de prueba 20x20x5 cm


4.3. Dosificaciones

La metodología para el desarrollo de estas probetas fue la siguiente: primero se

estableció una variable fija la que corresponde al peso de la fibra de mezclilla empleada en el

material, así se tomó como referencia la dosificación aplicada en el material de revestimiento

de fibras textiles DEMODE comenzando con esta dosificación, la que indica que se debe aplicar

un 80% de almidón en relación al peso de la mezclilla, luego se fue modificando el porcentaje

de almidón empleado disminuyendo su cantidad en intervalos de 10% para las distintas

dosificaciones aplicadas, como se explica en tabla 4.1.

Tabla 4.1: Dosificaciones de almidón con respecto al peso de la mezclilla.

Tipo Mezclilla (gr) % Almidón Almidón (gr) 1 200 80% respecto al peso de la mezclilla 160 2 200 70% respecto al peso de la mezclilla 140 3 200 60% respecto al peso de la mezclilla 120 4 200 50% respecto al peso de la mezclilla 100 5 200 40% respecto al peso de la mezclilla 80


Se elaboraron 5 paneles de 20x20x5 cm, obteniendo diferentes resultados los cuales se

indican en la tabla 4.2.

80

Tabla 4.2: Resultado de dosificaciones

Tipo Mezclilla (gr) Almidón (gr) Observación 1 200 160 Buena trabajabilidad y adherencia, elevado peso 2 200 140 Buena trabajabilidad y adherencia 3 200 120 Buena trabajabilidad y adherencia 4 200 100 Buena trabajabilidad y adherencia 5 200 80 Escaza trabajabilidad, bajo costo y peso.


Luego de aplicar estos porcentajes de adhesivo, se calcula el peso de la probeta-panel

sin considerar la placa de yeso-cartón, como se indica en la tabla 4.3.

Tabla 4.3: Porcentajes de incidencia de cada material en el producto final

% de almidón respecto Almidón Peso Total % de incidencia Tipo Mezclilla (gr) al peso de mezclilla (gr) (gr) % Mezclilla % Almidón

1 200 80 160 360 55,6 44,4 2 200 70 140 340 58,8 41,2 3 200 60 120 320 62,5 37,5 4 200 50 100 300 66,7 33,3 5 200 40 80 280 71,4 28,6


Para calcular la densidad final de la probeta es necesario adherir la placa de yeso-cartón,

(adherida con almidón) para considerar su peso en el producto final. Calculando así el peso total

de la probeta en gramos, como se muestra en la tabla 4.4.

Tabla 4.4: Dosificaciones y peso total de diseño

Mezclilla Almidón Peso Total % de incidencia Peso (gr) Peso (gr) Tipo (gr) % de almidón (gr) (gr) Mezclilla Almidón Yeso-cartón Total

1 200 80 160 360 55,6 44,4 271 631 2 200 70 140 340 58,8 41,2 273 613 3 200 60 120 320 62,5 37,5 273 593 4 200 50 100 300 66,7 33,3 269 569 5 200 40 80 280 71,4 28,6 270 550


81

4.4. Densidades de probetas

Un factor muy importante a considerar es la densidad del material, variable que se

relaciona directamente con la dosificación a emplear, por esta razón para cada probeta se

determinó la densidad como se muestra en la tabla 4.5.

Tabla 4.5: Densidades paneles de prueba

Tipo Peso total seco (Kg) Volumen (m3) Densidad (kg/m3) 1 0,62 0,002 310 2 0,61 0,002 305 3 0,58 0,002 290 4 0,56 0,002 280 5 0,53 0,002 265

Poligyp 0,21 0,002 105


La densidad es importante para la elección de la dosificación adecuada. Todas las

dosificaciones dieron una densidad más elevada, que la densidad de los paneles poligyp

comercializados actualmente, con una diferencia de 250% mas correspondiente a la probeta de

menor densidad respecto a la densidad del poligyp, hasta una diferencia de 300% mas

correspondiente a la probeta de mayor densidad, por este motivo, se eligieron las dosificaciones

de menor densidad, pero que presentaron una buena trabajabilidad y adherencia entre sus fibras.

4.5. Elección de dosificaciones óptimas

Con las dosificaciones empleadas en los paneles de prueba y luego de haber calculado

la densidad de estos, se procede a la elección de las dosificaciones a emplear, para esto se debe

tener presente dos factores como lo son: paneles con bajo peso y paneles con buena

trabajabilidad, bajo estas condiciones se optó por la elección de tres tipos de dosificaciones la

cuales se indican en la tabla 4.6.

Tabla 4.6: Dosificaciones usadas en paneles

Tipo Mezclilla (gr) Almidón (gr) Observación Decisión 1 200 160 Elevado peso y densidad No se considera 2 200 140 Buena trabajabilidad y adherencia Se considera 3 200 120 Buena trabajabilidad y adherencia Se considera 4 200 100 Buena trabajabilidad y adherencia Se considera 5 200 80 Menor trabajabilidad, costo y peso. No se considera

(Fuente, Elaboración propia, 2014)

82

En la tabla 4.6 se muestran los resultados obtenidos, referente a la trabajabilidad,

adherencia y peso para los 5 tipos de paneles de prueba. Considerando finalmente 3 tipos de

dosificación las que se indican en la tabla 4.7, las cuales presentaron un equilibrio entre

trabajabilidad, adherencia y densidad.

Tabla 4.7: Clasificación de las dosificaciones a emplear

Tipo % Almidón 1 70% respecto al peso de la mezclilla 2 60% respecto al peso de la mezclilla 3 50% respecto al peso de la mezclilla


Una vez seleccionadas estas dosificaciones se procede a la confección de los paneles a

ensayar.

4.6. Confección de paneles

Para cada panel se utilizaron 2000 gr de fibras de mezclilla como variable fija, en base a

esto se determinó la cantidad en gr de almidón a utilizar como se muestra en la tabla 4.8.

Tabla 4.8: Porcentaje de almidón respecto al peso de la mezclilla

Tipo Mezclilla (gr) % de almidón Almidón (gr) 1 2000 70% respecto a peso de a mezclilla 1400 2 2000 60% respecto a peso de a mezclilla 1200 3 2000 50% respecto a peso de a mezclilla 1000


Luego de obtener las proporciones de la mezcla producto/adhesivo de cada material se

procede a la confección de los paneles. Confeccionando 3 paneles por dosificación. Para esto se

confeccionó un panel de mezclilla de dimensiones de 1x1x0.04 m, con el fin de elaborar 2

paneles a la vez y reducir tiempos de fabricación como lo muestra la figura 4.5.

83

Figura 4.5: Confección de paneles de 1x1x0.04 m.


Luego estos paneles de mezclilla fueron cortados simétricamente por la mitad generando

paneles de 100x50x4 cm a los que se le adhirió una placa de yeso cartón de 10mm de espesor,

de dimensiones 100x50 cm, generando un panel poligyp de 100x50x5 cm, como muestra la

figura 4.6.

Figura 4.6: Paneles poligyp de dimensiones 1x50x0.05 mt.


La norma NCh851 Of83, establece el procedimiento de ensayo térmico para una sola

probeta representativa del elemento de construcción a ensayar. En la presente investigación se

confeccionaron 3 paneles representativos de cada tipo de dosificación, con el fin de tener una

media estadística entre estos y así tener resultados con mayor confiabilidad, teniendo un total

de 9 paneles a ensayar como se muestra en la tabla 4.9.

Tabla 4.9: Cantidad de paneles según dosificación

Nº de paneles Tipo Dosificación 3 1 70% de almidón respecto del peso de la mezclilla 3 2 60% de almidón respecto del peso de la mezclilla 3 3 50% de almidón respecto del peso de la mezclilla


84

4.7. Densidades Aparentes

La densidad aparente para cada panel de distinta dosificación se obtiene del promedio

del peso de los 3 paneles ensayados por dosificación, los cuales se pesaron y midieron,

entregando en resumen un promedio que se muestra en la tabla 4.10.

Tabla 4.10: Densidades aparentes paneles propuestos

Densidades Valores promedio

Panel Masa (Kg) Volumen (m3) Densidad (Kg/m3) Tipo 1 7,7 0,025 308 Tipo 2 7,2 0,025 286 Tipo 3 6,9 0,025 278


4.8. Ensayo de aislación térmica

Para determinar las propiedades térmicas de los paneles propuestos se realizaron los

siguientes ensayos no destructivos:

Ensayo de aislación térmica a una placa de yeso-cartón de 10mm (ST) como elemento

individual, para para poder cuantificar el aporte térmico de la mezclilla en el panel

compuesto tipo poligyp.

Ensayo de aislación térmica a los paneles poligyp propuestos, compuestos de mezclilla

reciclada con almidón adhesivo en distintas proporciones junto una placa de yeso-cartón

de 10mm (ST).

Ensayo de aislación térmica a un panel poligyp, el cual tiene el mismo espesor (5cm)

de los paneles propuestos en esta investigación, pudiendo así realizar un análisis

comparativo, para cuantificar porcentualmente de una mejor manera la ganancia o

disminución de las propiedades térmicas de los paneles propuestos de mezclilla en

relación a los paneles poligyp comercializados en la actualidad,

Los ensayos en la cámara térmica fueron realizados bajo las mismas condiciones de

temperatura, tratando de que las temperaturas iniciales de las caras superficiales de cada panel

fueran de 23ºC +/- 2ºC, según lo establecido por la norma NCh 851 Of83, ensayos que fueron

realizados en un periodo de 1 hora, en donde los paneles fueron expuestos en una de sus caras a

una fuente de calor, obtenido resultados que permitieron calcular el diferencial térmico de cada

elemento ensayado, pudendo así realizan un análisis comparativo porcentual entre ellos.

85

Si bien la conductividad térmica de los paneles poligyp comercializados en la actualidad

y la de la placa de yeso-cartón de 10mm (ST) ya es conocida, estos elementos fueron ensayados

con el fin de realizar ensayos que presenten las mismas condiciones físicas (cámara térmica) y

de temperatura (fuente de calor). Al comenzar los ensayos, para verificar que las temperaturas

iniciales de cada panel fueran las mismas antes de comenzar se realizaba una medición de

temperatura en ambas caras superficiales del panel (la cara expuesta a la fuente de calor y la

cara expuesta a la sección fría de la cámara), mediante un instrumento de medición FLUKE 576,

indicado en la figura 4.7.

Figura 4.7: Instrumento de medición de temperaturas FLUKE 576

(Fuente. Elaboración propia, 2014)

Procedimiento que consistía en efectuar disparos de rayos infrarrojos directos a ambas

caras, registrando así la temperatura superficial, una vez que se alcanzaba la temperatura

deseada se daba inicio al ensayo.

Los paneles en la cámara térmica se mantuvieron durante un periodo de 1 hora, llegando

a temperaturas cercanas a los 60ºC, en donde cada sensor conectado al instrumento de medición

Xplorer GLX entregó 7200 datos de temperaturas, así para simplificar el análisis, los datos serán

trabajados cada 5 minutos en un periodo de una hora, para disminuir la cantidad de resultados,

y poder trabajar de mejor manera en los gráficos y realizar los análisis, los resultados más

detallados en intervalos de 1 minuto durante un periodo de una hora serán adjuntados en las

tablas A.1, A.2, A.3, A.4 y A.5 en los anexos de esta investigación.

Durante el ensayo a los paneles se les aplicó calor a una de sus caras, registrando la

variación de temperatura de la cara caliente (T1) respecto a la temperatura de la cara fría (T2),

variación denominada diferencial térmico, además se midió la variación de temperatura de la

superficie interior de la sección caliente de la cámara respecto a la superficie exterior expuesta

a la temperatura ambiente. Estas mediciones se realizaron mediante 4 sensores conectados al

instrumento de medición Xplorer GLX, y cada temperatura se denominó de la manera indicada

la tabla 4.11.

86

Tabla 4.11: Clasificación de temperaturas de medición

Temperatura Descripción T1 Temperatura correspondiente a la cara del panel, expuesta a la fuente de calor T2 Temperatura correspondiente a la cara no expuesta a la fuente de calor T3 Temperatura correspondiente a la cara interior de la sección de la cámara con la fuente de calor T4 Temperatura correspondiente a la superficie exterior de la cámara.


A cada tabla con las temperaturas de mediciones, se adjuntó el promedio de la variación

de temperatura que presentó la sección de la cámara expuesta al calor (T3), respecto a la

superficie expuesta a la temperatura ambiente (T4). Durante cada ensayo el sistema de la cámara

térmica, era hermetizado en sus juntas y vértices con lana mineral para evitar posibles fugas de

calor.

Para comprender de mejor manera los ensayos realizados a los paneles de mezclilla

recubiertos con una placa de yeso-cartón, éstos se clasificarán según su dosificación de la

siguiente manera:

Tipo 1: dosificación 70% de almidón respecto al peso de la mezclilla



Como se indicó en la sección 4.6 de la presente investigación, si bien la norma NCh 851.

Of 83 expone el procedimiento de ensayo para un elemento representativo del material a

ensayar, en esta invetigacion se realizaron ensayos a 3 paneles representativos por cada tipo de

dosificación, para poseer una media estadística que permita tener resultados con un mayor grado

de confiabilidad.

4.8.1.Ensayo de aislación térmica a una placa de yeso-cartón de 10mm

Si bien las especificaciones de este material son entregadas por el fabricante,

clasificándolo como un mal aislante térmico debido a su reducido espesor (Knauf, 2014). Para

tener un parámetro de análisis más real se realiza este ensayo, bajo las mismas condiciones

físicas y con los mismos instrumentos de medición, para poder determinar la oposición al calor

que presenta este material como elemento individual, y así una vez realizados los ensayos a los

paneles en estudio, determinar la capacidad térmica que aporta la mezclilla reciclada al ser

adherida a una placa de yeso-cartón en un panel compuesto poligyp.

Este ensayo fue realizado a una placa de yeso-cartón de 10mm estándar (ST) de borde

rebajado (BR) de dimensiones 100x50x1 cm, entregando las variaciones de temperaturas

indicadas en la tabla 4.12.

87

Tabla 4.12: Temperaturas placa yeso-cartón 10mm

Temperaturas yeso-cartón 10mm Temperaturas cámara térmica Tiempo ( min ) T1 (°C ) T2 (°C ) ΔT (T1-T2)ºC Tº3 (°C ) Tº4 (°C ) ΔT (T3-T4)ºC

0 23,8 18,9 4,9 25,4 17,4 8,0 5 29,0 20,6 8,5 32,4 17,2 15,1

10 32,2 22,4 9,8 36,2 17,2 19,0 15 34,8 24,1 10,8 39,4 17,2 22,2 20 37,4 25,6 11,8 42,7 17,2 25,4 25 39,1 27,0 12,1 44,8 17,3 27,5 30 40,7 28,2 12,5 46,9 17,5 29,3 35 42,5 29,4 13,1 49,1 17,7 31,4 40 44,1 30,5 13,6 51,1 17,8 33,3 45 45,6 31,7 13,9 53,0 17,9 35,2 50 47,3 32,8 14,5 55,0 17,9 37,1 55 48,6 33,7 14,9 56,5 17,9 38,6 60 50,0 34,5 15,5 58,2 18,1 40,1

Diferencial de temperatura promedio ºC 12,0 (Fuente: Elaboración propia, 2014. En base a datos obtenidos por el instrumento de medición Xplorer GLX)

Los resultados indicados en la tabla 4.12, corresponden a resultados obtenidos en un

periodo de 1 hora de ensayo para la placa de yeso-cartón de 10mm, los cuales se pueden ver de

una manera más gráfica en la figura 4.8.

Figura 4.8: Gráfico de variación de temperatura yeso-cartón 10mm (ST).

