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EVALUACIÓN DEL DESEMPEÑO TÉRMICO DE UN MATERIAL AISLANTE ELABORADO A PARTIR DEL RAQUIS DE PALMA PROVENIENTE DE UNA

INDUSTRIA EXTRACTORA DE ACEITE

SHEILA ARISMENDI BAENA ZORAIMA SOFIA HERRERA ANDRADE

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA CARTAGENA D. T Y C.

2018

EVALUACIÓN DEL DESEMPEÑO TÉRMICO DE UN MATERIAL AISLANTE ELABORADO A PARTIR DEL RAQUIS DE PALMA PROVENIENTE DE UNA


SHEILA ARISMENDI BAENA ZORAIMA SOFIA HERRERA ANDRADE

Trabajo de grado presentado como requisito parcial para optar el título de Ingeniero Químico

DIRECTORA SONIA LILIANA GOMEZ PRADA

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA CARTAGENA D. T Y C.

2018

NOTA DE ACEPTACIÓN

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Firma del presidente del jurado

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Firma del jurado

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Firma del jurado

AGRADECIMIENTOS

Ante todo quiero agradecer a Dios Todopoderoso y la Virgen por darme la fuerza, el conocimiento, la habilidad y la oportunidad de emprender este estudio de investigación, perseverar y completarlo satisfactoriamente. Sin sus bendiciones, este logro no habría sido posible. Mi reconocimiento sería incompleto sin agradecer a la fuente principal de mi fuerza y motivación, a toda mi familia especialmente a mis padres, Seyla Baena y Manuel Arismendi, mis hermanos Giselle y Manuel, mis abuelos Benjamín, Teresa y Sol por sus consejos e incondicional apoyo durante esta etapa tan importante de mi vida. Me gustaría agradecer a mis colegas por su ayuda, compañerismo y paciencia. A todos los profesores que hicieron parte de mi formación y a mi directora Sonia Gomez cuyos consejos y ayuda durante la investigación fueron invaluables.

Sheila Arismendi Baena

AGRADECIMIENTOS

Principalmente al todo poderoso por permitirme llegar a este punto en mi vida, no obstante agradecer y dedicar este título a mis motores mis padres María Andrade y Rubén Herrera infinitas gracias por hacerme una mujer de bien y una profesional, a mi querida abuela Yesmin López que incondicionalmente me brindo apoyo en estos años cuando más lo necesitaba. Gracias a dos personas que me dieron ánimos para continuar esta dura carrera, Vicente Vargas y Julio Castro me siento enormemente agradecida por sus palabras de aliento cuando sentí que no podía continuar. A mi tutora Sonia Gómez por ser una gran guía en este proceso que ya termina. Personas que compartieron conmigo esta gran experiencia y que marcaron mi vida con su presencia Nixon M., Lauren F., Jaison A., Ana S., Juan T. y a mi compañera Adriana P. por pasar conmigo las materias y momentos más difíciles. A la Universidad de San Buenaventura seccional Cartagena, por haber sido mi segunda casa durante mi vida universitaria.

Zoraima Sofía Herrera Andrade

CONTENIDO

1. PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN ................................................................... 1

1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA............................................................ 1 1.2 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA ............................................................... 2 1.3 JUSTIFICACIÓN ........................................................................................... 3 1.4 OBJETIVOS .................................................................................................. 4

2. MARCO REFERENCIAL .................................................................................. 5

2.1 ANTECEDENTES INVESTIGATIVOS........................................................... 5 2.2 MARCO TEÓRICO ........................................................................................ 6

2.2.1 Palma de Aceite. ................................................................................... 6 2.2.2 Raquis. .................................................................................................. 7 2.2.3 Transferencia de calor .......................................................................... 8 2.2.4 Transferencia de calor por radiación. .................................................... 8 2.2.5 Transferencia de calor por Convección ................................................ 8 2.2.6 Transferencia de calor por conducción ................................................. 8 2.2.7 Conductividad Térmica. ........................................................................ 9 2.2.8 Resistencia Térmica. .......................................................................... 10 2.2.9 Transmitancia Térmica. ...................................................................... 11 2.2.10 Aislamiento Térmico. .......................................................................... 11 2.2.11 Método de Placa Caliente con Guarda (ASTM C177 y ASTM C 1044). 12 2.2.12 Potencia (física). ................................................................................. 13

2.3 MARCO LEGAL .......................................................................................... 14 2.4 MARCO CONCEPTUAL .............................................................................. 15

3. DISEÑO METODOLÓGICO ........................................................................... 18

3.1 EL TIPO DE INVESTIGACIÓN .................................................................... 18 3.2 DISEÑO ADOPTADO.................................................................................. 18 3.3 ENFOQUE ADOPTADO .............................................................................. 19 3.4 TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE LA INFORMACIÓN ............................ 19

3.4.1 Fuentes primarias ............................................................................... 19 3.4.2 Fuentes secundarias ........................................................................... 19

3.5 HIPOTESÍS ................................................................................................. 19 3.5.1 Hipótesis nula (Ho) ............................................................................. 19 3.5.2 Hipótesis Alternativa (Ha) ................................................................... 19

3.6 VARIABLES ................................................................................................ 20 3.6.1 Variables Independientes ................................................................... 20 3.6.2 Variables Dependientes ...................................................................... 20

3.7 OPERACIONALIZACIÓN DE VARIABLES ................................................. 20 3.8 PROCESAMIENTO DE LA INFORMACIÓN ................................................ 20

4. PRESENTACIÓN Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS .................................... 22

4.1 MATERIA PRIMA ........................................................................................ 22 4.2 EQUIPO DE MEDICIÓN DE CONDUCTIVIDAD TÉRMICA ......................... 31

4.2.1 Construcción del equipo medidor de conductividad térmica. .............. 31 4.2.2 Operación del equipo. ......................................................................... 32 4.2.3 Validación del funcionamiento del equipo. .......................................... 33

4.3 EXPERIMENTACIÓN.................................................................................. 35

CONCLUSIONES .................................................................................................. 49

RECOMENDACIONES .......................................................................................... 50

REFERENCIAS ..................................................................................................... 51

ANEXOS ................................................................................................................ 54

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 Conductividad Térmica de un material....................................................... 9 Figura 2 Resistencia Térmica de un material ......................................................... 10

Figura 3 Transmitancia Térmica de un material ..................................................... 11 Figura 4 Placa Caliente Con Guarda ..................................................................... 12 Figura 5 Metodología de la fabricación del material aislante ................................. 21 Figura 6 Ubicación de la toma de muestras ........................................................... 22 Figura 7 Planta procesadora de aceite de palma................................................... 22

Figura 8 Pre-Tratamiento en agua a 60°C ............................................................. 23 Figura 9 Desfibrado ............................................................................................... 23 Figura 10 Pre-tratamiento alcalino ......................................................................... 24

Figura 11 Prueba de adhesivo ............................................................................... 25 Figura 12 Moldeado de placas con PVA – propagación de espuma...................... 26 Figura 13 Placa después de moldeado .................................................................. 27

Figura 14 Determinación del porcentaje de humedad de las placas...................... 27 Figura 15 Disminución de porcentaje de humedad en horno ................................. 28 Figura 16 Micrografía óptica de la fibra de raquis sin pre-tratamiento 400X .......... 29

Figura 17 Micrografía óptica de fibra de raquis seca con PVA 400X ..................... 29 Figura 18 Micrografía óptica de la fibra de raquis con 2 horas de pre-tratamiento alcalino 400X ......................................................................................................... 30

Figura 19 Micrografía óptica de la fibra de raquis con 4 horas de pre-tratamiento alcalino 400X ......................................................................................................... 30

Figura 20 Equipo de medición de conductividad térmica ....................................... 31

Figura 21 Medición de voltaje con multímetro........................................................ 33

