Una materia prima única para conectar naturaleza y sostenibilidad
“Corkwood”, a new natural, renewable and sustainable material.
Miguel Ángel Sánchez Martín
Estudio Became.
Resumen
Está científicamente probado que la exposición al ruido tiene efectos negativos no solo en el confort sino también en la salud de las personas. En este sentido, “España se sitúa entre los países más ruidosos del mundo”. Por ello, es necesario disponer de un buen aislamiento y acondicionamiento acústico para garantizar el bienestar y la salud de las personas. Esta investigación está enfocada a desarrollar un material con propiedades fonoabsorbentes sin precisar complejos sistemas de mecanizado ni renunciar al diseño. Además estas cualidades de aislamiento permiten un ahorro energético en las viviendas lo que le aporta un valor añadido a la estética del lugar.
Palabras Clave: Ruido, Acústica, Aislamiento, Corcho, Madera.
Abstract
It is scientifically proven that exposure to noise has negative effects on comfort and on the people’s health. Also, “Spain is one of the noisiest countries in the world.” Therefore, it is necessary to have a good insulation and acoustic conditioning to guarantee the well-being and health of people. This research is focused on developing some material with sound absorbing properties without complex machining systems and with a beautiful design. In addition, these insulation qualities allow energy savings in homes, which adds more good properties at the place.
Key Words: Noise, Acoustics, Insulation, Cork, Wood.
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Sánchez M. A. (2021). “Corkwood”, un nuevo material natural, renovable y sostenible. Una materia prima única para comunicar naturaleza y sostenibilidad. Umática. Revista sobre Creación y Análisis de la Imagen, 4.
España se sitúa entre los países más ruidosos del mundo. Por ello, es necesario disponer de un buen aislamiento y acondicionamiento acústico para garantizar el confort, el bienestar y la salud de las personas.
El ruido ambiental ya fue considerado como contaminante en el Congreso Mundial del Medio Ambiente celebrado en 1972 en Estocolmo. Según la Organización Mundial de la Salud (OMS) “el ruido excesivo perjudica gravemente la salud humana e interfiere con las actividades diarias de las personas en la escuela, el trabajo, el hogar y el tiempo libre. Puede perturbar el sueño, causar efectos cardiovasculares y psicofisiológicos, reducir el rendimiento y provocar respuestas molestas y cambios en el comportamiento social” (Negreira, 2021, p. 68).
El aislamiento y acondicionamiento acústico no han sido aspectos en los que tradicionalmente se haya hecho especial hincapié en la construcción pero la situación está cambiando en los últimos años. La sociedad cada vez es más consciente de la importancia del acondicionamiento acústico, tanto el consumidor final como todos los actores implicados en el proceso constructivo: arquitectos, constructores, promotores inmobiliarios, administraciones, etc están trabajando para mejorar esta situación.
Según corrobora Mara Macarrón (2021, p. 68), responsable de prescripción de Saint-Gobain Isover el 70% de las personas se plantearía aislar acústicamente su vivienda por los problemas de ruido que sufre, entre los que destacan los generados por los propios vecinos (41%), hasta el punto de llegar a escuchar sus conversaciones (32%) o los diálogos de la serie que están viendo.
En los últimos años se ha avanzado mucho en el estudio y aparición de nuevos materiales, pero sobre todo lo que interesa es aumentar la concienciación sobre el problema del ruido y la importancia del acondicionamiento acústico desde el diseño a la ejecución. El ciudadano cada vez es más exigente en este aspecto y requiere una mayor especialización de los profesionales en torno al tratamiento de este problema y a la búsqueda de nuevos materiales.
El aislamiento de un espacio se le proporcionará durante su fase de diseño, basándose en los distintos factores que puedan interactuar en su entorno. El acondicionamiento se realiza cuando es necesario mejorar las condiciones de acústica en un espacio ya creado y donde se ha visto este déficit.
Que un espacio tenga un buen aislamiento y un buen acondicionamiento acústico será una forma de asegurarnos que los usuarios finales de ese espacio se sentirán bien además que, al mismo tiempo estaremos protegiendo su salud.
El objetivo de este trabajo es dar a conocer un nuevo material “CORKWOOD” creado a partir de una materia prima natural con unas características fonoabsorbentes adecuadas y con un gran potencial estético en los acabados.
En el presente texto voy a exponer la importancia del confort acústico, características de los materiales fonoabsorbentes, materiales actuales en el mercado y por último el proyecto que estamos realizando desde el Estudio Became junto a nuestros colaboradores1 del nuevo material “CORKWOOD”.
En los últimos años distintos investigadores como Julia Sanchis (2018, p. 9) intentan dar solución a los problemas relacionados con el aislamiento y el acondicionamiento acústicos. Con este propósito van apareciendo nuevas teorías y modelos que predicen el comportamiento acústico de los materiales, tanto los utilizados tradicionalmente como los que empiezan a abrirse paso en la actualidad, provenientes muchos de ellos del reciclado de industrias como la textil.
Tras varios años de experiencia en el sector del interiorismo y el mobiliario siempre hemos buscado un material que tuviera unas significativas cualidades de absorción acústica pero sin que estas mermasen su potencial estético. Eso nos llevó a experimentar con materiales como compuestos de fibra que ofrecía unos acabados de textil y aportaba calidez, diseño y lo más importante absorción acústica. Así en 2017 diseñamos nuestro primer producto de mobiliario “fonoabsorbente” para ludotecas y colegios infantiles, Mini Off / Mobiliario para ludotecas (Fig.01), utilizando un material blando, ligero y que los impactos propios de su utilización no emitan ruido alguno (Véase la reseña del proyecto “Los decibelios en el aula” (Mellado, 2017).
Fig. 01. Mini Off / Mobiliario para ludotecas. Became Estudio (2017). Galardonado en los premios A`Design Award 2017 (ID=56042).
