Transcript Presentación de PowerPoint

ANALISÍS DE RETRASO TÉRMICO A BLOQUES
DE TIERRA COMPRIMIDA
Rubén Salvador Roux Gutiérrez
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE COAHUILA,
Diana Patricia Gallegos Sánchez
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE TAMAULIPAS
RESUMEN
la investigación que aborda el tema las propiedades térmicas de los Bloques
de Tierra Comprimida (BTC), la finalidad fue corroborar las ventajas de este
material de construcción alternativo, sobre los materiales convencionales
empleados en la zona sur de Tamaulipas , como regulador natural de
temperatura contra el bloque de concreto y el ladrillo recocido de la región.
Las pruebas térmicas realizadas consistieron en calcular el retraso térmico y
observar este proceso mediante el uso cámara termo gráfica.
INTRODUCCIÓN
Es desde los inicios de la humanidad el hombre ha usado la tierra para
construir. Con los avances de la tecnología de la construcción de tierra fue
evolucionando desde los orígenes primitivos de la humanidad (McHenry,2004)
Sin embargo los cambios
radicales producidos por la
revolución industrial, la
energía de bajo costo, una
rápida expansión de los
sistemas de transporte,
distribución,
y
la
preferencia por materiales
más
“modernos”,
virtualmente acabaron con
la utilización de tierra como
material de construcción.
El sector constructivo tiene un gran impacto en el ambiente por diversos factores
como: la explotación de recursos naturales, el proceso de fabricación de
materiales, la energía empleada en todos estos procesos , así como la energía
que consume la edificación a lo largo de su vida útil y los residuos que se
generan de su demolición.
Fuente:(architecture2030, 2011), Recuperado: 17/octubre/2013, en: http://architecture2030.org/
Actualmente un tercio de la humanidad se refugia de la intemperie en
construcciones de tierra. De Oteiza (2002) .
Algunas de las ventajas y desventajas de la tierra como material de
construcción son las siguientes:
Ventajas y desventajas de construcción con tierra
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Fácil y amplia disponibilidad.
Bajo costo.
Idónea en construcciones con
mano de obra.
Técnicas
de
construcción
sencilla
y
no
requieren
conocimientos,
o
equipos
sofisticados.
La población puede aprender
las técnicas y así se facilita la
autoconstrucción.
Resulta
apto
para
las
necesidades , de aislamiento
térmico y acústico.
Su fabricación consume menos
energía que el cemento y otros
materiales de construcción
modernos.
Son estéticamente agradables.
Reduce la importación de
materiales.
1.
2.
3.
4.
5.
Problemas de durabilidad (por
degradación de los fenómenos
atmosféricos, en especial el
agua)
Fragilidad
ante
desastres
naturales
como
sismos
e
inundaciones.
Debido al grosos de las paredes
se reduce el espacio efectivo.
Lenta
evolución
de
la
construcción con tierra.
Poca aceptación social.
Actualmente en México, la construcción con tierra es una técnica que
se practica de manera artesanal, no hay normas oficiales que regulen
su uso, por lo que su difusión es mínima en el mercado de la
construcción.
En esta investigación se analizaron las propiedades térmicas de
muros hechos con tierra, comparados con materiales convencionales,
algunas de estas son de acuerdo a Goulart (2004):
• Conductividad térmica (λ), calor específico (c), y densidad (ρ).
• Coeficiente de conductividad térmica (λ): Caracteriza la cantidad de
calor necesario por m2, para que se obtenga una diferencia de 1 °C
de temperatura entre las dos caras de 1m de material homogéneo
en una unidad de tiempo. Se expresa en: (W/(m.K).
• Calor específico (c): Se define como la cantidad de calor que hay
que suministrar a la unidad de masa, elevar su temperatura en una
unidad. Se expresa en J/(kg.K).
• Densidad (ρ) Cantidad de masa contenida en un determinado
volumen. Se expresa en (kg/m3).
Dentro de la expresión
“Inercia térmica” se deben
entender estos conceptos :
• Retraso térmico: es el
tiempo
transcurrido
desde que la parte de
calor absorbida por el
muro llega a la cara
opuesta.
