Fiorella Carrasco- Architecture Portfolio -Seminario de Construcción- RIBA Part2-Ulima-2022

SEMINARIO DE CONSTRUCCIÓN

Carrera de Arquitectura Área de Construcción y Estructuras Ciclo 2022-2

Facultad de Ingeniería y Arquitectura

FIORELLA CARRASCO / ABRIL FERNANDEZ / DANIELA PIMENTEL

DOCENTE: MARTIN LIRA CHIRIF

AVANCE DE RESULTADOS Y PROTOPROYECTO

CG7/CG10 CG7/CG11

ENTREGA FINAL DE PROPUESTA / ARTICULO ACADEMICO / VIDEO ABSTRACT

CG1/CG4/CG7/CG8/CG9/CG10/C11/A-1 A-2/A-3/A-4/A-5/A-6/A-7

CRITERIOS DE VALIDACIÓN RIBA

INFORMACIÓN DEL CURSO

TEMA Y JUSTIFICACIÓN

APROVECHAMIENTO DE LOS RESIDUOS ORGÁNICOS COMO SUSTRATO PARA LA PRODUCCIÓN DE PANELES DE AISLANTE TÉRMICO A BASE DE MICELIO EN LA COMUNIDAD DE ACO – CONCEPCIÓN –

JUNÍN, PERÚ

En Perú se genera 55.7% de residuos orgánicos en el cual solo un 0.98% es usado por la población.

De acuerdo con cifras del Ministerio del Ambiente (Minam), en 2020, Perú generó 7.9 millones de toneladas de residuos sólidos municipales. De estos, el 76.4% lo conforman residuos orgánicos e inorgánicos que tienen potencial de ser aprovechables.

DATOS SOBRE EL MICELIO

El biocomposite a base de micelio crece sobre un sustrato , una materia prima lignocelulósica que es totalmente extraíble de los desechos agrícolas.

(I.Fuentes, 2020).

BIOMATERIAL

MICELIO SUSTRATO (residuos orgánicos)

COMPOSICIÓN DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS GENERADOS EN 2020

1.11 4.41

Orgánicos Inorgánicos No aprovechables Peligrosos (MINAM - Ministerio del Ambiente, 2020)

0.75 1.64

¿CÓMO SE APROVECHARÍAN?

Utilizando los residuos orgánicos, se podría diseñar un nuevo biomaterial para la industria de la construcción.

¿QUÉ MATERIAL SE PODRÍA UTILIZAR Y POR QUÉ?

MICELIO

El uso del micelio podría tener diferentes tipos de propiedades que no tendría el impacto ambiental como lo tienen otros materiales. Una de los hallazgos favorables fue la capacidad de desarrollarse rápidamente y ser un complemento biodegradable.

(G. Tudryn, 2018).

COMUNIDAD DE ACO, CONCEPCIÓN - junín

Algunos estudios sobre los comportamientos de la comunidad campesina de Aco ofrecen una descripción clara de varias actividades que realizan como parte de sus actividades económicas, entre ellas la agricultura.

(L.Cotrina, 2022).

Dentro del número total de comunidades campesinas existentes en Junín, la provincia de Concepción cuenta con 65 comunidades campesinas, representando el 16.62%.

NÚMERO TOTAL DE COMUNIDADES CAMPESINAS

(**Directorio de Comunidades Campesinas del Perú a Diciembre de 2006, Oficina Regional PETT Junín)

Se ha podido observar que cada comunidad conserva técnicas ancestrales para mejorar la productividad, dentro de estas prácticas se quiere resaltar la actividad conocida como quema agrícola, la cual es una práctica habitualmente desarrollada en la comunidad de Aco, Concepción.

(L.Cotrina, 2022)

Quemas agrícolas en terrenos de cultivo en Aco

(L.Cotrina, 2022)

SE HACE CON LOS RESIDUOS GENERA DOS EN LAS COSECHAS AGRICOLAS?

Los residuos agrícolas se queman

¿CON QUÉ FIN?

Con el fin de implementar áreas de cultivo y eliminar los residuos

¿QUÉ

PROBLEMAS, OBJETIVOS E HIPÓTESIS

PROBLEMA PRINCIPAL

Existe una problemática sobre el desaprovechamiento de los residuos orgánicos/agrícolas generados en la comunidad de Aco, provincia de Concepción.

PROBLEMAS ESPECÍFICOS

01

El desaprovechamiento de los residuos agrícolas consta de la incineración de estos, contribuyendo a al incremento de la contaminación ambiental

02

Las emisiones de metano, óxido nitroso y gases de efecto invernadero producidas por la incineración de los residuos agrícolas.

Falta de alternativas de materiales sostenibles que puedan ser incluidos en la industria de la construcción. 03

OBJETIVO PRINCIPAL

Aprovechar los residuos orgánicos que funcionen como sustrato para la producción de paneles de aislante térmico a base de micelio en la comunidad de aco – concepción en Junín, Perú que aporte una alternativa más económica y contribuya a la economía circular.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

01

02

03

Emplear los residuos agrícolas producidos en las diversas cosechas de la comunidad de Aco como sustrato de un nuevo biomaterial a base de micelio.

Reducir las emisiones de efecto invernadero generada por la incineración de los residuos agrícolas en la comunidad de Aco.

Sugerir una nueva alternativa de material más económico, en donde se utilicen los residuos locales de la comunidad de Aco con el fin de ser más asequible a todos los pobladores.

HIPÓTESIS

Los residuos agrícolas producidos en la comunidad de Aco pueden utilizarse como sustrato en el diseño de paneles de aislante térmico a base de micelio y ser una nueva alternativa sostenible y económica en la industria de la construcción.

ALCANCES Y LIMITACIONES

La investigación se enfocará únicamente en la comunidad de Aco, Concepción-Junín, Perú.

Se utilizará únicamente la especie Pleurotus Ostreatus para la realización de los paneles a base de micelio.

Se utilizarán los sustratos más accesibles y compatibles con la especie de hongo Pleurotus Ostreatus.

Pleurotus Ostreatus

MARCO CONTEXTUAL

COMUNIDAD DE ACO, CONCEPCIÓN - junín

Algunos estudios sobre los comportamientos de la comunidad campesina de Aco ofrecen una descripción clara de varias actividades que realizan como parte de sus actividades económicas, entre ellas la agricultura.

(L.Cotrina, 2022).

Dentro del número total de comunidades campesinas existentes en Junín, la provincia de Concepción cuenta con 65 comunidades campesinas, representando el 16.62%.

NÚMERO TOTAL DE COMUNIDADES CAMPESINAS

(**Directorio de Comunidades Campesinas del Perú a Diciembre de 2006, Oficina Regional PETT Junín)

Se ha podido observar que cada comunidad conserva técnicas ancestrales para mejorar la productividad, dentro de estas prácticas se quiere resaltar la actividad conocida como quema agrícola, la cual es una práctica habitualmente desarrollada en la comunidad de Aco, Concepción.

Quemas agrícolas en terrenos de cultivo en Aco

(L.Cotrina, 2022)

DINÁMICA SOCIAL

SITUACIÓN ECONÓMICA

Según la Dirección Regional de Agricultura, la economía de la región Junín se sostiene fundamentalmente en el sector agropecuario. En el año 2005, la actividad agrícola representó el 98.3%; mientras que, la producción pecuaria fue de 1.7%. Los principales productos agrícolas que mostraron mayor rendimiento productivo fueron la zanahoria, cebolla, el tangüelo y el café. Si bien la papa no ha mostrado un nivel de mayor rentabilidad entre los años 2002 y 2005, sin embargo, ha sido el soporte de la agricultura en la sierra con más de 22,550 has. sembradas en la campaña 2006-2007. En este periodo, Junín ha sido la tercera región con mayor producción de papa en el país, después de Puno y Huanuco.

MARCO REFERENCIAL

CASOS ANÁLOGOS (IMAGENES)

CASOS ANÁLOGOS

THE LIVING. TOWER. APLICACIÓN

CAPACIDAD DE AISLAMIENT0 ESPECIE DE HONGO TIEMPO DE CULTIVACIÓN

THE GROWING PAVILION

Es un espacio temporal de eventos con forma cilindrica, esta hecho a base de paneles de micelio que pueden ser rremplazados según se requiera.

Es una torre circular a gran escala a partir de la apilación de los ladrillos Los ladrillos al ser apilados comienzan raices al continuar reproduciendose.