(Fuente: Elaboración propia, 2014. En base a datos obtenidos por el instrumento de medición Xplorer GLX)

23,8

29,032,2

34,837,4 39,1 40,7

42,5 44,1 45,6 47,3 48,6 50,0

18,9 20,622,4 24,1 25,6 27,0 28,2 29,4 30,5 31,7 32,8 33,7 34,5

0

10

20

30

40

50

60

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

Tem

per

atu

ra º

C

Tiempo (minutos)

T1 (°C ) T2 (°C )

88

4.8.2.Ensayo de aislación térmica a panel poligyp de mezclilla reciclada tipo 1

Este ensayo fue realizado a un panel de 100x50x5 cm, compuesto de una capa de 4cm

de espesor de mezclilla reciclada en conjunto con una placa de yeso-cartón de 10mm, en donde

las fibras de mezclilla fueron adheridas con almidón adhesivo en una proporción de un 70%

respecto al peso de la mezclilla, este panel fue ensayado durante 1 hora, en donde se pudieron

evidenciar los diferenciales de temperatura que se muestran en la tabla 4.13:

Tabla 4.13: Temperaturas panel dosificación tipo 1

Temperaturas panel tipo 1 Temperaturas cámara térmica Tiempo ( min ) T1 (ºc) T2 (ºc) ΔT (T1-T2)ºC T3 (°C ) T4 (°C ) ΔT (T3-T4)ºC

0 24,2 19,2 5,0 25,4 17,4 8,0 5 31,3 18,7 12,6 32,4 17,2 15,1 10 35,8 18,7 17,1 36,2 17,2 19,0 15 39,1 19,0 20,1 39,4 17,2 22,2 20 41,9 19,5 22,4 42,7 17,2 25,4 25 44,2 20,1 24,1 44,8 17,3 27,5 30 46,3 20,7 25,6 46,9 17,5 29,3 35 48,4 21,3 27,1 49,1 17,7 31,4 40 50,1 21,8 28,3 51,1 17,8 33,3 45 52,0 22,4 29,6 53,0 17,9 35,2 50 53,8 22,9 30,8 55,0 17,9 37,1 55 55,4 23,5 31,8 56,5 17,9 38,6 60 56,9 24,0 32,9 58,2 18,1 40,1


El panel desde los primeros minutos comienza a evidenciar características aislantes,

presentando oposición al traspaso de calor, el diferencial de temperatura durante los primeros

minutos aumenta de manera considerable de 5,0 ºC en el inicio del ensayo a 17,1ºC en los 10

primeros minutos, lo que evidencia un aumento de tres veces la oposición al traspaso de calor,

luego el diferencial térmico comienza a subir gradualmente de una manera constante desde

aproximadamente el minuto 20 de ensayo subiendo 1ºC cada 5 minutos, finalmente la

temperatura alcanzada por la cara caliente en 1 hora de ensayo es de 56,9ºC, mientras que la

temperatura de la cara fría en el mismo periodo es de 32,9 ºC, lo que muestra que el material

presenta buenas condiciones de aislación teniendo un diferencial promedio de temperatura de

23,6ºC, este comportamiento se puede notar de una manera más gráfica en la figura 4.9:

89

Figura 4.9: Gráfico de variación de temperatura de los paneles tipo 1


Al evaluar las características aislantes que presentó el panel tipo 1, se puede analizar las

propiedades otorgadas por la capa de 4cm de mezclilla reciclada, considerando el diferencial de

temperatura promedio de la placa yeso-cartón de 12,0ºC como elemento individual, ahora como

elemento compuesto junto a la capa de mezclilla formando un panel poligyp posee un diferencial

de temperatura de 23,6ºC, lo que evidencia las propiedades aislantes aportadas por la mezclilla

elevando las características aislantes en un 96,67% promedio durante un periodo de 1 hora de

ensayo, esta influencia se muestra de una manera más gráfica en la figura 4.10.

Figura 4.10: Influencia de la mezclilla en las propiedades térmicas del panel tipo 1.


24,2

31,3

35,839,1

41,944,2

46,348,4

50,152,0

53,8 55,4 56,9

19,2 18,7 18,7 19,0 19,5 20,1 20,7 21,3 21,8 22,4 22,9 23,5 24,0

0

10

20

30

40

50

60

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

Tem

per

atu

ra º

C

Tiempo (minutos)

T1 (ºc) T2 (ºc)

4,98,5 9,8 10,8 11,8 12,1 12,5 13,1 13,6 13,9 14,5 14,9 15,5

0,1

4,17,4

9,310,6 12,0 13,1 14,0 14,8 15,7 16,3 16,9 17,4

1,8%32,6%

43,0%46,5%

47,2% 49,8%51,0% 51,6% 52,1% 53,0% 53,0% 53,1% 52,9%

5,0

12,6

17,120,1

22,424,1

25,627,1 28,3

29,6 30,831,8 32,9

0

5

10

15

20

25

30

35

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

ΔT

pro

med

io º

C (

pan

el t

ipo

1)

Tiempo (min)

ΔT Yeso-cartón Ganancia termica (aportada por la mezclilla)

% Ganancia termica (aportada por la mezclilla) ΔT promedio (panel tipo 1)ºC

90


Este ensayo fue realizado a un panel de dimensiones 100x50x5 cm, compuesto de una

capa de 4cm de espesor de mezclilla en conjunto con una placa de yeso-cartón de 10mm, en

donde las fibras de mezclilla fueron adheridas con almidón modificado en una proporción de un

60% respecto al peso de la mezclilla, este panel fue ensayado durante 1 hora, en donde se

pusieron evidenciar los diferenciales de temperatura que se muestran en la tabla 4.14.


Temperaturas panel tipo 2 Temperaturas cámara térmica Tiempo ( min ) T1(°C ) T2 (°C ) ΔT (T1-T2)ºC T3 (°C ) T4 (°C ) ΔT (T3-T4)ºC

0 25,4 19,5 5,9 25,4 17,4 8,0 5 32,3 18,8 13,4 32,4 17,2 15,1

10 37,6 18,8 18,8 36,2 17,2 19,0 15 41,3 19,1 22,2 39,4 17,2 22,2 20 44,4 19,6 24,7 42,7 17,2 25,4 25 46,9 20,2 26,7 44,8 17,3 27,5 30 49,3 20,8 28,4 46,9 17,5 29,3 35 51,3 21,4 29,9 49,1 17,7 31,4 40 52,9 22,0 30,9 51,1 17,8 33,3 45 54,6 22,5 32,1 53,0 17,9 35,2 50 56,5 23,0 33,5 55,0 17,9 37,1 55 58,0 23,5 34,5 56,5 17,9 38,6 60 59,4 23,9 35,5 58,2 18,1 40,1


Al evaluar los resultados obtenidos en el ensayo del panel tipo 2, se puede notar que al

igual que el panel tipo 1, este panel desde los primeros minutos demostró características

aislantes, presentando oposición al traspaso de calor a través de él, se puede notar que el

diferencial de temperatura aumenta de manera considerable en los 10 primeros minutos de

ensayo, aumentando de 5,9 ºC desde el comienzo del ensayo a 18,8ºC en el minuto 10, lo que

se traduce en un aumento de un 218% en los primeros 10 minutos, luego las variaciones de

temperatura comienzan a subir 2ºC cada 5 minutos entre el minuto 20 y la media hora. Desde el

minuto 30 este aumento es de manera casi constante de 1ºC cada 5 minutos, alcanzando en 1

hora los 59,4ºC en la cara del panel expuesta a la fuente de calor y 23,9ºC en la cara no expuesta

a la fuente de calor, lo que demuestra que el material presenta buenas condiciones de aislación

teniendo un diferencial promedio de temperatura de 25,9ºC, este comportamiento se puede notar

de una manera más gráfica en la figura 4.11.

91

Figura 4.11: Gráfico de variación de temperatura paneles tipo 2.


El diferencial de temperatura promedio para el panel tipo 2 es de 25,9ºC y considerando

que el diferencial promedio de la placa de yeso-cartón es de 12,0ºC evaluado anteriormente

como elemento individual, se puede así evidenciar las propiedades aislantes aportadas por la

mezclilla reciclada en estos paneles compuestos en estudio, elevando las características aislantes

de una manera considerable, aproximadamente en un 115% promedio en 1 hora de ensayo, esta

influencia se muestra de una manera más gráfica en la figura 4.12.

Figura 4.12: Influencia de la mezclilla en las propiedades térmicas del panel tipo 2


25,4

32,3

37,641,3

44,446,9

49,351,3 52,9

54,656,5 58,0 59,4

19,5 18,8 18,8 19,1 19,6 20,2 20,8 21,4 22,0 22,5 23,0 23,5 23,9

0

10

20

30

40

50

60

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

Tem

per

atu

ra º

C

Tiempo (min)

T1(°C ) T2 (°C )

4,98,5 9,8 10,8 11,8 12,1 12,5 13,1 13,6 13,9 14,5 14,9 15,5

1,0

5,0

9,111,4

12,9 14,5 15,9 16,8 17,4 18,2 19,0 19,6 20,0

16,2%36,9%

48,1%51,5%

52,2% 54,5% 55,9% 56,2% 56,2% 56,7% 56,7% 56,7% 56,4%

5,9

13,4

18,822,2

24,726,7

28,4 29,9 30,9 32,133,5 34,5 35,5

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

40,0

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

ΔT

pro

med

io º

C (

pan

el t

ipo

2)

Tiempo (min)



92


Este ensayo fue realizado a un panel de dimensiones 100x50x5 cm, compuesto de una

capa de 4cm de espesor de mezclilla reciclada junto con una placa de yeso-cartón de 10mm, en

donde las fibras de mezclilla fueron adheridas con almidón adhesivo en una proporción de un

50% respecto al peso de la mezclilla, el cual fue ensayado durante un periodo de 1 hora,

pudiendo evidenciar los diferenciales de temperatura que se muestran en la tabla 4.15.



0 25,3 17,9 7,3 25,4 17,4 8,0 5 33,8 17,9 15,9 32,4 17,2 15,1 10 38,8 18,0 20,9 36,2 17,2 19,0 15 42,4 18,3 24,1 39,4 17,2 22,2 20 45,2 18,7 26,5 42,7 17,2 25,4 25 47,7 19,1 28,6 44,8 17,3 27,5 30 50,0 19,7 30,3 46,9 17,5 29,3 35 51,9 20,2 31,7 49,1 17,7 31,4 40 53,9 20,7 33,3 51,1 17,8 33,3 45 55,7 21,1 34,5 53,0 17,9 35,2 50 57,3 21,6 35,7 55,0 17,9 37,1 55 58,8 22,1 36,8 56,5 17,9 38,6 60 60,3 22,5 37,8 58,2 18,1 40,1


De los datos obtenidos en la tabla 4.15 se puede evidenciar que el panel tipo 3 desde los

primeros minutos de ensayo comienza a presentar características de aislación, se comienza con

un diferencial térmico de 7.3ºC, el cual se eleva a 20,9ºC solo en 10 minutos de ensayo, entre el

minuto 15 y minuto 30 presenta un aumento en su diferencial térmico de 2ºC cada 5 minutos, y

luego este aumento comienza a subir de manera constante desde el minuto 30 en 1ºC cada 5

minutos hasta la hora de ensayo, este aumento de manera considerable del diferencial de

temperatura significa que presenta una buena oposición al traspaso de calor a través de él, es así

como en una hora de ensayo se eleva la temperatura de la cara expuesta a la fuente de calor a

60,3ºC mientras que la temperatura de la cara no expuesta a la fuente de calor alcanza los 22,5

ºC lo que refleja las propiedades de aislación que presenta el panel teniendo un delta promedio

de temperatura de 28,0ºC, este comportamiento se puede notar de una manera más gráfica en la

figura 4.13.

93

Figura 4.13: Gráfico de variación de temperatura paneles tipo 3


Si se considera el comportamiento térmico del panel tipo 3 ensayado, con un diferencial

promedio de 28,0ºC, el cual está constituido por una placa de mezclilla de 4 cm de espesor junto

a una placa de yeso-cartón de 10mm, la cual presentó un diferencial térmico de 12,0ºC, se puede

analizar las propiedades aislantes aportadas por la mezclilla de los paneles propuestos, en donde

la mezclilla elevó las características aislantes de una manera considerable en aproximadamente

un 133%, esta influencia se muestra de una manera más gráfica en la figura 4.14.

Figura 4.14: Influencia de la mezclilla en las propiedades térmicas del panel tipo 3.

(Fuente: Elaboración, propia, 2014)

25,3

33,8

38,842,4

45,247,7

50,051,9

53,955,7 57,3 58,8

17,9 17,9 18,0 18,3 18,7 19,1 19,7 20,2 20,7 21,1 21,6 22,1 22,5

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

Tem

per

atu

ra º

C

Tiempo (min)

T1 (ºc) T2 (ºc)

4,98,5 9,8 10,8 11,8 12,1 12,5 13,1 13,6 13,9 14,5 14,9 15,5

2,4

7,411,1

13,414,7 16,5 17,8 18,6 19,7 20,6 21,2 21,9 22,4

32,8%

46,7%53,2%

55,4%55,4% 57,6% 58,6%

58,7% 59,2% 59,7% 59,4% 59,4% 59,1%

7,3

15,9

20,924,1

26,528,6

30,3 31,7 33,3 34,5 35,7 36,8 37,8

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

ΔT

pro

med

io º

C (

pan

el t

ipo

3)

Tiempo (min



94

4.8.5.Ensayo de aislación térmica a un panel poligyp

Panel compuesto de una placa de yeso-cartón de 10mm y una plancha de poliestireno

expandido de 40mm, con dimensiones de 100x50x5 cm, este panel presenta las mismas

características de los paneles poligyp comercializados en la actualidad.

Si bien los fabricantes de estos paneles entregan la información de la conductividad

térmica del material, los motivos para realizar los ensayos a estos paneles se basan en poder

realizar con mayor exactitud los análisis comparativos porcentuales de las prestaciones térmicas

con los paneles propuestos de mezclilla reciclada, al ser ensayados bajo las mismas condiciones

físicas dentro de la cámara térmica, expuestos a la misma fuente de calor y con el mismo

instrumento de medición (Xplorer GLX).

El panel poligyp se instaló dentro de la cámara de manera vertical, donde se le aplicó

calor durante un periodo de 1 hora, midiendo las variaciones de temperatura entre sus caras

(diferencial térmico), resultados que se muestran en la tabla 4.16.

Tabla 4.16: Temperaturas panel poligyp

Temperaturas panel poligyp Temperaturas cámara térmica Tiempo ( min ) T1 (ºc) T2 (ºc) ΔT (T1-T2)ºC T3 (°C ) T4 (°C ) ΔT (T3-T4)ºC

0 24,5 17,1 7,4 25,4 17,4 8,0 5 30,4 18,3 12,1 32,4 17,2 15,1 10 34,5 18,5 16,1 36,2 17,2 19,0 15 38,0 18,8 19,2 39,4 17,2 22,2 20 40,9 19,2 21,7 42,7 17,2 25,4 25 43,4 19,6 23,7 44,8 17,3 27,5 30 45,5 20,0 25,5 46,9 17,5 29,3 35 47,7 20,4 27,4 49,1 17,7 31,4 40 49,7 20,7 29,0 51,1 17,8 33,3 45 51,3 21,0 30,3 53,0 17,9 35,2 50 53,0 21,3 31,7 55,0 17,9 37,1 55 54,7 21,6 33,0 56,5 17,9 38,6 60 55,9 22,0 33,9 58,2 18,1 40,1


95

Al analizar los resultados de la información entregada por la tabla, se puede notar que el

panel empieza desde los primeros minutos a presentar características de aislación, con un

diferencia de valores de temperatura medidos en el minuto 5 de 12,1ºC, esta diferencia la cual

evidencia la oposición del material al traspaso de calor comienza a incrementarse

significativamente cada minuto durante los primeros 10 minutos, una vez transcurrido este lapso

de tiempo, comienzan a incrementarse las diferencias de los valores medidos, para mantenerse

con un incremento de 2ºC casi de manera constante desde los 25 minutos. La cara que se

encuentra expuesta a la fuente de calor eleva sus temperaturas alcanzando los 55,9 ºC en una

hora, mientras que la cara del panel que se encuentra del lado opuesto a la fuente de calor solo

alcanza los 22,0 ºC en el mismo periodo de ensayo, entregando un diferencial promedio de

23,9ºC. Esto muestra que efectivamente el panel posee propiedades de aislación térmica como

se muestra de una manera más gráfica en la figura 4.15.