En la misma línea, en 2019 se diseñó Net / Iluminación acústica (Fig. 02), una luminaria de uso comercial o industrial, con una particularidad y es que presenta una malla metálica fonoabsorbente y transparente que actúa a la vez de difusor.
Fig. 02. Net / Iluminación acústica. Became Estudio (2019). Galardonado en los premios A`Design Award 2019. (ID=64082)
Continuando con este propósito, proseguimos las pruebas con materiales muy porosos para crear un revestimiento con un acabado final sin necesidad de alterar su diseño, buscando un material que no necesitara de una mecanización como ranurar o perforar para obtener unas buenas cualidades de absorción.
Las primeras pruebas desarrolladas se realizaron con el material de compuesto de fibra (Lanisor®), este material aporta unas características muy interesantes en absorción de ruido y en propiedades ignífugas. Las pruebas técnicas2 no fueron satisfactorias y por ello se decidió continuar en esta línea de investigación pero con otros materiales capaces de satisfacer las expectativas del proyecto. De esta forma y tras múltiples testeos llegamos hasta el corcho. Una materia prima obtenida directamente de la naturaleza, reciclable y con unas propiedades fonoabsorbentes adecuadas para los requerimientos que estábamos planteando.
Cada material tiene unas características absorbentes diferentes, por ello es importante poder analizar y parametrizar cada muestra para poder elegir el material adecuado en función de las características acústicas del recinto y de los tiempos de reverberación que se quieran obtener. Estas características de absorción dependen no sólo de sus propiedades físicas, sino también, de la forma de colocación y de otros condicionantes. Es por ello que, para realizar cualquier diseño acústico, resulta imprescindible disponer de información de los coeficientes de absorción acústica (α), obtenidos mediante ensayos de laboratorio, según procedimiento homologado (Rial, 2013, p.83).
Denominaremos, por tanto, materiales absorbentes acústicos a todos aquellos materiales o sistemas que disponen de elevados coeficientes de absorción sonora (o acústica), en todo o en parte del espectro de frecuencias audibles. Entre estos se diferencian los materiales porosos o fibrosos y los resonadores, en función de su forma de actuación frente a la energía sonora que incide sobre ellos, aunque dentro de cada uno existen diferenciaciones en cuanto a su constitución, presentación comercial o forma de colocación. Los materiales porosos están constituidos por múltiples surcos o poros que se entrecruzan entre sí mientras que los fibrosos están formados por gran cantidad de fibras entrecruzadas y comprimidas. Ambos tipos funcionan de manera similar: la energía acústica incidente se transforma en energía calorífica debido al rozamiento interno del aire que pasa a través de los poros o fibras. La absorción de este tipo de material es muy elevada a altas frecuencias y limitada a bajas (Rial, 2013, p. 84).
El material elegido para un revestimiento o falso techo absorbente va a depender de criterios acústicos, estéticos y también del coste de mantenimiento de estos elementos respecto al desgaste y suciedad, que puede influir, tanto en el deterioro de la imagen visual, como en las condiciones de salubridad o de resistencia al fuego. Con el paso de los años, estas zonas requieren de una actuación sobre su superficie exterior pero estos tratamientos no deben modificar las propiedades originales del material, es decir, no debe de alterar sus propiedades acústicas o ignifugas.
Por todo esto es interesante conocer, además de los coeficientes de absorción acústica del producto colocado, información adicional sobre su reacción al fuego, emisión de formaldehido, resistencia a la flexión, resistencia al desgaste o a golpes, aislamiento térmico, limpieza y mantenimiento.
Alejarse del ruido puede en ocasiones ser imposible, se requiere en estos casos un estudio previo del lugar para determinar cuáles son los factores que interfieren y la mejor forma de aislar el recinto. Las soluciones acústicas pueden lograr un ambiente armonioso en el cual desarrollar cualquier actividad, personal o laboral sin las interferencias de ruidos molestos.
Desde el Grupo Soprema®, líder en acondicionamiento acústico nos indican cuales son los beneficios del aislamiento acústico:
En este caso el material que esta siendo desarrollado va dirigido para acondicionamiento acústico, en este punto veremos la diferencia entre aislar y acondicionar. Para diferenciar estos conceptos se debe valorar si se necesita contener el ruido o absorberlo.
Si lo que se necesita es contener el ruido; ya sea para evitar que salga de un recinto, como para evitar que entre desde el recinto vecino (o la calle), entonces se habla de aislamiento acústico.
Si por el contrario, lo que se necesita es absorberlo, porque ‘hay demasiado’ en el interior del recinto (o se quiere controlar), entonces se habla de acondicionamiento acústico.
Fig. 03. Infografía Aislamiento vs acondicionamiento acústico. Sineco Acústica (2021)
Es necesario tomar en consideración las siguientes definiciones:
Hoy en día existe una normativa que regula cada aspecto de la construcción para asegurar unos estándares mínimos de calidad, de manera que el usuario cuando disfrute de alguna edificación lo haga en unas condiciones óptimas. Esto mismo pasa con el acondicionamiento acústico, aunque desde no hace mucho, pues, aunque sí existían exigencias en cuanto al aislamiento, la primera normativa que reguló el acondicionamiento fue el Documento Básico HR. Protección frente al ruido [N1] de septiembre de 2009 (Fig. 04). Este DB se deriva de la LOE [N7] (Fig. 05), donde se establecen las exigencias básicas que deben cumplir los edificios para satisfacer los requisitos básicos (Documento básico HR, 2016).
Fig. 04. Esquema marco legislativo. Guía de aplicación del DB HR. (2016)
La normativa recoge como recinto el espacio del edificio limitado por cerramientos, particiones o cualquier otro elemento de separación. Y se clasifica como:
a) estancias (dormitorios, comedores, salones, etc.) en edificios residenciales;
b) aulas, salas de conferencias, bibliotecas, despachos, en edificios de uso docente;
c) quirófanos, habitaciones, salas de espera, en edificios de uso sanitario u hospitalario;
d) oficinas, despachos; salas de reunión, en edificios de uso administrativo;
e) cocinas, baños, aseos, pasillos, distribuidores y escaleras, en edificios de cualquier uso;
Exigencia del acondicionamiento acústico.
