Determinación Experimental del Efecto de Recubrimientos Reflectivos sobre el Flujo de Calor a Través de Techos de Concreto en México

Transcripción

1 Centro de Investigación en Materiales Avanzados, S.C. Determinación Experimental del Efecto de Recubrimientos Reflectivos sobre el Flujo de Calor a Través de Techos de Concreto en México Dr. Ignacio R. Martín-Domínguez Energía Renovable y Protección del Medio Ambiente Chihuahua, Chih. México ignacio.martin@cimav.edu.mx

2 Introducción Metodología Resultados Conclusiones

3 Las losas de concreto reforzado horizontales son el tipo más comun de techos utilizado en viviendas en México

4

5 :00 CDT :00 CDT

6 Gasto Domestico en Energía 33% 9% 14% Acondicionamiento Climático 44% Calentador de agua Calefacción y enfriamiento Alumbrado, cocina y otros electrodomesticos Refrigeración Comisión Nacional para el Uso Eficiente de la Energía (conue.gob.mx, 2011)

7 Transferencia de Calor en Techos

8 Transferencia de Calor en Techos

9 Transferencia de Calor por Convección Convective Heat Flow T sup Conductive Heat Flow Temperature

10 Transferencia de Calor en Techos

11 11 Espectro de Radiación Térmica

12 Irradiación Solar a Nivel de Superficie Terrestre

13 Transferencia de Calor por Radiación Solar Convective Heat Flow Radiative Heat Flow T sup Reflected Radiation Conductive Heat Flow

14 Transferencia de Calor en Techos

15 Irradiación Solar vs. Emisividad Infrarroja 900 W/m 2

16 Irradiación Solar vs. Emisividad Infrarroja 900 W/m W/m 2

17 Diseño Experimental

18 Introducción Metodología Resultados Conclusiones

19 Diagrama de una Probeta con Recubrimiento y Termopares External Air T e Polyurethane Coating Variable Drill Concrete Slab T se T si 7 cm Polystirene Thermocouples Internal Air T i Positioning Screws

20 Caseta Experimental

21 Fabricación de las Probetas

22 Instrumentación

23 Planta de la Caseta

24 Vista Desde el Exterior de las Probetas

25 Sección de la caseta

26 Número de Probeta Configuración de las probetas utilizadas Descripción 1 Probeta de concreto sin recubrimiento 2 Impermeabilizante acrílico celular* blanco (1.5 L/m 2 ) 3 Impermeabilizante acrílico celular* blanco (3.0 L/m 2 ) 4 1 Espuma PU + Impermeabilizante acrílico regular rojo (1.0 L/m 2 ) 5 1 hoja de EPS + Impermeabilizante acrílico regular rojo (1.0 L/m 2 ) 6 1 hoja de EPS + Impermeabilizante acrílico celular* blanco (1.5 L/m 2 ) 7 Pasta acrílica celular* blanca texturizada (2.0 L/m 2 ) 8 ½ Polinsulate + Impermeabilizante acrílico celular* blanco (1.5 L/m 2 ) 9 Impermeabilizante acrílico regular blanco (1.0 L/m 2 ) 10 Impermeabilizante acrílico regular rojo (1.0 L/m 2 ) 11 Impermeabilizante acrílico celular* rojo (1.5 L/m 2 ) 12 Probeta de concreto celular (microesferas*) sin recubrimiento * Polymeric hollow expanded humid microspheres (Akzo Nobel Expancel, type: 461 WET 40 d25), average diameter of µm

27 Introducción Metodología Resultados Conclusiones

28 Comparación de Temperaturas Superficiales, Octubre 10, 2010: Concreto desnudo Slab 1: Bare concrete (Reference slab) Concreto + impermeabilizante acrílico celular blanco Slab 2: Celular Acrylic White (1.5 L/m2) T si T se T e T e T si T i T i Solar Irradiation T se Solar Irradiation T e T i T se T si T e T i T se T si

29 Comparación de Temperaturas Superficiales, Octubre 10, 2010: 1 de EPS + Impermeabilizante acrílico normal rojo 1 de EPS + Impermeabilizante acrílico celular blanco Slab 5: Polyestirene (1 ) + Normal Acrylic Red (1 L/m2) Slab 6: Polyestirene (1 ) + Celular Acrylic White (1 L/m2) T e T e T si T se T se T si T i T i Solar Irradiation Solar Irradiation T e T i T se T si T e T i T se T si

30 Comparación de Flujo de Calor, Octubre 10, 2010: Concreto desnudo Slab 1: Bare concrete (Reference slab) Concreto + impermeabilizante acrílico celular blanco Slab 2: Celular Acrylic White (1.5 L/m2) Heat Gain Heat Flux Heat Gain Heat Flux Solar Irradiation Solar Irradiation Heat Loss Heat Loss

31 Comparación de Flujo de Calor, Octubre 10, 2010: 1 de EPS + Impermeabilizante acrílico normal rojo 1 de EPS + Impermeabilizante acrílico celular blanco Slab 5: Polyestirene (1 ) + Normal Acrylic Red (1 L/m2) Slab 6: Polyestirene (1 ) + Celular Acrylic White (1 L/m2) Heat Gain Heat Flux Heat Gain Heat Flux Solar Irradiation Solar Irradiation Heat Loss Heat Loss

32 Comparación de Flujo de Calor, Octubre 10, 2010: Concreto + impermeabilizante acrílico celular blanco 1 de EPS + Impermeabilizante acrílico celular blanco Slab 2: Celular Acrylic White (1.5 L/m2) Slab 6: Polyestirene (1 ) + Celular Acrylic White (1 L/m2) Heat Gain Heat Gain Heat Flux Heat Flux Solar Irradiation Solar Irradiation Heat Loss Heat Loss

33 Flux de Calor, Ganancias y Pérdidas de Calor

34 Estructura Recubrimiento = Aislamiento Térmico Conductivo = Micro-esferas poliméricas

35 Estructura Recubrimiento = Aislamiento Térmico Conductivo = Micro-esferas poliméricas

36 Estructura Recubrimiento = Aislamiento Térmico Conductivo = Micro-esferas poliméricas

37 Estructura Recubrimiento = Aislamiento Térmico Conductivo = Micro-esferas poliméricas

38 Introducción Metodología Resultados Conclusiones

39 Conclusiones La importancia de los recubrimientos reflectivos/emisivos como barrera térmica en edificaciones, está subestimada en México Los efectos ópticos del recubrimiento son una barrera térmica equivalente a la resistencia térmica de los aislamientos conductivos El efecto de reducción de flujo de calor de los recubrimientos se incrementa con la adición de microesferas Para una mejor comprensión de los mecanismos de transferencia de calor radiativos, se requiere más investigación

40 Gracias!