Figura 22 Ensayo de conductividad térmica - Placa 1.1 ........................................ 35

LISTA DE GRÁFICOS

Gráfica 1 Comportamiento de temperaturas – EPS ............................................... 34 Gráfica 2 Comportamiento de temperaturas – Placa 1.1 ....................................... 36 Gráfica 3 Comportamiento de temperaturas – Placa 1.2 ....................................... 37

Gráfica 4 Comportamiento de temperaturas – Placa 2.1 ....................................... 38 Gráfica 5 Comportamiento de temperaturas – Placa 2.2 ....................................... 39 Gráfica 6 Comportamiento de temperaturas – Placa 3.1 ....................................... 40 Gráfica 7 Comportamiento de temperaturas – Placa 3.2 ....................................... 41 Gráfica 8 Comportamiento de temperaturas – Placa 4.1 ....................................... 42

Gráfica 9 Comportamiento de temperaturas – Placa 4.2 ....................................... 43 Gráfica 10 Comportamiento de temperatura - Placa No. 5.1 ................................. 44 Gráfica 11 Comportamiento de temperatura - Placa No. 5.2 ................................. 45

LISTA DE TABLAS

Tabla 1 Composición química de la tusa en base seca ........................................... 7 Tabla 2 Análisis próximo y elemental de tusa material híbrido en base seca .......... 7 Tabla 3 Conductividad térmica de los materiales aislantes más comunes en edificación .............................................................................................................. 10 Tabla 4 Pre-tratamiento en agua a 60°C ............................................................... 23 Tabla 5 Tratamiento alcalino .................................................................................. 24 Tabla 6 Prueba de adhesivo .................................................................................. 25 Tabla 7 Análisis de humedad en las placas ........................................................... 28

Tabla 8 Cálculo de potencia .................................................................................. 32 Tabla 9 Registro de temperatura ........................................................................... 32 Tabla 10 Registro de aislante auxiliar .................................................................... 32

Tabla 11 Registro de resultados de la muestra...................................................... 33 Tabla 12 Resultados de ensayo Placa 1.1 ............................................................. 37 Tabla 13 Resultados de ensayo Placa 1.2 ............................................................. 38

Tabla 14 Resultados de ensayo Placa 2.1 ............................................................. 39 Tabla 15 Resultados de ensayo Placa 2.2 ............................................................. 40 Tabla 16 Resultados de ensayo Placa 3.1 ............................................................. 41

Tabla 17 Resultados de ensayo Placa 3.2 ............................................................. 42 Tabla 18 Resultados de ensayo Placa 4.1 ............................................................. 43 Tabla 19 Resultados de ensayo Placa 4.2 ............................................................. 44

Tabla 20 Resultados de ensayo Placa 5.1 ............................................................. 45 Tabla 21 Resultados de ensayo Placa 5.2 ............................................................. 46

Tabla 22 Conductividad promedio de las muestras ............................................... 46

Tabla 23 Resistencia y transmitancia térmica de las placas .................................. 47

Tabla 24 Espesor mínimo de placa para material aislante .................................... 48

LISTA DE ANEXOS

ANEXO A. Espesor de Placas ............................................................................... 54 ANEXO B. Medición de resistencia en el equipo ................................................... 54 ANEXO C. Presencia de hongo en raquis con prolongado tiempo de almacenamiento ..................................................................................................... 55 ANEXO D. Datos de ensayo de conductividad térmica- EPS ................................ 55 ANEXO E. Datos de ensayo- Muestra No. 1.1 ...................................................... 56 ANEXO F. Datos de ensayo – Muestra No. 1.2 ..................................................... 57 ANEXO G. Datos de ensayo - Muestra No. 2.1 ..................................................... 59

ANEXO H. Datos de ensayo - Muestra No. 2.2 ..................................................... 61 ANEXO I. Datos de ensayo - Muestra 3.1 ............................................................. 62 ANEXO J. Datos de ensayo - Muestra No. 3.2 ...................................................... 64

ANEXO K. Datos de ensayo - Muestra No. 4.1 ..................................................... 66 ANEXO L. Datos de ensayo - Muestra No. 4.2 ...................................................... 67 ANEXO M. Datos de ensayo - Muestra No. 5.5 ..................................................... 69

ANEXO N. Datos de ensayo - Muestra No. 5.2 ..................................................... 70

RESUMEN

En el presente trabajo de investigación se presentará una alternativa para las grandes cantidades de material resultante del proceso de extracción de aceite de palma provenientes de una empresa extractora de aceite en la región como respuesta a una responsabilidad ambiental y exigencias de calidad a los procesos. Para contribuir con la solución de la problemática presentada en la industria dando un valor agregado a un desecho industrial, se propone la elaboración de un material aislante a partir de este residuo orgánico, raquis de palma, y la evaluación del desempeño térmico de este. Este material aislante innovador pasó por un proceso de desfibrado, tratamientos químicos, lavados, mezclado con adhesivo, moldeado y secado. Posteriormente, se realizaron pruebas de conductividad térmica para evaluar su desempeño térmico. En la fase experimental se presenta el diseño y construcción de un equipo medidor de conductividad térmica basado en la norma ASTM C177. Con este equipo se pudo comprobar que un material elaborado a partir de la fibra de raquis con las condiciones de la muestra 3 y un espesor mínimo de 2,3 cm tendría una resistencia térmica superior a 0,25 m2·K/W y se podría utilizar como aislante térmico competente en el mercado colombiano. En el desarrollo del trabajo se podrá observar a detalle la manera como se tomaron, procesaron las muestras y los resultados obtenidos. Palabras claves: raquis, palma, aislante

EVALUACIÓN DEL DESEMPEÑO TÉRMICO DE UN MATERIAL AISLANTE ELABORADO A PARTIR DEL RAQUIS DE PALMA PROVENIENTE DE LA


1. PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN 1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA El aceite de palma africana representa el 25% de la producción de aceites vegetales en el mundo y se ha consolidado como la principal materia prima en la producción nacional de aceites, grasas animales y vegetales. Es considerado como el segundo aceite más producido sólo siendo superado por el aceite de soja [1]. Colombia tiene una frontera agrícola de 43 millones de hectáreas, de las cuales tan solo el 16,5 % se cultivan y de este porcentaje 512.000 hectáreas (1,2 %) son del cultivo de palma de aceite. De enero a Junio del 2017, la producción de aceite de palma crudo en Colombia por zonas palmeras en miles de toneladas, fueron: en la zona Oriental 392,42; Norte 203,47; en la zona Central 264,43, Suroccidental 16,56, para un total de 876,88 (miles de toneladas) nacionales [2][3]. En promedio, de cada tonelada de racimos de fruta fresca procesada, se genera 200 Kg de racimos vacíos. Según fuentes primarias dedicadas a la agroindustria de la palma de aceite, se generan 550 a 650 Ton/día de residuos orgánicos propios del proceso como el raquis, tusa o racimo que lleva los frutos de la palma africana. Sin embargo, esta práctica está asociada con la emisión de gas metano y el periodo de degradación natural de los residuos sólidos está entre 4 y 5 meses [4][5]. A partir del proceso de la extracción de aceite, el 30% de este raquis es reutilizado como abono para la misma siembra de palma debido a que contribuye en el aumento de la materia orgánica, la reincorporación de nutrientes y el ciclo geoquímico en el ecosistema, pero aun así quedan toneladas de este en forma de desecho, lo que representa un gran problema ambiental [6]. En Colombia, las seis empresas extractoras de aceite están distribuidas en Magdalena con la Empresa Biocombustibles Sostenibles del Caribe S.A., en el cesar, la Hacienda Oleoflores S.A., Ecodiesel Colombia S.A. en Santander, Bio D S.A. en Cundinamarca y Aceites Manuelita S.A. y Biocastilla en Meta. El grupo empresarial Oleoflores, es un grupo agroindustrial, integrado en toda la cadena productiva de aceite a partir de la palma aceitera. En el año 2000, se constituyó la Sociedad Promotora Hacienda Las Flores S.A. y se realiza la primera asociación de “Alianzas Productivas y Sociales”, para la palma de aceite, con 126 micro productores en los Montes de María ubicado en el municipio de María La Baja, departamento de Bolívar [5].