Los requerimientos del Documento Básico de protección frente al Ruido (DB HR) se centran en los tres aspectos: aislamiento acústico, acondicionamiento acústico y ruido y vibración de las instalaciones (Fig. 05) Documento básico HR, 2016).
Fig. 05. Criterios de aplicación del DB HR. Guía de aplicación del DB HR. (2016)
El material estudiado; “CORKWOOD” está indicado para esta exigencia del acondicionamiento acústico, si lo que necesitamos es reducir el ruido en este tipo de lugares, podemos utilizarlo como material de revestimiento pegado o trasdosado en paredes y techos para mejorar la calidad acústica.
La cantidad de materiales utilizados en el ámbito de la construcción es muy amplia: hormigón, materiales cerámicos, madera, vidrio, mármol, cartón yeso, lanas de roca, fibras de vidrio, etc. Todos los materiales de construcción tienen un determinado comportamiento ante el impacto de las ondas sonoras, por lo que si se quiere un material con determinadas propiedades acústicas se debe estudiar el comportamiento de éstos en el momento del contacto con la onda sonora y clasificarlos.
Se sabe que cuando una onda sonora llega a un paramento, una parte de la energía es reflejada y otra parte es absorbida. Una de las clasificaciones más comunes de los materiales utilizados en acondicionamiento acústico puede hacerse en función del efecto que producen las ondas sonoras en ellos:
Las aplicaciones para acondicionamiento acústico pueden ser en paredes, techos, suelo y particiones en los espacios.
En la actualidad hay una amplia gama de materiales absorbentes porosos, fibrosos y textiles para este tipo de aplicaciones como son:
1. Placas de virutas de madera aglomerada (Maydisa): Celenit es un aislante termo-acústico natural, fabricado a base de fibras de madera de abeto largas y resistentes (65%), unidas a presión con aglomerado de cemento Portland (35%), formando una estructura alveolar ligera, resistente, compacta y de ilimitada durabilidad. El panel Celenit adquiere aislamiento térmico y acústico, regulando el rumor (fonoabsorbente) y reduciendo la transmisión del ruido (fono-aislante). Su aplicación principal es en techo desmontable y paredes interiores.
2. Paneles semirrígidos de lanas minerales (URSA, Isover, Rockwool). Estos tienen gran variedad de usos, desde su aplicación como aislante térmico de cerramientos y cubiertas, hasta la realización de conductos en sistemas de climatización y ventilación. En cuanto a la acústica, se utilizan tanto en acondicionamiento (como absorbentes vistos o formando parte de sistemas resonadores), como en aislamiento (ocultos en cámaras de trasdosados, tabiquería seca y plenum de techos acústicos). También, en alta densidad, se usan como base elástica continua de suelos flotantes.
3. Paneles blandos a la flexión espuma de poliéster, resina de melanina, resina de poliuretano (Metrasoni, EZ Acoustic, Acústica Integral). Estos paneles absorben sobre todo altas frecuencias y se comercializan en distintos grosores, con cara vista plana o irregular. Estas pueden tener forma prismática, repetidas de manera homogénea o aleatoria (normalmente, triángulos, crestas, ondas o cuadrados), cuya aplicación tradicional ha sido en recintos de acústica exigente (estudios de grabación, locales de ensayo, conservatorios)
4. Elementos textiles singulares absorbentes. (Texaa, Morpa, Acustibaf, Offecct). Son elementos suspendidos muy ligeros por estas realizados normalmente en espuma de poliéster o textil. Pueden ser planos, ondulados, en forma de bafle y suspendidos en horizontal o vertical. Es posible que en el techo no tenga superficie suficiente para la instalación del acondicionamiento acústico necesario o bien se descarte actuar sobre él y sea necesario actuar en las paredes, este tipo de material permite su instalación con sistema trasdosado o pegados directamente a la pared.
5. Sistemas perforados y enlistonados. Los materiales más empleados para la realización de estos sistemas son escayola, yeso laminado, madera, paneles metálicos, de PVC, y en menor medida materiales cerámicos y de hormigón. Está claro que no solo deben de cumplir su función acústica, sino que también deben tener una buena presentación estética, sobre todo en el caso que nos ocupa de bares y restaurantes, por haber una exigencia alta en la decoración.
6. Objetos y biombos absorbentes. Los plafones u objetos decorativos absorbentes colocados de manera individual o agrupada son una opción que es muy recurrente porque es una manera de aumentar la absorción sin tener que modificar ningún elemento. Su funcionamiento es a modo de bafles independientes, consiguiendo una gran superficie de absorción al estar generalmente aislados. Aunque su coste puede resultar elevado, pues su uso no está normalizado, sus propiedades estéticas los integran en cualquier ambiente.
“CORKWOOD” se puede comparar y se podría transformar y aplicar como muchos de estos materiales, pero si nos centramos en los sistemas de techos y trasdosados, los sistemas que existen en el mercado actual tienen acabados con madera y presentan un mecanizado en modo de agujeros o ranuras que permiten una mayor absorción del material y deben ser combinados con lana de roca o similar para obtener unos buenos resultados.
El desarrollo se centra en conseguir una absorción acústica igual que los materiales perforados sin necesidad de ningún mecanizado y conservar su potencial estético. Además con la particulardad de sus formatos; el sistema para trasdosado o techos en formato de plancha 950 mm x 590 mm (Fig. 06), y como innovación en bobina de 3000 mm x 1000 mm “CORKWOOD FLEX”, (Fig. 07 y 08), para aplicaciones en paredes directamente pegado.