Figura 4.15: Gráfico de variación de temperatura panel poligyp.


Una vez concluidos los ensayos a los distintos tipos de paneles propuestos, como

también a los paneles poligyp ensayados con el fin de tener una base comparativa de datos

obtenidos bajo las mismas condiciones, se procede al análisis de los resultados.

Nota: En las figuras A.1, A.2 y A.3 de los anexos de la presente investigación se entregan los

gráficos del comportamiento térmico de cada panel de distinta dosificación de manera individual

en comparación con el panel poligyp.

24,5

30,434,5

38,040,9

43,445,5

47,749,7 51,3

53,0 54,7 55,9

17,1 18,3 18,5 18,8 19,2 19,6 20,0 20,4 20,7 21,0 21,3 21,6 22,0

0

10

20

30

40

50

60

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

Tem

per

atu

ra º

c

Tiempo (minutos)

T1 (°C ) T2 (°C )

96

4.9. Resumen y análisis de resultados

La tabla 4.17 muestra el resumen de los resultados obtenidos en los ensayos de aislación

térmica para los distintos tipos de paneles. Los datos presentados corresponden al promedio de

las mediciones de las temperaturas obtenidas cada 5 minutos, para un ensayo que en total tuvo

una duración de 1 hora en cada caso, además se indica la temperatura inicial (Ti) promedio de

la cara caliente de cada panel.

Tabla 4.17: Resumen de los diferenciales térmicos promedio

Valores de diferencial de temperatura promedio

Tiempo (min) ΔT tipo 1 ΔT tipo 2 ΔT tipo 3 ΔT poligyp

Ti= 24,2ºC Ti= 25,4ºC Ti= 25,3ºC Ti= 24,5ºC

0 5,0 5,9 7,3 7,4

5 12,6 13,4 15,9 12,1

10 17,1 18,8 20,9 16,1

15 20,1 22,2 24,1 19,2

20 22,4 24,7 26,5 21,7

25 24,1 26,7 28,6 23,7

30 25,6 28,4 30,3 25,5

35 27,1 29,9 31,7 27,4

40 28,3 30,9 33,3 29,0

45 29,6 32,1 34,5 30,3

50 30,8 33,5 35,7 31,7

55 31,8 34,5 36,8 33,0

60 32,9 35,5 37,8 33,9

Promedio 23,6 25,9 28,0 23,9


De los datos obtenidos en los ensayos a los distintos tipos de paneles (con sus respectivas

dosificaciones), como también a un panel poligyp, se puede notar que todos los paneles

presentaron características de aislación térmica, al presentar oposición al traspaso de calor a

través de ellos desde los primeros minutos de ensayo. Si bien el comportamiento de los tres tipos

de paneles de mezclilla fue similar, el panel tipo 3 con una dosificación de 50% respecto al peso

de la mezclilla, esto lo hace ser un material con menos adhesivo, menos estable

dimensionalmente, y con menor densidad en relación a los paneles tipo 1 y 2, presentó un

diferencial térmico de 28,0ºC, superior en un 18,6% al del panel tipo 1 el cual presentó un

diferencial de 23,6ºC y también superando en un 8.1% al diferencial térmico del panel tipo 2 el

cual es 25,9ºC , lo que implica una mayor capacidad de aislación entre los paneles de mezclilla

propuestos y superando en un 17,2% al diferencial térmico del panel de comparación poligyp

97

comercializado en el mercado actual el cual es de 23,9ºC, esta comparación porcentual de los

diferenciales térmicos de los diferentes paneles ensayados se muestra más detalladamente en la

tabla 4.18.

Tabla 4.18: Relación de los diferenciales térmicos de los paneles ensayados


El panel tipo 1 dentro de los paneles de mezclilla fue el que presentó un menor diferencial

térmico promedio de 23,6ºC con una disminución de 2,3ºC (lo que se traduce en un 9,7% menos)

respecto del panel tipo 2 y con una disminución de 4,4ºC (lo que se traduce en un 18,6% menos)

respecto al panel tipo 3, en comparación con el panel poligyp convencional (con diferencial

térmico de 23,9ºC), éste presentó un comportamiento térmico muy similar con una leve

disminución de 0,3ºC (1,3% menos) en su diferencial térmico promedio.

El panel tipo 2 presentó un comportamiento térmico intermedio entre los paneles

propuestos con un diferencial térmico de 25,9ºC, superando en 2,3ºC (un 9,7% más) al panel

tipo 1, y con una disminución respecto al panel tipo 3 de 2.1ºC (un 8,1% menos), su

comportamiento en relación con el panel poligyp convencional fue superior en

aproximadamente 2ºC lo que significa un 8,4% de aumento en las propiedades de aislación

térmica.

El panel tipo 3 dentro de los paneles de mezclilla fue el que presentó mejores propiedades

térmicas al tener un diferencial térmico más elevado. En comparación con el panel tipo 1

presentó un aumento de 4.4ºC (un 18,64% más) en el diferencial térmico promedio y

comparándolo con el panel tipo 2 presentó un aumento de 2.1ºC (un 8,1% más), lo que implica

una mayor oposición al traspaso de energía calórica a través de él, lo que significa que presenta

mejores propiedades de aislación térmica entre los paneles propuestos.

ºC % ºC % ºC % ºC % Situación

Térmica

Tipo 1 - - 2,3 9,7% 4,4 18,6% 0,3 1,3% Presenta aumento térmico

(ΔT = 23,6 ºC ) Presenta Disminución térmica

Tipo 2 -2,3 -9,7% - - 2,1 8,1% -2 -8,4%

(ΔT = 25,9 ºC )

Tipo 3 -4,4 -18,6% -2,1 -8,1% - - -4,1 -17,2%

(ΔT = 28,0 ºC )

Poligyp -0,3 -1,3% 2 8,4% 4,1 17,2% - -

(ΔT = 23,9 ºC )

Clasificación

(ΔT = 23,6 ºC ) (ΔT = 25,9 ºC ) (ΔT = 28,0 ºC ) (ΔT = 23,9 ºC )Relación de

diferenciales

térmicos

Aumento de diferencial térmico

Tipo 1 Tipo 2 Tipo 3 Poligyp

98

Si se compara el panel tipo 3, que presentó mejores propiedades de aislación térmica

entre los paneles propuestos ( con un diferencial térmico promedio de 28,0ºC), con el panel

poligyp convencional, el cual presentó un diferencial de temperatura promedio de 23,9ºC, el

panel tipo 3 presenta mejores propiedades de aislación térmica superando el diferencial de

temperatura promedio del panel poligyp en aproximadamente un 17,1%, presentando así un

porcentaje menor de energía calórica que lo traspasa y se transmite hacia otro ambiente. Estas

comparaciones de diferenciales térmicos promedio de los diferentes paneles ensayados se

muestra de manera más gráfica en la figura 4.16.

Figura 4.16: Resumen de resultados de diferenciales térmicos


En la figura 4.16 se puede apreciar que el panel que presentó un mejor diferencial térmico

corresponde al panel tipo 3 (de color verde en la gráfica), y tanto el panel tipo 2 ( de color rojo

en la gráfica) y el panel tipo 3 superan las propiedades de aislación de los paneles poligyp

convencionales (de color amarillo en la gráfica), por lo tanto se entiende que al tratar de

implementarlos en una vivienda, en invierno el calor en el interior de la vivienda se perderá en

un menor porcentaje respecto a las otras alternativas estudiadas, lo que se traduce en un menor

uso potencial de energías no renovables, y en verano las energías que se podrían emplear para

mantener un ambiente confortable dentro de la vivienda serán inferiores, ya que estos paneles

permiten que el calor del ambiente penetre en un menor porcentaje que sus similares.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

ΔT

PR

OM

EDIO

TIEMPO (MIN)

ΔT tipo 1 ΔT tipo 2 ΔT tipo 3 ΔT poligyp

99

Al comparar el panel tipo 3 (50% de almidón respecto al peso de la mezclilla) posee un

10% menos de empleo de adhesivo que el panel tipo 2 (60% de almidón respecto al peso de la

mezclilla), y como se mencionada anteriormente en la tala 4.18, este posee un aumento de 8,1%

en sus características aislantes (diferencial térmico) respecto al panel tipo 2.

Mientras que al comparar el panel tipo 2 (60% de almidón respecto al peso de la

mezclilla) el cual posee un 10% menos de empleo de adhesivo respecto al peso de la mezclilla

que el panel tipo 1 (70% de almidón respecto al peso de la mezclilla), pero un diferencial térmico

superior en 9,7 % respecto al presentado por el panel tipo 1. Así se concluye que con un menor

empleo de adhesivo en los paneles propuestos se obtienen mejores propiedades de aislación (se

consiguen materiales con menor densidad y mayor presencia de poros los que facilitan el ingreso

de aire en su estructura otorgándoles propiedades de aislación).Con una disminución de un 10%

de empleo de adhesivo respecto al peso de la mezclilla en promedio se obtiene un aumento de

8,9% en el diferencial térmico de cada panel.

Para realizar los ensayos en la cámara térmica se tuvo el cuidado que las temperaturas

iniciales de la superficie de la cara expuesta a la fuente de calor fueran similares, luego de

realizar los ensayos durante 1 hora, se obtuvieron diferentes temperatura finales de la superficie

de las cara caliente de los paneles ensayados como se muestra en la tabla 4.19.

Tabla 4.19: Temperaturas iniciales y finales de ensayo.

Tº de ensayo

Yeso-cartón Panel Panel Panel Panel

10mm Tipo 1 tipo 2 Tipo 3 Poligyp Tº inicial ºC 23,8 24,2 25,4 25,3 24,5 Tº Final ºC 50,0 56,9 59,4 60,3 55,9


De la tabla 4.19, se puede notar que la placa de yeso-cartón de 10mm, ensayada como

elemento individual alcanzo una temperatura final de ensayo en la superficie de su cara expuesta

a la fuente de calor menor en relación a los paneles propuestos y poligyp de comparación, lo

que significa que en la sección de la cámara en donde se encuentra la fuente de calor se alcanzó

una menor temperatura que en los demás ensayos, es decir el calor traspaso en mayor cantidad

el material hacia la sección fría (lo que explica su menor diferencial térmico). Mientras que los

paneles propuestos presentaron mayores temperaturas finales de ensayo en la superficie de sus

caras expuestas a la fuente de calor, en donde el panel tipo 3 (con un mayor diferencial térmico),

fue el que obtuvo la mayor temperatura final con 60,3ºC, lo que explica que mantuvo el calor

en la sección de la fuente de calor por más tiempo y esto produjo que la temperatura en esta

sección aumentara elevando la temperatura de su cara superficial, es decir presento una mayor

oposición al traspaso de calor, lo que al ser aplicado en una construcción de uso habitacional

mantendrían de una mejor manera las condiciones interiores de una vivienda.

100

4.10. Calculo de resistencias térmicas de los paneles propuestos

Para calcular la resistencia térmica de cada panel propuesto de mezclilla con almidón en

distinta proporciones, se tomará como patrón los paneles poligyp, ya que la resistencia térmica

de este material es conocida.

De los ensayos térmicos antes descritos se pudo analizar las variaciones porcentuales de

los diferenciales térmicos de los paneles propuestos en relación al diferencial térmico de los

paneles poligyp convencionales bajo las mismas condiciones de ensayo. Una vez determinadas

estas variaciones porcentuales se procede a tomar como referencia la resistencia térmica de los

paneles poligyp convencionales del mismo espesor de los paneles propuestos, la cual está

indicada en la tabla 2.16 del capítulo 2 de la presente investigación la que indica que la

resistencia térmica de un panel poligyp compuesto por una placa de yeso-cartón de 10mm de

espesor, junto a una plancha de poliestireno expandido de 40mm de espesor es de 1,014 (m2

ºC/W), teniendo así el mismo espesor de la placa de yeso-carton y el aislante que componen los

paneles propuestos, lo que permite realizar un análisis comparativo entre ellos.

Luego se consideran las variaciones porcentuales de los diferenciales térmicos promedio

de los paneles en estudio indicados en la tabla 4.18, haciendo un análisis comparativo de éstos

respecto al diferencial térmico promedio de los paneles poligyp determinado por los ensayos

como se indica en la tabla 4.20.

Tabla 4.20: Variación porcentual comparativa de los diferenciales térmicos

Panel patrón Variación porcentual de diferencial térmico respecto a panel patrón Panel poligyp convencional Tipo 1 (ΔT = 23,6 ºC) Tipo 2 (ΔT = 25,9 ºC) Tipo 3 (ΔT = 28,0 ºC)

ΔT = 23,9 ºC -1,3% 8,4% 17,2% (Fuente: Elaboración propia, 2014)

Con las variaciones porcentuales de cada diferencial térmico promedio de los paneles en

estudio, en relación con el panel poligyp, indicadas en la tabla 4.18 y considerando además la

resistencia térmica del panel poligyp (la cual es de 1,014 (m2 ºC/W)), se procede al cálculo de

la resistencia térmica de cada tipo de panel en estudio, indicados en la tabla 4.21.

Tabla 4.21: Resistencia térmica R (m2 ºC /W)

ΔT ºC Resistencia térmica R Panel promedio (m2 ºC /W)

Poligyp 23,9 1,0141 Tipo 1 23,6 1,0009 Tipo 2 25,9 1,0992 Tipo 3 28 1,1885


101

4.11. Cálculo de la transmitancia térmica de los paneles

Otro concepto involucrado es la transmitancia térmica (U), definida por la norma NCh

Of 851 Of83 como el flujo de calor que pasa por unidad de superficie del elemento por un grado

de diferencia de temperatura entre dos ambientes separados por un elemento, se expresa en

W/m2 ºC mediante la ecuación 4.1:

U= 1/R

(Ecuación 4.1)

Luego de haber determinado las resistencias térmicas R para cada panel, mediante la

ecuación 4.1 se procede al cálculo de la transmitancia térmica de cada tipo de panel propuesto,

las cuales se expresan en la tabla 4.22.

Tabla 4.22: Transmitancia térmica de los paneles en estudio

ΔT ºC Resistencia térmica R Transmitancia térmica U Panel Promedio (m2 ºC /W) (W/ m2ºC) Tipo 1 23,6 1,0009 0,99 Tipo 2 25,9 1,0992 0,91 Tipo 3 28 1,1885 0,84


4.12. Clasificación térmica de los paneles de acuerdo a la normativa vigente

Los paneles en estudio se rotulan de acuerdo a la norma NCh 2251 Of94, mediante su

factor de resistencia térmica multiplicado por 100 denominado factor R100, junto a su densidad

media relativa como se indica en la tabla 4.23.

Tabla 4.23: Rotulado según norma NCh 2251 Of94, de los paneles en estudio

Densidad R100 Panel (Kg/m3) (m2ºC/W )*100 Tipo 1 308 100,09 Tipo 2 286 109,92 Tipo 3 278 118,85


102

Una vez rotulados y clasificados los paneles como elemento de muro R100, se procede

a verificar si estos cumplen con las exigencias establecidas por norma, la cual indica las

condiciones mínimas de resistencia térmica que deben cumplir los elementos aislantes

incorporados a las soluciones constructivas para cada zona como se muestra en la tabla 4.24.

Tabla 4.24: Exigencias del material aislante incorporado al elemento constructivo

Zonificación Muros R100(*) Zona 1 Arica, Iquique, Antofagasta, Copiapó, La Serena 23 Zona 2 Valparaíso 23 Zona 3 Santiago, Rancagua 40 Zona 4 Talca, Concepción, Los Ángeles 46 Zona 5 Temuco, Villarrica, Osorno, Valdivia 50 Zona 6 Puerto, Montt, Frutillar, Chiten 78 Zona 7 Coyhaique, Punta Arenas 154

(Fuente: NCh 1079 Of77)

En donde los paneles tipo 1, tipo 2 y tipo 3 superan en gran manera la mínima exigencia

térmica establecida para las zonas 1, 2, 3, 4, 5 y 6, lo que permitiría en cierta forma a futuro un

estudio para reducir el espesor de estos paneles, con el cuidado de cumplir con la normativa, si

bien estos paneles pueden ser usados en las 6 primeras zonas del país, no así para la zona 7 en

la cual no cumple la resistencia térmica R100 establecida por norma.

