De la biomímesis a los materiales higromórficos: Caracterización del comportamiento higromórfico de un material bicapa compuesto de madera y fibra de lino, frente a cambios de humedad relativa en la ciudad de Bogotá

Abstract

A partir de la biomímesis entendida como “soluciones basadas en la naturaleza”, se busca aportar al conocimiento específico por medio de la caracterización de un material bicapa compuesto de madera y fibra textil de lino de origen natural, bajo las condiciones de humedad de Bogotá. Proceso realizado desde la emulación del movimiento presentado en las piñas de coníferas como respuesta a los cambios de humedad. Por lo tanto, se hace necesario comprender los procesos higromórficos que generan deformaciones ante la humedad, como oportunidad de soluciones constructivas pasivas frente al control de factores medioambientales, que aprovechen las propiedades del material. Esta tesis se presenta en tres etapas de trabajo: En la primera se estudian los principios físicos que se pueden retomar del comportamiento higromórfico de las piñas de coníferas que abren sus escamas cuando se secan y se cierran cuando aumenta los niveles de humedad gracias a su estructura de tejidos bicapa. En la segunda se seleccionan los materiales a usar para emular el proceso, en la que se escoge dos tipos de lino ya que al ser fibras vegetales tienen buena absorción de agua, y potencializan la respuesta durante los ciclos de humectación/secado del bicapa, y se combina con seis tipos de chapilla y dos interfaces de unión, con el fin de presentar en la tercera etapa la caracterización del material bicapa de madera y fibra de lino con mejores respuestas bajo las variables de deformación, el tiempo de respuesta, y la integridad estructural a lo largo de varios ciclos. Para finalizar se cuantifican los resultados que permiten determinar su desempeño, las aplicaciones en el sector de la construcción y una comparación basada en investigaciones previas a una escala de laboratorio (Texto tomado de la fuente)

From the Biomimetics, which is understood as "nature-based solutions", this project aims to contribute to the specific knowledge through means of the characterization of a bilayer material made out of wood and linen textile fiber of natural origins, analyzed under the conditions of humidity in Bogotá. This process is performed through the emulation of the movement of conifer cones, which occurs as a response of changes in humidity. Therefore, it is essential to comprehend the hygromorphic processes that produces deformations due to humidity, as an opportunity to generate passive constructive solutions in order to face the control of environmental factors, to take advantage of the properties of the material.

This paper is presented in three stages of work. The first stage emphases on studying the physical principles that can be observed in the hygromorphic behavior of the conifer cones that open their scales when dry and close when humidity levels increase due to its bilayer fabric structure. In the second stage, the materials to be used to emulate this process are selected. Two types of linen are chosen, since being vegetable sourced fibers, they have good water absorption and potentiate the response during the wetting/drying cycles of the bilayer. It is combined with six types of veneer and two union interfaces, in order to present in the third stage, the characterization of the bilayer material of wood and linen fiber with better responses under the variables of deformation, response time, and structural integrity over several cycles.

Finally, the results that allow to assess performance are quantified, analyzing the applications in the construction sector and making a comparison based on previous research at a laboratory scale.