Tiene características aislantes de temperatura y sonido Tiene características aislantes sonido y una buena resistencia

PROCESO DE ELABORACIÓN MATERIALES

Micelio de Ganoderma, mayormente conocido como hongo Reishi

Micelio de Huitlacoche, mayormente como hongo Funji

Los ladrillos se pueden incubar

Se recolectan hongos que crecen en la corteza de arboles para posteriormente trituralos y compactarlos en un cubo cerrado para formar el micelio y darle la forma de paneles.

Hecha en base a materiales completamente organicos, se compone de paneles de micelio en una estructura de madera, todo cubierto con un revestimiento organico de corteza de árboles.

Se recolectan hongos vivos con forma de raiz provenientes de de tallos de maiz para posteriormente los en un molde para formar

Hecha en base a ladrillos orgánicos dables elaborados de

HY-FI

TOWER.

escala que se genera ladrillos de micelio. comienzan a unir sus reproduciendose.

aislantes de temperatura y resistencia al fuego

MUSHROOM TINY HOUSE MYCOTREE

Se trata de una pequeña casa que se construye con un revestimiento interior y exterior de pino machihembrado, y las paredes de madera se rellenan con la mezcla de micelio y desechos agrícolas para formar el material de aislamiento.

Forma un sello hermético pues tiene característi cas aislantes de temperatura y sonido, y una buena resistencia al fuego, tambien es ecológico y no contiene toxinas.

Es una estructura autoportante de ramificación a modo de árbol hecha a base de micelios de hongos y de bambú, utiliza la compresión para que se sotenga la estructura

Es resistente al peso y a las cargas que generan un esfuerzo de compresión en toda la estructura

mayormente conocido Funji

Micelio de Huitlacoche, mayormente conocido como hongo Funji

incubar en 5 días.

con crecimiento en residuos organicos posteriormente compactar formar los ladrillos.

Todo el proceso puede duran aproximadamente 1 mes y 7 días.

El aislamiento de hongos se inserta en paneles de madera y crece en el transcurso de unos días, formando un sello hermético. Se seca durante el próximo mes y queda una pared hermética que es extremadamente fuerte.

orgánicos y biodegra de micelio.

Hecha en base a una espuma aislante de micelio y desechos agricolas, que se inserta en un encofrado elaborado con madera pino.

Se combinaron esporas de hongos con una mezcla de aserrín y caña de azúcar, la mezcla tras unos días comienzan a transformarse en una masa densa y esponjosa, es entonces cuando se transfiere a los moldes donde la mezcla continúa su densificación, cuando esta listo se deshidrata.

Hecha en base a materiales completamente organicos, se compone del micelio que se usa a modo de bloques y elementos de bambú para los nodos y uniones de la estructura.

MARCO TEÓRICO

El tercer capitulo es referido al marco teórico y normativo. Empezaremos con el marco teórico, en donde explicaremos resumidamente en una matriz, todas las lineas teóricas, dimensiones y variables de nuestra investigación. Esta matriz explica la relación entre las teorías estudiadas, asimismo, cada concepto e idea es sacada de un autor, el cual es mencionado en cada teoría.

Las más usadas para la producción de materiales son Reishi y el Oyster, en donde el primero es más rígido fuerte; y el segundo crece más rápido (Wagner, A., 2016). Otra clasificación importante es el Pleurotus ostreatus, el cual crece rápidamente en temperaturas de 20 °C–25 °C (Lee, Choi, J., 2021).

LEE, T., CHOI, J., 2021

WAGNER, A., 2016

Especies del micelio

Micelio / capacidad de aborción

de agua

JONES, M., ET AL

La rápida capacidad de absorción de agua del micelio es una de las limitaciones para su uso, ya que este aumenta de peso entre 40 y 580% cuando está en contacto con el agua durante 48-192 horas.

Micelio / aislamiento acústico

JONES, M., ET AL

El micelio funciona como un excelente aislante acústico, con una absorción de baja frecuencia de b1500 Hz, esto se debe a su composición porosa y fibrosa.

Micelio / aislamiento térmico

MANAN, S., ET AL JONES, M., ET AL

El micelio es un material de densidad baja, esto disminuye la conductividad térmica y, por ende, lo convierte en un aislante térmico (Manan, S., et al, 2021).

La conductividad témica del micelio al mezclarlo con paja y fibras de cáñamo es de 0,04–0,08 W/m K, compitiendo con la lana de vidrio (0.04 W/m K) (Jones, M., et al, 2019).

MATRIZ DE BASE TEÓRICA

La ilustración muestra el planteamiento teórico, de forma general desde el centro con la ubicación del proyecto que aborda las siguientes líneas teóricas: los biomateriales en la construción, en donde se detalla despúes el micelio como biomaterial; los paneles modulares, necesarios para la propuesta del trabajo; y el confort térmico interno, para conocer los criterios y condicionantes de diseño del proyecto.

Biomateriales cerámicos

Los metálicos se implantes; los cerámicos, una prótesis; y los poliméricos, se clasifican en dos: compuestos. Dentro encuentra el micelio.

FEIJOO, K., ET AL

En la construcción, se ha empezado a usar biomateriales con la idea de hacer crecer nuevos materiales en vez de extraerlos y contribuir así con la economía circular.

Diseño arquitectónico que tiene como fin el cumplir y conseguir el confort, pero sin intervenir energía eléctrica, y considera como estrategia las energías renovables.

Sistema pasivo

(GALVEZ, M., 2005)

Arquitectura bioclimática

(ARRIETA,

El usuario promedio tiempo espacios climatizados y incomodidad térmica.

Sistema activo

(TRANSFORMING CONSTRUCTION,2018)

Diseño del edificio mediante tecnologías controladas los cuales pueden cumplir con la gestión de energía y el confort de los usuarios.

Economía circular

MARCO TEÓRICO

BIOMATERIALES EN LA CONSTRUCCIÓN

Para entender esta primera línea teórica, se debe definir un biomaterial; el cual es todo material generado a partir de un organismo vivo. En la construcción, se ha empezado a usar biomateriales con la idea de hacer crecer nuevos materiales en vez de extraerlos y contribuir así con la economía circular (Feijóo, K., Bermúdez, S., Rebolledo, H., Figueroa,J., Zamora,P., Naranjo, L., 2021). Asimismo, se define el biomaterial como un material producido en su totalidad o a base de materias primas agrícolas; como son el azúcar, la celulosa, las fibras naturales, la paja, etc; la madera y biomoléculas como el caucho natural (Díaz, G., Hernández, E., Estrada, A., Álvarez, J., Romo, L., Mendoza, B., 2021).

Clasificación

Los biomateriales se pueden clasificar en 3: los biomateriales metálicos, que se utilizan para crear implantes y prótesis; los biomateriales cerámicos, los cuales se usan para dar forma a una prótesis; y los biomateriales poliméricos, que a su vez se clasifican en dos: los naturales y los compuestos. Los polímeros naturales provienen del reino vegetal o animal, como la seda, la lana, el algodón, la celulosa, etc. De igual manera, los materiales hechos con micelio pertenecen a esa categoría (Sanguinetti, M., Cherny, L., Parodi, S., Noguera, M., Egan, M., Alvelo, J., Campanelli, J., 2022). Otra clasificación más genérica comprende de dos

grupos: los bio-basados, en la que su estructura contiene una cantidad de composición biológica; y los bio-fabricados, que utilizan microorganismos vivos como materia prima. (Feijóo, K., Bermúdez, S., Rebolledo, H., Figueroa,J., Zamora,P., Naranjo, L., 2021). El biomaterial que abordaremos en este trabajo utilizará como materia prima el micelio, por lo que pertenece al grupo de los bio-fabricados. Micelio

Después de tener un panorama general sobre los biomateriales, podemos decir que el micelio es uno de ellos. Para entender mejor la definición del micelio, se le puede comparar con las raíces de las plantas, ya que es una red de hifas entrelazadas que forman la parte corporal de los hongos (Conde, I., 2021), estas crecen en varias direcciones y son delgadas, con diámetros de 1 a 2mm (Garcés, E., Correa, M., Coba, B., Orozco,M., Zapata, A., Anacora, A., Sabogal, S.)