Es importante recordar que estas exigencias entregan un confort mínimo en el interior

de la vivienda, es factible optimizar el confort real aumentando el factor R100 del aislante.

El resumen de las propiedades térmicas de los paneles propuestos en esta investigación

se muestra en la tabla 4.25.

Tabla 4.25: Resumen de las propiedades térmicas de los paneles propuestos

Densidad ΔT ºC Resistencia Transmitancia R100 Panel (Kg/m3) Promedio térmica R (m² ºC/W) térmica U (W/m²ºC) (m²ºC/W )*100 Tipo 1 308 23,6 1,0009 0,99 100,09 Tipo 2 286 25,9 1,0992 0,91 109,92 Tipo 3 278 28,0 1,1885 0,84 118,85

(Elaboración propia, 2014)

103

4.13. Ensayo de aislación acústica

Para determinar las propiedades acústicas de los paneles propuestos, se realizaron

ensayos de aislación acústica a los paneles propuestos de cada tipo de dosificación, como

también a un panel poligyp de las mismas características de los comercializados en la actualidad

compuesto de yeso-cartón, con una placa de poliestireno expandido de 40mm de espesor, para

así tener un parámetro de comparación.

Se tomó como referencia la metodología indicada en el manual de reglamentación

acústica del MINVU, en conjunto con la norma chilena oficial NCh 2786 OF2002, realizando

un modificado de esta, al adaptar las condiciones de ensayo que se proponen en ella a las

condiciones que presenta la cámara de medición de dimensiones más pequeñas construida y

ubicada en los laboratorios de la Universidad de Valparaíso.

Los ensayos acústicos se realizaron bajo frecuencias establecidas, con el fin de hacer un

mejor análisis aplicando espectros de ancho proporcional, como lo son las bandas de octava que

van desde los 100Hz hasta los 5000Hz en intervalos establecidos las que permiten hacer un

análisis sonoro con mayor precisión distinguiendo entre agudos y bajos. Para realizar estas

medidas se trató de evitar cualquier sonido o ruido externo a la fuente emisora de sonido lo que

puede alterar los resultados, cada banda de frecuencia fue emitida en un periodo de 30 seg, las

cuales fueron medidas en decibeles por el sonómetro.

4.13.1.Procedimiento de los ensayos acústicos

Lo primero fue establecer las distancias de separación de la fuente emisora de

frecuencias con la superficie del elemento a ensayar, y las distancias de ésta con la fuente

receptora, para esto se tomó como referencia lo indicado en la norma NCh 2786 OF2002, la cual

indica que tanto la fuente emisora como receptora de sonido deben estar a 1,2 m de la superficie

del material a ensayar como se muestra de una manera más gráfica en a figura 4.17.

Figura 4.17: Distancias mínimas de ensayo acústico

Fuente: Elaboración propia, 2014

104

Las bandas de frecuencia fueron emitidas a través de parlantes multimedia subwoofer

2.1, los que fueron conectados a un computador en donde se ejecutó un generador de frecuencias

denominado Audacity, para generar las frecuencias deseadas, como se muestra en la figura 4.18.

Figura 4.18: Generador de frecuencias Audacity.

Fuente: Elaboración propia, 2014

Antes de ensayar los paneles se midió la intensidad sonora de fondo en dB dentro en la

cámara mediante el sonómetro, para esto se emitieron las bandas de frecuencia de octava por

los parlantes sin los paneles en el interior de la cámara, como un campo libre (espacio en donde

la onda se dispersó sin encontrar superficies reflectantes o absorbentes en su camino) midiendo

la intensidad sonora de cada frecuencia.

Luego se ensayó cada panel, dentro de la cámara los que actuaron como elementos

reflectantes o absorbentes produciendo un campo difuso o reverberante al generar reflexiones

sonoras de las ondas, así se midió la intensidad sonora de llegada de cada frecuencia mediante

el sonómetro, las que se compararon con las intensidades sonoras de llegada sin los paneles en

el interior antes tomadas, considerando la diferencia de estas mediciones como la capacidad de

aislación acústica del material.

Como lo indica la norma NCh 2786 Of2002 para realizar los ensayos, si el espécimen

de ensayo es un material compuesto y tiene una superficie a la vista significativamente más

absorbente que la otra, la superficie con la absorción más alta se debe orientar hacia el recinto

de emisión, es por esto que la superficie de mezclilla del panel fue orientada hacia la fuente de

emisión de sonido.

105

4.13.2.Medición de intensidad sonora de fondo como campo libre.

Antes de realizar los ensayos a los paneles, se midió la intensidad sonora de fondo dentro

de la cámara como campo libre sin los paneles en su interior y ningún elemento que actuara

reflectando o absorbiendo el sonido, donde se obtuvieron lo resultados indicados en la tabla

4.26.

Tabla 4.26: Intensidad sonora de fondo

Frecuencia (Hz) L1 (dB) 100 86,8 125 99,6 160 92,3 200 89 250 87,2 315 89,5 400 88,7 500 93,2 630 87,6 800 94,5

1000 90,4 1250 85,9 1600 91 2000 90,7 2500 94,5 3150 99,1 4000 91,4 5000 83,6

(Fuente: Elaboración propia, 2014. En base a datos obtenidos por el sonómetro)

Estos resultados obtenidos, son un parámetro que sirve para que luego de ensayar los

paneles dentro de la cámara, la diferencia de la intensidad medida sin y con panel en el interior

se considere como la capacidad de aislación acústica del material.

Para calcular el índice de aislación acústica en decibeles que presentó cada panel por

frecuencia, a la intensidad sonora medida en la cámara sin los paneles (campo libre), se le restó

la intensidad sonora medida con los paneles en el interior (campo difuso), lo que se expresa en

una diferencia de decibeles D representada en la ecuación 4.2:

D = L1 - L2 (Ecuación 4.2)

106

Donde L1 es la intensidad sonora medida sin los paneles en el interior y L2 es la

intensidad sonora medida con los paneles en el interior.

La norma NCh2786 Of2002, entrega el procedimiento para medición de la aislación

acústica en elementos de construcción, mediante una probeta representativa de ellos. En la

presente investigación como se indica en la sección 4.6, se realizan ensayos a 3 paneles

representativos de cada dosificación, para tener una media estadística entre sus resultados, y así

poseer resultados con una mayor confiabilidad.

4.13.3.Capacidad de aislación acústica de los paneles tipo 1

Los ensayos acústicos a los paneles propuestos tipo 1 de densidad 308 kg/m3, fueron

realizados a 3 paneles representativos de esta dosificación (70% de almidón respecto al peso de

la mezclilla empleada), en diferentes horas del día, entregando el promedio de aislación acústica

por frecuencia de bandas de octava, resultados que indican la capacidad de aislación acústica

del panel y son señalados en la tabla 4.27.

Tabla 4.27: Aislación acústica por frecuencias del panel tipo 1

Frecuencia (Hz) L1 (dB) L2 (dB) L1 - L2 (dB) 100 86,8 77,7 9,1 125 99,6 85,7 13,9 160 92,3 83,4 8,9 200 89 85,1 3,9 250 87,2 71,5 15,7 315 89,5 71,3 18,2 400 88,7 76,4 12,3 500 93,2 69,7 23,5 630 87,6 69,1 18,5 800 94,5 70,8 23,7

1000 90,4 66,5 23,9 1250 85,9 61,3 24,6 1600 91 59,8 31,2 2000 90,7 62 28,7 2500 94,5 70,6 23,9 3150 99,1 69,5 29,6 4000 91,4 55,8 35,6 5000 83,6 52,3 31,3


107

Estos resultados que reflejan la aislación acústica de panel tipo 1, se muestran de una

manera más gráfica en una curva que a cada frecuencia asocia un valor de aislamiento en dB

como se indica en la figura 4.19.

Figura 4.19: Gráfico de aislación acústica por frecuencias del panel tipo 1


En la figura 4.19 se observa claramente que al aumentar la frecuencia, aumenta el valor

del aislamiento acústico del panel propuesto de dimensiones 100x50cm y de 5 cm de espesor.

La menor capacidad de aislación acústica generada por el panel tipo 1, se presentó en las

frecuencias bajas (sonidos graves), obteniendo una escaza aislación de 3,9 dB en la frecuencia

200Hz.

En las frecuencias medias-altas entre los 800Hz. 1250 Hz se observa un comportamiento

aislante continuo que fluctúa entre los 23,7 y 24,6 dB de reducción.

El panel generó un mayor aislamiento a frecuencias altas (sonidos agudos), como se

puede ver en la figura 4.19 con un aislamiento acústico de 31,2 dB en la banda de 1600 Hz,

alcanzando su mayor aislamiento de 35,6 dB, en la banda de 4000 Hz. Lo que permitiría su

empleo como aislante acústico al aislar frecuencias altas a las que puede estar expuesta la

vivienda, debido a que precisamente estas altas frecuencias en rangos cercanos a 4000 Hz son

causantes en gran medida de la reducción de la audición de las personas. Se debe tener presente

que estos resultados fueron obtenidos para las condiciones controladas en la cámara de medición

acústica.

9,1

13,9

8,9

3,9

15,7

18,2

12,3

23,5

18,5

23,7 23,9 24,6

31,2

28,7

23,9

29,6

35,6

31,3

0

5

10

15

20

25

30

35

40

100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000

Ais

lació

n a

cú

stica

(d

B)

Frecuencia (Hz)

108






del panel y son señalados en la tabla 4.28:


Frecuencia (Hz) L1 (dB) L2 (dB) L! - L2 (dB) 100 86,8 77,8 9 125 99,6 89,2 10,4 160 92,3 84,6 7,7 200 89 85,7 3,3 250 87,2 73,8 13,4 315 89,5 73 16,5 400 88,7 77,3 11,4 500 93,2 72,5 20,7 630 87,6 70,5 17,1 800 94,5 76,3 18,2

1000 90,4 68,5 21,9 1250 85,9 65,8 20,1 1600 91 64,9 26,1 2000 90,7 64,5 26,2 2500 94,5 73,5 21 3150 99,1 74,3 24,8 4000 91,4 60,1 31,3 5000 83,6 53,1 30,5





109



En la figura anterior se observa claramente que al aumentar la frecuencia aumenta el

valor del aislamiento acústico del panel propuesto de dimensiones 100x50cm y de 5 cm de

espesor.

El comportamiento del panel tipo 2 frente a las frecuencias bajas (sonidos graves)

muestra una baja aislación acústica de 3,3 dB en la frecuencia de 200Hz (al igual que el panel

tipo 1), dentro de las frecuencias bajas el mayor aislamiento acústico es de 20,7 dB obtenido en

la banda de 500 Hz. Entre las frecuencias medias-altas presenta un comportamiento acústico

ascendente partiendo con un aislamiento de 17,1 dB en la banda de 630 Hz alcanzando un

aislamiento de 21,9 dB en la banda de 1000 Hz.

El mayor aislamiento del panel se produjo a frecuencias altas (sonidos agudos), como se

puede ver en la figura 4.20 con un aislamiento acústico casi invariable entre la banda de 1600Hz

con un aislamiento de 26,1 dB y la banda de 2000Hz con un aislamiento de 26,2 dB, alcanzando

su mayor aislamiento acústico de 31,3 dB, en la banda de 4000 Hz. Lo que al igual que el panel

tipo 1 permitiría su empleo como aislante acústico al aislar frecuencias altas a las que puede

estar expuesta la vivienda, debido a que precisamente estas altas frecuencias en rangos cercanos

a 4000 Hz son causantes en gran medida de la reducción de la audición de las personas. Se debe

tener presente que estos resultados fueron obtenidos para las condiciones controladas en la

cámara de medición acústica.

910,4

7,7

3,3

13,4

16,5

11,4

20,7

17,118,2

21,920,1

26,1 26,2

21

24,8

31,3 30,5

0

5

10

15

20

25

30

35

100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000

Ais

lació

n a

cú

stica

(d

B)

Frecuencia (Hz)

110






del panel y son señalados en la tabla 4.29:


Frecuencia (Hz) L1 (dB) L2 (dB) L1 - L2 (dB) 100 86,8 78,5 8,3 125 99,6 89,9 9,7 160 92,3 85,4 6,9 200 89 83,7 5,3 250 87,2 73,4 13,8 315 89,5 75,9 13,6 400 88,7 79,6 9,1 500 93,2 74,6 18,6 630 87,6 71,3 16,3 800 94,5 74,5 20

1000 90,4 72,2 18,2 1250 85,9 62,5 23,4 1600 91 66 25 2000 90,7 67 23,7 2500 94,5 77,1 17,4 3150 99,1 76,2 22,9 4000 91,4 60,5 30,9 5000 83,6 54,1 29,5





111



En la figura 4.21 se observa claramente que al aumentar la frecuencia aumenta el valor

del aislamiento acústico del panel propuesto de dimensiones 100x50cm y de 5 cm de espesor.

El menor aislamiento acústico del panel tipo 3 propuesto se produjo en las frecuencias

bajas (sonidos graves) generando una menor reducción acústica de 5,3 dB en la frecuencia de

200Hz (al igual que el panel tipo 1 y 2). Dentro de las frecuencias bajas el panel generó una

aislación acústica similar entre la banda de 250 Hz con 13,8 dB de reducción y la banda de 315

Hz con 13,6 dB de reducción, alcanzando el mayor aislamiento acústico en las frecuencias bajas

en la banda de 500 Hz con una reducción de 18,6 dB.

La mejor capacidad de aislación acústica del panel tipo 3 se produjo a frecuencias altas

(exceptuando la banda de 2500 Hz la cual sale de tendencia), como se puede ver en la figura ,

alcanzando su mayor aislación acústica de 30,9 dB de reducción, en la banda de 4000 Hz, lo

que al igual que el panel tipo 1 y 2 permitiría su empleo como aislante acústico al aislar

frecuencias altas a las que puede estar expuesta la vivienda, debido a que precisamente estas

altas frecuencias (en rangos cercanos a 4000 Hz), son causantes en gran medida de la reducción

de la audición de las personas. Se debe tener presente que estos resultados fueron obtenidos para

las condiciones controladas en la cámara de medición acústica.

8,39,7

6,95,3

13,8 13,6

9,1

18,6

16,3

2018,2

23,425

23,7

17,4

22,9

30,929,5

0

5

10

15

20

25

30

35

100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000

Ais

lació

n a

cú

stica

(d

B)

Frecuencia (Hz)

112

4.13.6. Capacidad de aislación acústica de los paneles poligyp de comparación

Se realizó un ensayo acústico a un panel poligyp de dimensiones 100x50 cm, compuesto

de una placa de yeso-cartón de 10mm de espesor junto a una plancha de poliestireno expandido

de 40mm de espesor, este ensayo fue realizado para poder hacer un análisis comparativo más

real, al analizar resultados de ensayos que fueron obtenidos bajo las mismas condiciones y los

mismos procedimientos. Se midió su capacidad de aislación acústica por bandas de octava,

entregando los datos que se indican en la tabla 4.30.

Tabla 4.30: Aislación acústica por frecuencias del panel poligyp

Frecuencia (Hz) L1 (dB) L2 (dB) L1 - L2 (dB) 100 86,8 74,3 12,5 125 99,6 84 15,6 160 92,3 74,7 17,6 200 84,2 72,7 11,5 250 87,2 62,5 24,7 315 89,5 67,8 21,7 400 88,7 74,1 14,6 500 93,2 69,4 23,8 630 87,6 61,3 26,3 800 94,5 78,6 15,9

1000 90,4 72,5 17,9 1250 85,9 69,2 16,7 1600 91 71,7 19,3 2000 90,7 64,2 26,5 2500 94,5 69,4 25,1 3150 99,1 78,6 20,5 4000 91,4 61,1 30,3 5000 83,6 56,1 27,5


Estos resultados que reflejan la aislación acústica de panel poligyp, se muestran de una



113

Figura 4.22: Gráfico de aislación acústica por frecuencias del panel poligyp


En la figura 4.22 se observa los resultados de aislación de un panel poligyp de

dimensiones 100x50 cm y de 5 cm de espesor (placa de yeso-cartón de 10mm junto a una

plancha de poliestireno expandido de 40mm).

