Proyecto: Caracterización térmica de material aislante inyectable HOGARES MEJORES. Título: Caracterización térmica de material aislante inyectable

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Elena Río Alarcón
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1 C/ Isabel Torres, 1-PCTCAN E Santander, Cantabria Teléfono: , Fax: Proyecto: Caracterización térmica de material aislante inyectable HOGARES MEJORES Título: Caracterización térmica de material aislante inyectable Edición Nº: 1 Código documento: SE00123.IA Fecha: 19/04/10 Elaborado: Fco. Javier del Valle, Carmen Manteca Revisado: Roberto Miguel, Ángel Yedra SE Página 1 de 10

2 HOJA DE CONTROL DE MODIFICACIONES Y DISTRIBUCIÓN CONTROL DE MODIFICACIONES Edic. Modificaciones DISTRIBUCIÓN Externa Interna Nº copias / Soporte HOGARES MEJORES CTC 1 / Informe pdf SE Página 2 de 10

3 ÍNDICE 1 INTRODUCCIÓN CARACTERIZACIÓN TÉRMICA DEL MATERIAL AISLANTE ANÁLISIS TÉRMICO Tabique sin tratamiento IMBOLTERM Modelo IMBOLTERM CONCLUSIONES REFERENCIAS SE Página 3 de 10

4 1 INTRODUCCIÓN El objetivo del presente informe es documentar desde el punto de vista técnico la caracterización térmica de material aislante y el cálculo térmico mediante un modelo de elementos finitos de un tabique tipo. La caracterización térmica se realiza mediante la medición de la conductividad térmica de diferentes muestras. Posteriormente se realiza una simulación térmica de un modelo de elementos finitos mediante ANSYS [1] estudiando los fenómenos más característicos, conducción y convección con el entorno, que determinan la pérdida de calor a través de las distintas capas que componen el tabique tipo. Se trata de un cálculo estacionario que permite obtener la distribución de temperaturas en cada capa del tabique así como el flujo térmico que determina la pérdida de calor. Se simulan dos escenarios diferentes: Tabique convencional con cámara de aire intermedia. Tabique después del tratamiento IMBOLTERM, en el cual se inyecta material aislante en la capa antes rellena únicamente de aire. 2 CARACTERIZACIÓN TÉRMICA DEL MATERIAL AISLANTE La medición de la conductividad térmica se hizo sobre tres muestras facilitadas por HOGARES MEJORES mediante medida con analizador de conductividad térmica MATHIS TCi. Las muestras entregadas por la empresa HOGARES MEJORES han sido de poliestireno expandido (EPS). MUESTRA EPS POLITERM 1 EPS POLITERM 2 EPS NEOPOR 1 EPS NEOPOR 2 EPS PERIPOR 1 EPS PERIPOR 2 FORMATO BOLAS SUELTAS ENCAPSULADA BOLAS SUELTAS ENCAPSULADA BOLAS SUELTAS ENCAPSULADA SE Página 4 de 10

La forma de posicionar las diferentes tipologías de las muestras en el

Figura 2: Formato de medida de bolas sueltas y encapsuladas.

5 Figura 1: Imagen de las 6 muestras. Material en formato de bolas sueltas y compactado. La forma de posicionar las diferentes tipologías de las muestras en el sensor se indican en las siguientes imágenes. Figura 2: Formato de medida de bolas sueltas y encapsuladas. Por cada muestra se han tomado 5 medidas, siendo el resultado presentado el promedio de las mismas. MUESTRA Conductividad térmica (W/mK) EPS POLITERM 1 0,0365±0,0002 SE Página 5 de 10

6 EPS POLITERM 2 0,0365±0,0003 EPS NEOPOR 1 0,0363±0,0001 EPS NEOPOR 2 0,0366±0,0002 EPS PERIPOR 1 0,0359±0,0001 EPS PERIPOR 2 0,0369±0,0002 En el caso del producto NEOPOR, se ha tomado la densidad indica en la ficha técnica (25,3 kg/m 3 ), lo cual ha permitido calcular de manera indirecta el calor específico de dicho material. Calor específico: 403±27 J/kgºC En la misma ficha técnica (NEOPOR) se indica como valor de la conductividad térmica de 0,03 W/mK. Por lo tanto, los resultados anteriores se ajustan a los indicados por el fabricante. 3 ANÁLISIS TÉRMICO Para el presente cálculo se utiliza un modelo 2D de elementos finitos que representa de manera detallada todas las capas que componen el tabique tipo propuesto por Hogares Mejores S.L. Para el cálculo se considera una temperatura exterior de 9.7ºC y una temperatura interior de 20ºC. El efecto de las corrientes de aire exteriores y la convección natural se representan por medio de los coeficientes de convección típicos de estos procesos [2], indicados en la Tabla 1. La geometría y características de las capas que forman el tabique se indican en la Tabla 2. Temperatura (ºC) Coef. Convección (W/m^2 K) Interior del tabique Exterior del tabique Tabla 1: Propiedades de convección. SE Página 6 de 10

7 Figura 3: Modelo de elementos finitos 2D de tabique tipo. Capa Material Espesor (m) Densidad (Kg/m^3) Conductividad térmica λ (W/m K) 1 E Enfoscado de mortero de cemento LMP Fábrica de ladrillo macizo perforado E Enfoscado de mortero de cemento Cámara de aire sin ventilar EPS POLITHERM LHS Fábrica de ladrillo hueco sencillo Y Enlucido de yeso Tabla 2: Propiedades de los materiales Como se indica en esta tabla, en los escenarios a evaluar se modifica la conductividad térmica del material de la cámara (capa 4.1 y 4.2). SE Página 7 de 10

8 3.1 Tabique sin tratamiento IMBOLTERM Realizado el análisis térmico estacionario se obtiene el siguiente mapa de temperaturas a través del espesor del tabique: Figura 4: Distribución de temperaturas en modelo convencional El flujo térmico evacuado al exterior resulta: W Q = m 2 SE Página 8 de 10

9 3.2 Modelo IMBOLTERM Modificada la conductividad de la cámara, se realiza el mismo análisis térmico que para el modelo convencional obteniéndose el siguiente mapa de temperaturas: Figura 5: Distribución de temperaturas en modelo IMBOLTERM El flujo térmico evacuado al exterior resulta: W Q = m 2 A continuación se muestra una gráfica con la evolución de las temperaturas a lo largo del espesor del tabique: SE Página 9 de 10

10 4 CONCLUSIONES Como resultado principal se tiene que el flujo térmico evacuado al exterior se reduce en 2.85 veces al realizar el tratamiento. Esto conlleva el consiguiente ahorro económico y mejora de la eficiencia energética. TEMP-ESPESOR AIRE IMBOLTERM TEMP (ºC) ,0000 0,0500 0,1000 0,1500 0,2000 0,2500 0,3000 ESPESOR (m) Figura 6: Evolución de la temperatura 5 REFERENCIAS [1] ANSYS Engineering Analysis System, Rev. 10.0, ANSYS, Inc., Houston, PA, USA. [2] Principles of Heat Transfer, Frank Kreith, 3rd Edition. SE Página 10 de 10

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