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Algunas de estas empresas han venido buscando alternativas para un adecuado manejo de los subproductos, no solo para generar ingresos adicionales, sino también para dar respuesta a una responsabilidad ambiental y las exigencias de calidad a los procesos. Actualmente, la preocupación por la relación entre el hombre y el entorno ambiental ha puesto el interés de muchos investigadores en diseñar y crear otros materiales a partir de residuos orgánicos que no han sido explotados. La necesidad de crear otros materiales orgánicos también se presenta por el actual uso de material particulado y fibra de vidrio en la fabricación de material de construcción y aislantes, como los paneles sándwich, que son utilizados en equipos industriales, instalaciones de almacenamiento, sector de construcción, entre otros. Por otra parte, la fabricación de materiales aislantes, por ejemplo, y de materiales compuestos se resalta en la industria por la molestia que produce el uso de la fibra de vidrio a causa de su naturaleza e incompatibilidad con la piel, ocasionando dermatitis y delicadas alergias muy difíciles de controlar [7]. De todos los contaminantes del aire, el material particulado tiene el mayor efecto en la salud humana. Las partículas finas se asocian con un amplio espectro de enfermedades agudas y crónicas, tales como cáncer de pulmón y enfermedad cardiopulmonar; a nivel mundial, se estima que causan alrededor del 8% de las muertes por cáncer de pulmón, el 5% de las muertes por causas cardiopulmonares y un 3% de muertes por infecciones respiratorias. Cabe resaltar que dentro del sector de la construcción se están utilizando materiales que han demostrado presentar riesgos al medio ambiente y la salud durante su ciclo de vida [8]. Los riesgos que así se presentan, pueden ser subsanados con el diseño y fabricación de otros tipos de materiales a partir de materia orgánica generada como desecho de producciones industriales. Es así como la fabricación de un material aislante a partir del raquis, constituye una alternativa para disminuir las emisiones de material particulado al aire. 1.2 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA

¿Cómo evaluar el desempeño térmico en un material aislante elaborado a partir del raquis de palma como alternativa de material sostenible?

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1.3 JUSTIFICACIÓN La transferencia de energía en forma de calor es muy común en procesos químicos y de otros tipos a nivel industrial, esta suele ir acompañada de otras operaciones unitarias tales como el secado de alimentos, la destilación de alcohol, la quema de combustibles y la evaporación. Esto presenta cierto requerimiento de aislamiento térmico en equipos, tuberías, ductos, tanques, entre otros para estabilizar u optimizar diferentes procesos [9]. Por esta razón, la elaboración del material aislante a partir del raquis de palma africana y la evaluación del desempeño térmico de este, surge como una alternativa para las grandes cantidades de material resultante del proceso de extracción de aceite de palma provenientes de una empresa extractora de aceite ubicada en el departamento de Bolívar y como respuesta a una responsabilidad ambiental y exigencias de calidad a los procesos. Por medio de este proyecto, se contribuye con la necesidad de la empresa y la región dándole un valor agregado a este residuo industrial y haciendo el proceso de extracción de aceite de la empresa un proceso sostenible. Así mismo, el presente proyecto es pertinente con la línea de investigación de Procesos Agroindustriales propuesta del GICI (Grupo de Investigación en Ciencias de la Ingeniería) de la facultad de ingeniería, arquitectura, arte y diseño de la universidad, la cual permite desarrollar conocimientos y habilidades necesarios para la creación de nuevos elementos de la ciencia agroindustrial incentivando a investigadores a trabajar de acuerdo a los requerimientos reales del sector como lo es agregar un valor a materias primas y aprovechar subproductos bajo el concepto de producción limpia, desarrollo sustentable y eco eficiencia. Las asignaturas del plan de estudio que respaldan el tema de investigación son Ciencia de Los Materiales, Fisicoquímica, Termodinámica, Tecnología ambiental, Física Eléctrica y Transferencia de calor, la primera se encarga del estudio de propiedades físicas y químicas de los materiales y de cómo adaptarlos a usos específicos, la segunda asignatura estudia las propiedades físicas y estructura de la materia y toda la información necesaria para la definición de sólidos, las leyes de la interacción química y las teorías que las gobiernan, la tercera asignatura estudia las diferentes formas de energía, se encarga en analizar los efectos que producen los cambios de magnitudes como la temperatura, volumen, masa, presión en los sistemas, la cuarta es conocida como aquella tecnología limpia que se utiliza sin dañar el medio ambiente, frenando los impactos negativos de la involucración humana, la quinta estudia las corrientes eléctricas, campos eléctricos, potencial y circuitos, y la última es el proceso de propagación de la energía en forma de calor por distintos medios. Esta investigación es pertinente con los lineamientos del Proyecto Educativo Bonaventuriano los cuales incitan en el estudiante la investigación formativa, la

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indagación metódica, la reapropiación del conocimiento y la autoformación, para la aplicación de principios científicos y el pensamiento propio y creativo, haciendo énfasis en el conocimiento, manejo y revisión permanente de los métodos de investigación [10]. 1.4 OBJETIVOS 1.4.1 Objetivo General Evaluar el desempeño térmico de material aislante fabricado a partir del raquis de palma proveniente de la industria extractora de aceite como alternativa de material sostenible. 1.4.2 Objetivo Específicos

Caracterizar el raquis de palma y su comportamiento fisicoquímico frente a los

diferentes factores condicionantes de aislamiento.

Elaborar un material aislante a partir del raquis de palma, con el fin de ser utilizado

en procesos industriales que necesiten aislamiento térmico.

Contrastar las propiedades termodinámicas del material fabricado frente al

desempeño térmico de otros materiales aislantes en el mercado.

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2. MARCO REFERENCIAL 2.1 ANTECEDENTES INVESTIGATIVOS La actual interacción entre el hombre y el entorno ambiental ha puesto el interés de muchos ingenieros en buscar alternativas para un adecuado manejo de los subproductos en la agroindustria y diseñar otros materiales a partir de residuos orgánicos que no han sido explotados. En 2014, Jorge Benigno Eras realizó un estudio relacionado con este proyecto el cual se titula “Evaluación del proceso de elaboración de un aglomerado para cielo raso, a partir del raquis de la palma aceitera en combinación con la cascarilla de arroz” como una opción conveniente al creciente desarrollo agroindustrial y de esta manera aportar a la descontaminación ambiental, que tanto afecta al medio ambiente en donde aborda los retos presentados en la agroindustria determinando las combinaciones óptimas del raquis, cascarilla de arroz y aglutinantes. En la fase experimental, el autor planteó un diseño de dos factores (A y B) siendo el primero una composición de 250 g de raquis y cascarilla, y el segundo una mezcla de aglutinantes (643,5 g de Blancola, 504 g de Carpincol y 500 g de Almidón). Se obtuvo como resultado que el mejor parámetro, que cumple la norma de Aglomerados Cotopaxi (5% - 11% Humedad), fue el de la humedad con: A3 (40% de raquis y 60% de cascarilla) con humedad de 9,12%, B3 (250 gramos de almidón y 252 gramos Carpincol) con 9,83% de humedad y A3B3 (40% de raquis, 60% de cascarilla y 500 gramos de Almidón) con 10,82% de humedad [11]. En 2012, dado la disponibilidad de una gran cantidad de residuos provenientes del sector agrícola, domiciliario, entre otros en la región, y atendiendo a la necesidad de reciclar estos para reducir el impacto ambiental, Felipe Eduardo Loyola Lavín desarrolló un aislante térmico empleando rastrojos de maíz para la construcción de viviendas como trabajo de grado. Como resultado de la investigación, se pudo deducir que a partir de un material que se presenta en gran cantidad y de muy fácil obtención como el rastrojo de maíz, que presentó buenas propiedades como aislante térmico, se pueden elaborar diversos materiales de construcción con buenas propiedades aislantes y a su vez disminuyendo el impacto ambiental, especialmente al reducir la quema de estos residuos, mejorando las prácticas de los agricultores [12]. En 2010, unos estudiantes de la Universidad de Illinois de los Estados Unidos crearon un tablero a partir de rastrojo de maíz, que podría ser empleado como material de revestimiento en la construcción. Con la producción de este tablero, llamado CornBoard, a base de un subproducto que generalmente se termina descomponiendo después de su cosecha liberando CO2, se evita la emisión de una gran cantidad de CO2 a la atmósfera. Es por esto que en países donde se generan gran cantidad de rastrojos, como en Estados Unidos, este material innovador es una solución a esta problemática [13].