• Amortiguamiento: es la
diferencia de energía
que hay entre la cara
expuesta del muro y la
interior.
(Climablock,2000)
Fuente:(Puppo & Puppo 1972:85)
Fuente:(Puppo & Puppo 1972:85)
FASES DE LA INVESTIGACIÓN
Concepción
de la idea y
planteamient
o
del
problema.
Investigacion
bibliográfica
del tema
Pruebas de
laboratorio al
material.
Elaboración
de unidades
de análisis.
Realización
de pruebas
térmicas.
Recoleccion
de datos y
resultados
finales.
Proceso previo a la elaboración de
BTC y pruebas de laboratorio.
Fuente: Elaboración propia. 2013
Cuadro resumen de pruebas. Fuente: Elaboración propia, 2014.
TIPO DE PRUEBA
NORMA OFICIAL
CONSULTADA
RESULTADOS ESPERADOS
Determinar el porcentaje óptimo
Eades y Grimm
de cal, para la estabilización de la
tierra
Permiten determinar la curva de
Prueba de
M-MMP-1-09-06
compactación, con esta se infiere
compactación
(México)
su masa vol. Seca máxima y su
Proctor
contenido de agua optimo
Con esta prueba se darán a
M-MMP-1-07-03
conocer los límites líquidos y
Límites de Atterberg
(México)
límites plásticos. Así determinar
con que tipo de suelo se trata
Se conocerá el porcentaje de
NMX-C-416-0NNCCE
Contracción lineal
contracción lineal que tiene el
(México)
suelo a estudiar
ASTM D6276 – 99A
(2006) e1. (EUA)
TIPO DE PRUEBA
NORMA OFICIAL
CONSULTADA
RESULTADOS ESPERADOS
Eades y Grimm
ASTM D6276 - 99a(2006)e1.
(EUA)
Determinar el porcentaje óptimo de
cal, para la estabilización de la tierra.
PH (prueba 1)
% de Cal
7.14 10.93
0
1
11.53
11.78
11.87
11.99
12.27
12.32
12.32
12.31
2
3
4
5
6
7
9
11
TIPO DE PRUEBA
Prueba de compactación
Proctor.
NORMA OFICIAL
CONSULTADA
RESULTADOS ESPERADOS
M-MMP-1-09-06 (México)
Permiten determinar la curva de
compactación, con esta se infiere su
masa vol. Seca máxima y su
contenido de agua optimo.
•
•
Peso Vol. Seco máximo:
1694 t/m3
Contenido de agua óptimo:
15.8%
TIPO DE PRUEBA
Límites de
Atterberg.
NORMA OFICIAL
CONSULTADA
RESULTADOS ESPERADOS
M-MMP-1-07-03
(México)
Con esta prueba se
darán a conocer los
límites líquidos y
límites plásticos. Así
determinar con que
tipo de suelo se trata.
EQUIPO NECESARIO









Malla #40
Copa casa grande.
Balanza.
Horno.
Vaso o recipiente.
Cápsula de porcelana.
Espátula flexible.
Cuenta gotas.
Placa de vidrio.
• Límite
líquido: 31%
• Límite
plástico:23
%
TIPO DE PRUEBA
Contracción
lineal.
NORMA OFICIAL
CONSULTADA
NMX-C-4160NNCCE (México)
RESULTADOS
ESPERADOS
EQUIPO NECESARIO
Se conocerá el
porcentaje de

contracción lineal que 
tiene el suelo a estudiar. 
Molde metálico de 10x2x2 cm.
Espátula flexible.
Horno eléctrico.
Molde.
Medida
molde.
(cm)
Medida
barra
.(cm)
% de
contracción
de la barra.
E
AA
10
10.2
9.82
9.87
1.8
1.3
Revoque 4:1 de arena y cal
Total de unidades de análisis:
2 muros BTC sencillos.
2 muros BTC sencillos revocados.
1 muro BTC doble.
1 muros BTC doble revocado.
1 muro de block convencional 20x40.
1 muro de ladrillo de barro cocido
Pruebas de conductividad térmica a muros
La prueba consiste en aplicar una fuente
de calor continua a los muros.
