Los muros con entramado de madera que contienen masas térmicas elevadas pueden ayudar a reducir el consumo de energía; sin embargo, muchas personas no están familiarizadas con lo que constituye una "masa térmica elevada".
Los materiales con gran masa térmica absorben el calor solar durante el día y luego lo liberan mediante la radiación nocturna, moderando así las temperaturas interiores y disminuyendo los costes de aire acondicionado. Esta tecnología reduce sustancialmente las necesidades de aire acondicionado.
Termodinámica
La sostenibilidad, la resistencia y las propiedades biofílicas de la madera son bien conocidas por los constructores; sin embargo, a menudo se pasan por alto sus ventajas térmicas. Al incluir madera pesada en el diseño de un edificio, su masa térmica ayuda a regular las temperaturas interiores y, al mismo tiempo, reduce el consumo de energía y mejora los niveles de confort durante todo el año. La masa térmica se refiere a la capacidad de cualquier material para absorber, almacenar y liberar gradualmente energía térmica a lo largo del tiempo.
Los materiales de alta masa térmica, como las paredes de ladrillo y los suelos de baldosas, absorben energía de la luz solar y de fuentes internas, como las personas y los equipos, antes de liberarla lentamente durante la tarde y la noche para regular la temperatura de la vivienda y ayudar a equilibrar los cambios estacionales de la temperatura del aire exterior. Este proceso se conoce como retraso térmico.
La madera tiene una capacidad calorífica volumétrica excepcional, lo que le permite absorber grandes cantidades de energía térmica antes de disiparla lentamente cuando cambian las temperaturas. Además, su naturaleza higroscópica ayuda a regular los niveles de humedad interior y minimizar los riesgos de moho.
La madera puede servir como una eficiente batería térmica en cualquier hogar, ya que especies densas como el roble y el abeto Douglas actúan como esponjas para absorber y almacenar el calor hasta que la temperatura ambiente desciende; luego lo liberan más tarde, ahorrando consumo de energía y emisiones.
Para aprovechar al máximo sus ventajas, la masa térmica debe utilizarse junto con las adecuadas aislamiento para evitar pérdidas de calor no deseadas por corrientes de aire y fugas. Adecuado El aislamiento también garantiza que el calor absorbido por la masa térmica no se escape a través de corrientes y fugas de aire.
A la hora de determinar el grosor de la madera para su próximo proyecto, es esencial recordar que los tamaños nominales y reales pueden diferir debido a cómo se procesa. Los tamaños nominales suelen referirse a las dimensiones tal y como salen de un aserradero, mientras que los tamaños reales tienen en cuenta la contracción que se produce al secarse la madera, así como las técnicas de aserrado (aserrado plano, aserrado en despiece o aserrado en cuartos). Además, las normas regionales pueden influir en los tamaños nominales y reales; elegir un tamaño óptimo de madera puede tener un enorme efecto en la eficacia y la estética. Elegir un tamaño óptimo El tamaño de la madera puede decidir el éxito o el fracaso de un proyecto. eficiencia o valor estético ¡La elección de un tamaño de madera eficaz puede tener importantes ramificaciones tanto en la eficiencia como en los beneficios estéticos en cualquier proyecto! La elección del tamaño adecuado de la madera puede tener importantes repercusiones tanto en la eficiencia como en las cualidades estéticas de cualquier proyecto. El uso de tamaños de madera adecuados puede transformar la eficiencia y la estética de los proyectos de forma significativa y simultánea.
Conductividad térmica
La capacidad de la madera para absorber y almacenar energía térmica es una de las principales ventajas que aporta a los edificios, ya que ayuda a moderar las variaciones de temperatura al tiempo que actúa como batería térmica. Además, la madera tiene un carácter higroscópico que ayuda a controlar los niveles de humedad en el interior y reduce el riesgo de moho.
Las propiedades térmicas de la madera maciza varían en función tanto de su densidad como de su contenido de humedad, lo que hace que su evaluación mediante ensayos in situ resulte problemática y requiera mucho tiempo. Por lo tanto, los métodos de laboratorio típicos utilizados para medirlas implican el uso de muestras pequeñas que deben mantenerse en contacto con placas metálicas a temperatura constante, lo que hace que las pruebas in situ sean poco prácticas; además, estos procesos limitan el número de especímenes que pueden investigarse en un estudio.
Por ello, es imperativo desarrollar métodos más eficaces para medir la conductividad térmica de los materiales derivados de la madera. Un posible enfoque sería examinar las correlaciones entre la constante dieléctrica relativa y la conductividad térmica: la constante dieléctrica está directamente vinculada a los niveles de contenido de humedad en los materiales, por lo que esta correlación podría permitir a los usuarios predecir la conductividad de los materiales sin necesidad de establecer primero su tipo.
Como se muestra en la Fig. 6a, una puntuación R2 de 0,87 indica una fuerte relación entre las propiedades medidas de constante dieléctrica relativa y conductividad térmica de la paulownia, y sus respectivas conductividades térmicas. Además, la mayoría de las incertidumbres de medición caen dentro de 10% de la línea de regresión de la línea de regresión-indicando la mayoría de las lecturas dentro de 10% de incertidumbre-con valores más grandes denotando niveles más altos de contenido de humedad mientras que valores más pequeños representan muestras más secas.