El menor aislamiento acústico generado por el panel se produjo en la frecuencia de

200Hz (al igual que los paneles propuestos), lo que apoya la teoría de que esta baja se produce

por la frecuencia de resonancia de la placa de yeso-cartón, debido a que la baja se produce en la

misma frecuencia en todos los paneles ensayados, siendo la placa de yeso-cartón el único

elemento que se emplea tanto en los paneles propuestos como en el panel poligyp

El comportamiento del panel poligyp frente a las distintas frecuencias fue variable, si

bien la menor aislación la presentó en las frecuencias bajas, dentro de estas frecuencias también

presentó elevados índices de aislación como es el caso de la banda de 250 Hz con una reducción

de 24,7 dB y la banda 630 Hz con una reducción de 26,3 dB.

En las frecuencias medias-altas presentó una disminución en su aislamiento con valores

de reducción entre los 15,9 dB y 19,3 dB.

La mayor aislación la presentó en la banda de 4000 Hz al igual que los paneles

propuestos, pero con la diferencia que entre los niveles más altos de aislación se encuentran

también valores ubicados en las frecuencias bajas como es el caso de la banda de 250 Hz y 630

Hz, esto implica que el panel poligyp tenga un comportamiento más irregular dentro de las

frecuencias de bandas de octava.

12,5

15,617,6

11,5

24,7

21,7

14,6

23,8

26,3

15,917,9

16,7

19,3

26,525,1

20,5

30,3

27,5

0

5

10

15

20

25

30

35

100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000

Ais

lació

n a

cú

stica

(d

B)

Frecuencia (Hz)

114

4.14. Resumen y análisis de resultados

En la tabla 4.31 se muestran los valores promedio de aislación acústica para cada

frecuencia de los distintos paneles ensayados.

Tabla 4.31: Aislación acústica de los distintos paneles ensayados

Frecuencia (Hz) Aislación

acústica (dB)

panel tipo 1

Aislación

acústica (dB)

panel tipo 2

Aislación

acústica (dB)

panel tipo 3

Aislación

acústica (dB)

panel poligyp 100 9,1 9 8,3 12,5 125 13,9 10,4 9,7 15,6 160 8,9 7,7 6,9 17,6 200 3,9 3,3 5,3 11,5 250 15,7 13,4 13,8 24,7 315 18,2 16,5 13,6 21,7 400 12,3 11,4 9,1 14,6 500 23,5 20,7 18,6 23,8 630 18,5 17,1 16,3 26,3 800 23,7 18,2 20 15,9

1000 23,9 21,9 18,2 17,9 1250 24,6 20,1 23,4 16,7 1600 31,2 26,1 25 19,3 2000 28,7 26,2 23,7 26,5 2500 23,9 21 17,4 25,1 3150 29,6 24,8 22,9 20,5 4000 35,6 31,3 30,9 30,3 5000 31,3 30,5 29,5 27,5


De los resultados obtenido se concluye, que los paneles en estudio presentan su mejor

respuesta de aislación acústica frente a las frecuencias altas (sonidos agudos), siendo superior a

la presentada por los paneles poligyp de comparación, alcanzando la máxima aislación en la

banda de 4000 Hz.

Sin embargo los paneles propuestos presentaron su menor capacidad de aislación frente

a frecuencias bajas (sonidos graves), en donde todos obtuvieron un menor índice de aislamiento

en la banda de 200 Hz, esto en base a la revisión bibliográfica se puede explicar de una manera

teórica, Andres Caru en su tesis “caracterización acústica de los materiales” atribuye estas bajas

115

a la frecuencia de resonancia del material ensayado. Indicando que para cualquier pared existe

una determinada frecuencia, denominada frecuencia coincidencia o resonancia. La cual es

aquella en donde la pared vibra de forma natural al recibir el impacto de la onda sonora, cuando

la pared vibra se producen ondas de flexión en la superficie y si estas tienen la misma frecuencia

que las ondas del sonido, entonces la transmisión es máxima y el aislamiento es mínimo (Caru,

2007), esta causa explicaría la baja en la banda de 200 Hz. Esta baja no tendría gran importancia

debido a que se encuentra en el rango inferior a los 250 Hz y según lo indicado en el estudio

realizado en la Universidad Nacional Mayor de San Marcos en Perú, expuesta en la sección

2.13.2 de la presente investigación, en donde se explica que ruidos bajo las bandas de 250 Hz

son poco peligrosos ya que en ellas el propio oído introduce grandes niveles de atenuación.

El comportamiento de aislación acústica que presentó cada panel en función de la

frecuencia expresado en banda de octava, más el panel poligyp se puede analizar de una manera

más gráfica en la figura 4.23:

Figura 4.23: Resumen de aislación acústica de los tipos de paneles ensayados


En la gráfica de la figura 4.23, se puede notar que existe un punto de inflexión en la

banda de 800 Hz, bajo esta banda el panel poligyp de comparación genera una mayor aislación

de la intensidad sonora que los paneles propuestos, lo que permite concluir que el

comportamiento frente a las frecuencias bajas (sonidos graves), de los paneles propuestos en

comparación con los paneles poligyp es menor.

En las frecuencias superiores a la banda 800 Hz, los paneles propuestos presentan un

alza en su capacidad de aislación acústica, respecto al panel poligyp de comparación, a

0

5

10

15

20

25

30

35

40

100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000

Ais

lació

n a

cú

stica

(d

B)

Frecuencia (Hz)

Aislación acústica (dB) panel tipo 1 Aislación acústica (dB) panel tipo 2

Aislación acústica (dB) panel tipo 3 Aislación acústica (dB) panel poligyp

116

excepción de las bandas 2000 Hz y 2500 Hz, la cuales salen de tendencia debido a que los

paneles tipo 2 y 3 presentan una menor aislación en comparación con los paneles poligyp. Pero

en términos generales los paneles propuestos tienen su mejor aislación a frecuencias altas, sobre

la banda de 800 Hz, lo que permitiría su empleo en construcciones que estén en zonas en las que

se desarrollen estas frecuencias (sonidos agudos), como lo son; zonas industriales o de gran

tráfico vehicular, tal como se indica en la sección 2.13.2 de la presente investigación. Dentro

del aislamiento acústico una parte de la energia incidente sobre la pared se refleja, mientras que

otra se transmite y otra se absorbe, esta mejor aislacion acustica a frecuencias altas se explica

debido a la materialidad del panel, la mezclilla al ser adherida con almidon genera un material

poroso, los cuales absorben con mayor eficacia las altas frecuencias (los agudos). Debido a que

estas frecuencias poseen una menor longitud de onda las que al incidir en la superficie entran

en los poros y gran parte de ellas son absorbidas por el material.

El comportamiento de aislación acústica en función de las bandas de octava, que

presentó cada panel propuesto en esta investigación, (en sus 3 distintos tipos de dosificación) se

puede analizar de una manera más gráfica en la figura 4.24:

Figura 4.24: Resumen de aislación acústica de los tipos de paneles propuestos


En la figura 4.24 se muestra el comportamiento de aislación acústica de los distintos

tipos de paneles propuestos, el panel tipo 1 de densidad 308 Kg/m3 (color azul en la gráfica), el

panel tipo 2 de densidad 286 Kg/m3 (color naranja en la gráfica), y el panel tipo 3 de densidad

278 Kg/m3 (color verde en a gráfica), donde se puede ver claramente un comportamiento de

manera casi paralela y observar una mejora en el aislamiento en el panel tipo 1 el cual posee

una mayor densidad, mientras que el que presenta una menor aislación es el panel tipo 3, el cual

0

5

10

15

20

25

30

35

40

100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000

Ais

lació

n a

cú

stica

(d

B)

Frecuencia (Hz)

Aislación acústica (dB) panel tipo 1 Aislación acústica (dB) panel tipo 2

Aislación acústica (dB) panel tipo 3

117

posee una menor densidad, produciéndose un incremento en el aislamiento acústico al

incrementar la masa del panel.

4.14.1.Clasificación acústica de los paneles propuestos.

Debido a la gran diferencia de tamaños que presentan las longitudes de onda audibles,

los materiales no aíslan por igual todas las frecuencias. Por ello la aislación acústica de los

materiales se expresa en función de la frecuencia. Para entender de una mejor manera la posible

aplicación de los paneles que se proponen en esta investigación, en base a los resultados

obtenidos, se tomará como referencia la aislación acústica de las frecuencias estudiadas más

dañinas para el oído humano que van entre la banda 2000 Hz a 4000 Hz, los gráficos y análisis

que comprueban estos estudios son incluidos en la sección B.2, en los anexos de la presente

investigación, incluyendo además la banda 500 Hz a 1000 Hz para incluir un parámetro de

frecuencias bajas y medias, en donde se encuentra la banda conversacional.

Para esto se toman los valores de aislación de cada frecuencia y se realiza un promedio

(solo para indicar una estimación de los decibeles de reducción que generaría el empleo del

material propuesto y así entender de mejor manera su aplicación), los cuales son indicados en

la tabla 4.32.

Tabla 4.32: Aislación acústica a determinadas frecuencias de los paneles propuestos

Aislamiento acústico (dB)

Panel Frecuencia (Hz) 500 Hz 1000 Hz 2000 Hz 2150 Hz 3150 Hz 4000 Hz Tipo 1 Aislación acústica (dB) 23,5 23,9 28,7 23,9 29,6 35,6 Panel Frecuencia (Hz) 500 Hz 1000 Hz 2000 Hz 2150 Hz 3150 Hz 4000 Hz Tipo 2 Aislación acústica (dB) 20,7 21,9 26,2 21 24,8 31,3 Panel Frecuencia (Hz) 500 Hz 1000 Hz 2000 Hz 2150 Hz 3150 Hz 4000 Hz Tipo 3 Aislación acústica (dB) 18,6 18,2 23,7 17,4 22,9 30,9


Al analizar los índices de aislación acústica, para las frecuencias establecidas, los paneles

tipo 1 presentan en promedio un aislamiento de 27,5 dB, los paneles tipo 2 presentan en

promedio un aislamiento de 24,3 dB y los paneles tipo 3 presentan en promedio un aislamiento

de 22 dB para estas frecuencias, los que indican el nivel de aislamiento que presentaría el empleo

de los paneles propuestos en distintas situaciones, para este análisis se toma como referencia el

mapa de ruido integrado en fachadas del centro de la ciudad de Viña del Mar producto de

mediciones de ruido urbano y flujo vehicular, durante horario punta, el cual se muestra en la

figura 4.25.

118

Figura 4.25: Mapa de ruido producto del Flujo Vehicular y Ruido Urbano

(Fuente: Laoutari, 2003)

En la figura 4.25 se observan altos niveles de ruido, en los mapas más detallados

incluidos en los anexos de esta investigación se muestran zonas (de color azul en la figura), que

están expuestas a ruidos de entre 70 a 75 dB, principalmente viviendas en calles principales y

otras zonas (de color morado en la figura) que están expuestas a ruidos de entre 75 y 80 dB las

cuales tendrían un ambiente insoportable según la clasificación de rangos de niveles sonoros de

la Norma NCh352 Of2000, indicada en la tabla 3.4 de la presente investigación, esta situación

con el empleo de los paneles propuestos y su capacidad de aislación acústica se podría modificar

generando otro tipo de ambientes clasificados en la norma como se muestra en la tabla 4.33.

119

Tabla 4.33: Rango de ruidos sonoros con el empleo de los paneles propuestos

Niveles sonoros (Rangos)

Niveles

sonoros (con el empleo de paneles) Ambiente (Rangos) Panel Panel Panel Ambiente

Tipo 1 Tipo 2 Tipo 3 (Nueva

situación)

Muy tranquilo 30 dB o menos

Tranquilo 30 - 40 dB 30 dB o menos Muy tranquilo Moderadamente

tranquilo 40 - 50 dB 30 dB o menos Muy tranquilo

Ruidoso 50 - 60 dB 22 - 32 dB 25 - 35 dB 28 -38 dB Muy tranquilo,

Tranquilo

Muy ruidoso 60 - 70 dB 32 -42 dB 35 - 45 dB 38 - 48 dB

Tranquilo,

Moderadamente

tranquilo

Insoportable 70 - 80 dB 42 - 52 dB 45 - 55 dB 48 - 58 dB

Moderadamente

tranquilo,

Ruidoso

Inadmisible 80 dB o mas 52 dB o mas 55 dB o mas 58 dB o mas Ruidoso ( en el

caso de 80 dB ) (Fuente: Elaboración propia, 2014 en base a datos de la Norma NCh325 Of2000)

De la tabla 4.33 se entiende la nueva situación que generaría el empleo de los paneles

propuestos en construcciones habitacionales que estén expuestas a ruidos de entre 75 y 80 dB

como se muestra en la figura 4.25, las cuales tendrían un ambiente insoportable según la

clasificación de rangos de niveles sonoros de la Norma NCh352 Of2000, situación que

cambiaría a moderadamente tranquila o ruidosa, siendo más recomendable la utilización de estos

paneles en sectores con niveles de ruido entre 65 y 70 dB, denominados sectores ruidosos. Los

que con el empleo de los paneles propuestos se clasificarían como sectores tranquilos o

moderadamente tranquilos.

Dentro de los distintos tipos de paneles propuestos tipo 1,2 y 3, la mayor aislación del

panel tipo 1 analizada en la figura 4.24, en sectores muy tranquilos o moderadamente tranquilos

clasificados por la norma no parece ser relevante debido a que aunque genera una mayor

aislación, su aplicación o la aplicación del panel tipo 2 y 3 generan la misma clasificación de

ambiente según la norma, esta diferencia comienza a ser relevante en sectores ruidosos, en donde

su mayor aislación generaría un nuevo ambiente clasificado como tranquilo a diferencia de los

paneles tipo 2 y 3 los que generarían un ambiente moderadamente tranquilo.

120

4.15. Presupuesto de la solución constructiva

Para obtener el costo de producción por metro cuadrado de los paneles propuestos, se

debe calcular todos los costos que intervinieron en el mismo, teniendo presente que el valor

obtenido es de una producción que se puede considerar artesanal, motivo por el cual se podría

ver disminuido al optimizar o industrializar el proceso de fabricación.

Se realiza un análisis de costos de los paneles propuestos de cada tipo de dosificación

por m², para hacer una comparación económica con los paneles tipo poligyp comercializados

actualmente en el mercado. Para desarrollar los cálculos y posteriores comparaciones se deben

considerar los costos totales por m² asociados a la confección de los paneles propuestos, y el

costo por m² de los paneles tipo poligyp comercializados actualmente, los que son indicados en

la tabla 4.34.

Tabla 4.34: Costo poligyp convencional

Material Cantidad Precio x m² Precio por placa (2,40 x 1,20) Poligyp (yeso-cartón 10mm + aislapol 40mm) m² 5.204 14.990

(Fuente: Romeral, 2014)

Entre los costos asociados a los materiales que se utilizaron para la confección de los

paneles en estudio se encuentran, los costos por m² de la placa de yeso-cartón (ST) de 10mm de

espesor, los costos del almidón modificado como adhesivo el cual fue adquirido en la empresa

de envases y adhesivos Argón S.A y los costos de la de la mezclilla utilizada, la cual fue

adquirida en la fábrica de huaipe Hilachas S.A, encargada de adquirir descartes desechados por

las empresas textiles ubicadas en la comuna de Santiago. Todos estos costos son indicados en

la tabla 4.35.