Se emplea una placa: 40 x 50 cm, que
cuenta con seis focos de 150 Watts, marca
Osram.
Esta placa se colocó a una medida
establecida para todos los muros de 34.5
cm de distancia del muro. Se empleó el
software HOBO ware versión 2.7.3, para
registrar la temperatura durante la prueba.
Pruebas de conductividad térmica a muros
Resultados
Temperatura máxima
Factor de
Reducción
Expuesto °C
Posterior °C
Tiempo de
retardo
Térmico
BTC sencillo sin
revoque 1
57.786
33.183
1h
1.741
BTC sencillo sin
revoque 2
54.602
32.407
1h
1.685
BTC revoque 1
55.832
30.343
1:15 h
1.840
BTC revoque 2
55.021
30.444
1:30 h
1.807
BTC doble con
revoque
55.56
25.695
4:15 h
2.162
BTC doble sin
revoque
60.918
26.671
4:15 h
2.28
Ladrillo de barro
cocido.
58.776
37.645
0:30 h
1.561
Block
64.838
34.387
0:30 h
1.886
Lado de muro
Tipo de muro
Temperaturas máximas alcanzadas en ambas caras de los muros.
70.0
Temperatura C°
60.0 57.8
60.9
54.6
55.8
55.0
55.6
64.8
58.8
50.0
40.0
30.0
20.0
10.0
0.0
37.6
33.2
32.4
30.3
30.4
25.7
34.4
Temperatura máxima
Lado Expuesto °C
26.7
Temperatura máxima
Lado Posterior °C
En base al libro de Fuentes (2001) donde
el procedimiento es el siguiente:
𝑘
𝐷𝑖𝑓𝑢𝑠𝑖𝑣𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑡é𝑟𝑚𝑖𝑐𝑎 =
𝐶𝑒. 𝜌
Donde:
D= difusividad (m2/h)
k= conductividad térmica (W/m K)
ce= calor específico (Wh/Kg K)
ρ= densidad (kg/m3)
De esta forma, el retraso térmico es:
1
∅ = 1.382. 𝑏
𝐷
Donde:
∅= retardo térmico (h)
b= espesor del material (m)
D= Difusividad térmica (m2/h)
Calculo con fórmula del retraso térmico de muros sencillo.
BTC
Coeficiente de
conductividad térmica
(W/mK)
1.1
Calor
específico
(Wh/KgK)
0.25
Tabique
0.9
Ladrillo
1.18
Tipo de
muro
2000
Difusivida
d térmica
(m²/h)
0.0022
0.27
1000
0.00333333
0.12
2.8
0.27
790
0.00553211
0.15
2.7
Comparación
Densidad
(Kg/m³)
Espesor
(m)
Retraso
térmico (h)
0.14
4.0
de resultados.
Retraso térmico (h)
Tipo de
muro
Método
Espesor (m)
matemático
Consulta
bibliográfica
Espesor (m)
Método gráfico
Espesor (m)
BTC
Tabique
0.14
0.12
1
0.5
0.14
0.12
3.96
2.76
0.15-0.20
0.10-0.20
4-5.2
2.3-5.5
Block
0.15
0.5
0.15
2.68
0.15-0.20
3.8-5.1
Para esta prueba se empleó la cámara FLUKE Ti25-Series
Fotografías termo gráficas a muro de ladrillo, BTC sencillo sin revoque BTC .
Fotografías termo gráficas a muro BTC sencillo con revoque, BTC doble si revoque.
Fotografías termo gráficas a muro de BTC doble con revoque y block.
• Retomando la hipótesis de la investigación un bloque de tierra
comprimida (BTC) tiene la capacidad de regular la temperatura en
el interior de la vivienda. Los resultados que comprueban que los
BTC mejoran la sensación de confort térmico en el interior de las
viviendas, considerablemente mejor que el block de cemento y el
ladrillo puesto que mostró un mayor retraso térmico que estos.
• se comprobó que con muros de BTC que pueden conformar una
vivienda resultará mas fresca en verano y mas caliente en invierno.
• Se consumen menos recursos energéticos y económicos debido a
que es un material de origen natural y no requiere de un proceso
de industrialización.
• Produce un ahorro en el acondicionamiento de la vivienda.