ANALISIS EXPERIMENTAL PARA DETERMINAR LA CONDUCTIVIDAD TÉRMICA EN LA TIERRA VERTIDA Dra. Yolanda G. Aranda Jimenez Arq. Quim Edgardo J. Suárez Dominguez MI 14 SIACOT SAN SALVADOR, EL SALVADOR
Vista exterior, detalle de ventanas y puerta
Vista interior colocación muebles
ALGUNOS CONCEPTOS Tierra vertida La tierra vertida es una técnica constructiva cuyos materiales principales son suelo arcilloso con agregados pétreos (Houben, Guillard, 1994) y en algunos casos cemento que estabiliza la mezcla Difusión térmica Caracteriza la rapidez con la que varia la temperatura del material ante una solicitud térmica, por ejemplo, ante una variación brusca de temperatura en la superficie. Conductividad térmica Cantidad de calor que se transmite a través de la unidad de espesor de un material, cuando la diferencia de temperatura entre ambas caras es de 1 C se representa por la letra K y equivale a 1/R (Total) = K. Tambien llamada conductancia térmica valor K
Objetivo Describir y Analizar a partir de un experimento diseñado para tal efecto, la conductividad térmica de los muros de tierra vertida de 0,25m de ancho del prototipo Metodología del experimento de conductividad térmica a nivel laboratorio Durante la fase constructiva del prototipo se tomaron muestras de los muros por medio de cilindros de acuerdo a la norma NMX-C-404-ONNCCE-2005, y se determinó la densidad a partir de la norma NMX-C-126-1982. Los cilindros se recubrieron con poliestireno expandido para evitar la transferencia de calor hacia el exterior y se colocó una fuente de calor, en 2 temperaturas por separado a 42 C, y en un segundo experimento a 60 en la cara del mismo, midiendo la temperatura en diversos puntos.
GRAFICAS DEL EXPERIMENTO DE CONDUCTIVIDAD TERMICA Se perforó el cilindro de tierra vertida a las alturas indicadas se recubrió con poliestireno para evitar perdida de calor A partir de este experimento: Se determinará el calor aplicado, en este caso se tiene la ecuación de Fourier: dt q y k dy Parrilla previamente controlada a 42 y 60 C Se introdujo el sensor de temperatura del multímetro en cada uno de los orificios. Para desarrollar el cálculo se esperará que el sistema se encuentre en estado estacionario, es decir que la temperatura no cambie con el tiempo
MEDICIONES DE LOS MUROS La casa se dividió en dos puntos, el primero fue al área de la cocina y el segundo punto, se ubico en el cuarto, y por cada punto se realizo un duplicado. Para determinar la conductividad térmica de los muros se utilizó un equipo medidor de difusividad térmica modelo: KD2 Pro Thermal Properties Analyzer de la marca Decagon Devices, inc.
TEMPERATURA OBTENIDA EN EL MURO POR MEDICION DE CONDUCTIVIDAD Measurement Time Sensor K W/(m K) rho m K/W Err Temp(0) C 24/02/2014 1:37 p.m. RK-1 0.609 1.643 0.0087 26.18 Sample ID Read Time minutes punto 2 duplicado 10 DATO REGISTRADO POR LOS DATA LOGGER MISMO MURO, MISMA FECHA Y HORA 02/24/14 01:30:00 PM 25.939 86.327 28.072 25.38
LOCALIZACION DE LOS HOBBOS Equipo de tipo Data-logger marca HobboOn set Modelo U-12 con entrada de termopares Los Data-logger son dispositivos electrónicos que registran datos a traves del tiempo de temperatura y humedad medio ambiental.
Foto 1: Muro Poniente recámara, fuente: Dra. Aranda Foto 2: Muro Cocina, fuente: Dra. Aranda Foto 3: Techo Sur fuente: Dra. Aranda Foto 4: Techo Sol o Norte fuente: Dra. Aranda
Se presentan las temperaturas del mes de agosto del 2013, debido a que es el mes con mayores temperaturas registradas en la ciudad de Tampico, Tamaulipas. Para la losa se encontró que el retraso térmico es de aproximadamente 60 minutos y una diferencia entre la temperatura interior y exterior de hasta 12 C. La sensibilidad de la medición de temperatura fue de 0,5 C. En la Figura 5 se presentan los resultados obtenidos para el muro poniente, que fue el más crítico en el experimento debido a que recibió los rayos solares durante mayor tiempo.
CONCLUSIONES 1.Se encontró que el material tiene menor conductividad térmica que la reportada para otros materiales, basados en los resultados experimentales al comprobar que se requieren hasta 5 hrs. para alcanzar la temperatura indicada por la medición en campo. 2. En laboratorio la densidad fue menor que la reportada para el concreto, la cual podría dar un indicio de su menor capacidad de transferir calor. Los cilindros estudiados mostraron un comportamiento lineal al inicio, mostrando ser exponencial cuando se visualiza el experimento de forma global, lo cual se corresponde a los comportamientos normales mostrados para transferencia de calor en sólidos. 3.Los resultados muestran un diferencial de temperatura entre la cara exterior e interior que fue mayor de 10 C tanto a nivel laboratorio como para los muros de la casa estudiada. 4. En los resultados del prototipo de vivienda se estableció que la losa, elemento expuesto a los rayos solares por más tiempo a lo largo del día, presentó un retraso térmico de 1 hora y un diferencial de temperatura de hasta 8 C. Este mismo elemento al parecer es el principal aportador de calor en los espacios interiores.