La iniciativa IDSIATE apuesta por la madera como material sostenible para sistemas innovadores de aislamiento térmico en edificios

• El sistema que está desarrollándose será la primera solución general sostenible de aislamiento para edificación que pueda usarse ampliamente, por precio reducido y por facilidad de montaje, según asegura Miguel Ángel Abián, coordinador y director técnico del proyecto y responsable del Departamento de Tecnología y Biotecnología de la Madera de AIDIMME.

El Instituto Tecnológico AIDIMME continúa investigando y desarrollando en este proyecto de I+D, en estrecha cooperación con empresas y entidades valencianas, un sistema innovador de aislamiento térmico para edificación basado en madera o materiales derivados, y que por tanto será sostenible y de bajo impacto medioambiental. Se han preparado ya unas fichas técnicas resumen de soluciones de aislamiento innovadoras o sostenibles.

El proyecto IDSIATE (Investigación y desarrollo de un sistema innovador de aislamiento térmico para edificación basado en madera) está financiando por el IVACE (Instituto Valenciano de Competitividad Empresarial), dentro de la convocatoria “Ayudas dirigidas a centros tecnológicos CV para proyectos de I+D en cooperación con empresas 2022”. También está financiado por el Programa Operativo FEDER de la Comunidad Valenciana 2021-2027. El proyecto, que comenzó en octubre de 2022, se alargará previsiblemente hasta septiembre de este año (inicialmente estaba previsto que terminase en junio). 

El proyecto, que se desarrolla en cooperación con empresas valencianas de los sectores de interés, tiene por finalidad investigar, desarrollar y caracterizar un sistema innovador de aislamiento térmico para edificación que se base en madera o materiales derivados, y por tanto que sea sostenible y de bajo impacto medioambiental.

Dicho sistema, además de ser sostenible y reciclable tanto en conjunto como en cuanto a materiales, presentará ventajas técnicas sobre los actuales, pues desde su concepción y diseño se primará la alta eficacia energética del conjunto (materiales, uniones, montaje) mediante la disminución/eliminación de los puentes térmicos, lo que hará que también se minimice el riesgo de degradaciones causadas por condensaciones superficiales e intersticiales.

Estas condensaciones son un problema común en los edificios y disminuyen la comodidad de los ocupantes y pueden perjudicar a su salud, pues en ellas proliferan bacterias, mohos y hongos. Así, el sistema podrá usarse para cumplir los requisitos de aislamiento que deben cumplir los EECC (Edificios de Consumo de Energía Casi Nulo) e incluso los marcados por el exigente estándar Passivhaus.

Imagen 1. Evolución por uso de la demanda energética europea en el sector residencial desde 2000 hasta 2050. Un factor crucial para reducirla es disponer de edificios con mejor aislamiento térmico.
FUENTE: Comisión Europea

NOVEDAD Y RELEVANCIA DEL PROYECTO

Por el momento, los sistemas de aislamiento térmico que se utilizan de forma mayoritaria en construcción, tanto en obra nueva como en rehabilitación, emplean materiales no renovables de elevado impacto ecológico (espumas y plásticos petroquímicos, lana de roca, lana de escoria y lana de vidrio, morteros de yeso o de cal, placas de yeso laminado), que además necesitan grandes cantidades de energía para su producción y que en algunos casos son difíciles de reciclar.

Hasta el momento, la madera o sus materiales derivados se utilizan muy poco para sistemas aislantes para edificación. En las escasas ocasiones en que esto sucede, constituyen un parte muy reducida del sistema, por lo que el impacto medioambiental del sistema en conjunto sigue siendo elevado; o bien, el sistema es solamente válido para pequeñas construcciones (viviendas unifamiliares) y no puede extenderse a otras de mayor altura o extensión. Actualmente no existe ningún sistema de aislamiento térmico de uso general que se base principal o exclusivamente en madera o materiales derivados. Por tanto, los objetivos del proyecto resultan novedosos.

Los resultados del proyecto serán relevantes para el estado del conocimiento en arquitectura y en sistemas de aislamiento para edificación por cuatro motivos:

  1. Mejorarán de forma sustancial el aislamiento térmico para edificios en comparación con los sistemas de aislamiento actuales, mediante la reducción o eliminación de los puentes térmicos.
  2. Proporcionarán mayor comodidad a los ocupantes de edificios. El nuevo sistema de aislamiento mantendrá las condiciones térmicas muy estables durante el día y la noche, debido a su aislamiento térmico de alta eficacia.
  3. Disminuirán los riesgos para la salud de los ocupantes de edificios. Al reducir o suprimir totalmente los puentes térmicos, el nuevo sistema reducirá o eliminará también las condensaciones superficiales e intersticiales, donde suelen proliferar bacterias, mohos y hongos. Estas condensaciones son un problema común en los edificios, incluso en los de reciente construcción.
  4. Reducirán considerablemente el impacto medioambiental de los sistemas de aislamiento, hasta ahora basados en materiales con gran impacto y elevado consumo energético para su producción: espumas y plásticos petroquímicos, lana de vidrio, lana de escoria, lana de roca, morteros de yeso y placas de yeso laminado.