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En 2005, debido a la acumulación de residuos del proceso de extracción de aceite de la palma aceitera, Andrés José González estudió la “Factibilidad de uso de fibra de raquis de palma aceitera para elaborar papel”. Principalmente, el autor tenía como objetivo determinar si la fibra del raquis de la palma aceitera es adecuada para elaborar papel mediante el proceso de producción en “frío”. Se comprobó que la pared celular de la fibra es demasiado gruesa con relación al diámetro de lumen, por ende existe escasa unión entre fibras durante el proceso de desfibrado. La dificultad de la fibrilación se debe a la poca exposición superficial del lumen durante la desintegración. De igual forma, existe poca cantidad de hemicelulosa expuesta que se puedan entrelazar y formar esa lámina de fibras mejor conocida como papel. Con estos resultados, se determinó que la fibra del raquis de la fruta de la palma aceitera no es una materia prima adecuada para la elaboración de papel. Este trabajo también aborda la necesidad de crear nuevos materiales a partir de residuos de la industria y permite ver la factibilidad de uno de estos en un uso específico [14]. Estos estudios previos se tomarán como marco de referencia para el presente proyecto y sus resultados como elementos significativos para el desarrollo de la investigación. 2.2 MARCO TEÓRICO 2.2.1 Palma de Aceite. La palma de aceite es una planta exclusiva de climas tropicales que crece hasta 500 metros sobre el nivel del mar. Entre los cultivos de semillas aceitosas es el que más genera aceite por hectárea. La palma de aceite tarda de 2 a 3 años para comenzar a generar frutos y los produce por más de 25 años. Existen diferentes variedades de palma de aceite se que se clasifican primordialmente por su color, forma de la hoja y composición del fruto. Tiene raíces que provienen del bulbo radical de la base del tronco que se centraliza horizontalmente en los primeros 50 metros del suelo. Esta palma proviene del Golfo de Guinea donde obtuvo su nombre científico, Elaeis Guineensis Jacq, y su nombre popular: palma africana de aceite. Los colonizadores y comerciantes portugueses introdujeron en América la palma para utilizarla como alimento para esclavos Brasileños [15].

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2.2.2 Raquis. El racimo vacío, tusa o raquis es material lignocelulóso que queda después de la separación física de los frutos de su base natural raquis durante el proceso de extracción de aceite. Esta tusa contiene hasta 2,5% de aceite vegetal y aproximadamente 65% de humedad. El raquis tiene un gran contenido de potasio y bajas concentraciones de fósforo, nitrógeno y magnesio. Se compone en un 66% de polisacáridos, principalmente de celulosa, xilano y glucano, y en un 12% de polímeros como la lignina. En las tablas 1 y 2 se observa la composición química del racimo vacío [16].

Tabla 1 Composición química de la tusa en base seca

Parámetros Rango Media

Cenizas (%) 4,8 – 8,7 6,3

Aceite (%) 8,1 – 9,4 8,9

Carbono 42 – 43 42,8

P2O5 (%) 0,65 – 0,94 42,8

K2O (%) 2,0 – 3,9 2,9

MgO (%) 0,25 – 0,40 0,3

CaO (%) 0,15 – 0,48 0,25

Boro (mg/kg) 9,0 – 11,0 10

Cobre (mg/kg) 22 – 25 23

Zinc (mg/kg) 49 – 55 51

Hierro (mg/kg) 310 – 595 473

Manganeso (mg/kg) 26 – 71 48

Relación C:N 45 – 64 54

Fuente: Centro de Investigación en Palma de Aceite, Cenipalma

Tabla 2 Análisis próximo y elemental de tusa material híbrido en base seca

Poder calorífico bruto (Btu/lb) 7689

Poder calorífico bruto (kJ/kg) 17930,7

Humedad residual (% masa) 6,1

Materia volátil (% masa) 69,5

Cenizas (% masa) 6,5

Carbono fijo (calculado, & masa) 17,9

Azufre (% masa) 0,1

Carbono (% masa) 44,8

Hidrógeno (% masa) 6,4

Nitrógeno (% masa) 0,8

Oxigeno (calculado, % masa) 35,8

Fuente: Centro de Investigación en Palma de Aceite, Cenipalma

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2.2.3 Transferencia de calor: Cuando dos cuerpos que se encuentran a temperaturas diferentes se colocan en contacto térmico, el calor fluye desde el cuerpo de mayor temperatura al de menor temperatura. El flujo neto se produce siempre en el sentido de la temperatura decreciente. Los mecanismos de transferencia de calor son: radiación, convección y conducción [17]. 2.2.4 Transferencia de calor por radiación. La radiación, es la transmisión de energía que fluye a través del espacio a la velocidad de la luz por medio de ondas electromagnéticas. Algunos materiales emiten radiación cuando se ponen en contactos con agentes externos, como descargas eléctricas, bombardeo de electrones, o radiación de longitudes de onda determinadas. Todos los cuerpos a temperaturas mayores al cero absoluto emiten una radiación que es independiente de los agentes externos. La radiación que resulta únicamente de la temperatura se denomina radiación térmica [17]. 2.2.5 Transferencia de calor por Convección. La transferencia de calor por convección se presenta cuando una superficie sólida se pone en contacto con un gas o un líquido a temperatura diferente de la superficie. La fuerza de flotación necesaria para mover el fluido es proporcionada por la diferencia de densidad en el fluido durante el proceso de calentamiento. La convección libre o natural es una consecuencia del movimiento del fluido [9]. 2.2.6 Transferencia de calor por conducción: El calor pasa a través de materiales sólidos por medio de la conducción. La velocidad a la que esto sucede depende de la conductividad térmica del material. La humedad aumenta inmediatamente la conductividad térmica, siendo el limite el del agua pura que tiene una

conductividad de 0,6059 W/mK a 20°C [18].

La relación básica de flujo de calor por conducción es la proporcionalidad existente entre el flujo de calor y el gradiente de temperatura. Esto se conoce como la ley de Fourier:

𝑄

∆𝑡=

𝑘𝐴

𝑥(𝑇1 − 𝑇2) (1)

Dónde: Q = Velocidad de flujo de calor en dirección normal a la superficie A = área de la superficie T = temperatura X = distancia medida en dirección normal a la superficie K = conductividad térmica La constante de proporcionalidad k es una propiedad física de la sustancia que se denomina conductividad térmica. Al igual que la viscosidad newtoniana μ, es una de las propiedades de transporte del material [17].

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2.2.7 Conductividad Térmica. La conductividad térmica es una propiedad física del material que evidencia su habilidad de conducción de calor. Es una de las propiedades de transporte del material, el cociente de la densidad del flujo térmico y el gradiente de temperatura (W/mK). El rango de valores de conductividad en los materiales es extenso. Este va desde los de menor conductividad o aislantes, como el caso de la espuma de poliuretano (0,026 W/mK), y los de mayor conductividad o conductores, como el cobre (389 W/mK) [19].