Tabla 4.35: Costo de materiales

Material Cantidad Precio ($) yeso-cartón (ST) 10mm espesor m² 1.524

Almidón de maíz modificado como adhesivo Kg 400 Mezclilla Kg 385

(Fuente: Elaboración propia, 2014, en base a datos obtenidos de Homecenter Sodimac, Argón S.A, Hilachas S.A)

Aclarar que no se pudo tener acceso al valor de compra de estos descartes realizados por

la empresa Hilachas S.A a las empresas textiles, el valor indicado es el valor de venta al por

mayor de estos descartes ya procesados por la empresa, la cual indicó que este valor por Kg

incluye la compra, el retiro, el transporte, el triturado y almacenamiento de éstos.

121

Para poder determinar el costo directo que tiene la fabricación por m² de los paneles

propuestos, es necesario estudiar por separado los costos de los materiales empleados y los de

la mano de obra.

4.15.1.Análisis de materiales empleados en la confección de la solución constructiva

La mezclilla es una variable que se mantuvo fija en la confección de los paneles,

empleando 2 kg en cada panel, en cambio el almidón se empleó de manera variable, utilizando

distintas proporciones, debiendo así hacer un análisis de costos de los materiales por separado,

para cada tipo de panel de distinta dosificación.

Se realizó un desglose de los precios relacionados a los materiales necesarios para la

confección de los paneles por cada tipo de dosificación, como se detalla a continuación.

Panel tipo 1 ( dosificación – 70% de almidón respecto al peso de la mezclilla)

Para la confección de este panel se utilizaron 2 kg de mezclilla, aplicando un 70% de

adhesivo de almidón en relación a este peso, empleando así una cantidad de 1,4 kg de adhesivo;

en la tabla 4.36 se detallan los costos de materiales por m² de este panel.

Tabla 4.36: Costo de materiales ($/m²) Panel tipo 1

Costo de materiales Material Unidad Cantidad P.U Total Mezclilla Kg 2 $385 $770 Almidón Adhesivo Kg 1 $400 $580 Yeso-cartón (ST) 10mm m² 0,5 $1.524 $762 Total $2.092


Se debe tener presente que el valor de $2092, es calculado para los paneles de

dimensiones 100x50x5cm con una superficie de 0,5 m², de esta manera el valor asociado por

cada m² del panel tipo 1 equivale a un total de $4184 ($/m²).

122



adhesivo de almidón en relación a este peso, empleando así una cantidad de 1,2 kg de adhesivo,



Costo de materiales Material Unidad Cantidad P.U Total Mezclilla Kg 2 $385 $770 Almidón Adhesivo Kg 1,2 $400 $480 Yeso-cartón (ST) 10mm m² 0,5 $1.524 $762 Total $2.012


Se debe considerar que el valor de $2012, es calculado para los paneles de dimensiones

100x50x5cm con una superficie de 0,5 m² , de esta manera el valor asociado por cada m² del

panel tipo 2 equivale a un total de $4024 ($/m²).



adhesivo de almidón en relación a este peso, empleando así una cantidad de 1kg de adhesivo,



Costo de materiales Material Unidad Cantidad P.U Total Mezclilla Kg 2 $385 $770 Almidón Adhesivo Kg 1 $400 $400 Yeso-cartón (ST) 10mm m² 0,5 $1.524 $762 Total $1.932


123

Se debe considerar que el valor de $1932 es calculado para los paneles de dimensiones

100x50x5cm con una superficie de 0,5 m², de esta manera el valor por cada m2 del panel tipo 3

equivale a un total de $3864 ($/m²). El resumen de los costos por m² para cada panel se presenta

en la tabla 4.39:

Tabla 4.39: Resumen costo de materiales de los paneles propuestos

Panel % de almidón Total materiales panel propuesto (100x50x5 cm) $/m² Tipo 1 70 $2.092 $4.184 Tipo 2 60 $2.012 $4.024 Tipo 3 50 $1.932 $3.864


De los valores indicados en la tabla 4.36, se puede notar una diferencia de $160 entre los

paneles propuestos por m², es decir el panel tipo 3 es un 3,97% más económico que el panel tipo

2, mientras que este es un 3,82% más económico que el panel tipo 1, el cual es el que posee un

costo de materiales más elevado al tener una mayor cantidad de adhesivo entre sus fibras, como

se utiliza la misma cantidad de mezclilla para todos los paneles, ésta junto a la placa de yeso-

cartón son variables con costos fijos dentro de los costos totales asociados a los materiales, así

esta diferencia en el costo de materiales de los paneles se atribuye a la cantidad de almidón

empleada, la cual varía respecto al tipo de panel de distinta dosificación, actuando como un

costo variable influyendo en el costo final de materiales por m2 atribuido a cada panel.

Si bien las variaciones en el empleo de almidón producen las diferencias en los costos

de materiales de los distintos tipos de paneles, es necesario analizar el porcentaje de

participación de cada material en este costo final, los cuales son indicados en la tabla 4.40.

Tabla 4.40: Porcentaje de participación en el costo final de los materiales

% de incidencia en el costo de cada material Material Tipo 1 Tipo 2 Tipo 3 Mezclilla 36,8% 38,2% 39,9% Almidón 26,8% 23,9% 20,7%

Yeso-cartón 36,4% 37,9% 39,4% (Elaboración propia, 2014)

En la tabla 4.40 se puede ver los porcentajes de participación de cada material dentro del

costo total de los materiales para cada tipo de panel, estimando como promedio un 38,3% de

incidencia de la mezclilla, un 37,9% de la placa de yeso-cartón, y 23,8% del almidón adhesivo

en el costo final de los materiales, esto se puede ver de una manera más gráfica en la figura 4.26.

124

Figura 4.26: Porcentaje de participación en el costo final de los materiales


Aunque el costo del almidón adhesivo empleado, es el que produce las variaciones

dentro de los costos de materiales de los paneles propuestos, éste es el que tiene una menor

participación en el costo final de los materiales de cada panel, en la figura 4.26 se puede apreciar

que el mayor porcentaje de incidencia dentro de los costos totales de los materiales es el de la

mezclilla superando levemente al de la placa de yeso-cartón.

4.15.2.Análisis de costos de mano de obra para la solución constructiva

De acuerdo al proceso constructivo llevado acabo para la confección de estos paneles se

establecieron las unidades de trabajo, a través de la cantidad de horas necesarias para la

fabricación de un m² de panel propuesto, considerando el tiempo invertido para lograr la

materialización de los elementos, estos antecedentes son indicados en la tabla 4.41:

Tabla 4.41: Rendimiento por m²

Actividad Tiempo (min/m²) Rendimiento (hr/m²) Impregnado de las fibras de mezclilla con almidón adhesivo 20 0,33 Unión a la placa de yeso-cartón dentro de la prensa 24 0,40 Terminación de la superficie 35 0,58 Total de horas 1,32


Mezclilla38,3%

Almidon23,8%

Yeso-carton37,9%

Mezclilla

Almidon

Yeso-carton

125

De la tabla 4.41 se obtiene el rendimiento estimado en horas, considerando 1 trabajador

para la confección de 1 m² de panel. Lo anterior se homologa a días de trabajo (equivalente a

jornadas de 8 horas laborales), con una remuneración asociada de $ 10.400 imponible por día,

(en donde está incluido el pago de Leyes Sociales) como se indica en la tabla 4.42.

Tabla 4.42: Remuneración imponible diaria

Remuneración imponible diaria Remuneración liquida diaria 8000 30% Leyes Sociales 2400

Total 10400 (Elaboración propia, 2014 en base a información obtenida la empresa de servicios de construcción Fazo services)

Con esta información se determina el costo de la mano de obra para la confección de 1

m² de panel como se indica en la tabla 4.43.

Tabla 4.43: Análisis de costo de mano de obra

1 Trabajador Rendimiento Equivalencia en días (día/m2) P.U ($/m²) Total ($) Confección 1m2 de panel 1,32 (hr/m²) 0,165 10400 1717


4.15.3.Costo de confección de la solución constructiva ($/m²)

Una vez calculado el costo que presenta la mano de obra por m² en la confección de los

paneles propuestos y los costos asociados a los materiales empleados en cada dosificación, estos

se resumen en la tabla 4.44.

Tabla 4.44: Costo total de paneles por m²

Precio panel por m² Detalle Tipo 1 Tipo 2 Tipo 3

Material 4184 4024 3864 Mano de obra 1716 1716 1716 Total ($/m²) 5900 5740 5580


De la información entregada se establece como conclusión que el precio del panel por

m2 puede variar entre los $5580y $5900 el m² dependiendo de la cantidad de almidón que sea

126

aplicada, en la tabla 4.45 se puede notar la incidencia en porcentajes que posee el material versus

la mano de obra en la fabricación de estos paneles.

Tabla 4.45: Porcentaje de incidencia en el producto final del material y mano de obra

% de incidencia en el precio final del material y mano de obra Panel % Panel % Panel %

Detalle Tipo 1 de incidencia tipo 2 de incidencia tipo 3 de incidencia Total ($/m²) $5.900 100% $5.740 100% $5.580 100%

Desglose Materiales $4.184 71% $4.024 70% $3.864 69%

Mano de obra $1.716 29% $1.716 30% $1.716 31% (Elaboración propia, 2014)

De la información entregada en la tabla 4.45 se analiza y concluye que la mayor

incidencia en el precio de producción final de los paneles, es aportada por los costos de los

materiales, los cuales corresponden a un 70% promedio del costo final de la solución

constructiva propuesta, y recordando lo establecido en la tabla 4.40, representando gráficamente

su promedio mediante la figura 4.26 de la presente investigación, dentro de los costos de los

materiales la mezclilla es la variable con mayor incidencia, lo anterior convierte el costo de la

mezclilla como un factor importante dentro del costo total de producción de los paneles.

Al obtener los costos totales de producción de los paneles propuestos, se realiza una

comparación con el costo de los paneles poligyp que se comercializan actualmente, todos estos

costos son indicados en la tabla 4.46.

Tabla 4.46: Costo por m² de los paneles

Tipo de panel Tipo 1 Tipo 2 Tipo 3 Poligyp

Valor m² $5.900 $5.740 $5.580 $5.204 (Elaboración propia, 2014)

De la información entregada por la tabla 4.46, se puede concluir que los paneles

propuestos (en todos sus tipos de dosificaciones), poseen un precio más elevado que los paneles

poligyp comercializados en la actualidad, este aumento en el valor por m² puede parecer menor,

pero al ser incorporado en el presupuesto de una vivienda, este se puede incrementar por la

cantidad de m2 que sean requeridos, pero por otro lado se debe tener presente el valor agregado

que produciría la producción de los paneles propuestos, al utilizar material reciclado y tener un

costo ambiental favorable.

127

4.16. Resumen de resultados

Tabla 4.47: Resumen total de resultados

Resumen y análisis de resultados Tipo 1 Tipo 2 Tipo 3 Dimensiones (cm) 100x50 100x50 100x50 Espesor (cm) 5 5 5 Densidad (Kg/m3) 308 286 278

Mezclilla (Kg) 2000 2000 2000 % de almidón respecto al peso de la mezclilla 70% 60% 50% Almidón (Kg) 1400 1200 1000

Aislación térmica ΔT ºC 23,6 25,9 28 Aislación acústica (dB) a los 4000 Hz 35,6 31,3 30,9 Costos ($) 5900 5740 5580


De los resultados indicados en la tabla 4.47, se puede concluir que el panel tipo 1 con

mayor densidad y costo, generó una mayor aislación acústica pero una menor aislación térmica

que sus similares, opuestamente el panel tipo 3 con menor densidad y costo, generó una menor

aislación acústica pero una mayor aislación térmica, el equilibrio en propiedades de aislación

acústica, térmica y de costos, entre los paneles propuestos lo presentó el panel tipo 2 como se

puede ver en la figura 4.27.

Figura 4.27: Análisis de resultados


Aislación térmica

Aislación acústicaCostos

Panel tipo 1

Panel tipo 2

Panel tipo 3

128

5. Conclusiones y propuestas para futuras investigaciones

En el presente capítulo se presentan las conclusiones finales que buscan cumplir con los

objetivos propuestos inicialmente y se dan sugerencias que puedan ser utilizadas en futuras

investigaciones:

5.1. Conclusiones

En general los objetivos propuestos en el comienzo del presente estudio se cumplieron.

En primer lugar, el objetivo general de la investigación se logró ya que mediante las experiencias

de laboratorio se pudo determinar el comportamiento térmico de los paneles propuestos

encontrando su diferencial térmico, el cual representa la oposición al traspaso de calor que

presentó el material, y además se determinó que el elemento es efectivo al momento de aislar

un rango de frecuencias determinadas principalmente frecuencias altas, en donde la mayor

aislación acústica la presentó el material de mayor densidad, obedeciendo a la ley de la masa la

cual indica que a una mayor masa se produce una mayor aislación acústica.

Con estos ensayos se logró determinar el comportamiento térmico y acústico cumpliendo

así el objetivo general de esta investigación y de paso caracterizando el material cumpliendo

con los dos primeros objetivos específicos.

Se pudo determinar las dosificaciones óptimas para el empleo (fibras-adhesivo), que

brindaron una buena trabajabilidad y adherencia de las fibras en la confección de estos paneles,

logrando así disminuir la cantidad de adhesivo de las dosificaciones entregadas por la literatura,

desarrollando 3 tipos de dosificaciones óptimas, en las cuales se consideró el empleo de un

porcentaje de adhesivo de almidón con respecto al peso de la mezclilla utilizada, estas

dosificaciones corresponden a un 50, 60 y 70% de almidón respecto al peso de la mezclilla.

5.1.1.Relacionados con la aislación térmica

Mediante ensayos realizados en laboratorio, se determinó la eficacia térmica de los

paneles propuestos, en donde el panel tipo 1, elaborado con una dosificación de 50% de adhesivo

de almidón respecto al peso de la mezclilla, fue el que presentó mejores prestaciones de aislación

lo que se traduce en una mayor capacidad de impedir el paso del flujo calórico, o en otras

palabras, una mejor capacidad de aislar la temperatura. con un diferencial térmico promedio de

28ºC superando en un 17,2% al diferencial térmico del panel poligyp de comparación el cual

posee un diferencial térmico de 23,9ºC (determinado bajo las mismas condiciones de ensayo),

lo que significa una mayor oposición al traspaso de calor a través de él, este panel incluso

presentó mejor aislación térmica si se compara con sus similares de distinta dosificación,

129

superando en un 8,1% el diferencial térmico del panel tipo 2, elaborado con una dosificación de

60% de adhesivo respecto al peso de la mezclilla el cual posee un diferencial de 25,9ºC.

El panel tipo 3, elaborado con una dosificación de 70% de almidón respecto al peso de

mezclilla fue el que presento un diferencial térmico menor de 23,6ºC con una leve disminución

en su diferencial térmico promedio de 1,3% respecto al panel poligyp de comparación. Esto

muestra que a un menor empleo de adhesivo en la mezcla (fibra-adhesivo) se consiguen mejores

propiedades de aislación al obtener un material con menor estabilidad dimensional el cual posee

una mayor presencia de poros es su estructura, permitiendo el ingreso de aire el cual es atrapado

quedando sin movilidad en su interior aprovechando así el hecho de que el aire es un excelente

aislante.

Esta mayor capacidad de retener el calor en un ambiente, en un porcentaje mayor al

elemento con lo que fue comparado (panel poligyp), le entrega a los paneles estudiados, la virtud

de contribuir al ahorro energético, ya que se producen menores pérdidas de calor, lo que lleva a

un menor uso de energías no renovables que busquen sustituir este calor perdido como también

impedir que el calor ingrese al interior de una vivienda.

5.1.2.Relacionados con la aislación acústica

En relación a la aislación acústica se concluye que el material propuesto, presentó una

aislación acústica variable frente a distintas frecuencias establecidas.

En promedio los paneles presentaron la mejor aislación acústica a frecuencias altas, en

donde todos los paneles ensayados presentaron su máxima aislación en la banda de 4000 Hz,

entre las frecuencias de banda de tercio octava, sin embargo, los paneles propuestos, en relación

a los paneles poligyp, tienen poco efecto de aislación en las frecuencias más bajas presentando

una baja anómala en la frecuencia de 200 Hz lo que es atribuido a la frecuencia de resonancia

del material.