Fig.1. Estructura del hongo. Elaborada por Sebastian Rodriguez, en Material biobasado compuesto por el micelio de hongos descomponedores de madera y residuos agroindustriales, 2018)

Los mejores ambientes para el crecimiento de los hongos son lugares oscuros y húmedos (Garcés, E., Correa, M., Coba, B., Orozco,M., Zapata, A., Anacora, A., Sabogal, S.). Además, los hongos crecen degradando la materia orgánica (Fuentes-Cantillana, I., 2020), es por eso que se han hecho varios experimentos mezclando el micelio con materia orgánica como la paja y las fibras de cáñamo; y se han obtenido resultados con densidades bajas (57-99 kg/m3) (Jones, M., Mautner,A., Luenco, S., Bismarck, A., John, S., 2019).

Los materiales menos densos tienen la característica de tener una gran cantidad de aire seco en los espacios de aire libre; el micelio permite tener estos espacios de aire libre al contar con su estructura de hifas entrelazadas. Esto disminuye la conductividad térmica y, por ende, lo convierte en un aislante térmico. (Manan, S., Wajid, M., Ul-Islam, M., Mohammad, O., Yang, G., 2021). Otro resultado obtenido fue su conductividad térmica, con 0,04–0,08 W/m∙K, pudiendo competir con otros productos de aislamiento térmico como la lana de vidrio (0,04 W/m∙K) y el poliestireno extruido (0,03 W/m ∙K) (Jones, M., Mautner,A., Luenco, S., Bismarck, A., John, S., 2019).

Además de tener propiedades de aislamiento térmico, el micelio también funciona como un excelente aislante acústico, con una absorción de baja frecuencia de b1500 Hz, esto se debe a su

Fig.2. Densidad (kg/m3) y conductividad térmica (W/m K) de compuestos de micelio producido utilizando varios sustratos, elaborado por Jones, M., et al, 2019.

composición porosa y fibrosa, las fibras actúan como elementos de fricción y resisten el movimiento de las ondas acústicas, disminuyendo su amplitud (Jones, M., Mautner, A., Luenco, S., Bismarck, A., John, S., 2019).

La rápida capacidad de absorción de agua del micelio es una de las limitaciones para su uso, ya que este aumenta de peso entre 40 y 580% cuando está en contacto con el agua durante 48-192 horas. (Jones, M., Mautner, A., Luenco, S., Bismarck, A., John, S., 2019).

En cuanto a las especies de hongos más usadas para la producción de materiales son el Reishi y el Oyster, en donde el primero es más rígido y fuerte; y el segundo crece más rápido (Wagner, A., 2016). Otra clasificación importante encontrada es el Pleurotus ostreatus, el cual crece rápidamente en temperaturas de 20 °C–25

°C (Lee, T., Choi, J., 2021).

03| MARCO TEÓRICO

PANELES MODULARES

Para poder comprender esta línea teórica debemos conocer los conceptos de módulo y arquitectura modular, se define como módulo a una unidad constructiva que, por medio de la repetición de un mismo componente, genera un sistema flexible y de fácil ensamblaje (Ropero, D., Mora, A., 2013). Así mismo, la arquitectura o construcción modular es un sistema basado en la unión e interconexión de elementos modulares que por medio de su ensamblaje permiten generar espacios y superficies (De la Puente, S., Espitia, J., Capera, O.,2018), una característica relevante de este tipo de arquitectura es que se pueden reemplazar o agregar componentes adicionales sin afectar al sistema ni realizar ajustes importantes (Arcus, 2015).

Fabricación y materiales

Estos paneles modulares de generan mediante la prefabricación, esta se puede definir como la fabricación de elementos de manera externa a la obra en un espacio alterno adecuado, este tipo de fabricación promueve un ahorro de energía y una disminución en los tiempos de entrega debido a que su producción se genera de manera simultánea con el resto de la obra, ello a su vez permite una optimización en el rendimiento de la mano de obra. (Zambrano, F., 2018).

La arquitectura en base a paneles modulares estructurales para viviendas ya es implementada en distintas partes del mundo debido a su rápida construcción y a sus niveles de aislamiento para generar viviendas habitables (CONPANEL, 2019).

Los paneles modulares prefabricados pueden realizarse de dos maneras, en primer lugar, de manera industrial como son los prefabricados industriales, estos se generan por medio de un sistema mecanizado de montaje y ejecución que se ajusta a la normativa vigente, el material más utilizados para este tipo de elaboración suele ser la madera, sin embargo, también pueden ser elaborados de acero, concreto, entre otros (Ropero, D., Mora, A., 2013).Así mismo, también tenemos la fabricación de manera manual la cual tiene como factor principal de elaboración la mano de obra, podemos entender a esta como construcción “in situ” para ser realizada por personas previamente capacitadas en la elaboración e implementación del sistema (De la Puente, S., Espitia, J., Capera, O.,2018).

Este tipo de paneles prefabricados suele ser elaborados con materiales ecológicos inertes y no tóxicos que generen una menor huella de carbono, muchas veces se suelen usar productos similares a los convencionales respecto a resistencias y propiedades (Ropero, D., Mora, A., 2013). Estos pueden incorporar en su fabricación materias primas de origen orgánico, residuos o ingredientes reciclados para obtener un producto de calidad con un concepto sostenible. (Pérez, Gardey, 2019)

Actualmente los materiales de estos paneles ya no son usados en su estado completamente puro puesto que estos llegan a ser combinados con distintos materiales, ello es debido en buena medida a la aparición y desarrollo de nuevas técnicas de unión y fusión de nuevas materias primas (Talamás, J., 2014)

Usos

Los paneles pueden tener funciones diferentes en relación a su estructura y a su tipo de sistema de instalación, así como por su forma y función, de tal manera podemos identificar tres tipos de usos (Betancourt, C., 2021), como paneles de revestimiento que se usan para cubrir superficies específicas para protegerlas, reforzarlas o decorarlas (Pérez, 2014), paneles de divisiones que no soportan esfuerzos y tienen función generar espacios que sean habitables (Mur, Y., Silva, S., 2020) y paneles portantes que son elementos con capacidad de soportar cargas y resistir la gravedad sin apoyarse necesariamente en vigas y columnas (Betancourt, C., 2021).

Estos paneles de uso estructural son, debido a sus características mecánicas, aptas para poder resistir las fuerzas y exigencias del diseño sea este un elemento simple o compuesto, implementado tanto de manera vertical como un muro, o de manera horizontal como un piso o un techo (Valencia, E., 2020)

MARCO TEÓRICO

CONFORT TÉRMICO INTERNO

Se define confort térmico, donde la persona debería sentirse en una situación confortable y no tenga que ser necesario preferir algún otro ambiente y espacio donde se pudiera sentir más calor o frio. (Alvares Domínguez, 2019). Además de entender que el organismo por sí mismo, puede llegar a conseguir la sensación y satisfacción de confort mediante un balance térmico teniendo a consideración un entorno y contexto, sin embargo, podría llegar a afectar la satisfacción de los integrantes (A. Wagner, E. Gossauer, C. Moosmann, T. Gropp, R. Leonhart,2007).

Arquitectura bioclimática

Los usuarios llegan a ser menos tolerantes a la incomodidad térmica ya que al momento de elegir una vivienda se tiene diferentes exigencias para así poder sentirse mejor climatizados (Arrieta, 2020)

Por esta razón se considera estrategias bioclimáticas mediante sistemas pasivas y activas para que así pueda llegar a tener un mejor confort térmico en el interior de las viviendas. (Roaf, 2018)

Como primer punto, hablaremos de la arquitectura pasiva como un diseño arquitectónico que tiene como fin el cumplir y conseguir el confort, pero sin intervenir energía eléctrica, y considera como estrategia las energías renovables. (M. Galvez, 2005) Además de recurrir a estrategias totalmente naturales en las cuales no interviene sistemas mecánicos involucrados. (W. Womeldorf, 2015)

Como siguiente punto, se considera a la arquitectura activa, como el diseño del edificio mediante tecnologías controladas los cuales pueden cumplir con la gestión de energía y el confort de los usuarios. (Transforming Construction,2018).

(fig. tomada del libro Arquitectura bioclimática, de Jean-Louis Izard y Alain Guyot.)

Materiales aislantes

Para poder lograr el confort térmico, nos basamos en la investigación de los materiales que podrían llegar a ser usados para el usuario, los cuales son llamados materiales aislantes. Los aislantes térmicos tienen el objetivo de oponer el ingreso del calor mediante la conducción, convección y radiación. (A. M. Papadopoulos, 2005).