Fig. 06. Muestra prototipo Corkwood en plancha 20 mm. Became Estudio. (2021).
Fig. 07. Muestra prototipo Corkwood flex en bobina 10. Became Estudio. (2021).
Fig. 08. Muestra prototipo Corkwood flex en plancha 10 mm. Became Estudio. (2021).
Tras experimentar en varios proyectos con el corcho en formato de plancha y en lamina del fabricante (Amorrin Cork®), visitamos sus instalaciones donde nos dio una visión del potencial del corcho y distintos campos, como sus proyectos I+D y estudios de casos que han colaborado y actualmente están en el mercado.
Especiamente hacer referencia al caso de estudio de los diseñadores de Submaterial, un proyecto que junto el panel de corcho y el fieltro (filzfelt®) de lana consiguen un revestimiento de paredes para aumentar la insonorización.
Concretamente la materia prima que se ha utilizado para crear este material se basa en el aglomerado de corcho producido a partir de residuos derivados de la fabricación de corchos de vino o corcho reciclado mezclado con resina.
La combinación del respaldo de corcho con fieltro (filzfelt®) de lana crea un sistema de revestimiento de paredes duradero y acústicamente absorbente. Aunque hay diferentes variaciones, en función de los modelos, los revestimientos registran coeficientes de reducción de ruido (NRC) de hasta 0,20. (Amorin Cork, 2021).
Fig. 09. Muestra Index Color Blocked. Amorim Cork Composite. (2020).
Tras la indagación de materiales acústicos para el sector de decoración e interiorismo, en la actualidad la base o respaldo que se utiliza para lo productos acústicos son; aglomerados, fibras como FDM y en algunos casos fibras de lana o espumas de poliuretano.
A partir de aquí contactamos con el departamento de I+D de Amorrin Cork Composites y le expusimos nuestra propuesta y nos abrieron la posibilidad de colaborar con nosotros en el momento que lo necesitarmos para el desarrollo del nuestro material. Actualmente las pruebas y primeros prototipos han sido realizadas en un taller de carpínteria.
“Corkwood” es un material compuesto por dos materias primas naturales y ecológicas la madea y corcho. Se utiliza en paneles de revestimiento de paredes y techos para aumentar la insonorización.
Para el desarrollo de Corkwood tomamos el corcho como el corazón del revestimiento de la pared y la chapa de madera como la parte estética aportando color, textura y un fuerte efecto visual.
El corcho es 100% natural y tiene propiedades únicas e incomparables: es ligero, impermeable a líquidos y gases, elástico y compresible, ofrece aislamiento térmico y acústico, tiene una combustión lenta y es muy resistente a la fricción. También es completamente renovable y reciclable, lo que significa que desde una perspectiva ambiental, social o económica es uno de los materiales más versátiles del mundo. (Amorin Cork, 2021).
Fig.10. Nucleo del corcho. Amorin Cork. (2021).
Fig.11. Corcho aglomerado 20 mm. Amorin Cork. (2021).
Fig.12. Corcho en bobina 10 mm. Amorin Cork. (2021).
Las características clave del corcho son:
Excelente aislamiento acústico: El corcho tiene baja conductividad al ruido y la vibración. Esto se debe a que los componentes gaseosos contenidos en el corcho están encerrados en pequeños compartimentos impermeables, aislados entre sí por una sustancia resistente a la humedad.
– Excelente aislamiento térmico: El aire dentro de las células lo convierte en un excelente aislante, lo que conduce a una conductividad térmica muy baja, en un amplio rango de temperaturas.
– Excelente resistencia al fuego y altas temperaturas: El corcho también es un retardante natural al fuego: se quema sin llama y no emite gases tóxicos durante la combustión.
– Excelente elasticidad y compresibilidad: Es el único sólido que, cuando se comprime por un lado, no aumenta de volumen por otro; y como resultado de su elasticidad es capaz de adaptarse, por ejemplo, a las variaciones de temperatura y presión sin sufrir alteraciones.
– Extremadamente ligero y flotante: Más del 50% de su volumen es aire, lo que lo hace muy ligero: pesa solo 0,16 gramos por centímetro cúbico y puede flotar.
– Hipo-alergénico: Debido a que el corcho no absorbe el polvo, ayuda a proteger contra las alergias y no representa un riesgo para las personas que sufren de asma.
– Impermeable a líquidos y gases: Gracias a la suberina y los ceroides contenidos en las paredes celulares, el corcho es prácticamente impermeable a líquidos y gases. Su resistencia a la humedad le permite envejecer sin deteriorarse.
– Alta resistencia a la fricción y buena resiliencia: El corcho es extremadamente resistente a la abrasión y tiene un alto coeficiente de fricción. Gracias a su estructura de panal, su resistencia al impacto o a la fricción es mayor que la de otras superficies duras.
– Sensación cómoda y cálida: La textura natural del corcho combina suavidad y flexibilidad al tacto con una superficie naturalmente desigual. El grado variable de irregularidad viene dado por el tipo de corcho utilizado y el acabado elegido.
Conclusiones:
El corcho cumple todas las características y tienen las propiedades que necesitamos para “Corkwood” como:
a) Acústica: nos aporta la reducción y vibración del ruido.
b)Termico: con el revestimienrto en paredes y techos aportamos mayor confort térmico.
c) Resistencia al fuego: un factor importante para nuestro producto es que cumpla las exigencias del CTE/DB-SI.
d) Flexible: como innoviacón Corkwood se fabricará en bobina para su aplicación similar a un papel pintado.
La madera es un tejido exclusivo de los vegetales leñosos, que como tales tienen diferenciados y especializados sus tejidos. Estos están formados por células que se pueden asemejar a tubos huecos, en el que la pared del tubo se correspondería con la pared celular y el interior hueco con el lumen de la célula. (Aitim, 2011).