Los resultados obtenidos muestran que el empleo de estos paneles en viviendas

expuestas al ruido urbano y ruido de tráfico, tomando como ejemplo la cuidad de Viña del Mar,

puede cambiar el tipo de ambiente en el interior de una viviendas mediante su capacidad de

aislación acústica, pasando de sectores con niveles de ruido entre 65 y 70 dB, catalogados por

la Norma NCh352 Of2000 como sectores ruidosos a sectores tranquilos o moderadamente

tranquilos.

También se debe mencionar las limitaciones del equipo de medición acústica (cámara

termo-acústica) debido a las dimensiones de sus dos secciones separadas verticalmente por los

paneles ensayados. Hay que recordar que los ensayos normalizados requieren recintos con

volúmenes muy superiores a los de esta cámara, lo que puede afectar a las bajas frecuencias, las

que no pueden ser determinadas correctamente.

130

5.1.3.Relacionados con los costos de la solución constructiva

Referente a los costos asociados a la fabricación de la solución constructiva en donde se

incluyen los costos de los materiales empleados y de la mano de obra requerida, se puede

concluir que éstos presentan un aumento en el valor por m² en comparación con el valor por m²

de $5204 de los paneles poligyp. Dentro de los paneles propuestos, el panel tipo 1, posee un

valor de $5900 por m2 superando en aproximadamente un 13,4% el valor por m² del panel

poligyp, mientras que el panel tipo 2 tiene un costo de $5740 por m², superando en un 10,2% el

valor por m² de los paneles poligyp, finalmente el panel tipo 3, es el panel que presenta un menor

costo por m² de $5580, superando en un 7,2% el costo del panel poligyp, es decir en promedio

los paneles propuestos superan en un 10% el costo por m² de los paneles poligyp

comercializados actualmente. Esto se traduce en un mayor gasto en su posible empleo en

construcciones habitacionales, lo que puede ser compensado con el valor agregado que puede

producir el beneficio de la reutilización de materia prima que ha sido desechada y además abre

opciones de investigación para optimizar los rendimientos y mecanismos empleados y así poder

reducir los costos de los paneles propuestos.

Dentro de los costos totales de los paneles, se concluye que los costos de la mano de

obra solo representan un 30% de ellos, así la mayor incidencia, es producida por los costos de

los materiales, con un 70% promedio del costo total de producción, y dentro de estos costos, la

mezclilla tiene la mayor incidencia, lo que la convierte en un material importante a considerar

dentro del costo total.

5.1.4.Relacionados con la hipótesis

Se puede concluir mediante los ensayos y análisis realizados la validación de la hipótesis

establecida en esta investigación, debido a que el panel de mezclilla con adhesivo biodegradable

recubierto con una placa de yeso-cartón de 10mm de espesor, presentó propiedades de aislación

térmica y aislación acústica, prestaciones que cumplirían con los requerimientos térmicos y

acústicos, para ser utilizado como material aislante en construcciones habitacionales

131

5.2. Propuestas para futuras investigaciones

Se sugiere para futuras investigaciones realizar un análisis del material propuesto en la

presente investigación, tratando de dar una solución a posibles desventajas que pueda tener su

confección y aplicación, como también emplear mejoras de las ventajas y prestaciones que

presente, las propuestas para futuras investigaciones se detallan a continuación:

Estudiar el desempeño de los paneles propuestos, estableciendo su posible uso como

panel de tabiquería interior divisorio, en donde la mezclilla con almidón adhesivo sea

revestida en ambas caras por una placa de yeso-cartón actuando como panelgyp.

Estudiar la durabilidad del material mediante ensayos de envejecimiento acelerado, pues

este está hecho de materia orgánica, y es posible que al captar un determinado porcentaje

de humedad los hongos y las bacterias jueguen un rol importante en la descomposición

de la materia orgánica, se propone la adición de sulfato de cobre o de cal en soluciones

acuosas.

Poder reducir los costos asociados al adhesivo ya sea usando otro más barato o

reduciendo su porcentaje disminuyendo su viscosidad y mantener sus propiedades.

Se propone reducir los costos relacionados a los materiales empleados el cual tiene una

mayor influencia en el costo total de los paneles, además buscar distintos procesos

constructivos que se traduzcan en un mejor rendimiento, optimizando los tiempos

empleados de la mano de obra en la confección de los paneles.

132

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www.yesosproinsa.com, fecha consulta: (21/01/2014).

http://www.dearquitectura.uchile.cl/

http://www.yesosproinsa.com/

137

A. Anexos térmicos

Tabla A.1: Temperatura placa de yeso-cartón 10mm

Esta tabla es el promedio de las temperaturas obtenidas al ensayar 3 placas de yeso-

cartón (ST) de 10mm de superficie 100x50cm, las cuales fueron trabajadas por minuto durante

un periodo de 1 hora de ensayo, la fecha y hora de los ensayos térmicos realizados con el Xplorer

se indican a continuación:

1. Placa Yeso-cartón (ST) 10mm (A): Fecha de ensayo 16 de Mayo del 2014, hora de

inicio 09:40 a.m - hora de término: 10:40 a.m.

2. Placa Yeso-cartón (ST) 10mm (B): Fecha de ensayo 16 de Mayo del 2014, hora de

inicio 11:20 a.m - hora de término: 12:20 p.m.

3. Placa Yeso-cartón (ST) 10mm (C): Fecha de ensayo 16 de Mayo del 2014, hora de

inicio 02:30 p.m - hora de término: 03:30 p.m.

Tabla A.1: Temperatura placa de yeso-cartón 10mm

Temperaturas yeso-cartón 10mm Temperaturas cámara térmica Tiempo ( min ) Tº1 (°C ) Tº2 (°C ) ΔT (T1-T2)ºC Tº3 (°C ) Tº4 (°C ) ΔT (T3-T4)ºC

0 23,79 18,86 4,93 25,44 17,44 8 1 24,98 19,11 5,87 27,05 17,39 9,66 2 26,18 19,41 6,77 28,65 17,34 11,31 3 27,26 19,77 7,49 30,09 17,29 12,8 4 28,22 20,16 8,06 31,33 17,25 14,08 5 29,02 20,56 8,46 32,36 17,23 15,13 6 29,72 20,96 8,76 33,24 17,21 16,03 7 30,38 21,35 9,03 34,06 17,2 16,86 8 31,01 21,73 9,28 34,81 17,21 17,6 9 31,61 22,09 9,52 35,53 17,2 18,33 10 32,21 22,44 9,77 36,23 17,2 19,03 11 32,77 22,78 9,99 36,9 17,22 19,68 12 33,31 23,11 10,2 37,54 17,21 20,33 13 33,83 23,43 10,4 38,15 17,22 20,93 14 34,31 23,74 10,57 38,74 17,21 21,53 15 34,8 24,05 10,75 39,36 17,21 22,15 16 35,36 24,36 11 40,06 17,21 22,85 17 35,9 24,66 11,24 40,74 17,22 23,52 18 36,43 24,97 11,46 41,4 17,23 24,17 19 36,94 25,28 11,66 42,05 17,23 24,82 20 37,41 25,58 11,83 42,65 17,24 25,41 21 37,82 25,89 11,93 43,17 17,25 25,92 22 38,2 26,18 12,02 43,65 17,26 26,39 23 38,52 26,46 12,06 44,05 17,27 26,78 24 38,8 26,72 12,08 44,41 17,28 27,13 25 39,09 26,97 12,12 44,79 17,32 27,47

138

26 39,4 27,22 12,18 45,17 17,4 27,77 27 39,71 27,47 12,24 45,56 17,47 28,09 28 40,05 27,71 12,34 45,99 17,46 28,53 29 40,39 27,96 12,43 46,42 17,45 28,97 30 40,73 28,2 12,53 46,85 17,53 29,32 31 41,06 28,44 12,62 47,25 17,59 29,66 32 41,38 28,68 12,7 47,65 17,65 30 33 41,73 28,92 12,81 48,09 17,68 30,41 34 42,13 29,15 12,98 48,6 17,69 30,91 35 42,51 29,4 13,11 49,1 17,73 31,37 36 42,86 29,61 13,25 49,56 17,72 31,84 37 43,18 29,83 13,35 49,98 17,71 32,27 38 43,5 30,05 13,45 50,36 17,73 32,63 39 43,79 30,27 13,52 50,72 17,78 32,94 40 44,09 30,54 13,55 51,09 17,8 33,29 41 44,41 30,75 13,66 51,49 17,79 33,7 42 44,72 31 13,72 51,87 17,81 34,06 43 45,03 31,24 13,79 52,26 17,86 34,4 44 45,33 31,49 13,84 52,64 17,86 34,78 45 45,64 31,73 13,91 53,03 17,86 35,17 46 45,97 31,95 14,02 53,42 17,87 35,55 47 46,29 32,14 14,15 53,81 17,87 35,94 48 46,61 32,37 14,24 54,21 17,87 36,34 49 46,94 32,58 14,36 54,6 17,88 36,72 50 47,26 32,78 14,48 54,98 17,88 37,1 51 47,55 32,98 14,57 55,31 17,88 37,43 52 47,81 33,18 14,63 55,61 17,88 37,73 53 48,07 33,35 14,72 55,92 17,87 38,05 54 48,31 33,52 14,79 56,22 17,88 38,34 55 48,58 33,66 14,92 56,52 17,89 38,63 56 48,88 33,83 15,05 56,86 17,91 38,95 57 49,15 34 15,15 57,18 17,96 39,22 58 49,43 34,17 15,26 57,51 18,01 39,5 59 49,72 34,34 15,38 57,83 18,06 39,77 60 49,99 34,52 15,47 58,15 18,06 40,09


139

Tabla A.2: Temperatura panel tipo 1 (70% de almidón)

Esta tabla es el promedio de las temperaturas obtenidas al ensayar 3 paneles tipo 1 de

medidas 100x50x5 cm, los cuales fueron trabajados por minuto durante un periodo de 1 hora de

ensayo, la fecha y hora de los ensayos térmicos realizados con el Xplorer se indican a

continuación:

1. Panel tipo 2 (A): Fecha de ensayo 20 de Mayo del 2014, hora de inicio 10:10 a.m -

hora de término: 11:10 a.m

2. Panel tipo 2 (B): Fecha de ensayo 20 de Mayo del 2014, hora de inicio 12:35 p.m -

hora de término: 01:35 p.m

3. Panel tipo 2 (C): Fecha de ensayo 20 de Mayo del 2014, hora de inicio 02:30 p.m -


Tabla A.2: Temperatura panel tipo 1


0 24,23 19,21 5,02 25,44 17,44 8 1 25,59 19,12 6,47 27,05 17,39 9,66 2 27,18 19,01 8,16 28,65 17,34 11,31 3 28,68 18,88 9,80 30,09 17,29 12,8 4 30,05 18,78 11,27 31,33 17,25 14,08 5 31,27 18,72 12,55 32,36 17,23 15,13 6 32,35 18,67 13,68 33,24 17,21 16,03 7 33,33 18,64 14,69 34,06 17,2 16,86 8 34,22 18,64 15,58 34,81 17,21 17,6 9 35,05 18,67 16,38 35,53 17,2 18,33 10 35,82 18,67 17,14 36,23 17,2 19,03 11 36,55 18,73 17,82 36,9 17,22 19,68 12 37,23 18,79 18,44 37,54 17,21 20,33 13 37,88 18,87 19,01 38,15 17,22 20,93 14 38,50 18,94 19,56 38,74 17,21 21,53 15 39,11 19,03 20,08 39,36 17,21 22,15 16 39,69 19,12 20,57 40,06 17,21 22,85 17 40,24 19,22 21,02 40,74 17,22 23,52 18 40,79 19,33 21,46 41,4 17,23 24,17 19 41,36 19,44 21,92 42,05 17,23 24,82 20 41,93 19,54 22,39 42,65 17,24 25,41 21 42,48 19,66 22,82 43,17 17,25 25,92 22 42,96 19,76 23,20 43,65 17,26 26,39 23 43,41 19,88 23,53 44,05 17,27 26,78 24 43,84 20,00 23,83 44,41 17,28 27,13 25 44,24 20,13 24,12 44,79 17,32 27,47 26 44,64 20,25 24,39 45,17 17,4 27,77 27 45,03 20,37 24,66 45,56 17,47 28,09 28 45,44 20,48 24,96 45,99 17,46 28,53 29 45,85 20,59 25,26 46,42 17,45 28,97

140

30 46,28 20,69 25,59 46,85 17,53 29,32 31 46,69 20,81 25,88 47,25 17,59 29,66 32 47,10 20,94 26,17 47,65 17,65 30 33 47,54 21,05 26,48 48,09 17,68 30,41 34 47,98 21,17 26,81 48,6 17,69 30,91 35 48,40 21,29 27,11 49,1 17,73 31,37 36 48,78 21,40 27,38 49,56 17,72 31,84 37 49,13 21,51 27,62 49,98 17,71 32,27 38 49,47 21,63 27,84 50,36 17,73 32,63 39 49,80 21,73 28,07 50,72 17,78 32,94 40 50,14 21,84 28,30 51,09 17,8 33,29 41 50,50 21,94 28,55 51,49 17,79 33,7 42 50,86 22,06 28,80 51,87 17,81 34,06 43 51,23 22,17 29,06 52,26 17,86 34,4 44 51,61 22,29 29,32 52,64 17,86 34,78 45 51,99 22,40 29,59 53,03 17,86 35,17 46 52,34 22,51 29,83 53,42 17,87 35,55 47 52,70 22,62 30,08 53,81 17,87 35,94 48 53,06 22,73 30,33 54,21 17,87 36,34 49 53,40 22,84 30,57 54,6 17,88 36,72 50 53,75 22,94 30,80 54,98 17,88 37,1 51 54,08 23,06 31,03 55,31 17,88 37,43 52 54,39 23,18 31,21 55,61 17,88 37,73 53 54,71 23,30 31,41 55,92 17,87 38,05 54 55,02 23,40 31,62 56,22 17,88 38,34 55 55,35 23,51 31,84 56,52 17,89 38,63 56 55,66 23,62 32,04 56,86 17,91 38,95 57 55,97 23,72 32,25 57,18 17,96 39,22 58 56,28 23,83 32,45 57,51 18,01 39,5 59 56,59 23,92 32,66 57,83 18,06 39,77 60 56,89 24,02 32,87 58,15 18,06 40,09


Figura A.1: Diferencial térmico panel tipo 1 v/s diferencial térmico panel poligyp


0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

40,0

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

Tem

per

atu

ra º

C

Tiempo (minutos)

ΔT ºC panel tipo 1 ΔT ºC Panel poligyp

141


Esta tabla es el promedio de las temperaturas obtenidas al ensayar 3 paneles tipo 2 de

medidas 100x50x5 cm, las cuales fueron trabajadas por minuto durante un periodo de 1 hora de


continuación:

1. Panel tipo 2 (A): Fecha de ensayo 20 de Mayo del 2014, hora de inicio 04:00 p.m hora

de término: 05:00 p.m

2. Panel tipo 2 (B): Fecha de ensayo 22 de Mayo del 2014, hora de inicio 10:30 a.m hora

de término: 11:30 a.m

3. Panel tipo 2 (C): Fecha de ensayo 22 de Mayo del 2014, hora de inicio 12:00 p.m hora

de término: 01:00 p.m

Tabla A.3: Temperatura panel tipo 2

Temperaturas panel tipo 2 Temperaturas cámara térmica Tiempo ( min ) T1(°C ) T2 (°C ) ΔT (T1-T2)ºC T3 (°C ) T4 (°C ) ΔT (T3-T4)ºC