Entre los materiales aislantes podremos basarnos en dos grupos, los materiales aislantes de origen sintético orgánico y, los materiales aislantes de origen natural orgánico. (M. Cano, 2017)

Los materiales aislantes de origen sintético orgánico son todos aquellos que provienen del bloques.

Los aislantes de origen natural orgánico provienen

de origen vegetal o animal. Entre ellos podemos encontrar materiales como paja, madera, corcho, lana, entre otros. Se tendría la posibilidad del micelio como sustituto de los materiales contaminantes ya mencionados específicamente en el ámbito de construcción. (M. Cano, 2017)

entorno térmico agradable. Al momento de plantear un buen diseño arquitectónico se deberá tener en consideración el poco y bajo impacto ambiental mediante el uso de energía, y así llegar funcionar como solución a base de un diseño sustentable. (Libedinsky, 2011). Además, que el impacto ambiental que puede llegar a generar, deberá ser considerado mediante el diseño y hacia el confort de los usuarios. (Pressman, 2007)

Proceso de fabricación.Aislantes de origen sintéticoorgánico. (Marta Palomino Cano, 2017)

Proceso de fabricación. Aislantes de origen natural orgánico. (Marta Palomino Cano, 2017)

Arquitectura sostenible Como último punto, al hablar de confort térmico, también tenemos que mencionar como este no funcionaría sin una buena gestión respecto a la arquitectura sostenible. Por esta razón el objetivo en base a los diseños arquitectónicos, se debería considerar plantear una arquitectura más sostenible, donde intervenga el medio y el usuario. (Pérez, 2016). Para así llegar a promover el confort del usuario mediante estrategias que incrementen su eficiencia energética pero siempre considerando brindar un

Para poder llegar a diferencia a la arquitectura sostenible, podemos mencionar algunos materiales que llegarían a ser usados, pero se consideraría el hecho que deben ser reciclables. Entre ellos podemos encontrar materiales renovables, reciclaje de materiales, materiales reutilizables, entre otros. (Breeam, 2008)

“Bosco Verticale.” Stefano

www.stefanoboeriarchitetti.net/project/bosco-verticale/.

Boeri Architetti,

03| MARCO NORMATIVO

Para el Marco Normativo analizamos artículos específicos del Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE) los cuales se relacionen y nos brinden las regulaciones necesarias a tomar en cuenta en nuestra propuesta de paneles modulares para techos en base a micelio para las viviendas en Pamplona Alta considerando una estructura modular de madera.

NORMA E.010

Nos proporciona información sobre los procedimientos que se tendrán que realizar trabajar con el tipo de estructura de madera con arriostres, viguetas, entre otras rectangulares con relación al largo y ancho. también nos especifica que la carga concentrada genere sobre la estructura debe estar tablas de 0.30m de ancho y que debemos fuerza cortante que se pudiera generar a raíz o fuertes vientos en el área del techo.

Figura 8. Factores modificatorios de las cargas admisibles uniones clavadas sometidas a cizallamiento simple.

Figura 9. Espesores mínimos y penetración de clavos sometidos cizallamiento simple

NORMA E.020

Nos explica la normativa y cálculos respecto viva que se deberán tomar en cuenta al tomar decisiones como longitudes e inclinación techo de la propuesta.

requisitos y realizar para madera propuesta otras secciones ancho. Esta norma concentrada que se repartida en considerar la raíz de sismos

admisibles para sometidos a

respecto a la carga momento de inclinación para el

NORMA E.110

Esta norma nos especifica los valores de transmitancia térmica máxima que se deben considerar para la zona bioclimática especifica donde se ubiquen las viviendas.

En nuestro caso, nuestra zona de trabajo se ubica en la Zona 1 con un clima Desértico Costero por lo cual nuestra transmitacia térmica máxima de techo es 2.21 W/m2k, así mismo, en esta norma se especifica el procedimiento para el cálculo de la transmitacia para la cubierta del techo.

INVESTIGACIÓN

INDIC ADOR

K m² / W

Pruebas de labo rato rio , kg/cm3 Días

C° y po rcentaje de h umeda d IN DICA DOR

Po rcentaje de m ater iales usados

Medida s está ndar en lar go, a ncho y espe sor

Adapta ble a lo s sistema s de lo sa s y vigas existe nte s

Pleurotus Ostr eatu s

04| METODOLOGÍA

MATERIALES PARA LOS PANELES A BASE DE MICELIO

Los materiales usados para la realización de las pruebas incluyen una especie de hongo, harina, y 3 diferentes sustratos, que se utilizarán para 3 diferentes pruebas y comprobar su efectividad.

Teniendo en cuenta que el espacio en el que se trabajará no es especializado, se trabajará con la especie Pleurotus Ostreatus, ya que su reproducción es la más rápida, fácil y menos costosa. (Fuentes, I., 2020)

Sustratos: cascarilla de arroz, café y avena

Debido a que el micelio crece degradando la materia orgánica, se utilizarán diversos sustratos: la cascarilla de arroz, desperdicios de café y avena. La elección de estos es por su alto índice nutricional y porque son mejor compatibles con la especie Pleurotus Ostreatus a la hora de su crecimiento. (Stamets, 2003; Oie,2000; Miles y Chang).

Para enriquecer el sustrato, se utilizará también harina. Esto debido a que la harina contiene azúcar en forma de hidratos de carbono y estimula el crecimiento del micelio.

(Chevallier, C., Eandi, M., & Kalika, S.; 2018)

Pleurotus Ostreatus Harina

FASE METODOLÓGICA 1:

Estado del arte mediante revisión bibliográfica

Se realiza una investigación previa de 20 artículos científicos para tener una base de información y determinar variables de diseño.

FASE METODOLÓGICA 2:

Creación de un prototipo de panel

Para la propuesta del panel a base de micelio, se plantea una serie de preguntas relevantes al tema a un experto en acabados de construcción: Cecilia Vega, con la finalidad de lograr definir la materialidad de las caras exteriores del panel; y a un experto en paneles modulares: Iván Izquierdo, para definir la composición, formato y unión del panel.

1. ¿Qué material considera el más adecuado para las caras exteriores de un panel hecho con biomateriales?

2. ¿Considera que la madera será eficiente para el uso que estamos proponiendo?

3. ¿Qué variables debemos considerar para determinar las medidas de los paneles?

4. ¿Considera que el panel propuesto es adaptable a muros y techos?

5. En base a sus conocimientos, ¿Considera que el micelio es adecuado para la zona de trabajo?

04| METODOLOGÍA

FASE METODOLÓGICA 3:

Preparación de la mezcla para prueba

El proceso del crecimiento del micelio implica la propagación de hifas fúngicas en un sustrato fibroso (en este caso cascarilla de arroz, residuos de café y avena) durante 4 a 7 días en condiciones ambientales correctas hasta formar una masa compuesta. El micelio tiene la capacidad de crecer en cualquier forma en un encofrado hecho de un material respirable no basado en celulosa (generalmente plástico) para evitar que el micelio se adhiera permanentemente al molde. Para la preparación de las pruebas, se adaptó el método de diseño de la mezcla propuesto por Caroline Chevallier, Martina Eandi y Samuel Kalika (2018).

Para reducir el número de bacterias en el sustrato y permitir una colonización más rápida del micelio, hervimos el sustrato durante 30 min. Luego, se escurre lo máximo posible y se deja enfriar (no se tiene que secar, el sustrato debe estar húmedo pero frio).

02

Se mezcla el sustrato con la harina y el micelio. Luego, creando distintas capas se coloca en un molde de cartón rectangular (forrado de plástico para que el micelio no invada el cartón). Para q la mezcla sea más compacta, presionamos la mezcla, sobre todo en las esquinas donde puede haber posibles agujeros. Las dimensiones de los moldes serán de 10x12cm, con espesores de 3 y 5cm para comprobar su efectividad.

03

Se sella y se cubre el molde con papel film para conservar la humedad dentro del molde, y se perfora con pequeños agujeros para que el micelio tenga oxígeno.

04| METODOLOGÍA

04

Se deja crecer durante mínimo 4 días con una temperatura entre 20°C Y 25°C y una humedad de aire de 65% aproximadamente. Se tiene que dejar en un ambiente oscuro.

05

Una vez que la muestra se vea blanca homogéneamente, el panel está listo para secarse a una temperatura de 18°C a 28°C en un horno, esto para cortar el crecimiento del micelio y deje de estar húmedo.