Aunque esta correlación es alentadora, también hay que tener en cuenta que su efecto también puede verse afectado por otros factores como la dirección del grano y la anatomía de la madera. Por lo tanto, es necesario seguir investigando para desarrollar un instrumento capaz de determinar automáticamente la constante dieléctrica de un material a partir de su conductividad térmica.
Como parte de un estudio más amplio que analiza la transferencia de calor y masa entre paneles híbridos de madera contralaminada (CLT) formados por láminas de LSL y abeto rojo, recientemente hemos investigado la relación entre la conductividad térmica a través del espesor de estos materiales y el contenido de humedad, utilizando esta investigación para crear un modelo predictivo de la conductividad térmica a través del espesor entre láminas de LSL y abeto rojo con diversos contenidos de humedad.
Densidad
La densidad de la madera o peso específico es una consideración esencial a la hora de seleccionar la madera de construcción. Esta relación mide la densidad volumétrica de la madera en relación con el agua (excluyendo el aire). Por ejemplo, un metro cúbico de eucalipto tiene una densidad de 1 kg/m3.
Comparativamente, el hormigón tiene una densidad de 3 kg/m3.
El grosor de la madera y su relación con la densidad son esenciales para comprender sus propiedades mecánicas. Cuando se somete a ensayos de flexión, cizalladura, compresión o tracción, una densidad más baja significa una madera más débil, mientras que densidades más altas dan como resultado una mayor rigidez: esta propiedad hace que los suelos y las vigas sean resistentes a la deflexión excesiva de las cargas de trabajo sin que se sientan inestables y sin crear la apariencia de maderas combadas.
Aunque las diferencias entre las especies comerciales de madera son evidentes, las densidades medias de las piezas individuales dependen de factores como la velocidad de crecimiento del árbol en el momento de la tala y su contenido de humedad. Las técnicas de aserrado y las normativas regionales también influyen en estas características.
La densidad y el DAP tienen una correlación intrigante, sugiriendo que la producción del aserradero está negativamente correlacionada con la densidad del rodal mientras que está positivamente relacionada con el área basal y el volumen total de madera. Esto puede explicarse por el hecho de que los árboles de mayor densidad producen cantidades iguales de madera de aserradero y madera energética a partir de unas condiciones dadas de altura y área basimétrica.
La madera es un aislante eficaz debido a su estructura celular, que le permite almacenar calor absorbiendo aire en sus poros, actuando como un almacén de energía mientras lo libera lentamente a medida que bajan las temperaturas. Este efecto se magnifica aún más con maderas densas como el roble y el abeto Douglas, donde sus densas fibras de celulosa crean una eficaz barrera de transferencia térmica, manteniendo el calor dentro de sus estructuras y manteniendo a las personas cómodas durante todo el invierno. Los edificios de madera ofrecen el máximo confort para vivir en invierno gracias a estas propiedades del aislamiento de madera.
Contenido de humedad
La humedad es una sustancia natural que se encuentra en casi todos los materiales, impregna sus estructuras moleculares e influye enormemente en sus características físicas; el peso, la dilatación térmica, la amalgama y la conductividad eléctrica pueden verse alterados incluso por cantidades mínimas de humedad.
La producción de alimentos requiere un control preciso de la humedad, y unos niveles inadecuados pueden tener efectos devastadores. Unos niveles de humedad excesivos o deficientes pueden tener efectos adversos en todos los aspectos de las características físicas de un alimento -desde su aspecto y sabor hasta su textura-, así como en la maquinaria utilizada en la producción, al crear condensación que requiere costosas reparaciones y tiempos de inactividad.
Los productores dependen en gran medida de métodos precisos de medición del contenido de humedad para controlar la calidad de la producción, ya sea mediante métodos o instrumentos espectroscópicos, químicos, de conductividad eléctrica y termogravimétricos. Para obtener los mejores resultados, es fundamental que las muestras seleccionadas para las pruebas representen con exactitud todo el lote que se está analizando; para lograrlo, deben tomarse muestras aleatorias de todo el lote, en lugar de seleccionar zonas concretas de las que tomar muestras.
También es esencial disponer de un instrumento de ensayo capaz de medir simultáneamente el contenido de humedad y la actividad del agua. Un buen medidor de humedad debe tener la capacidad de hacer ambas cosas cargando modelos isotérmicos específicos para el material que se está probando, eliminando complejos cálculos por parte del usuario.
Un resultado rápido de la prueba es esencial para aplicarlo en el punto de producción y realizar ajustes antes de que se deteriore la calidad del producto, garantizando la máxima productividad y evitando al mismo tiempo costosas pausas en la producción o pérdidas de producto que reducirían los costes de inactividad y aumentarían la productividad.
Decagon ha abordado este reto con su instrumento de análisis de humedad AquaLab Serie 4TE Duo, que utiliza un espejo refrigerado para medir la actividad del agua de los productos antes de convertir esos datos en su contenido de humedad mediante modelos isotérmicos. Como es el único instrumento de análisis de humedad del mercado que ofrece ambas mediciones, ahorra tiempo y esfuerzo al eliminar los engorrosos procesos de cálculo.