Además, la relevancia técnica e industrial de los resultados será elevada porque:

  • La madera o los materiales derivados de la madera del nuevo sistema de aislamiento térmico podrán ser procesados/fabricados por las PYMEs valencianas del sector de 1ª y 2ª transformación de la madera, porque no requerirán materias primas costosas, grandes consumos energéticos ni métodos complejos de producción. Además, las materias primas serán autóctonas.  
  • El nuevo sistema de aislamiento será utilizable por PYMEs valencianas del sector de la construcción y rehabilitación, porque será sencillo y de fácil instalación.
  • En el proyecto se primará la transferencia tecnológica y promoción de resultados para favorecer un rápido impacto industrial.
  • Los arquitectos e ingenieros podrán usar la caracterización del nuevo sistema de aislamiento para hacer cálculos estructurales y térmicos, cumpliendo el CTE
  • El nuevo sistema de aislamiento proporcionará ventajas técnicas y económicas a las empresas que lo fabriquen o que lo empleen en sus proyectos arquitectónicos (tanto obra nueva como rehabilitación): aislamiento mejor que los actuales, por eliminación de puentes térmicos; reducción de tiempos de instalación, porque su instalación será fácil y rápida; coste competitivo, ya que no precisará materias primas costosas, procesos que requieran consumos energéticos elevados ni métodos complejos de producción.  

PRINCIPALES RESULTADOS OBTENIDOS HASTA LA FECHA (1): ANÁLISIS DE SOLUCIONES DE AISLAMIENTO TÉRMICO PARA EDIFICACIÓN AVANZADAS, NOVEDOSAS O EN PROCESO DE DESARROLLO

Se ha realizado un completo análisis de las soluciones de aislamiento térmico para edificación avanzadas, novedosas o en proceso de desarrollo.

En primer lugar, se investigaron posibles materiales sostenibles que pudieran usarse como aislantes en sistemas de aislamiento para edificios. La elección de los materiales para aislamiento térmico en edificación ha llegado a ser muy importante por la creciente necesidad de sostenibilidad. Por lo general, el análisis de ciclo de vida o ACV (en inglés, Life Cycle Assessment o LCA) es la herramienta comúnmente empleada para analizar el impacto medioambiental de un producto o un servicio. Existe un estudio reciente y muy completo [Füchsl, Rheude y Röder, 2022] que revisa la bibliografía disponible sobre ACV de materiales de aislamiento térmico.

En concreto, el estudio citado analizó a su vez 47 estudios/artículos acerca de materiales de aislamiento térmico en edificación y desarrolló una matriz para comparar la calidad de los artículos.

En cuanto a resultados comparativos del ACV, el estudio establece que los materiales aislantes como XPS (poliestireno expandido), lana de roca y la lana de vidrio tienen un impacto ambiental similar (alto), y que materiales como XPS (poliestireno extruido) o PUR (poliuretano) tienen impactos más altos en la mayoría de las categorías que se usan en el ACV.

El estudio establece también que los materiales renovables de aislamiento:

  1. Tienden a tener un impacto ambiental más bajo (sobre todo en la categoría de energía de producción o modificación).
  2. La principal causa de los impactos para los materiales renovables orgánicos son las materias primas; y para los materiales inorgánicos, el proceso de producción, debido al uso de ligantes y aditivos. Por tanto, una manera de disminuir el impacto de los materiales renovables de aislamiento térmico sería disminuir la necesidad de aditivos. 

Según los datos del estudio, materiales renovables como la celulosa o el cáñamo son comparativamente mucho mejores en cuanto a impacto medioambiental que los materiales petroquímicos (poliestireno extruido, poliestireno expandido, poliuretano), la lana de vidrio o la lana de roca. El corcho (en concreto, corcho expandido negro) no tiene unos resultados tan buenos como cabría esperar porque para fabricarlo en forma de corcho expandido se necesitan adhesivos.

En resumen, los materiales aislantes térmicos convencionales (lana de roca, lana de vidrio, espumas y plásticos petroquímicos), además de no ser sostenibles, presentan un gran impacto medioambiental y necesitan grandes cantidades de energía para su producción y reciclado. Por ello, y atendiendo a criterios de sostenibilidad, se han empezado a utilizar, sobre todo dentro de la bioconstrucción y de la arquitectura pasiva, nuevos materiales aislantes no convencionales en algunos proyectos de prueba o piloto.