DOSIFICACIONES

Al igual que la preparación, las dosificaciones fueron adaptadas de los autores Caroline Chevallier, Martina Eandi y Samuel Kalika (2018), únicamente para las pruebas que se realizarán en el laboratorio. Las dosificaciones reales variarán cuando se tenga las dimensiones adecuadas del panel.

FASE METODOLÓGICA 4:

Comprobar la efectividad de la propuesta

En la tabla 2 se observa el tipo de ensayo al cual será sometido el resultado final de la mezcla que realizamos para los paneles. Este consiste en la determinación de la conductividad térmica de cada panel.

El ensayo consiste en, primero, sellar el borde de la muestra con una cinta adhesiva resistente (para conservar el calor) y aplicar calor a 12 cm de distancia durante aproximadamente 15 minutos hasta que la temperatura de la cara a la que se aplica el calor sea constante. El instrumento que medirá la temperatura será un termómetro infrarrojo digital. Una vez medido ambas caras del panel, se restan y se aplican a la fórmula. Este procedimiento se repite 3 veces por cada muestra para que el margen de error sea mínimo. Por último, los 3 resultados de cada muestra se promedian para determinar su conductividad térmica final.

05| AVANCE DE RESULTADOS

RESULTADO PROTOTIPO PANEL

La entrevista a los especialistas en acabados de construcción y paneles modulares concluyen en que se debería usar un material que proteja el panel de micelio de la humedad, que sea de fácil mantenimiento, alta durabilidad y tenga un acabado exterior liso, es por eso que se optó por el acero galvanizado, el cual se utilizará en ambas caras exteriores del panel de micelio. En cuanto a cómo serán unidos estos tres elementos, se concluyó en que no se debería perforar el panel de micelio para evitar pérdidas de calor y no malograr el material. La mejor solución sería unirlos mediante un perfil metálico en el ala exterior con tornillos de fijación, sin tocar el panel de micelio.

COMPARACIÓN FORMATOS PANELES

Unión perfil a acero galvanizado

Se realizó una revisión de formatos de paneles comerciales que actualmente hay en el mercado, con la finalidad de establecer las dimensiones del panel a base de micelio. Por consiguiente, se estableció un ancho de 1.00 m y un largo de 0.80m, considerando que la altura mínima de piso a techo de una vivienda es 2.40 m, pudiéndose utilizar 3 paneles para alcanzar esa altura.

RESULTADO CRECIMIENTO DE MUESTRAS

Para hacer un seguimiento del crecimiento del micelio en las diferentes muestras, se realizó una tabla describiendo cada muestra con diferentes variables como su consistencia, humedad, volumen, y cantidad de invasión del micelio (tabla 4). Las pruebas van hasta el día 7, en donde algunas cumplieron su tiempo de crecimiento y posteriormente se secaron en el horno como paso final, y otras necesitaron de más días para seguir creciendo.

Se puede notar que en pocos días de haber realizado la mezcla, el micelio iba invadiendo la muestra. Podemos decir que gracias a las correctas condiciones de temperatura, lugar y dosificaciones, las muestras mostraron resultados positivos.

RESULTADO PRUEBAS DE LABORATORIO

Los resultados de las pruebas de conductividad térmica muestran que en las pruebas de 5cm, los sustratos del café y cascarilla de arroz fueron los más efectivos; en contraste con las pruebas de 3cm, en donde el sustrato de avena fue el más efectivo. Los indicadores de todos los resultados son bajos, esto quiere decir que si cumple su función como aislante térmico.

Resultados conductividad térmica de muestras de 5cm

Resultados conductividad térmica de muestras de 3cm

Asimismo, se realizó un comparativo con otros materiales comerciales, pudiéndose notar que las pruebas de micelio con los sustratos son más eficientes que los materiales comerciales, ya que tienen una conductividad térmica menor.

Comparación de conductividad térmica con materiales comerciales

Universidad de Lima

Facultad de Ingeniería y Arquitectura

Carrera de Arquitectura

APROVECHAMIENTO DE LOS RESIDUOS ORGÁNICOS COMO SUSTRATO

PARA LA PRODUCCIÓN DE PANELES DE AISLANTE TÉRMICO A BASE DE MICELIO EN LA COMUNIDAD DE ACO – CONCEPCIÓN – JUNÍN, PERÚ

Seminario de construcción

Carrasco Lazo, Fiorella Karina

Fernández Flores, Abril Alexandra

Pimentel Gonzales, Daniela Alessandra

Lira Chirif, Andres Mar�n

Lima Perú Noviembre de 2022

APROVECHAMIENTO DE LOS RESIDUOS ORGÁNICOS COMO SUSTRATO PARA LA PRODUCCIÓN DE PANELES DE AISLANTE TÉRMICO A BASE DE MICELIO EN LA COMUNIDAD DE ACO CONCEPCIÓN JUNÍN, PERÚ

USE OF ORGANIC WASTE AS A SUBSTRATE FOR THE PRODUCTION OF THERMAL INSULATION PANELS BASED ON MYCELIUM IN THE COMMUNITY OF ACO CONCEPCIÓN JUNÍN, PERU.

CARRASCO

LAZO FIORELLA; FERNÁNDEZ FLORES ABRIL; PIMENTEL GONZALES, DANIELA

HIGHLIGHTS



Se estudiarán las propiedades físicas del panel de micelio con diferentes tipos de sustratos

Se buscará implementar la economía circular en un material.

Se utilizarán los residuos orgánicos que son desechados o quemados, como nueva fuente de materia prima.  Se implementará el uso de un biomaterial en la industria de la construcción, buscando la sostenibilidad.

Fecha de remisión: 22 de noviembre del 2022

Palabras clave: construcción, micelio, paneles, biomaterial, aislante térmico , residuos orgánicos , economía circular

Key words: construction, mycelium, panels, biomaterial, thermal insulation , organic waste, circular economy

Abstract: La investigación tiene por objetivo aprovechamiento de los residuos orgánicos como sustrato para la producción de paneles de aislante térmico a bas e de micelio en la comunidad de aco concepción Junín,Perú. El estudio parte del problema de las emisiones contaminantes producidas por materiales de la industria de la construcción que contienen productos químicos, y la falta del aprovechamiento de los residuos a causa de la quema de estos. Se desarrollo pruebas en el laboratorio, obteniendo como resultados acerca de la conductividad térmica de 5cm y 3cm, con muestras de café, avena y cascara de arroz. Respecto a lo que fue en las muestras de 5cm, 0.028,0.032 y 0.028 , por otro lado con la de 3cm, 0.027,0.026 y 0.031 respectivamente

Abstract: The objective of the research is the use of organic waste as a substrate for the production of thermal insulation panels based on mycelium in the community of aco concepción Junín, Peru. The study is based on the problem of polluting emissions produced by materials in the construction industry that contain chemical products, and the lack of use of waste due to their burning. Tests were developed in the laboratory, obtaining as results about the thermal conductivity of 5cm and 3cm, with samples of coffee, oats and rice husks. Regarding what was in the 5cm samples, 0.028, 0.032 and 0.028, on the o ther hand with the 3cm sample, 0.027, 0.026 and 0.031 respectively

1. Introducción

Es conocido el impacto de la construcción en el medio ambiente tanto por los procesos que involucra como por los materiales utilizados (Coelho y De Berito, 2012) Es por ello que se vuelve necesario y urgente plantear cambios respecto al tipo de materiales usados en el sector construcción teniendo en cuenta el criterio de la sostenibilidad.

Es útil considerar el uso de materiales que no generen daños al ambiente durante su ciclo de vida ya que resulta necesario para la preservación del medio ambiente y para generar edificios que aseguren espacios seguros y cómodos para los habitantes (Carolina Uribe Vélez, 2012)

Actualmente, los sectores económicos a nivel mundial, llegan a ser afectados por el uso de plásticos para la fabricación de diferentes productos, p or esta razón las economías e industrias que solo se basaban en fabricar productos a base de fibra naturales, han tenido que llegar a cerrar o dejar de

producir ya que el plástico remplaza esta demanda por ser uno de los productos más económicos y fáciles de conseguir. (Miñan. méxico, 2014).

Sin embargo, se consideró que la producción de los hongos comestibles ha llegado a tener un impacto de expansión interesante, por esta razón la competencia de precios nacional como internacionalmente han ido variado al pasar los años. (Miñan. méxico, 2014).