El coeficiente de conductividad térmica (λ) se define como el flujo de calor en

vatios necesario por metro2para que para que a través de un metro se obtenga

una diferencia de calor entre las caras de 1°C. Sus dimensiones son por lo tanto

Watts/metro°C o W/mK [18].

Figura 1 Conductividad Térmica de un material

Fuente: R. M. E. Diamant, Thermal and Acoustic Insulation. Butterworth-Heinemann, 1986.

El factor K de un aislamiento es una unidad utilizada para medir los materiales aislantes de acuerdo con su capacidad de reducir la transmisión de calor, y es una característica de cualquier material que solo depende de la naturaleza y homogeneidad de este, y nunca del área, espesor o forma del material [20].

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Tabla 3 Conductividad térmica de los materiales aislantes más comunes en edificación

Denominación Origen Conductividad [W/mk]

Lana de roca (SW) Mineral 0,03 – 0,05

Lana de vidrío (GW) Mineral 0,03 – 0,05

Poliestireno expandido (EPS)

Sintético 0,029 – 0,053

Poliestireno extruido (XPS)

Sintético 0,025 – 0,04

Poliuretano o Polisocianurato (PUR)

Sintético 0,019 – 0,040

Perlita Expandida (EPB) Mineral 0,04 – 0,060

Vidrio celular (CG) Mineral 0,035 – 0,055

Lana de oveja (SHW) Animal 0,035 – 0,050

Algodón (CO) Vegetal 0,029 – 0,040

Cáñamo (HM) Vegetal 0,037 – 0,045

Celulosa (CL) Vegetal 0,034 – 0,069

Corcho (ICB) Vegetal 0,034 – 0,1

Fibras de coco (CF) Vegetal 0,043 – 0,047

Lino (FXL) Vegetal 0,037 – 0,047

Virutas de madera (WF) Vegetal 0,038 – 0,107

Fuente: Instituto Valenciano de la Edificación, 2011.

2.2.8 Resistencia Térmica. La resistencia térmica es una propiedad física de los materiales que mide la capacidad que tiene a oponerse al flujo de calor. Se puede utilizar para comparar materiales aislantes que tengan diferente conductividad termica y diferentes espesores. Cuanto mayor sea el coeficiente de resistencia termica, mejor es el comportamiento como aislante termico, al otorgar mayor resistencia al paso del calor.

Figura 2 Resistencia Térmica de un material


11

La resistencia térmica (R) se obtiene al dividir el espesor de un material por su conductividad térmica:

𝑅 = 𝑒

𝜆 (2)

Donde: R = resistencia térmica (m2K/W) e = espesor del material (m)

λ = conductividad térmica (W/mK)

La resistencia térmica total Rt de un cerramiento es la suma de las resistencias térmicas superficiales y la resistencia térmica de las diferentes capas que lo componen [21].

2.2.9 Transmitancia Térmica. Propiedad física que poseen los materiales, la cual mide la cantidad de energía que atraviesa un elemento por unidad de superficie y tiempo, es decir, es la propiedad que mide el calor que se gana o se pierde a través de un cuerpo formado por una o más capas de material cuando existe un gradiente térmico. Cuanto menor sea su valor mejor será el comportamiento térmico del aislante.

Figura 3 Transmitancia Térmica de un material


La transmitancia térmica se calcula sacando el inverso de la resistencia térmica:

𝑈 =1

𝑅 (3)

Dónde: U = Transmitancia térmica (W/m2K) R = Resistencia térmica (m2K/W) 2.2.10 Aislamiento Térmico. Una respuesta para disminuir el intercambio de calor y proporcionar una resistencia al flujo de calor fue la creación de aislamiento

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térmico. El aislamiento térmico se pude considerar un método para reducir la perdida de energía. Tiene como intención mantener fríos los medios fríos, y caliente los medios calientes por medio de la prevención de flujo de calor. Esto se lleva a cabo cuando se recubre una superficie con materiales aislantes y se aísla térmicamente reduciendo la transferencia de calor. Se define como material aislante todo aquel material cuya principal característica física es su baja conductividad térmica. La conductividad térmica es la característica que expresa la mayor o menor dificultad del material para permitir la transferencia de calor [22]. El Código Técnico de la Edificación en España considera aislante térmico aquel material que tenga una conductividad térmica menor que 0,060 W/mK y una resistencia térmica mayor que 0,25 m2K/W [21]. 2.2.11 Método de Placa Caliente con Guarda (ASTM C177 y ASTM C 1044).Este método de ensayo estandarizado para la medición del flujo de calor en estado estacionario establece el criterio de mediciones de laboratorio en un entorno controlado por medio del aparato de placa caliente con guarda [23]. Este método de ensayo abarca el modo de medición de una sola cara referenciando la norma ASTM C 1044.

Figura 4 Placa Caliente Con Guarda

Fuente: ASTM C 1044

Se calcula el flujo de calor a través del aislante auxiliar de la siguiente forma:

𝑄′ = 𝐶′𝐴(𝑇ℎ′ − 𝑇𝐶

′) (4)

Donde: Q’ = Flujo de calor a través de la sección del aislante auxiliar, W. A = Superficie de placa caliente, m2. Th’ = Temperatura de la superficie de la placa caliente en contacto con el aislante auxiliar, K. Tc’ = Temperatura de la superficie de la placa fría auxiliar, K.

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C’ = Conductancia térmica del aislante auxiliar a la temperatura correspondiente a (Th’ – Tc’)/2 Se calcula la conductancia térmica del aislante auxiliar:

𝐶′ = 𝜆𝑎

𝑒 (5)

Dónde: C’ = Conductancia térmica del aislante auxiliar (W/m2K) e = espesor del material (m)

λa = conductividad térmica del aislante auxiliar a la temperatura correspondiente a

(Th’ – Tc’)/2 (W/mK) El flujo de calor a través de la muestra es el siguiente:

𝑄 = 𝑄𝑚 − 𝑄′ (6)

Dónde: Q = Flujo de calor a través de la sección de la muestra, W Qm = Potencia de entrada a la placa caliente, W. Q’ = Flujo de calor a través de la sección del aislante auxiliar, W. Se calcula la conductividad térmica de la muestra:

𝜆 = 𝑄𝑒

𝐴(𝑇ℎ− 𝑇𝑐) (7)

Dónde: Q = Flujo de calor a través de la sección de la muestra, W A = Superficie a través de la cual pasa Q, m2. e = espesor de la muestra, m. Th = Temperatura superficial de la placa caliente en contacto con la muestra, K. Tc = Temperatura superficial de la placa fría, K. 2.2.12 Potencia (física). Capacidad que posee un equipo para realizar un determinado trabajo o bien es la cantidad de trabajo que realiza un equipo por unidad de tiempo; así mismo es conocida como la razón de conversión de la energía eléctrica en otras formas de energía, su medida es expresada en vatio (W), sus múltiplos más empleados son el kilovatio (kW) y el megavatio (MW), mientras que el submúltiplo corresponde al mili vatio (mW). La energía que en si es aprovechada cuando ponemos en función un equipo eléctrico se denota como potencia activa (P), esta misma es la que realmente proporcionan las empresas eléctricas y se recibe en los hogares registrada por el contador que instala la empresa suministradora para medir el consumo total de la energía; además de ser la que utilizan todos los dispositivos que manipulamos normalmente y a diario [24].