Imagen 2. Materiales no convencionales para aislamiento que se han analizado en el proyecto.
FUENTE: Asdrubali, D’Alessandro y Schiavoni (I2015)

La anterior muestra varios materiales no convencionales. Algunos son naturales (proceden de arroz, girasoles, palmeras, algodón, hojas de piña, paja, etc.) y otros son reciclados y proceden de residuos de plásticos, fibras textiles, espumas de vidrio, etc. 

Estos materiales no convencionales, que presentan muy bajo impacto medioambiental, podrían incorporarse a los sistemas constructivos de la edificación y a los sistemas de aislamiento para que tengan una buena eficacia energética. Su popularidad está aumentando, y se están desarrollando cada vez más materiales con esas características medioambientales y propiedades aislantes tanto térmicas como acústicas para mejorar el confort de los ocupantes de las edificaciones.

Ahora bien, por el momento, esos materiales no convencionales son todavía de uso experimental o muy reducido. Hasta ahora, los materiales aislantes que predominan en construcción son lanas minerales o de vidrio, espumas y plásticos (94% de cuota total del mercado mundial). 

Imagen 3. Materiales aislantes de fibras orgánicas no convencionales.
FUENTE: CTCON

Después de analizar posibles materiales aislantes para sistemas de aislamiento de edificios, en el proyecto se analizaron distintos sistemas de aislamiento por el exterior y por el interior, con características innovadoras o sostenibles. Por ejemplo, en el caso de sistemas de aislamiento por el exterior se analizaron detalladamente, entre otros, los siguientes sistemas:

  • Sistemas basados en paneles de aislamiento al vacío (VIP)
  • Sistemas de paneles rellenos de gas (GFP)       
  • Sistemas basados en aerogeles
  • Sistema de aislamiento mediante paneles de nano-aerogeles con espumas petroquímicas recicladas o de madera reciclada (WPC): proyecto H2020-GELCLAD         
  • Sistema de aislamiento mediante nanomateriales: proyecto H2020- Wall-ACE 
  • Sistemas de aislamiento mediante tableros de fibra de madera
  • Sistemas de aislamiento mediante materiales de cambio de fase (PCM)
Imagen 4. Esquema de un sistema de aislamiento por el exterior que incorpora paneles de aislamiento al vacío (VIP).
FUENTE: Tectónica
Imagen 5. Sistema aislante mediante tableros de fibras de madera Pavawall GF.
FUENTE: EJOT

Para cada solución de aislamiento de interés para el proyecto, se describieron las ventajas, inconvenientes y ámbitos de aplicación y se prepararon unas fichas técnicas resumen de sus propiedades y características más relevantes. A continuación se muestran algunas imágenes de ejemplo de las fichas técnicas.

Imagen 6. Vista parcial de la ficha técnica del sistema de aislamiento por el exterior StoTherm Wood (1)
Imagen 7. Vista parcial de la ficha técnica del sistema de aislamiento por el exterior StoTherm Wood (2)
Imagen 8. Vista parcial de la ficha técnica del sistema de aislamiento por el exterior StoTherm Wood (3)
Imagen 9. Vista parcial de la ficha técnica del sistema de aislamiento por el exterior Webertherm Circle (1)
Imagen 10. Vista parcial de la ficha técnica del sistema de aislamiento por el exterior Webertherm Circle (2)

PRINCIPALES RESULTADOS OBTENIDOS HASTA LA FECHA (2): DISEÑO DEL SISTEMA INNOVADOR DE AISLAMIENTO TÉRMICO

Se está desarrollando un diseño completo del sistema de aislamiento en conjunto: materiales, uniones, aplicación de las uniones a los materiales y procedimiento de montaje/desmontaje. Las siguientes imágenes muestran algunos dibujos iniciales y esquemáticos del diseño y montaje del sistema.

Imagen 11. Uno de los dibujos iniciales y esquemáticos del diseño del sistema
Imagen 12. Dibujos iniciales y esquemáticos del montaje del sistema

Los principales resultados técnicos que vayan obteniéndose en IDSIATE estarán disponibles en la página web del proyecto, de forma gratuita, libre y abierta.


IDSIATE – INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO DE UN SISTEMA INNOVADOR DE AISLAMIENTO TÉRMICO PARA EDIFICACIÓN BASADO EN MADERA

Número de proyecto: 22200070
Expediente: IMDEEA/2022/8
Duración: Del 01/10/2022 al 30/06/2023

Coordinado en AIDIMME por: ABIÁN PÉREZ,MIGUEL ANGEL
Línea de I+D: BIOMATERIALES



Para más información, contacte con AIDIMME.

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