El uso del micelio podría tener diferentes tipos de propiedades que no tendría el impacto ambiental como lo tienen otros materiales. Una de los hallazgos favorables fue la capacidad de desarrollarse rápidamente y ser un complemento biodegradable. (G. Tudryn, 2018).

El objetivo principal de la investigación es aprovechar los residuos orgánicos que funcionen como sustrato para la producción de paneles de aislante térmico a base de micelio en la comunidad de aco concepción en Junín, Perú donde aporte una alternativa más económica y contribuya a la economía circular. Los objetivos específicos son los siguientes: Investigar acerca del micelio y sus propiedades como aislante térmico, determinar la mejor composición, formato y materialidad para el panel a emplear en la propuesta, comprobar la efectividad de la propuesta de paneles térmicos para muros a base de micelio.

La investigación se enfocará únicamente en la comunidad de aco concepción en Junín, Perú y se utilizará la especie Pleurotus Ostreatus para las pruebas en laboratorio.

Un biomaterial es todo material generado a partir de un organismo vivo. En la construcción, se ha empezado a usar biomateriales con la idea de hacer crecer nuevos materiales en vez de extraerlos y contribuir así con la economía circular (Feijóo, K., et al 2021).

Asimismo, se define el biomaterial como un material producido en su totalidad o a base de materias primas agrícolas. (Díaz, G., et al, 2021).

Después de tener un panorama general sobre los biomateriales, podemos decir que el micelio es uno de ellos. Para entender mejor la definición del micelio, se le puede comparar con las raíces de las plantas, ya que es una red de hifas entrelazadas que forman la parte corporal de los hongos (Conde, I., 2021).

Los hongos crecen degradando la materia orgánica (Fuentes Cantillana, I., 2020), es por eso que se han hecho varios experimentos mezclando el micelio con materia orgánica como la paja y las fibras de cáñamo; y se han obtenido resultados con densidades bajas (57 99 kg/m3) (Jones, M., et al, 2019. Uno de los resultados obtenidos es su conductividad térmica, con 0,04 0,08 W/m·K, pudiendo competir con otros productos de aislamiento térmico como la lana de vidrio (0,04 W/m·K) y el poliestire no extruido (0,03 W/m ·K) (Jones, M., et al 2019).

Para poder comprender la línea teórica ‘’paneles modulares’’ debemos conocer los conceptos de módulo y arquitectura modular. Se define como módulo a una unidad constructiva que genera un sistema flexible y de fácil ensamblaje (Ropero, D., Mora, A., 2013).

Así mismo, la arquitectura o construcción modular es un sistema basado en la unión e interconexión de elementos modulares que generan espacios y superficies (De la Puente, S., Espitia, J., Capera, O.,201 8)

Los paneles pueden tener funciones diferentes en relación a su estructura y a su tipo de sistema de instalación, así como por su forma y función. (Betancourt, C., 2021).

Además de entender que el organismo por sí mismo, puede llegar a conseguir la sensación y satisfacción de confort mediante un balance térmico teniendo a consideración un entorno y contexto, sin embargo, podría llegar a afectar la satisfacción de los integr antes (A. Wagner, E. Gossauer, C. Moosmann, T. Gropp, R. Leonhart,2007).

Los usuarios llegan a ser menos tolerantes a la incomodidad térmica ya que al momento de elegir una vivienda se tiene diferentes exigencias para así poder sentirse mejor climatizados (Arrieta, 2020)

Los aislantes térmicos tienen el objetivo de oponer el ingreso del calor mediante la conducción, convección y radiación. (A. M. Papadopoulos, 2005).

Entre los materiales aislantes podremos basarnos en dos grupos, los materiales aislantes d e origen sintético orgánico y, los materiales aislantes de origen natural orgánico. (M. Cano, 2017).

Los aislantes de origen natural orgánico provienen de origen vegetal o animal. Entre ellos podemos encontrar materiales como paja, madera, corcho, lana, e ntre otros. Se tendría la posibilidad del micelio como sustituto de los materiales contaminantes ya mencionados específicamente en el ámbito de construcción. (M. Cano, 2017)

Para poder llegar a diferencia a la arquitectura sostenible, podemos mencionar al gunos materiales que llegarían a ser usados, pero se consideraría el hecho que deben ser reciclables. Entre ellos podemos encontrar materiales renovables, reciclaje de materiales, materiales reutilizables, entre otros. (Breeam, 2008)

Se analizaron artículos específicos del Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE) y normas internacionales, los cuales nos brindan las regulaciones necesarias a tomar en cuenta para nuestra propuesta de paneles modulares para techos en base a micelio.

Según la Norma E.110 se concluyó que los valores de transmitancia térmica máxima que se deben considerar para la zona bioclimática especifican donde se ubiquen las viviendas.

En Perú se genera 55.7% de residuos orgánicos en el cual solo un 0.98% es usado por la población (MINAM,2020). Un porcentaje muy alto de la población considera que la quema de residuos es una de las soluciones más fáciles al tenerlos, sin embargo, no todos tienen la posibilidad de realizarlo, por esta razón llegan a considerar otras opciones para deshacers e de estos. (Venegas,2018). La agricultura es una de las actividades más usadas en el país, sin embargo, al pasar los años, la quema de residuos en la comunidad de Aco es muy frecuente debido a la producción agrícola (Cotrina,2022).

Uno de los ejemplos que nos ayudaría para el contexto es en la comunidad de aco concepción en Junín, Perú ya que consta con la mayor población existentes en el Perú teniendo 65 comunidades campesinas (III CENAGRO,2006) lo cual lograría el objetivo de tener una gran producción agrícola. Esto quiere decir que se llegaría a producir los residuos no usados mediante estas actividades. Asimismo, pudimos notar el cómo estos residuos son quemados en la comunidad de Aco, por esta razón le daríamos un segundo uso al proponerlos para la producción de los paneles.

Las variables elegidas para la investigación son referentes a los biomateriales en la construcción, el confort térmico interno en las viviendas y los sistemas de paneles modulares, entre estos, las variables elegidas están dirigidas sobre todo a desarrollar una base teórica, y brindarnos parámetros que nos ayuden en el diseño y propuesta de prototipo.

La variable de transmitancia térmica se relaciona con la investigación puesto qué nos brinda que valores mínimos debe cumplir el prototipo para ser funcional, se mide en W/m²K.

La resistencia mecánica nos sirve para lograr identificar si la integración del micelio podría llegar a afectar la resistencia mecánica del sistema existente en las viviendas, esta se mediría medi ante pruebas en laboratorios (kg/cm3).

La variable referente al tiempo de reproducción nos permite tener un mayor control en el proceso de elaboración de los bloques de micelio, este tiempo se medirá en laboratorio y en condiciones adecuadas, normalmente la reproducción completa del micelio tiene un aproximado de 3 a 4 días.

La variable acerca del tipo de clima en nos sirve para lograr definir los parámetros de diseño respecto a tamaño, grosor, materiales a usar, etc; ya que dependemos de este para deter minar dichos valores, esta se mediría mediante C° y porcentaje de humedad.

La variable composición nos ayudaría a identificar y preguntarnos ¿De qué está hecho?, ¿Cómo está hecho? y ¿Cuáles son los pasos para pasar del micelio puro a un formato de panel? Esto se mediría mediante el porcentaje de todos los materiales usados en la implementación del panel, incluyendo cubiertas.

La variable acerca de las dimensiones de los paneles nos servirá para determinar medidas estándares de paneles basándonos en los modelos existentes de manera comercial, los cuales tienen un aproximado de 1.00x1.2m y el espesor varía de 3 a 10 cm.

LINEA TEÓRICA VARIABLE CONDICIONANTE INDICADOR

Confort Término Interno

Transmitancia Térmica W/m²K Resistencia Mecánica Pruebas de laboratorio, kg/cm3

Biomateriales en la Construcción Tiempo de Reproducción Días Confort Término Interno Tipo de Clima C° y porcentaje de humedad

LINEA TEÓRICA VARIABLE DETERMINANTE INDICADOR

Composición del Panel Porcentaje de materiales usados Dimensiones del Panel Medidas estandar en largo, ancho y espesor

Paneles Modulares

Adaptabilidad del Sistema Constructivo Adaptable a los sistemas de losas y vigas existentes

Biomateriales en la Construcción Tipo de Hongo Pleurotus Ostreatus

La adaptabilidad del sistema constructivo del panel nos ayudara a determinar si el panel es capaz de adaptarse a los sistemas de vigas y losas existentes en el contexto, esto se limitará mediante el tipo de sistema constructivo existente.