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El consumo de potencia está determinado por la resistencia del circuito, voltaje de entrada y la corriente que utiliza: esta es llamada la Ley de Watt:

𝑃 = 𝑉 ∙ 𝐼 (8) Dónde: P = potencia en Watts V = voltaje en Voltios I = intensidad o corriente en Amperios Para el cálculo del Voltaje es utilizada la Ley de Ohm, postulado que establece que un diferencial de potencial que es aplicado a los extremos de un material conductor será proporcional a la intensidad de la corriente que atraviesa dicho conductor, los materiales que obedecen esta ley son conocidos como Óhmicos ya que el valor de la resistencia no depende de la corriente [25]. Matemáticamente la Ley de Ohm se expresa:

𝑉 = 𝐼 ∙ 𝑅 (9) Dónde: V = voltaje en Voltios I = intensidad o corriente en Amperios R = resistencia en Ohmios Despejando la intensidad, se tiene:

𝐼 =𝑉

𝑅 (10)

Reemplazando I en la ecuación numero 8:

𝑃 = 𝑉 ∙𝑉

𝑅 (11)

Finalmente se obtiene la potencia en función de voltaje y resistencia:

𝑃 =𝑉2

𝑅 (12)

2.3 MARCO LEGAL El marco jurídico sobre el cual se debe regir la gestión ambiental, manejo de recursos naturales, desarrollo agropecuario y salud en Colombia se muestra con las siguientes leyes y decretos. Artículo 80. Por el cual, el Estado planificará el manejo y aprovechamiento de los recursos naturales, para garantizar su desarrollo sostenible, su conservación, restauración o sustitución. Además, deberá prevenir y controlar los factores de

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deterioro ambiental, imponer las sanciones legales y exigir la reparación de los daños causados. Decreto 948 de 1995 por el cual se reglamentan la ley 23 de 1973, ley 99 de 1993 y el decreto 2811 de 1974 en relación con la prevención y control de la contaminación atmosférica y la protección de la calidad del aire. Decreto 979 de 2006 por el cual se modifica el decreto 948 de 1995 decretó La norma de calidad anual, o nivel de inmisión anual, se expresa tomando como base el promedio aritmético diario en un año de concentración de gases y material particulado PM10, y el promedio geométrico diario en un año de la concentración de partículas totales en suspensión. Decreto 2811 de 1974 por el cual se dicta el Código Nacional de Recursos Naturales Renovables y de Protección al Medio Ambiente. Ley 99 de 1993 por la cual se crea el Ministerio del Medio Ambiente, se reordena el Sector Público encargado de la gestión y conservación del medio ambiente y los recursos naturales renovables, se organiza el Sistema Nacional Ambiental, SINA, y se dictan otras disposiciones. Ley 101 de 1993 por el cual se definen los lineamientos generales del desarrollo agropecuario y pesquero. Debido que en Colombia no existen leyes que regulen materiales aislantes, se recurrió a normas no obligatorias: Código Técnico para la Edificación, España 2006. ASTM C870 Standard Practice for Conditioning of Thermal Insulating Materials ENERGY STAR Certified Homes, Version 3 (Rev. 08) National Program Requirements, EEUU 2015. 2.4 MARCO CONCEPTUAL AISLAMIENTO AUXILIAR: Aislamiento colocado en la parte posterior de la superficie caliente, en lugar de un segundo ensayo cuando se utiliza el modo de medición de una sola cara referenciando la norma ASTM C 1044. CALOR ESPECÍFICO: Característica del material que determina la cantidad de calor necesario (J) para aumentar un grado (1K) la temperatura de una unidad de masa (Kg). El calor específico determina la capacidad de un material para acumular calor expresado en J/KgK [19].

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CERO ABSOLUTO: Es la temperatura más baja posible -273.15°C o 0° Kelvin. En teoría, las partículas subatómicas perderían toda su energía, por lo que los electrones y protones se unirían en una “sopa cuántica” [26]. CIRCUITO ELECTRICO: Conjunto de resistencias, fuentes, interruptores, u otros elementos que unidos entre sí permiten establecer una corriente entre dos puntos para aprovechar la energía eléctrica. CONDUCTANCIA TÉRMICA, C: La tasa de tiempo del flujo de calor en estado estacionario a través de un área unitaria de un material o construcción inducida por una diferencia de temperatura unitaria entre las superficies del cuerpo (W/m2K) [27]. DENSIDAD: Define el coeficiente entre la cantidad de masa (Kg) que caracteriza el material y el volumen unitario (m³). Masa volumétrica de un material que se mide en Kg/m³ [19]. DIMMER: Circuito electrónico que es capaz de controlar la intensidad de la corriente, o variar la velocidad angular de un motor de corriente alterna de forma manual. EMPTY FRUIT BUNCHES (EFB): Racimos de fruta vacíos, son los racimos que quedan después de retirar la fruta [4]. EXTRACCIÓN: Se define como una técnica de separación en la que el producto es un componente orgánico de una mezcla de reacción, también puede buscarse aislarlo de sus fuentes naturales por medio de un disolvente. FLUJO DE CALOR, Q: La cantidad de calor transferido a o desde un sistema en tiempo unitario (W) [27]. FRESH FRUIT BUNCHES (FFB): Racimos de fruta fresca provenientes de la palma africana [4]. GUARDA (según Norma ASTM C177) Promueve el flujo de calor unidimensional. HEMICELULOSA: Conjunto de polisacáridos diferentes de las celulosas que siempre se encuentran unidos a la lignina formando el complejo hemiceluloso. Sus polímeros se encuentran formados por tres tipos de moléculas: azucares simples, ácidos urónicos y grupos acetilos [28]. LIGNINA: Sustancia natural que forma parte de la pared celular de muchas células vegetales, a las cuales da dureza y resistencia.

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LIGNOCELULOSO: Principal componente de la pared celular de las plantas, esta biomasa producida por la fotosíntesis es la fuente de carbono renovable más prometedora para solucionar los problemas actuales de energía [29]. LUMEN: Es denominado como el espacio interno y central que posee una estructura o componente celular. Por ejemplo, el retículo endoplasmático o las arterias [30]. MATERIAL AISLANTE: Es el material utilizado en la construcción que se caracteriza por su baja conductividad térmica y alta resistencia térmica. Establece restricción al paso del calor entre dos medios que naturalmente tenderían a igualarse en temperatura [31]. MONOCOTILEDÓNEA: Constituyen un grupo de plantas con flor (Angiosperma). La característica distintica es la presencia de un solo cotiledón en vez de dos como las dicotiledóneas [32]. MULTIMETRO: Instrumento de medición de corriente alterna o continua que permite medir magnitudes eléctricas activas como corrientes y diferencia de potenciales o pasivas como resistencias, capacidades y otras [33]. POLÍMEROS: Son macromoléculas (generalmente orgánicas) formadas por la unión de moléculas más pequeñas llamadas monómeros. El Poliestireno es un polímero formado a partir de la unidad repetitiva estireno [34]. POLISACÁRIDOS: Son polímeros constituidos por monosacáridos unidos repetitivamente mediante enlaces glucosídicos [35]. RESISTENCIA ELÉCTRICA: Propiedad que posee un material para oponerse al flujo de electrones a través de él. La unidad de resistencia en el Sistema Internacional es el ohmio, que se representa con la letra griega omega (Ω). SAPONIFICACIÓN: Consiste en la formación de sales de ácidos carboxílicos a partir de hidrolisis alcalina de grasas naturales [36]. TERMOCUPLA: También conocida como termopar, es un dispositivo que se utiliza para la medición de la temperatura, basado en efectos termoeléctricos. Es un circuito formado por dos conductores metálicos distintos, como el cobre y el hierro, en el que se induce una fuerza electromotriz cuando se mantienen a diferentes temperaturas, la cual está relacionada con la diferencia de temperatura [37].

