Diseño Bio-inspirado enfocado a aislamientos térmicos para construcciones habitacionales. Trabajo de grado

Abstract

RESUMEN : Este estudio presenta el diseño de un material bio-inspirado basado en la estructura del Balanus, con el objetivo de mejorar el aislamiento térmico en construcciones habitacionales. La investigación se enfocó en caracterizar las propiedades térmicas de la geometría del Balanus mediante simulaciones numéricas y experimentos, empleando diversos materiales, como concreto, arcilla y espuma de poliestireno, tanto en el núcleo como en el relleno de los modelos los cuales se simularon bajo cargas estáticas y térmicas para evaluar su comportamiento bajo diferentes condiciones de carga y temperaturas. Los resultados indicaron que las geometrías bio-inspiradas, especialmente el modelo basado en el Balanus, presentaron una mayor eficiencia térmica en comparación con ladrillos tradicionales. En particular, el uso de espuma de poliestireno como material de núcleo proporcionó un mejor rendimiento térmico, mientras que el concreto ofreció una mayor resistencia estructural. Sin embargo, se observó que las combinaciones de geometría y material juegan un papel crucial para equilibrar las propiedades térmicas y estructurales de un material. Se concluye que las geometrías bio-inspiradas tienen un gran potencial para mejorar el aislamiento térmico en construcciones habitacionales, lo que podría contribuir significativamente a la eficiencia energética y a la sostenibilidad en la industria de la construcción.

ABSTRACT : This study presents the design of a bio-inspired material based on the structure of the Balanus, aimed at improving thermal insulation in residential buildings. The research focused on characterizing the thermal properties of the Balanus geometry through numerical simulations and experiments, using various materials such as concrete, clay, and expanded polystyrene foam, both in the core and filling of the models. 3D-printed prototypes were developed and subjected to static and thermal tests to evaluate their behavior under different load and temperature conditions. The results indicated that bio-inspired geometries, particularly the model based on the Balanus, exhibited greater thermal efficiency compared to traditional bricks. Specifically, the use of polystyrene foam as the core material provided better thermal performance, while concrete offered greater structural resistance. However, it was observed that the combination of geometry and material plays a crucial role in balancing thermal and structural properties. It is concluded that bio-inspired geometries have great potential to enhance thermal insulation in residential buildings, which could significantly contribute to energy efficiency and sustainability in the construction industry.