El tipo de hongo que se utilizará será el Pleurotus Ostreatus ya que es el que comúnmente se usa en materiales de construcción por su rápido y fácil crecimiento.

2. Materiales y Métodos

2.1. Materiales para los paneles a base de micelio

Los materiales usados para la realización de las pruebas incluyen una especie de hongo, harina, y 3 diferentes sustratos, que se utilizarán para 3 diferentes pruebas y comprobar su efectividad.

2.1.1. Pleurotus Ostreatus

Teniendo en cuenta que el espacio en el que se trabajará no es especializado, se trabajará con la especie Pleurotus Ostreatus, ya que su reproducción es la más rápida, fácil y menos costosa. (Fuentes, I., 2020)

2.1.2. Cascarilla de arroz, café y avena.

2.1.3.

Debido a que el micelio crece degradando la materia orgánica, se utilizarán diversos sustratos: la cascarilla de arroz, desperdicios de café y avena La elección de estos es por su alto índice nutricional y porque son mejor compatibles con la especie Pleurotus Ostreatus a la hora de su crecimiento (Stamets, 2003; Oie,2000; Miles y Chang).

Harina

Para enriquecer el sustrato, se utilizará también harina. Esto debido a que la harina contiene azúcar en forma de hidratos de carbono y estimula el crecimiento del micelio. (Chevallier, C., Eandi, M., & Kalika, S.; 2018)

2.2. Métodos

2.2.1.

Estado del arte mediante revisión bibliográfica

Se realiza una investigación previa de 20 artículos científicos (tabla1) para tener una base de información y determinar variables de diseño.

2.2.2.

Creación de un prototipo de panel

Para la propuesta del panel a base de micelio, se plantea una serie de preguntas relevantes al tema a un experto en acabados de construcción: Cecilia Vega, con la finalidad de lograr definir la materialidad de las caras exteriores del panel; y a un experto en paneles modulares: Iván Izquierdo, para definir la composición, formato y unión del panel.

2.2.3.

Preparación de la mezcla para prueba

El proceso del crecimiento del micelio implica la propagación de hifas fúngicas en un sustrato fibroso (en este caso cascarilla de arroz, residuos de café y avena) durante 4 a 7 días en condiciones ambientales correctas hasta formar una masa compuesta. El micelio tiene la capacidad de crecer en cualquier forma en un encofrado hecho de un material respirable no basado en celulosa (generalmente plástico) para evitar que el micelio se adhiera permanentemente al molde. Para la preparación de las pruebas, se adaptó el método de diseño de la mezcla propuesto por Caroline Chevallier, Martina Eandi y Samuel Kalika (2018).

1. Para reducir el número de bacterias en el sustrato y permitir una colonización más rápida del micelio, hervimos el sustrato durante 30 min. Luego, se escurre lo máximo posible y se deja enfriar (no se tiene que secar, el sustrato debe estar húmedo pero frio).

2. Se mezcla el sustrato con la harina y el micelio. Luego, creando distintas capa s se coloca en un molde de cartón rectangular (forrado de plástico para que el micelio no invada el cartón). Para q la mezcla sea más compacta, presionamos la mezcla, sobre todo en las esquinas donde puede haber posibles agujeros. Las dimensiones de los mo ldes serán de 10x12cm, con espesores de 3 y 5cm para comprobar su efectividad.

3. Se sella y se cubre el molde con papel film para conservar la humedad dentro del molde, y se perfora con pequeños agujeros para que el micelio tenga oxígeno.

2.2.3.1.

4. Se deja crecer durante mínimo 4 días con una temperatura entre 20°C Y 25°C y una humedad de aire de 65% aproximadamente. Se tiene que dejar en un ambiente oscuro.

5. Una vez que la muestra se vea blanca homogéneamente, el panel está listo para secarse a una temperatura de 18°C a 28°C en un horno, esto para cortar el crecimiento del micelio y deje de estar húmedo.

Dosificaciones

Al igual que la preparación, las dosificaciones fueron adaptadas de los autores Caroline Chevallier, Martina Eandi y Samuel Kalika (2018), únicamente para las pruebas que se realizarán en el laboratorio (tabla 1). Las dosificaciones reales variarán cuando se tenga las dimensiones adecuadas del panel.

Materiales

Cantidad (gr)

Pleurotus Ostreatus (micelio) 50gr Sustrato (húmedo) 500gr Harina 50gr (10% del peso del sustrato)

Tabla 1 Dosificaciones para la mezcla del panel a base de micelio Fuente propia, basado en Chevallier, C., Eandi, M., & Kalika, S. (2018)

2.2.4.

Comprobar la efectividad de la propuesta

En la tabla 2 se observa el tipo de ensayo al cual será sometido el resultado final de la mezcla que realizamos para los paneles. Este consiste en la determinación de la conductividad térmica de cada panel.

Ensayo Fórmula

Conductividad

térmica

Leyenda

: Calor transferido en el intervalo tiempo

: Temperatura del foco caliente : Temperatura del foco frío

A: área del panel : Espesor del panel

k: Constante de conductividad térmica

Tabla 2 Ensayo de conductividad térmica Fuente propia

El ensayo consiste en, primero, sellar el borde de la muestra con una cinta adhesiva resistente (para conservar el calor) y aplicar calor (medido en Watts) a 12 cm de distancia (figura 1) durante aproximadamente 15 minutos hasta que la temperatura de la cara a la que se aplica el calor sea constante, es decir, no varíe más de 1°C. El instrumento que medirá la temperatura será un termómetro infrarrojo digital. Una vez medido ambas caras del panel, se restan y se aplican a la fórmula. Este procedimiento se repite 3 veces por cada muestra para que el margen de error sea

mínimo. Por último, los 3 resultados de cada muestra se promedian para determinar su conductividad térmica final.

3. Resultados

3.1.

Figura 1 Aplicación de calor a panel a 12cm de distancia Fuente propia

Resultado prototipo de panel

La entrevista a los especialistas en acabados de construcción y paneles modulares concluyen en que se debería usar un material que proteja el panel de micelio de la humedad, que sea de fácil mantenimiento, alta durabilidad y tenga un acabado exterior liso, es por eso que se optó por el acero galvanizado, el cual se utilizará en ambas caras exteriores del panel de micelio. En cuanto a cómo serán unidos estos tres elementos, se concluyó en que no se debería perforar el panel de micelio para evitar pérdidas de calor y no malograr el material. La mejor solución sería unirlos mediante un perfil metálico en el ala exterior con tornillos de fijación (figura 2), sin tocar el panel de micelio.

Figura 2 Unión perfil a acero galvanizado Fuente propia

Se realizó una revisión de formatos de paneles comerciales que actualmente hay en el mercado (Tabla 3), con la finalidad de establecer las dimensiones del panel a base de micelio. Por consiguiente, se estableció un ancho de 1.00 m y un largo d e 0.80m, considerando que la altura mínima de piso a techo de una vivienda es 2.40 m, pudiéndose utilizar 3 paneles para alcanzar esa altura.

Criterios / Paneles

Easy Agro 3GR Panel fachada MPF Panel fachada Panel teja Ancho (m) 1.00 m 1.10 m 1.00 m 1.00 m

Largo (m) A medida A medida A medida A medida Espesor (mm) 10 / 30 35 / 40 / 50 / 60 / 80 30 / 40 /50 20 / 30 / 40 Material Poliester Poliuretano Poliuretano Poliuretano

Uso Cubierta Muro Muro Cubiertas inclinadas

Tabla 3 Tipos de paneles en el mercado Fuente propia

3.2. Resultado crecimiento de muestras

Para hacer un seguimiento del crecimiento del micelio en las diferentes muestras, se realizó una tabla describiendo cada muestra con diferentes variables como su consistencia , humedad, volumen, y cantidad de invasión del micelio (tabla 4). Las pruebas van hasta el día 7, en donde algunas cumplieron su tiempo de crecimiento y posteriormente se secaron en el horno como paso final, y otras necesitaron de más días para seguir creciendo.

Se puede notar que en pocos días de haber realizado la mezcla, el micelio iba invadiendo la muestra. Podemos decir que gracias a las correctas condiciones de temperatura, lugar y dosificaciones, las muestras mostraron resultados positivos.