De forma simple y general se puede decir que la madera está formada principalmente por la unión de estas células; su tamaño, forma y distribución junto con otros elementos anatómicos, como los radios leñosos, la presencia de canales resiníferos o de vasos, etc. son los que dan lugar o definen las diferentes especies de madera. Esta estructura tubular es la que confiere las propiedades que tiene la madera, que depende en gran medida de las propiedades de la pared celular.
La madera se caracteriza por ser un material:
Sus características y propiedades se dicividen en los siguientes bloques:
Las maderas se denominan o identifican como coníferas y frondosas. La identificación de la madera se realiza a través del estudio de su estructura microscópica (visible hasta unos 2.000 aumentos), aunque en algunos casos especiales es suficiente la comprobación de su estructura macroscópica (a simple vista o con lupa de 10 aumentos). Su correcta identificación sólo se puede realizar en organismos especializados. Para comprobar que una pieza de madera se corresponde con una determinada especie es necesario realizar preparaciones microscópicas y compararlas con las muestras patrón.
Las coníferas tienen una estructura uniforme, aproximadamente un 90 - 95% está formada por células esbeltas orientadas en el sentido longitudinal, denominadas traqueidas (fibras), cuyos bordes tienen forma de bisel y están tapadas. Las traqueidas son las que comunican las propiedades resistentes para el sostén del árbol y al mismo tiempo conducen la savia (su transporte se realiza a través de unos orificios, denominados puenteaduras, que comunican las traqueidas entre sí).
Las frondosas tienen una estructura más compleja, en la dirección longitudinal existen células estrechas y alargadas que desarrollan la función de sostén, denominadas fibras; y células más anchas y espaciadas entre sí, con forma de tambor o barril, denominadas vasos, que son las encargadas de transportar la savia y que están conectadas entre sí a través de aperturas longitudinales. En la dirección horizontal aparecen otro tipo de células, denominadas radios leñosos, en mayor que cantidad que en las coníferas, cuya principal función es la de almacenar productos de reserva.
La madera, como se ha comentado, está formada por diferentes tejidos que realizan diferentes funciones y que originan que su estructura no sea homogénea. Esta heterogeneidad se refleja en sus propiedades físicas y mecánicas, y es la causa de algunos de sus defectos y también de sus ventajas. Dicha heterogeneidad da lugar a lo que se conoce con el nombre de anisotropía, que es el diferente el comportamiento de sus propiedades físicas y mecánicas según la dirección que se considere. Se establecen tres planos o direcciones principales: Longitudinal, Radial, Tangencial.
Para determinar la madera que mas se adapta a nuetro proyecto hemos investigado los distintas características y estudios sobre las propiedades físicas de la madera, concretamente acústicas y mecánicas. (Aitim, 2011).
Las propiedades físicas de la madera son aquellas que determinan su comportamiento frente a los distintos factores que intervienen en el medio natural, sin producir ninguna modificación mecánica o química. Estas propiedades engloban a las que determinan su comportamiento:
De todas ellas nos centramos en las más importantes y principales para Corkwood.
Los coeficientes de dilatación de la madera son muy bajos (del orden de 3 a 6 A 10 6 en la dirección paralela y de 30 a 70 A 10 6 en la perpendicular), por lo que se puede decir que apenas se dilata.
Así mismo la madera es un mal conductor del calor debido a la escasez de electrones libres., por ejemplo el coeficiente de conductividad calorífica de la coníferas (pino y abetos) en la dirección perpendicular varía aproximadamente de 0,09 a 0,12 kcal / mhoC.
El calor específico de la madera es bajo, varía de 0,4 a 0,7 Kcal/kgoC, lo que significa que no necesitamos mucho calor para llegar a los 150oC, temperatura a la que empiezan a desprenderse gases combustibles y por tanto a aparecer las llamas. Una vez que la madera entra en combustión hay que tener en cuenta la formación de carbón en las capas externas, que retrasa la difusión del calor hacia su interior constituyendo una barrera térmica que actúa como aislante. La zona interior de la pieza no sufre apenas ningún modificación y conserva intactas sus propiedades mecánicas, el acero o el hormigón se comportan de forma totalmente diferente. La velocidad de carbonización aproximada de la madera es de 0,7 mm/mn.
A pesar de que es un material inflamable a temperaturas relativamente bajas, en relación con las que se producen en un incendio, es menos peligroso de lo que la gente se piensa por las siguientes razones:
Las propiedades acústicas de la madera permiten, además de la fabricación de elementos materiales, su utilización en la construcción si se conoce su comportamiento y sobre todo como diseñar e instalar los elementos de madera.
Absorción de sonido: Los materiales absorbentes de sonido pueden ser de dos tipos: porosos y paneles resonantes. Los paneles de madera maciza o los tableros derivados a la madera adheridos a superficies rígidas son pobres absorbentes del sonido (absorben entre el 5 - 10% y reflejan más del 90%); dejando la superficie de la madera en forma rugosa se aumenta muy ligeramente la absorción. Por el contrario las placas acústicas porosas fabricadas con fibras de madera pueden absorber más del 90% del sonido y reflejar el resto. Los paneles de tableros contrachapados pueden utilizarse como paneles resonantes, diseñados para absorber sonidos de baja frecuencia, que se colocan separados de la superficie rígida unos centímetros.
Debido a la anisotropía de su estructura, a la hora de definir sus propiedades mecánicas se consideran la dirección perpendicular y la dirección paralela a la fibra. En este hecho radica la principal diferencia de comportamiento frente a otros materiales utilizados estructuralmente, como el acero y el hormigón. Las resistencias y módulos de elasticidad en la dirección paralela a la fibra son mucho más elevados que en la dirección perpendicular.
