Caracterización mecánica, acústica y térmica de carrizo húngaro (phragmites australis). Durabilidad y aplicaciones

Resumen

Esta tesis doctoral tiene como objetivo fundamental el estudio de carrizo húngaro importado del lago Fërto como material de construcción sostenible. Para llevar a cabo la investigación se ha estructurado el trabajo en tres partes: en primer lugar se desarrolla un estudio completo sobre la caracterización mecánica, acústica y térmica del carrizo húngaro, en segundo lugar se expone el estudio de la durabilidad natural del material y, en tercer lugar, se plantean y analizan una serie de aplicaciones constructivas del material desde el punto de vista acústico y térmico en la edificación. Centrándonos en la caracterización mecánica, es crucial obtener las propiedades del material con objeto de evaluar su resistencia. A este respecto se decide llevar a cabo la siguiente campaña experimental: ensayos de flexión, pandeo, rozamiento, resiliencia, compresión y tracción. El objetivo fundamental de la realización de los citados ensayos está enfocado a la determinación de los siguientes parámetros o variables del material: a) Flexión (módulo de elasticidad, rigidez a flexión y tensión de rotura). b) Pandeo (carga crítica de pandeo y tensión crítica de Euler). c) Rozamiento (ángulo y coeficiente de rozamiento). d) Resiliencia (energía de impacto dinámico). e) Compresión (módulo de elasticidad y tensión de rotura). f) Tracción (módulo de elasticidad y tensión de rotura). Dado que en la literatura existente no existen directrices ni normativa al respecto sobre el carrizo, se ha centrado el trabajo en la realización de ensayos mecánicos teniendo como referencia ensayos similares realizados con madera y bambú. Desde el punto de vista de la caracterización acústica se plantean básicamente dos tipos de ensayos experimentales: el primero de estos ensayos consiste en la medición de la absorción acústica de diferentes espesores de carrizo en cámara reverberante (se obtiene el coeficiente de absorción sonora de diferentes espesores de carrizo según el rango de frecuencias), el segundo mide la pérdida de energía por transmisión que experimentan las ondas acústicas al atravesar distintos espesores de material (se calcula el índice de reducción acústica para distintos espesores de carrizo según el rango de frecuencias). El objetivo de los ensayos de caracterización térmica del carrizo húngaro consiste en la obtención de sus variables fundamentales (valor de la conductividad térmica, resistencia térmica y transmitancia térmica). La existencia de datos numéricos previos de materiales similares hace prever un comportamiento térmico que podría englobarse dentro de los materiales de construcción aislantes con conductividades térmicas comprendidas entre 0,025 y 0,065 W/m·K. Esto se debe a la presencia de oquedades, que hace que el material sea mal conductor del calor porque sus huecos se llenan de aire creando una capa aislante. Los estudios de durabilidad del carrizo se abordan desde tres aspectos bien diferenciados. Primeramente se evalúa la durabilidad natural del carrizo contra agentes de tipo biótico. Estos ensayos pretenden obtener el grado de deterioro del carrizo cuando el material es atacado tanto por hongos (basidiomicetos y ascomicetos) como por insectos xilófagos (termitas). En segundo lugar, se desarrollan ensayos de heladicidad sobre muestras de carrizo para evaluar la pérdida de rigidez a flexión que experimenta el material tras una serie de años de envejecimiento. Finalmente, se realizan ensayos biológicos sobre tallos de carrizo siguiendo las recomendaciones de la normativa UNE 56705-3:1969. Estos ensayos consisten en someter a las probetas a unos ciclos de envejecimiento acelerado mediante degradación biológica provocando la aparición de hongos en el material. Una vez se ha producido la aparición de los microorganismos, el ensayo finaliza cuando se miden los valores de la rigidez a flexión del material (con y sin deterioro) y se establece una comparativa. Para finalizar la tesis, se plantean y desarrollan diferentes aplicaciones y soluciones constructivas desde el punto de vista acústico y térmico. Entre las diversas aplicaciones acústicas del material en edificación y obra civil se han encontrado las siguientes: empleo en particiones interiores, fachadas, cubiertas, falsos techos acústicos, elementos divisores de habitaciones y elemento constructivo de una pantalla acústica. Dentro de las aplicaciones térmicas se ha procedido al análisis de diferentes opciones constructivas formadas por paneles de carrizo y tableros de partículas.