caracterización térmica y mecánica de materiales de ......ensayo de compresión para el adobe....
TRANSCRIPT
Caracterización Térmica y Mecánica de materiales de
construcción mas usados en Ecuador. Materiales para
piso y pared.
Autor: Mario F. Bustamante Crespo
Trabajo de grado para obtener el titulo de:
Ingeniero Mecánico en Energía Y Control
Universidad Internacional SEK
Facultad de Arquitectura e Ingeniería
Introducción
La eficiencia energética, así como el diseño de edificaciones son
fundamentales.
• Ahorro de Energía.
• Pérdidas térmicas.
• Conservar el confort.
Introducción
El INER trabaja en la implementación de conceptos
energéticamente eficientes en:
Planificación.
Ejecución.
Uso de la edificación.
Objetivo
Caracterizar de forma térmica y mecánica, los
materiales de construcción.
Ayudar en el mejoramiento de eficiencia
energética para edificaciones.
Método
Los materiales analizados fueron el adobe, bloque de concreto
y madera dura.
Ubicación:
Sangolqui Sangolqui
Amagüaña Amagüaña Amagüaña
El Tingo El Tingo
Adobe
• Arcilla
• Arena
• Agua
• Agregados
Bloque de Concreto
• Cemento
• Arena
• Agua
• Cal
• Agregados
Madera Dura
• Eucalipto
• Guayacán
• Manzano Colorado
MétodoSe realizaron los procedimientos respectivos para los ensayos
destructivos y no destructivos.
En
sa
yo
s
Adobe
Resistencia a Compresión
Resistencia a Flexión
Contenido de Humedad
Conductividad térmica
Bloque de concreto
Resistencia a Compresión
Contenido de Humedad
Conductividad térmica
Madera Dura
Resistencia a Compresión
Resistencia a Flexión
Resistencia a Tracción
Contenido de Humedad
Conductividad térmica
Método
Maquina electro-hidráulica universal de la
Universidad Internacional SEK, para ensayos
mecánicos.
F.max: 600 KN
Cilindro de aceite
Cumple: ASTM, ISO
Método
Maquina de medición de conductividad térmica, del laboratorio
del INER.
• Para aislantes y materiales de construcción.
• Temperatura media: -10°C hasta 50°C
• Espesor: desde 10 hasta 200 mm
• ASTM , ISO, EN
Resultados
Ensayo de compresión para el adobe.
R.C admisible: 1 MPa (norma NTE E.080)
4,043,95
4,35
3,95
4,55
3,5
3,8
4,1
4,4
4,7
P1CA P2CA P3CA P4CA P5CA
Ca
rga
P (
KN
)
Carga P (KN)
0,20 0,19 0,20 0,18 0,21
1
0,00
0,12
0,24
0,36
0,48
0,60
0,72
0,84
0,96
1,08
Re
sis
tencia
Má
xim
a C
(M
Pa
)
P1CA P2CA P3CA P4CA P5CA Mínimo Admisible
ResultadosEnsayos de flexión para el adobe.
MOR mínima: 0,41 (MPa)
0,17
0,22
0,33
0,230,25
0,35
0,41
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
Mo
du
lo d
e r
otu
ra R
(M
Pa
)
P1AF P2AF P3AF
P4AF P5AF P6AF
Mínimo Requerido
Resultados
Ensayos para el contenido de humedad del adobe.
CH promedio: 17,14% < al 20% (NTE E.080)
18,67
12,93
26,28
11,99
19,43 20
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
Co
nte
nid
o d
e h
um
ed
ad
CH
(%
)
P1AH1 P2AH1 P3AH1 P4AH1 P5AH1 Máximo Admisible
Resultados
Ensayos para la conductividad térmica del adobe.
Conductividad térmica promedio: 0,2182 W/m K
Conductividad térmica mínima: 0,46 W/m K para 1200 Kg/m3
0,199
0,231 0,223 0,221
0,46
0,000
0,050
0,100
0,150
0,200
0,250
0,300
0,350
0,400
0,450
0,500
Co
nd
uc
tivid
ad
Té
rmic
a λ
(W/m
K)
1707017 1707018 1707019
1707020 Máximo admisible
ResultadosEnsayos de compresión para el bloque de concreto de diferentes sectores.
R.C. mínimo admisible: 2 MPa
1,27
1,82
2,28
2
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
Resis
ten
cia
a C
om
pre
sio
n R
(M
Pa
)
Lote Amagüaña Lote El Tingo Lote Sangolqui Mínimo Admisible
ResultadosEnsayos de contenido de humedad para el bloque de concreto de diferentes
sectores.
CH máximo admisible: 15 % (INEN 639)
6,93
3,34 3,14
15,00
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
14,00
16,00
Con
ten
ido
de
hu
me
da
d C
H (
%)
Lote Amagüaña Lote El Tingo Lote Sangolqui Máximo Admisible
Resultados
Ensayos de conductividad térmica para el bloque de concreto de
diferentes sectores.
C.T. mínimo: 0,88 W/m K (ASHRAE 90.1)
0,330,31 0,30
0,88
0,00
0,11
0,22
0,33
0,44
0,55
0,66
0,77
0,88
0,99
Con
du
ctivid
ad
Té
rmic
a 𝜆
(W/m
K)
Lote Amagüaña Lote El Tingo Lote Sangolqui Mínimo Admisible
ResultadosEnsayos de compresión paralela para la madera dura de la especie
colorado.