Del análisis sobre las propiedades de la madera destacamos las siguientes características:
a) Muy elevada resistencia a la flexión, sobre todo si se asocia a su peso (la relación resistencia / peso es 1,3 veces superior a la del acero y 10 veces la del hormigón).
b) Buena capacidad de resistencia a la tracción y a la compresión paralelas a la fibra.
c) Escasa resistencia al cortante. Esta limitación se presenta también en el hormigón pero no en el acero.
d) Muy escasas resistencias a la compresión y a la tracción perpendicular a la fibra. Sobre todo en tracción, lo que supone una característica muy particular frente a los otros materiales.
e) Bajo módulo de elasticidad, mitad que el del hormigón y veinte veces menor que el del acero. Los valores alcanzados por el módulo de elasticidad inciden sustancialmente sobre la deformación de los elementos resistentes y sus posibilidades de pandeo. Este valor neutraliza parte de la buena resistencia a la compresión paralela a la cual se ha hecho referencia anteriormente.
La madera como podemos observar por si sola no es un buen aislante acústico pero si compuesta o unida a otros materiales mas porosos.
Las características mas importantes que afectan al desarrollo de “Corkwood” es la capacidad de absorción que tenga la madera y para ello hemos elegido una especie que nos ofrece dos propiedades que requiere “Corkwood” como es la porosidad y flexión.
Un factor a tener en cuenta es que estamos hablando de madera pero en este caso es madera que se obtiene por desenrollo con un grosor que obscila entre 0,7 y 0,9 mm de grosor, con lo cual dejando mas rugosa su capa exterior conseguimos mayor absorción y transmisión.
La especie elegida tras distintos testeos en el mercado por distintos profesionlaes y estudios realizados por (Santiago Vignote, 2014), (Sotomayor & Villaseñor, 2016) y (Rangel, Ruben, 2016). Es la madera de fresno conocida como Fraxinus americana y Fraxinus uhdei.
La madera de fresno es una madera muy polivalente y utilizada. Ofrece una excelente relación entre calidad y resistencia. Existen principalmente dos tipos de fresno: el europeo, que podemos encontrar en toda Europa Occidental e incluso en el Norte de África, y el americano, en la mitad este de Estados Unidos principalmente. Es especialmente flexible. Esta característica hace que se use en ámbitos donde se requiere flexibilidad y resistencia al impacto o rotura. (Fig. 13) Por ejemplo, en la fabricación de vehículos o materiales deportivos. (Sotomayor & Villaseñor, 2016).
En este caso para este proyecto la principal propiedad por la que se ha elegido esta madera es su porosidad.
Las características acústicas de la madera de Fraxinus americana (Fig. 14) y Fraxinus uhdei sitúan favorablemente a estas especies para que usos tradicionales se diversifiquen al incorporarlas como material de ingeniería en la industria de transformación.
Fig. 13. Muestra chapa Fraxinus. Became Estudio 2021
FRESNO EUROPEO o Fraxinun uhdei |
FRESNO AMERICANO o Fraxinun americano |
Propiedades físicas · Densidad aparente al 12% de humedad 690 kg/m3 madera semipesada. · Estabilidad dimensional · Coeficiente de contracción volumétrico 0,45 % madera de estable a nerviosa. · Relación entre contracciones 1,64% sin tendencia a deformarse. · Dureza (Chaláis-Meudon) 4,2 madera semidura. |
Propiedades físicas · Densidad aparente al 12% de humedad 640 kg/m3. Madera semipesada. |
Propiedades mecánicas · Resistencia a flexión estática: 1.130 kg/cm3 · Módulo de elasticidad: 129.000 kg/cm3 · Resistencia a la compresión: 510 kg/cm3 |
Propiedades mecánicas · Resistencia a flexión estática: 1.030 kg/cm3 |
Impregnabilidad · Duramen: Medianamente impregnable |
Impregnabilidad · Duramen: Medianamente impregnable |
Fig.14. Comparativa entre los distintos tipos de madera de fresno.
La técnica usada para fabricar el “CORKWOOD” es el rechapado, que es el resultado de revestir, mediante un proceso de juntado, encolado y prensado, tableros aglomerados de partículas, fibras o en este caso paneles de corcho aglomerado de alta densidad.
Las primeras pruebas y prototipos se realizaron artesanalmente en una carpintería donde se aplacó el material manualmente. Se seleccionaron previamente las chapas y el corcho aglomerado de distintos grosores, y se procedió a aplicar el pegamento con una espátula para que así quedara uniforme por ambas caras, en el corcho y en la chapa. Se realizaron pruebas con espátula y rodillo dentado; ambas dieron buen resultado, pero con el rodillo quedaba más uniforme el pegamento, quedaba más flexible y se obtenía un resultado con más poro abierto. Las planchas que se pegaron con espátula quedo una capa mas gruesa de pegamento quedando la pieza mas rígida y cerrando prácticamente el poro.
El proceso de aplacado consta de varias fases y en particular en este caso se hizo más énfais en el proceso de selección de chapa dada la particularidad del poro y la estética final.
Las fases son: clasificado, canteado, juntado de chapas, repasado, clasificado de caras, encolado, prensado y lijado. Aquí se muestran las partes mas importantes del proceso:
a) Se selecciona la chapa de fresno manualmente y se prepara para pasar por la guillotina y se clasifican para coserla y crear el formato deseado para el encolado. (Fig. 15 y 16).
b) La chapa y el corcho aglomerado pasa por un túnel de encolado, se aplica el pegamento sobre el corcho y la chapa, pasan por unos rodillos donde se prensan ambos materiales y quedan perfectamente unidos, prensados y lijado. (Fig.17 y 18).
Fig.15. Selección y corte de chapa. Rechapados Ferrer. (2021).
Fig.16. Cosido de chapa. Zampieri. (2021).
Fig.17. Encolado. Rechapados del norte. (2021)
Fig. 18. Prensado y encolado. Rechapados del norte. (2021)
Destacar que el proceso de encolado para los tableros de partículas se realiza mediante cola caliente por ambas caras y para “Corkwood” se debe realizar mediante una cola de contacto concretamente el modelo Novopren de la marca Rayt®. Es una cola de contacto de policloropreno en base disolvente, entre sus principales características se encuentran:
Este tipo de cola aún no se ha probado en la cadena de fabricación de rechapados ya que no todas las maquinas admiten este tipo de aplicación en frio.