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3. DISEÑO METODOLÓGICO 3.1 EL TIPO DE INVESTIGACIÓN El presente proyecto se enmarca en el tipo de investigación aplicada y evaluativa, debido a que da respuesta a un problema de tipo ambiental que se presenta al investigador, como es la gran cantidad de residuo orgánico generado en la industria extractora de aceite, con el objeto de encontrar soluciones o respuestas que puedan aplicarse en situaciones específicas, además, se busca medir la efectividad de la solución propuesta al problema evaluando el desempeño térmico del material aislante que será elaborado a partir de este residuo orgánico. La investigación aplicada se interpreta como la aplicación de las competencias en la práctica, para ser utilizados en beneficio de los grupos que participan en esas prácticas y en la sociedad en general, también del conjunto de nuevos conocimientos que mejoran la disciplina. Esta recibe el nombre de investigación práctica o empírica y es caracterizada por buscar el uso o la aplicación de las competencias adquiridas, a su vez se obtienen otros, después de realizar y organizar la práctica basada en investigación. La aplicación del conocimiento y resultados obtenidos en la investigación que dan como resultado una manera organizada y metódica de conocer la realidad [38]. La investigación evaluativa se utiliza para referirse “al acto de juzgar o apreciar la importancia de un determinado objeto, situación o proceso en relación con ciertas funciones que deberían cumplirse, o con ciertos procesos de valoración, explícitos o no”. Este tipo de investigación nos permite analizar la estructura, el funcionamiento y los resultados de un programa con el fin de proporcionar información. En otros términos, la investigación evaluativa permite considerar la efectividad de una o varias proposiciones, bosquejos o procedimientos, los cuales fueron previamente aplicados con el propósito de solucionar o cambiar unas condiciones determinadas, también, se utiliza para la toma de decisiones, las dudas generadas a partir del programa a evaluar, la hipótesis habitual de la evaluación es que el programa esté alcanzando lo que se planteó lograr [39]. 3.2 DISEÑO ADOPTADO El tipo de diseño es experimental, ya que se realizarán análisis de variables como: temperatura, pruebas físicas, químicas, microbiológicas, organolépticas para caracterizar la materia prima y proporcionar resultados de conductividad térmica. También, se estarán realizando actividades como obtención de la fibra, aplicación del adhesivo y moldeo para la elaboración del material aislante, al cual se realizarán pruebas térmicas. El diseño experimental puede ser considerado como parte del proceso científico y una de las formas en que se aprende acerca de la manera en que funcionan los

19

sistemas o procesos. Por lo general, este aprendizaje se da a través de una serie de actividades como las mencionadas anteriormente, en las cuales se hace conjeturas sobre un proceso, se realiza experimentos para generar datos a partir del proceso, y se emplea la información del experimento para establecer nuevas suposiciones, que conllevan a realizar nuevos experimentos, y así sucesivamente, comportándose cíclicamente [40]. 3.3 ENFOQUE ADOPTADO El tipo de enfoque utilizado es cuantitativo porque se realizarán mediciones de los parámetros a observar y serán analizados mediante técnicas cuantitativas. Una investigación cuantitativa es un proceso metódico y organizado que se ejecuta cumpliendo cierto pasos, se disminuye el material estudiado a las categorías analíticas con las cuales se pueden originar los estudios de correlación, las distribuciones de frecuencia, etc [41]. 3.4 TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE LA INFORMACIÓN 3.4.1 Fuentes primarias: Como técnicas se utilizará la observación y experimentación recolectando la información en guías de observación y formatos de registro utilizando los materiales y equipos disponibles en el Laboratorio de la Universidad de San Buenaventura. Se realizarán análisis de temperatura, humedad, conductividad térmica, análisis sensorial donde se evaluará la textura y apariencia donde se evaluará la posible aplicación del material. 3.4.2 Fuentes secundarias: El estudio se realizará con base en artículos científicos, libros de consulta, tesis de grado consultados en las bases de datos EBSCO, Scopus, Sciencedirect, EngineeringVillage y Springer. También, se harán consultas a expertos en el tema. 3.5 HIPOTESÍS 3.5.1 Hipótesis nula (Ho): El material elaborado a partir del raquis no presenta condiciones térmicas necesarias para ser utilizado como aislante debido a que presenta una conductividad mayor a 0,06 W/m·K y una resistencia térmica menor que 0,25 m2·K/W. 3.5.2 Hipótesis Alternativa (Ha): El material elaborado a partir del raquis proporciona un adecuado desempeño térmico como aislante presentando una conductividad menor a 0,06 W/m·K y una resistencia térmica mayor a 0,25 m2·K/W.

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3.6 VARIABLES 3.6.1 Variables Independientes: Tiempo, Espesor, Tensión (electricidad). 3.6.2 Variables Dependientes: Temperatura, conductividad térmica.

3.7 OPERACIONALIZACIÓN DE VARIABLES

Variables Definición Dimensiones Unidad de

Medida

Temperatura

Una magnitud escalar relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico, definida por el principio cero de la termodinámica.

Temperatura Grado Celsius C=K-273,15

Espesor Grueso o anchura de un sólido.

Longitud Metro

Tiempo

Es una magnitud física con la que medimos la duración o separación de acontecimientos, sujetos a cambio, de los sistemas sujetos a observación.

Tiempo Minutos

Tensión (Electricidad)

Diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos.

Voltaje Voltios

Conductividad térmica

Característica de cada sustancia y expresa la magnitud de su capacidad de conducir el calor.

Potencia/ Longitud ·Temperatura

Vatios / (metro × kelvin) W/(m·K)

3.8 PROCESAMIENTO DE LA INFORMACIÓN Para caracterizar el raquis de palma y su comportamiento fisicoquímico frente a los diferentes factores condicionantes de aislamiento y cumplir con el primer objetivo planteado en este estudio se realizaron análisis experimentales durante el pre-tratamiento, tratamiento alcalino y secado o disminución de humedad mediante matriz de resultados para evaluar la temperatura y el tiempo. Toda la información de la elaboración del material aislante a partir del raquis de

palma que tendrá como fin ser utilizado en procesos industriales que necesiten

21

aislamiento térmico, como el espesor de las placas y las dimensiones, fue

almacenada en bases de datos.

Se realizaron 11 ensayos para evaluar la conductividad térmica, incluyendo el

ensayo con un material aislante comercial y del cual se conoce el valor de

conductividad térmica, valor que permitió asegurar que el equipo arrojara datos

acertados en cada prueba evaluando correctamente el desempeño térmico del

material innovador.

Para el procesamiento de la información de estos ensayos de conductividad

térmica de las diferentes placas de material fabricado con fibras de raquis se

utilizaron datos cuantitativos que fueron organizados en bases de datos, se

reflejaron mediante tablas en hojas de cálculos realizadas en Excel y gráficas que

determinan la variabilidad para soportar su autenticidad, facilitar su interpretación y

contrastar las propiedades termodinámicas del material fabricado frente al

desempeño térmico de otros materiales aislantes en el mercado.

Figura 5 Metodología de la fabricación del material aislante

Fuente: Autores, 2018

Recolección de materia

prima

Pre-tratamiento

DesfibradoTratamiento

Alcalino

Aplicación de adhesivo

Moldeado SecadoMedición de

conductividad trmica

Material aislante

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4. PRESENTACIÓN Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS

4.1 MATERIA PRIMA Para la fabricación del material aislante se utilizaron 10 racimos de palma africana provenientes de una planta procesadora de aceite de palma ubicada en el departamento de Bolívar, Colombia.

Figura 6 Ubicación de la toma de muestras

Fuente: Google Maps, 2018

Los racimos frescos o Fresh Fruit Bunches (FFB) pasaron por un proceso de cocinado y un sostenimiento para finalizar el cocinado adecuadamente, luego se realizó un desgrane por medio de una desfrutadora para retirar todas las frutas. Resultando en los racimos vacíos o Empty Fruit Bunches (EFB) utilizados en este trabajo.

Figura 7 Planta procesadora de aceite de palma


23

Se dividieron los 10 racimos en 5 muestras. La primera muestra fue tratada por vía seca mientras que las otras recibieron un pre-tratamiento donde fueron sumergidas en agua a 60°C durante 15 minutos para ablandar el racimo, facilitar el proceso de desfibrado y a su vez eliminar impurezas.