E.max admisible: Entre 22,75 y 46,1 MPa (Normas técnicas
complementarias para diseño)
18,53
35,42
28,10
22,75
46,1
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
35,00
40,00
45,00
50,00
Esfu
erz
o U
ltim
o 𝜎
𝑢(M
Pa
)
Compresión Paralela Madera dura
Guayacán Negro Eucalipto Manzano Colorado
Mínimo admisible Máximo admisible
Resultados
Ensayos de CH para compresión paralela en madera de las especies
guayacán, eucalipto y colorado.
CH admisible: Comprende de 0 a 30 %, siendo 12% el valor optimo
para realizar ensayos.
15,36
17,67
10,3212
30
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
35,00
Co
nte
nid
o d
e H
um
ed
ad
CH
(%
)
CH del ensayo de Compresión Paralela
Eucalipto Manzano Colorado Guayacán Negro
Valor Optimo Maximo Admisible
ResultadosEnsayos de compresión perpendicular para las diferentes especies de
madera dura.
E.max admisible: Desde 3,90 MPa(Ministerio del ambiente)
7,19
18,11
9,61
3,9
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
14,00
16,00
18,00
20,00
Resis
ten
cia
Má
xim
a R
(M
Pa
)
Compresión Perpendicular Madera dura
Guayacán Negro Eucalipto Manzano Colorado Mínimo admisible
Resultados
Ensayos de CH para compresión perpendicular en madera de las
especies guayacán, eucalipto y colorado.
CH admisible: Comprende de 0 a 30 %
14,34
16,25
9,90
12
30
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
35,00
Con
ten
ido
de
Hum
ed
ad
CH
(%
)
CH del ensayo de Compresión Perpendicular
Eucalipto Manzano Colorado Guayacán Negro
Valor Optimo Máximo Admisible
ResultadosEnsayos de flexión estática para las especies analizadas de madera dura.
ELP.max admisible: Desde 7,84 MPa (Normas técnicas complementarias
para diseño)
57,98
82,32
51,56
7,84
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
90,00
Esfu
erz
o M
áxim
o 𝐸𝑀𝑓
(MP
a)
Flexión Estática de Madera dura
Guayacán Negro Eucalipto Manzano Colorado Mínimo admisible
Resultados
Ensayos de CH para flexión estática en madera de las especies guayacán,
eucalipto y colorado.
CH admisible: Comprende de 0 a 30 %
15,41
26,36
9,93
12
30
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
35,00
Con
ten
ido
de
Hum
ed
ad
CH
(%
)
CH del ensayo de Flexión
Eucalipto Manzano Colorado Guayacán Negro
Valor Optimo Máximo Admisible
ResultadosEnsayos de tracción paralela para las especies analizadas de madera
dura.
E.max admisible: 9,8 a 68,7 MPa (Ministerio del ambiente)
79,03
236,99
129,04
9,8
0,00
50,00
100,00
150,00
200,00
250,00
Esfu
erz
o M
áxim
o 𝜎𝑚𝑎𝑥
(MP
a)
Tracción Paralela de Madera dura
Guayacán Negro Eucalipto Manzano Colorado Mínimo admisible
Resultados
Ensayos de CH para tracción paralela en madera de las especies
guayacán, eucalipto y colorado.
CH admisible: Comprende de 0 a 30 %
10,05
7,976,53
12
30
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
35,00
Con
ten
ido
de
Hum
ed
ad
CH
(%
)
CH del ensayo de Tracción
Eucalipto Manzano Colorado Guayacán Negro
Valor Optimo Máximo Admisible
ResultadosEnsayos de conductividad térmica para la madera dura.
C.T. mínimo: 0,159 W/m K (Transferencia de calor y masa de Cengel)
0,105
0,160
0,236
0,159
0,000
0,050
0,100
0,150
0,200
0,250
Con
du
ctivid
ad
Té
rmic
a 𝜆
(W/m
K)
Guayacán Negro Manzano Colorado Eucalipto Mínimo Admisible
Discusiones
Adobe:
Los agregados son esenciales para mejorar las
propiedades de los materiales.
Es fundamental el tiempo de secado de las
probetas para los ensayos.
La conductividad térmica es mayor que la del
bloque de concreto.
Discusiones
Bloque de concreto:
La resistencia a la compresión varia dependiendo
de los agregados.
Las dimensiones de los bloques varían
dependiendo de la productora.
El punto optimo de fraguado del bloque es
fundamental para mejorar las propiedades.
La conductividad térmica tuvo mejores resultados.
Discusiones
Madera dura:
Son una buena opción para material de piso.
Las propiedades mecánicas, son mejores
analizadas al 12% de contenido de humedad.
El secado de la madera influye en la conductividad
térmica.
Conclusiones
Los resultados del adobe para resistencia a
compresión y resistencia a flexión, son menores
significativamente.
Se obtuvieron mejores resultados de conductividad
térmica del adobe, según la densidad de la muestra.
Los resultados muestran que los bloques de
concreto del sector de Amagüaña poseen menor
resistencia a compresión en base a la norma INEN.
Conclusiones
La conductividad térmica en bloques de concreto,
es menor en base a las referencias consultadas.
La resistencia a compresión paralela, compresión
perpendicular y flexión estática, es aceptable en
madera dura
La resistencia a la tracción de la madera
guayacán, no cumple.
Conclusiones
Los resultados de conductividad térmica para
madera dura, si cumplen (norma NBE-CT).
Las muestras de madera guayacán presentan
mejor resistencia térmica.
Presentación proyecto de grado
Mario F. Bustamante Crespo