Por último y el proceso mas importante para “Corkwood” es la imprimación final que protege a la chapa de madera pero debe cumplir dos características importantes para la homologación del producto:
Para ello se necesita un barniz que proteja la madera de cualquier mancha y deje el poro abierto, pero además para que producto pueda ser apto para su instalación en lugares públicos debe cumplir la norma SI contra Incendios.
Tras una búsqueda en las principales marcas de barnices y lacas para el mobiliario, encontramos solo una marca en el mercado que cumpliera con las dos cualidades que requiere el producto. En este caso la marca Italiana Milesi® de Ivm Group ha formulado una nueva gama de productos ignífugos innovadores en el mercado, con la clasificación más baja en emisión de humos y exentos de disolventes aromáticos y compuestos halogenados, una nueva gama de barnices ignífugos para madera, obteniendo la máxima clasificación en ensayos de reacción al fuego según norma: UNE EN 13501-1:07 + A1:2010.
Las principales características de este barniz son:
Con este producto se obtiene una textura de “poro abierto”, se protege la madera con una barrera contra incendios y se obtienen mejores resultados de absorción. (Fig.19).
Este proceso aún se encuentra en estudio por dos laboratorios y pendiente de una nueva prueba en cabina para la absorción y para la reacción del fuego. En este punto se debe destacar que el corcho es retardarte del fuego y la chapa de madera solo tiene una protección final con lo cual no se conseguirá la clasificación mas alta en este aspecto.
Fig.19. Muestra barnizado poro abierto. Became Estudio. (2021)
Se realiza un primer ensayo de medición de la absorción acústica en una cámara reverberante normalizada de Audiotec3.Tiene como finalidad analizar la absorción acústica, mediante la obtención del coeficiente de absorción sonora, αs, y del coeficiente de absorción sonora ponderado, αw, de un sistema, medido en cámara reverberante.
La muestra testeada fue la siguiente:
El ensayo se ha llevado a cabo en la cámara reverberante normalizada de AUDIOTEC en el Parque Tecnológico de Boecillo (Valladolid). MÉTODO DE ENSAYO: UNE EN ISO 354:2004. Acústica. Medición de la absorción acústica en una cámara reverberante. 27 Mayo 2020.
Teniendo en cuenta las siguientes normas y procedimientos del laboratorio:
1.Metodología y parámetros del ensayo.
Dentro de la cámara reverberante se seleccionaron dos posiciones de fuente sonora. Estas posiciones se ubicaron separadas más de 3 m. entre ellas. La fuente sonora tiene un patrón de radiación omnidireccional.
Para cada posición de fuente sonora se seleccionaron 6 posiciones de micrófono distribuidas en el interior de la cámara, alejadas al menos 1m de las paredes, al menos 1,5 m. entre las distintas posiciones, a más de 2 m. de la fuente sonora y a más de 1 m. de la muestra de ensayo. En cada posición de micrófono, se realizaron 3 lecturas del nivel sonoro de caída y se registró el tiempo de reverberación en cada banda de frecuencia resultante del promedio de las tres caídas de nivel sonoro producidas en cada interrupción de fuente.
Se generó ruido en banda ancha con la fuente sonora a un nivel sonoro al menos 45 dB superior al ruido de fondo que se había medido previamente, en cada banda de frecuencia dentro del rango de frecuencias de evaluación, y con un espectro de ruido tal, que las diferencias en los niveles de presión sonora resultantes en el interior de la cámara, eran menores de 6 dB en bandas de tercio de octava adyacentes. Se utilizó el método de ruido interrumpido.
En cada posición de micrófono se midió el tiempo de reverberación, TR20, en las bandas de tercio de octava comprendidas entre 100 y 5000 Hz.
Este método operativo se empleó tanto para las mediciones del T1 (la cámara vacía, sin la muestra) como del T2 (la cámara con la muestra en su interior).
El T1 se midió con la cámara vacía, sin la instalación de la muestra.
El T2 se midió con la muestra rodeada por un perímetro formado por listones de madera de 30 mm de espesor.
Se aplicó en todo momento, las correcciones por el cambio en la absorción sonora en el aire debido a las variaciones en las condiciones meteorológicas durante las mediciones de T1 y T2. Para ello, se calculó el coeficiente de atenuación sonora en el aire, según la Norma Internacional ISO 9613-1 (Acústica. Atenuación del sonido durante la propagación en exteriores. Parte 1: Cálculo de la absorción del sonido en la atmósfera).
La instrumentación empleada en el ensayo ha sido la siguiente:
Nota: Los equipos de medida y calibración tienen en vigor el correspondiente certificado de verificación periódica que certifica el cumplimiento de la “Orden Ministerial ITC/2845/2007, de 25 de septiembre, por la que se regula el control metrológico del Estado de los instrumentos destinados a la medición de sonido audible y de los calibradores acústicos (B.O.E. no 237 del miércoles 3 de octubre de 2007).
3. Características, descripción y dimensiones de la muestra y de la cámara.
Descripción de la muestra de ensayo:
La muestra se instaló directamente sobre el suelo, poniendo 3 filas de 6 tableros que cubrían una superficie aproximada de 10.8 m2. Alrededor de la muestra se instaló un perímetro de listones de madera para cubrir los bordes. Las juntas entre tableros se taparon con cinta adhesiva. (Fig.20,21 y 22).