Cascarilla de arroz

Invasión de micelio: nula

Consistencia: Mezcla suelta Sequedad: Sustrato ligeramente húmedo

Invasión de micelio: se empieza a ver partes blancas del micelio Consistencia: Mezcla un poco más compacta que el día 1. Sequedad: Se empieza a ver la humedad reflejada en el papel film.

Invasión de micelio: el micelio invade más en los bordes que en el centro Consistencia: compacta Sequedad: cada vez más húmedo el papel film

Se ve que la mezcla ha crecido en volumen ya que está más pegado al papel film

Pasado una semana. La muestra se saca del molde y se puede notar que ha invadido toda la muestra y se encuentra compacto

Residuos de café

Invasión de micelio: nula

Consistencia: Mezcla suelta Sequedad: Sustrato ligeramente húmedo

Invasión de micelio: se empieza a ver partes blancas del micelio Consistencia: Mezcla un poco más compacta que el día 1 Sequedad: tiene más humedad que la de cascarilla de arroz

Invasión de micelio: cada vez invade más la muestra y uniformemente. Consistencia: compacta Sequedad: cada vez más húmedo el papel film

Se ve que la mezcla ha crecido en volumen ya que está más pegado al papel film

Pasado una semana. La muestra se saca del molde y se puede notar que ha invadido toda la muestra y se encuentra compacto. La superficie superior es menos lisa que las demás muestras

5cm

Avena

Invasión de micelio: nula

Consistencia: Mezcla más compacta que las demás Sequedad: Sustrato más húmedo que los demás (la avena absorbe más agua)

Invasión de micelio: el micelio invadió más rápido en esta prueba, incluso apoderándose de los bordes del cartón

Consistencia: Mezcla más compacta que el día 1 Sequedad: se empieza ver humedad reflejada en el papel film

Invasión de micelio: cada vez invade más la muestra y uniformemente.

Consistencia: compacta Sequedad: cada vez más húmedo el papel film

Se ve que la mezcla ha crecido en volumen ya que está más pegado al papel film

Pasado una semana. La muestra se saca del molde y se puede notar que ha invadido casi toda la muestra, faltando un poco en las caras laterales. Se encuentra más compacto que las demás muestras. La superficie superior es la más lisa que las otras muestras.

Cascarilla de arroz

Invasión de micelio: nula

Consistencia: Mezcla suelta Sequedad:

Invasión de micelio: el micelio invadió más lento que en la prueba de 5cm

Consistencia: Mezcla un poco más compacta que el día 1 Sequedad: se empieza ver

Invasión de micelio: las cascarillas de arroz son más notorias por encima, el micelio invade por adentro Consistencia: compacta Sequedad: humedo

A la semana, el micelio falta invadir la parte superior de la muestra. No es tan rígida como las pruebas de 5cm

3cm

Residuos de café

Sustrato ligeramente húmedo humedad reflejada en el papel film Se ve que la mezcla ha crecido en volumen ya que está más pegado al papel film

Avena

Invasión de micelio: nula

Consistencia: Mezcla suelta Sequedad: Sustrato ligeramente húmedo

Invasión de micelio: se nota el contraste entre el color negro del café y el color blanco del micelio

Consistencia: sigue estando suelta Sequedad: se empieza ver humedad reflejada en el papel film, pero menos que en la prueba de 5cm

Invasión de micelio: cada vez invade más la muestra y uniformemente. Aun se ven partes negras del café

Consistencia: compacta Sequedad: cada vez más húmedo el papel film Se ve que la mezcla ha crecido en volumen ya que está más pegado al papel film

A la semana, el micelio ha invadido la mayoría de la muestra. No es tan rígida como las pruebas de 5cm

Invasión de micelio: nula

Consistencia: Mezcla más compacta que las demás Sequedad: Sustrato más húmedo que los demás (la avena absorbe más agua)

Invasión de micelio: el micelio invadió más rápido que las demás pruebas de grosores de 3cm

Consistencia: Mezcla un poco más compacta que el día 1 Sequedad: se empieza ver humedad reflejada en el papel film

Tabla 4 Crecimiento de muestras Fuente propia

3.3. Resultado de pruebas de laboratorio

Invasión de micelio: cada vez invade más la muestra y uniformemente.

Consistencia: compacta Sequedad: cada vez más húmedo el papel film Se ve que la mezcla ha crecido en volumen ya que está más pegado al papel film

A la semana, el micelio ha invadido toda la muestra. No es tan rígida como las pruebas de 5cm. Es húmeda en todas sus caras

Los resultados de las pruebas de conductividad térmica (figura 3 y 4) muestran que en las pruebas de 5cm, los sustratos del café y cascarilla de arroz fueron los más efectivos; en contraste con las pruebas de 3cm, en donde el sustrato de avena fue el más efectivo. Los indicadores de todos los resultados son bajos, esto quiere decir que si cumple su función como aislante térmico.

Asimismo, se realizó un comparativo con otros materiales comerciales (figura 5), pudiéndose notar que las pruebas de micelio con los sustratos son más eficientes que los materiales comerciales, ya que tienen una conductividad térmica menor.

Figura 3 Resultados conductividad térmica de muestras de 5cm Fuente propia

Figura 4 Resultados conductividad térmica de muestras de 3cm Fuente propia

Figura 5 Comparación de conductividad térmica con materiales comerciales Fuente propia

4. Discusiones

Según las variables desarrolladas en la investigación, las cuales se refieren a las condiciones óptimas para el desarrollo y elaboración del prototipo con el objetivo de generar un confort interno optimo en las viviendas, podemos determinar qu e es importante tomar en cuenta los

procesos de elaboración del sustrato elegido pues el tipo de reproducción que se tenga junto con el ambiente adecuado para la misma influyen de manera directa con los resultados respecto a sus capacidades de resistencia y adaptabilidad del panel, así mismo, las medidas estándar elegidas para el panel en base a lo estudiado en el proceso de variables nos sirve para lograr un resultado eficiente que logre cumplir con las características previstas para el prototipo al mismo tiempo que hace un uso responsable de los recursos disponibles para su fabricación.

5. Conclusiones

Mediante esta investigación se propuso diferentes métodos para estudiar y comprobar el objetivo principal del proyecto en los cuales podríamos llegar a obtener un mejor resultado mediante una nueva alternativa de material constructivo. Las conclusiones principales son:

1. Mediante las pruebas en los laboratorios pudimos producir un nuevo material constructivo totalmente sostenible para el uso de paneles modulares teniendo uno de los factores más importantes que fue funcionar como un aislante térmico. Este nuevo material, cumplió con los requisitos mínimos que se plantearon al inicio por los expertos, los cuales serían su mantenimiento, alta durabilidad y tener un acabado exterior liso.

2. El producto resultó ser económico, ya que pudimos comparar mediante los p recios actuales del mercado respecto a los materiales constructivos. Por lo que, al usar residuos nos ahorraríamos el trabajo de estar invirtiendo en un material adicional a este. Además de poder contribuir con el trabajo de las comunidades campesinas quienes se dedican al sector agrícola. Finalmente nos ayudará a tener un mejor control de los residuos ayudando al medio ambiente, que fueron generados por la quema de estos.

3. Mediante las pruebas de laboratorio pudimos comprobar acerca de las diferentes vari ables que tendría el proyecto y como estas resultarían. Uno de los principales factores fue el tiempo, ya que esto nos ayudaría en una situación real para la ejecución de un proyecto. Por lo que al tener la duración de producción controlada este podría ser una ventaja comparándolo con otros materiales.

4. Se tuvo que realizar diferentes tipos de muestras respecto al tamaño y grosor, en los cuales pudimos concluir la efectividad de cada residuo planteado, ya que dependiendo del grosor de cada muestra podría variar su uso. Por ejemplo, en las muestras de 5cm los más efectivos fueron el café y la cascararilla de arroz, sin embargo, en una muestra de 3cm, el más efectivo fue la avena. Esto nos serviría de base al momento de plantear y diferenciar que material usaríamos dependiendo del tamaño final del panel. Al finalizar las muestras, los resultados fueron casi similares respecto al grosor, por lo que nos sería más efectivo usar el más delgado para tener menos desperdicio.

5. Esta investigación ayudará a las personas quienes quisieran tener información respecto a este nuevo material constructivo, además de tener un antecedente base en el cual puedan encontrar e informarse acerca de la utilización de los residuos desechados.

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