Madera de pino, material esencial en inercia térmica

Diego Vasco, Ingeniero Químico y Doctor en Ingeniería de Procesos de la Universidad de Santiago de Chile, nos contó importantes avances de su Proyecto Fondecyt “Preparation and Characterization of a Shape-stabilized phase change material based on Pinus radiata wood for housing applications in Chile”.

Doctor, ¿podría enmarcar y comentar un poco de su investigación?

Claro. Con este Proyecto Fondecyt  buscamos utilizar la madera, específicamente madera de pino, para generar un material constructivo que tenga propiedades de almacenamiento de calor que le permita a esa madera ser utilizada en viviendas o en edificaciones de baja inercia térmica.

Las viviendas de baja inercia térmica tienden a ser más susceptibles a los cambios estacionales. Por lo tanto, en este tipo de viviendas, las personas que las habitan son más vulnerables a los cambios de temperatura exterior; se enferman más, pasan frío en invierno o calor en verano, provocando grandes gastos energéticos para calentar o mantener su espacio fresco.

Entonces cuando la envolvente, que son las paredes y las ventanas de una vivienda, tiene una buena inercia térmica, esa vivienda es menos susceptible a las variaciones estacionales.

¿Y cómo plantearon su investigación?

Sabiendo que la madera de pino tiene ciertas bondades desde el punto de vista de la construcción, evaluamos impregnarla con un material de cambio de fase, aprovechando que la impregnación es un proceso bastante común en la industria de la madera, principalmente para darle a la madera algunas propiedades mecánicas especiales o para evitar que la madera sea atacada por hongos y bacterias.

El desafío fue obtener este material, caracterizarlo térmicamente y mecánicamente, hacer ensayos de resistencia al fuego del material, y también gracias a estas propiedades -especialmente las térmicas-, hemos podido ensayar el material mediante simulaciones.

Simulamos una vivienda y vemos qué sucede cuando la vivienda tiene este material incorporado en sus paredes; vemos cómo afecta en el consumo energético desde el punto de vista de la climatización, pero también observamos cómo afecta el confort térmico, que se traduce a la medida del grado de confort de las personas que habitan esa vivienda.

¿Trabajaron en alguna ciudad en específico?

No nos limitamos a una sola ciudad. Ahora, por ejemplo, estamos haciendo estudios en Coyhaique, que es una ciudad donde las necesidades de calefacción son mucho mayores que en Santiago, y como consecuencia, el uso de estufas y madera genera mucha contaminación ambiental.

Lo que estamos haciendo es simular una vivienda existente y ver cómo la vivienda respondería ante el uso de estos materiales de cambio de fase, y cómo este material podría ayudar a que disminuyan los consumos relacionados o asociados a la calefacción de la vivienda, mientras que por el otro lado, se mide los índices de confort térmico.

¿Presentaron alguna dificultad o desafío en el trayecto?

Sí, sabíamos que podría ocurrir. Una de las grandes dificultades que nos hemos encontrado nosotros, es que la madera de por sí es un material muy heterogéneo. Al ser un material natural, dificulta el estudio experimental, porque si tu punto de partida o tu material no es homogéneo, entonces entorpece un poco el análisis de los resultados. Hay que ser doblemente meticuloso con eso.

El otro punto destacable fue acceder al material de cambio de fase, porque estos materiales son comerciales y su mercado no es la investigación. A muchos de ellos no les interesa venderle a gente que quiera hacer ensayos o que quiera hacer experimentos en el contexto de un proyecto académico, ya que no eres un comprador excepcionalmente grande. Tuvimos que gestionar y concretar con lo que teníamos.

¿Y respecto a proyecciones en el área?

Considerando que en gran parte los objetivos propuestos inicialmente se han alcanzado, creo que todavía hay cosas por hacer. Tenemos en mente convertir esto en un producto, algo que sea lo suficientemente atractivo para una industria o a una empresa maderera.

Para eso hay que hacer más ensayos en temas de la estabilidad del producto, ver qué tan estable es en el tiempo con los ciclos de aumento y disminución de temperatura. Con esto, queremos estabilizar primero el producto, es decir, evitar que el material de cambio de fase, además de contemplar ensayos ignífugos, ver cómo afecta la incorporación del material de cambio de fase en las propiedades ignífugas de la madera, y en el caso de que las empeore, obviamente buscar alguna alternativa como el uso, por ejemplo, de sustancias inhibidoras del fuego para contrarrestar este problema.

Fuente: Portal Ciencia en Chile, publicación de Amanda Muñoz.