Fig. 20. Montaje planchas para ensayo 1. Audiotec. (2020)
Fig. 21. Montaje planchas para ensayo 2. Audiotec. (2020)
Fig. 22. Detalle de la junta entre tableros 3. Audiotec. (2020)
Disposición de la muestra de ensayo en la cámara:
Se realizó un montaje tipo A. Alrededor de la muestra se instaló un perímetro de listones de madera cubriendo los laterales. Las dimensiones de la muestra fueron de 3810 x 2850 mm, con un espesor de 24 mm. La superficie de la muestra bajo ensayo es de 10,80 m2.
En la Fig. 23 se visualiza un croquis en planta con la posición de la muestra.
Fig. 23. Vista en planta con posición de la muestra en la cámara reverberante 4. Audiotec. (2020)
Características de la cámara de ensayo:
La cámara reverberante normalizada tiene forma de prisma irregular de seis caras, no tiene ningún lado paralelo entre sí y tiene un volumen de 202,12 m3.
La cámara reverberante tiene once difusores fijos ligeramente curvados, suspendidos del techo para conseguir una difusión satisfactoria en su interior.
Los difusores están formados por láminas de metacrilato de dimensiones (1 x 1,60 m) y (0,80 x 1,20 m), distribuidas por todo el volumen y orientadas al azar.
La suma total de las superficies de la cámara (paredes, suelo y techo), St, es de 211,1 m2.
La temperatura existente en la cámara durante las mediciones de T1 fue de 18,6 oC al inicio y 17,7 oC al final y la humedad relativa del 41 % al inicio y 42 % al final.
La temperatura existente en la cámara durante las mediciones de T2 fue de 17,2 oC al inicio y 17,0 oC al final y la humedad relativa del 42 % al inicio y 42 % al final.
3. Resultados del tiempo de reverberación y coeficiente de absorción.
A continuación, se presentan tres hojas con los resultados obtenidos en los ensayos:
En la primera tabla (Fig.24) se reflejan los tiempos reverberación promedio (con muestra, T2 y sin muestra, T1), y del coeficiente de absorción sonora, αs, todo ello en bandas de tercio de octava. También se presenta una gráfica (Fig.23) con los tiempos de reverberación promedio, T1 y T2.
En la (Fig.24) se presenta una descripción de la muestra ensayada y una tabla y gráfica del coeficiente de absorción sonora, αs, en bandas de tercio de octava.
En la (Fig.25) se presenta una gráfica y una tabla del coeficiente de absorción sonora calculado en bandas de octava, αp, así como un valor global del coeficiente de absorción sonora ponderado, αw, calculado según la norma UNE EN ISO 11654:1998 junto con su indicador de forma (si hubiere), así como la clase de absorción acústica del absorbente según la tabla B.1 del Anexo B de la misma norma.
Fig. 24. Tabla tiempos de reverberación. Audiotec. (2020)
Fig. 25. Gráfico tiempos de reverberación. Audiotec. (2020)
Fig. 26. Tabla y Gráfica de tiempos de reverberación. Audiotec. (2020)
Fig. 27. Gráfica Coeficiente de absorción, αp. Audiotec. (2020)
Los resultados de este ensayo sólo conciernen a los objetos presentados a ensayo y en el momento y condiciones en que se realizaron las medidas.
Tras este primer ensayo de medición acústica, seguimos actualmente trabajando y testeando distintas variables para mejorar los resultados. Algunos parámetros como los adhesivos y el proceso de barnizado son mejorables.
El corcho es un material con un importante potencial en distintos usos gracias a sus características únicas e incomparables. Además, es un material natural, reciclable y reutilizable. El objetivo principal de este proyecto es desarrollar un material con una capacidad de absorción y mejora de las condiciones acústicas dentro de los espacios interiores. “CORKWOOD” aporta un valor añadido fundamental, ya que posibilita el desarrollo de unas potencialidades estéticas clave, permitiendo unos revestimientos funcionales e innovadores en sus acabados y sus formatos.
El formato de “CORKWOOD FLEX” constituye, a nuestro juicio, una importante mejora para los procesos de instalación ya que se desarrollará como una bobina de un grosor de 10 mm y se podría aplicar de forma similar a un papel pintado.
Junto a uno de nuestros colaboradores tuvimos la oportunidad de presentar los primeros prototipos en una de las ferias más importantes en el canal de prescricpión “ARCHITECT@WORK”, en la que tuvo una gran acogida por parte de arquitectos, diseñadores y decoradores.
Para esta ocasión contamos con una chapa de la colección “GRAFFITI” de la marca Tabú®, aplicada sobre el “CORKWOOD FLEX”. (Fig. 28). Se pretendía con ello demostrar sus características y resaltar aquellas que lo diferencian de los productos actuales del mercado: (Fig. 29, Fig. 30, Fig. 31, Fig. 32 y Fig. 33).
Fig.28. Architect@work. Presentación prototipo en Stand MUESCO. (2019)
Fig. 29.. Architect@work. Detalle Chapa. MUESCO. (2019)
Fig. 30. Architect@work. Detalle “CORKWOOD FLEX”. MUESCO. (2019)
Fig. 31. Architect@work. Detalle “CORKWOOD FLEX”. MUESCO. (2019)
Fig. 32. Architect@work. Detalle técnico. MUESCO. (2019)
Fig. 33. Architect@work. Muestras colores. MUESCO. (2019)
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Notas
1. Became ha participado en los prototipos y ensayos: MUESCO, SM GLOBAL TRADING ALCALA S.L con domicilio social en Crta. Iznalloz,12, Santa Ana, Alcalá la Real (Jaén). AUDIOTEC, INGENIERÍA ACÚSTICA,S.A con domicilio social en Juanelo Turriano, 4, Parque tecnológico de Boecillo (Valladolid).
2. Pruebas realizadas en Febrero 2020 en el laboratorio de INGENIERIA ACÚSTICA AUDIOTEC (Valladolid).
3. AUDIOTEC, INGENIERÍA ACÚSTICA,S.A con domicilio social en Juanelo Turriano, 4, Parque tecnológico de Boecillo (Valladolid).