0 25,37 19,48 5,88 25,44 17,44 8 1 25,83 19,27 6,56 27,05 17,39 9,66 2 27,32 19,12 8,20 28,65 17,34 11,31 3 29,08 18,99 10,10 30,09 17,29 12,8 4 30,76 18,91 11,84 31,33 17,25 14,08 5 32,25 18,84 13,41 32,36 17,23 15,13 6 33,60 18,81 14,79 33,24 17,21 16,03 7 34,79 18,76 16,03 34,06 17,2 16,86 8 35,85 18,78 17,07 34,81 17,21 17,6 9 36,76 18,79 17,97 35,53 17,2 18,33 10 37,62 18,80 18,83 36,23 17,2 19,03 11 38,41 18,85 19,57 36,9 17,22 19,68 12 39,16 18,91 20,25 37,54 17,21 20,33 13 39,88 18,98 20,90 38,15 17,22 20,93 14 40,58 19,03 21,56 38,74 17,21 21,53 15 41,26 19,11 22,15 39,36 17,21 22,15 16 41,91 19,21 22,70 40,06 17,21 22,85 17 42,54 19,31 23,23 40,74 17,22 23,52 18 43,16 19,42 23,74 41,4 17,23 24,17 19 43,76 19,54 24,22 42,05 17,23 24,82 20 44,35 19,62 24,73 42,65 17,24 25,41 21 44,92 19,74 25,18 43,17 17,25 25,92 22 45,46 19,86 25,60 43,65 17,26 26,39 23 45,96 19,98 25,98 44,05 17,27 26,78 24 46,42 20,10 26,33 44,41 17,28 27,13 25 46,89 20,22 26,66 44,79 17,32 27,47 26 47,35 20,35 27,00 45,17 17,4 27,77 27 47,81 20,47 27,34 45,56 17,47 28,09 28 48,29 20,56 27,73 45,99 17,46 28,53 29 48,77 20,68 28,09 46,42 17,45 28,97

142

30 49,25 20,80 28,44 46,85 17,53 29,32 31 49,69 20,93 28,76 47,25 17,59 29,66 32 50,10 21,05 29,05 47,65 17,65 30 33 50,51 21,17 29,35 48,09 17,68 30,41 34 50,93 21,29 29,64 48,6 17,69 30,91 35 51,31 21,40 29,91 49,1 17,73 31,37 36 51,69 21,52 30,18 49,56 17,72 31,84 37 52,04 21,63 30,40 49,98 17,71 32,27 38 52,31 21,72 30,59 50,36 17,73 32,63 39 52,60 21,83 30,77 50,72 17,78 32,94 40 52,87 21,95 30,92 51,09 17,8 33,29 41 53,14 22,06 31,08 51,49 17,79 33,7 42 53,46 22,17 31,29 51,87 17,81 34,06 43 53,81 22,28 31,53 52,26 17,86 34,4 44 54,21 22,38 31,82 52,64 17,86 34,78 45 54,64 22,49 32,14 53,03 17,86 35,17 46 55,05 22,60 32,45 53,42 17,87 35,55 47 55,44 22,71 32,74 53,81 17,87 35,94 48 55,82 22,81 33,01 54,21 17,87 36,34 49 56,18 22,92 33,26 54,6 17,88 36,72 50 56,46 23,02 33,45 54,98 17,88 37,1 51 56,77 23,12 33,65 55,31 17,88 37,43 52 57,07 23,19 33,89 55,61 17,88 37,73 53 57,37 23,29 34,08 55,92 17,87 38,05 54 57,65 23,39 34,27 56,22 17,88 38,34 55 57,95 23,48 34,47 56,52 17,89 38,63 56 58,25 23,58 34,67 56,86 17,91 38,95 57 58,54 23,67 34,87 57,18 17,96 39,22 58 58,83 23,76 35,07 57,51 18,01 39,5 59 59,13 23,85 35,28 57,83 18,06 39,77 60 59,44 23,94 35,50 58,15 18,06 40,09




0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

40,0

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

Tem

per

atu

ra º

C

Tiempo (minutos)

ΔT ºC panel tipo 2 ΔT ºC Panel poligyp

143


Esta tabla es el promedio de las temperaturas obtenidas al ensayar 3 paneles tipo 3 de medidas

100x50x5 cm, las cuales fueron trabajadas por minuto durante un periodo de 1 hora de ensayo,

la fecha y hora de los ensayos térmicos realizados con el Xplorer se indican a continuación:

1. Panel tipo 3 (A): Fecha de ensayo 23 de Mayo del 2014, hora de inicio 09:50 a.m -

hora de término: 10:50 a.m

2. Panel tipo 3 (B): Fecha de ensayo 23 de Mayo del 2014, hora de inicio 11:30 a.m -


3. Panel tipo 3 (C): Fecha de ensayo 23 de Mayo del 2014, hora de inicio 02:40 p.m -


Tabla A.4: Temperaturas panel tipo 3


0 25,26 17,92 7,34 25,44 17,44 8 1 26,99 17,89 9,10 27,05 17,39 9,66 2 28,91 17,90 11,01 28,65 17,34 11,31 3 30,71 17,88 12,83 30,09 17,29 12,8 4 32,33 17,87 14,46 31,33 17,25 14,08 5 33,75 17,87 15,88 32,36 17,23 15,13 6 35,02 17,89 17,13 33,24 17,21 16,03 7 36,15 17,88 18,27 34,06 17,2 16,86 8 37,16 17,91 19,24 34,81 17,21 17,6 9 38,03 17,95 20,08 35,53 17,2 18,33 10 38,84 17,98 20,86 36,23 17,2 19,03 11 39,59 18,01 21,59 36,9 17,22 19,68 12 40,31 18,06 22,25 37,54 17,21 20,33 13 41,03 18,13 22,91 38,15 17,22 20,93 14 41,72 18,19 23,53 38,74 17,21 21,53 15 42,36 18,25 24,11 39,36 17,21 22,15 16 42,97 18,31 24,66 40,06 17,21 22,85 17 43,56 18,40 25,16 40,74 17,22 23,52 18 44,12 18,48 25,63 41,4 17,23 24,17 19 44,66 18,57 26,09 42,05 17,23 24,82 20 45,18 18,67 26,50 42,65 17,24 25,41 21 45,69 18,75 26,94 43,17 17,25 25,92 22 46,21 18,85 27,36 43,65 17,26 26,39 23 46,73 18,94 27,79 44,05 17,27 26,78 24 47,23 19,04 28,19 44,41 17,28 27,13 25 47,71 19,14 28,57 44,79 17,32 27,47 26 48,18 19,25 28,94 45,17 17,4 27,77 27 48,63 19,36 29,27 45,56 17,47 28,09 28 49,06 19,46 29,60 45,99 17,46 28,53 29 49,50 19,57 29,94 46,42 17,45 28,97 30 49,95 19,65 30,30 46,85 17,53 29,32

144

31 50,38 19,74 30,64 47,25 17,59 29,66 32 50,76 19,84 30,92 47,65 17,65 30 33 51,13 19,95 31,18 48,09 17,68 30,41 34 51,50 20,05 31,45 48,6 17,69 30,91 35 51,87 20,15 31,72 49,1 17,73 31,37 36 52,27 20,26 32,02 49,56 17,72 31,84 37 52,70 20,35 32,34 49,98 17,71 32,27 38 53,10 20,46 32,65 50,36 17,73 32,63 39 53,52 20,56 32,96 50,72 17,78 32,94 40 53,90 20,66 33,25 51,09 17,8 33,29 41 54,27 20,74 33,53 51,49 17,79 33,7 42 54,63 20,83 33,80 51,87 17,81 34,06 43 54,99 20,92 34,07 52,26 17,86 34,4 44 55,33 21,01 34,31 52,64 17,86 34,78 45 55,65 21,11 34,54 53,03 17,86 35,17 46 56,00 21,21 34,79 53,42 17,87 35,55 47 56,34 21,30 35,04 53,81 17,87 35,94 48 56,67 21,40 35,27 54,21 17,87 36,34 49 56,98 21,50 35,49 54,6 17,88 36,72 50 57,28 21,59 35,69 54,98 17,88 37,1 51 57,57 21,69 35,88 55,31 17,88 37,43 52 57,86 21,78 36,08 55,61 17,88 37,73 53 58,16 21,88 36,28 55,92 17,87 38,05 54 58,49 21,97 36,52 56,22 17,88 38,34 55 58,82 22,05 36,77 56,52 17,89 38,63 56 59,14 22,14 37,00 56,86 17,91 38,95 57 59,46 22,23 37,23 57,18 17,96 39,22 58 59,77 22,32 37,46 57,51 18,01 39,5 59 60,06 22,41 37,66 57,83 18,06 39,77 60 60,32 22,49 37,84 58,15 18,06 40,09




0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

40,0

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

Tem

per

atu

ra º

C

Tiempo (minutos)

ΔT ºC Panel tipo 3 ΔT ºC Panel poligyp

145

Tabla A.5. Temperatura panel poligyp

Esta tabla es el promedio de las temperaturas obtenidas al ensayar 3 paneles poligyp de

medidas 100x50x5 cm, las cuales fueron trabajadas por minuto durante un periodo de 1 hora de


continuación:

1. Panel poligyp 1: Fecha de ensayo 15 de Mayo del 2014, hora de inicio 12:30 p.m -






Tabla A.5: Temperaturas panel poligyp

Temperaturas panel poligyp Temperaturas cámara térmica Tiempo ( min) Tº1 (°C ) Tº2 (°C ) ΔT (T1-T2)ºC T3 (°C ) T4 (°C ) ΔT (T3-T4)ºC

0 24,53 17,12 7,41 25,44 17,44 8 1 25,87 17,46 8,42 27,05 17,39 9,66 2 27,15 17,92 9,24 28,65 17,34 11,31 3 28,34 18,14 10,20 30,09 17,29 12,8 4 29,42 18,26 11,16 31,33 17,25 14,08 5 30,39 18,33 12,06 32,36 17,23 15,13 6 31,30 18,43 12,87 33,24 17,21 16,03 7 32,15 18,41 13,74 34,06 17,2 16,86 8 32,96 18,41 14,55 34,81 17,21 17,6 9 33,74 18,43 15,31 35,53 17,2 18,33 10 34,49 18,45 16,05 36,23 17,2 19,03 11 35,24 18,51 16,73 36,9 17,22 19,68 12 35,95 18,58 17,36 37,54 17,21 20,33 13 36,64 18,66 17,98 38,15 17,22 20,93 14 37,32 18,71 18,61 38,74 17,21 21,53 15 37,97 18,80 19,18 39,36 17,21 22,15 16 38,59 18,88 19,70 40,06 17,21 22,85 17 39,19 18,98 20,21 40,74 17,22 23,52 18 39,78 19,06 20,72 41,4 17,23 24,17 19 40,36 19,15 21,20 42,05 17,23 24,82 20 40,91 19,21 21,70 42,65 17,24 25,41 21 41,44 19,30 22,14 43,17 17,25 25,92 22 41,95 19,39 22,57 43,65 17,26 26,39 23 42,47 19,48 23,00 44,05 17,27 26,78 24 42,94 19,56 23,38 44,41 17,28 27,13 25 43,38 19,64 23,73 44,79 17,32 27,47 26 43,82 19,73 24,09 45,17 17,4 27,77 27 44,24 19,78 24,47 45,56 17,47 28,09

146

28 44,64 19,86 24,79 45,99 17,46 28,53 29 45,08 19,93 25,15 46,42 17,45 28,97 30 45,53 20,01 25,53 46,85 17,53 29,32 31 45,97 20,09 25,88 47,25 17,59 29,66 32 46,44 20,16 26,28 47,65 17,65 30 33 46,87 20,23 26,63 48,09 17,68 30,41 34 47,31 20,30 27,01 48,6 17,69 30,91 35 47,72 20,37 27,35 49,1 17,73 31,37 36 48,12 20,41 27,71 49,56 17,72 31,84 37 48,53 20,48 28,05 49,98 17,71 32,27 38 48,94 20,55 28,39 50,36 17,73 32,63 39 49,32 20,62 28,70 50,72 17,78 32,94 40 49,69 20,69 29,00 51,09 17,8 33,29 41 50,00 20,76 29,25 51,49 17,79 33,7 42 50,30 20,82 29,48 51,87 17,81 34,06 43 50,62 20,89 29,73 52,26 17,86 34,4 44 50,96 20,96 30,00 52,64 17,86 34,78 45 51,32 21,02 30,30 53,03 17,86 35,17 46 51,65 21,09 30,57 53,42 17,87 35,55 47 51,97 21,15 30,82 53,81 17,87 35,94 48 52,30 21,18 31,12 54,21 17,87 36,34 49 52,65 21,25 31,41 54,6 17,88 36,72 50 53,04 21,31 31,73 54,98 17,88 37,1 51 53,40 21,37 32,03 55,31 17,88 37,43 52 53,78 21,44 32,34 55,61 17,88 37,73 53 54,12 21,50 32,62 55,92 17,87 38,05 54 54,40 21,57 32,83 56,22 17,88 38,34 55 54,65 21,63 33,02 56,52 17,89 38,63 56 54,90 21,70 33,20 56,86 17,91 38,95 57 55,14 21,76 33,38 57,18 17,96 39,22 58 55,39 21,82 33,56 57,51 18,01 39,5 59 55,63 21,89 33,74 57,83 18,06 39,77 60 55,89 21,95 33,94 58,15 18,06 40,09


147

B. Anexos acusticos

B.1. Mapas de ruido de la cuidad de Viña del Mar

Figura B.1: Mapa de ruido en fachadas producto del flujo vehicular


Figura B.2: Mapa de flujo por ruido urbano


148

Tabla B.1: Fuentes de ruido urbano

Fuente de Ruido Nivel Instantáneo LP,A,S

Ponderado en dBA Nivel Máximo, Lmáx

en dBA

Ladrido de Perros 73 78

Niños jugando 75 77

Frenadas 59 81

Silbidos 73 81

Pitos de carabineros o vendedores 75 83

Micros 76 85

Motos 77 77

Explosión 91 91

Portazo auto 77 89

Sirenas; ambulancias, carabineros o

bombas 83 90

Aceleración de vehículos 70 75

Martillazos en construcciones 68 74

Maquinaria en construcciones 74 84

Bocina tren 78 78

Bocinas autos, micros o motos 76 91

Personas conversando 71 79

Gritos de personas 77 83

Entrada autos a estacionamientos públicos 74 78


149

B.2. Estudio de la exposición al ruido en personas

Figura B.3: Pérdida auditiva en función de la frecuencia

(Fuente: Moscoso, 2008)

Exámenes audiométricos a personas que han estado sometidas durante un largo tiempo,

revelan una pérdida auditiva en la gama de frecuencias más altas, en particular alrededor de los

4000 Hz, con el tiempo esta va aumentándose hasta afectar la banda conversacional, frecuencias

entre 500Hz y 2000Hz (Moscoso, 2008).

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Cronograma de la investigación

Programa de la investigación 2013 2014 Sept Oct Nov Dic Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio

Módulo 1 Actividad Teórica X X X X X

Revisión Bibliográfica X X X X X X X X x Estudio de la Problemática actual X x

Propuesta de una Solución X Estudio Factibilidad Técnica x x x

Presentación de la investigación X Elaboración del 1º informe X

1º Exposición presentado el tema X Módulo 2

Análisis de la información X x Clasificación del conocimiento x Elaboración de la Base teórica X X

Estructura de Tesis X x Bibliografía x x x

2º exposición marco teórico x x Módulo 3

Desarrollo de la investigación etapa 1 X X X Diseño de Metodologías x x

Planificación de soluciones X X 3º exposición con conclusiones que x

Módulo 4 Desarrollo de la investigación etapa 2 X X X

Ejecución de la experiencia X Investigación de Campo X

Primer análisis de los resultados X Exposición de los primeros resultados x

Módulo 5 Análisis y comprobación de datos X X Interpretación de datos obtenidos x

Desarrollo de expresiones graficas X Análisis de los resultados X X

2º exposición de resultados x Módulo 6

Conclusiones y nuevas propuestas X X Validación de la hipótesis X X

Exposición de resultados finales x

estudio de la mezclilla como aislante termo-acústico en

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