Tabla 4 Pre-tratamiento en agua a 60°C


Figura 8 Pre-Tratamiento en agua a 60°C


El pre-tratamiento en agua a 60°C facilitó el proceso de desfibrado, en cual se retiraron todas las fibras internas en el racimo sin incluir el tallo del racimo.

Figura 9 Desfibrado


MUESTRA RACIMOS [UND] PESO [g] TEMPERATURA [C°]

TIEMPO [min]

1 2 1192 - - 2 2 1345 60 15 3 2 1532 60 15 4 2 1426 60 15 5 2 1378 60 15

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Posteriormente, se realizó un tratamiento químico basado en estudios previos de tratamientos realizados a fibras orgánicas [42][43]. Se escogió el tratamiento alcalino (NaOH 4%) el cual permite una mejor adhesión interfacial ayudando a mejorar las propiedades mecánicas, elimina la lignina, cera y aceites que cubren la superficie externa de la pared celular de la fibra. Se variaron los tiempos de exposición en la solución alcalina de la siguiente manera:

Tabla 5 Tratamiento alcalino

MUESTRA FIBRA [g] NaOH 4% [mL] TIEMPO [h]

1 80 - - 2 130 2000 1 3 180 2000 2 4 160 2000 3 5 140 2000 4


Figura 10 Pre-tratamiento alcalino


Después del tratamiento en NaOH se hizo un lavado de las muestras con agua destilada. La presencia de aceites en las fibras del raquis junto con la solución álcali dio lugar a una reacción química conocida como saponificación. De esta manera se produjo una emulsión con la grasa y el agua. Durante el lavado se observó que la muestra No. 2 arrojó espumas, la muestra No. 3 arrojó una cantidad mayor de espumas, la muestra No. 4 no expulsó espumas y la muestra No. 5 expulsó poca espuma. Para la construcción de las placas que serán utilizadas para medir la conductividad térmica se seleccionó el adhesivo de cola de acetato de polivinilo (PVA) por ser biodegradable, no reactivo, soluble en agua, con buena resistencia a las temperaturas altas y punto de auto ignición de 426°C, siendo esta última

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propiedad la más importante, puesto que el material a desarrollar será utilizado como aislante térmico. Se tomaron 10 gramos de cada una de las 4 muestras de fibra de raquis, estas se mezclaron con diferentes cantidades de PVA y agua para encontrar la proporción adecuada para la fabricación de las placas. Luego se secaron en un horno convencional por 30 minutos a 100°C, temperatura y tiempo suficiente para asegurar la disminución de humedad y secado. Con base a los resultados de un antecedente investigativo en cual se trabajó con PVA y rastrojos de maíz para fabricar aislantes térmicos se calculó una proporción aproximada para la fibra de raquis [12]. Este cálculo dio como resultado 2 mL de PVA disueltos en 20 mL de agua y se aplicó a la muestra A. Para la muestra B se decidió aumentar la cantidad de adhesivo a 10 mL sin ser disueltos en agua. A la muestra C se agregó PVA y agua en proporciones iguales. En la muestra D se optó por aumentar la cantidad de adhesivo a 15 mL sin ser diluido en agua.

Tabla 6 Prueba de adhesivo

MUESTRA PVA [mL] H2O [mL] TIEMPO EN

HORNO A 100°C [min]

OBSERVACION

A 2 20 30 Fácil Mezclado. Buena adherencia.

B 10 - 30 Dificultad durante el mezclado. Muy buena adherencia.

C 10 10 30 Fácil Mezclado. Muy buena adherencia.

D 15 - 30 Dificultad durante el mezclado. Presenta dureza y muy buena adherencia.


Figura 11 Prueba de adhesivo


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Se determinó la característica de adhesión por atributos sensoriales como dureza, fragilidad y fracturabilidad. Debido a que la muestra A presentó buena adhesión con 2 mL de PVA y las muestras B y C presentaron muy buena adhesión con 10 mL de PVA, se decidió utilizar 6 mL de PVA por cada 10 g de fibra para asegurar una muy buena adhesión sin utilizar tanta cantidad y no aumentar el costo del material. Se utilizará la misma proporción de agua (6 mL) como se aplicó en la muestra C en la cual se evidenció facilidad en el mezclado debido a que la dilución del PVA en agua disminuye su viscosidad y aumenta el volumen que estará en contacto con la fibra asegurando una mezcla homogénea. Se dividieron las muestras en dos porciones de 70 g cada una y se mezclaron con 42 mL de PVA disueltos en 42 mL de agua. Para realizar el moldeado se fabricó un molde en madera de 15 cm x 15 cm con una profundidad de 1 cm y agujeros en el fondo para el drenaje. Se ejerció una fuerza manual con otra tabla de madera sobre el molde para obtener la placa deseada.

Figura 12 Moldeado de placas con PVA – propagación de espuma


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Figura 13 Placa después de moldeado


Se obtuvo un total de 10 placas, dos por cada muestra. Estas se secaron en el horno a 100°C por 30 minutos. Se analizó el porcentaje de humedad de las placas en el equipo HE53 Mettler Toledo Moisture Analzer con base en la norma ASTM C1616 para verificar que este valor no se encuentre tan alto debido a que la humedad aumenta la conductividad térmica del material [44].

Figura 14 Determinación del porcentaje de humedad de las placas

Fuente: Equipo en laboratorio industrial. Autores, 2018.

Luego de obtener el porcentaje de humedad incial (MC% Tabla 7) para todas las placas, se procedió a disminuir este valor por debajo de 18% como recomienda el programa de casas certificadas de ENERGY STAR junto con el departamento de energía de los Estados Unidos y la Agencia de Protección Ambiental EPA para la instalación de paneles o aislamiento [45].

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Para disminuir la humedad de las placas, se ingresaron nuevamente en el horno SS Instruments SSI-5025 Thermal Stability Oven a 100°C.

Figura 15 Disminución de porcentaje de humedad en horno

Fuente: Equipo en laboratorio industrial. Autores, 2018

Tabla 7 Análisis de humedad en las placas

MUESTRA No. DE PLACA

HUMEDAD MC [%]

PESO ANTES DE HORNO [g]

TIEMPO EN HORNO a 100°C

[min]

PESO DESPUES DE HORNO [g]

1 1.1 10,44% 43 - 43,0

1.2 17,03% 54,4 - 54,4

2 2.1 37,72% 63,7 45 38,5

2.2 46,35% 72,1 60 34,5

3 3.1 24,18% 30,9 30 21,8

3.2 45,23% 53,8 60 22,0

4 4.1 42,69% 61,2 60 28,2

4.2 16,31% 44,8 - 44,8

5 5.1 16,31% 35,8 - 35,8

5.2 25,71% 49,4 30 35,5


Se observaron las muestras en un microscopio Olympus CX31, ubicado en los laboratorios de la universidad de San Buenaventura, con un lente de 10X en un objetivo de 40X para el cual es necesario un montaje en fresco con solución salina al 0,85%, entre lámina y laminilla. Con esto se pudo verificar que la fibra no se haya afectado durante el proceso. Se confirmó que todas presentaran la misma consistencia.

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Figura 16 Micrografía óptica de la fibra de raquis sin pre-tratamiento 400X


Figura 17 Micrografía óptica de fibra de raquis seca con PVA 400X


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Figura 18 Micrografía óptica de la fibra de raquis con 2 horas de pre-tratamiento alcalino 400X


Figura 19 Micrografía óptica de la fibra de raquis con 4 horas de pre-tratamiento

alcalino 400X


Posteriormente, se pre-condicionaron las placas a una atmosfera estándar con humedad relativa de 50 ± 5 % y a una temperatura de 23 ± 2°C basado en la norma ASTM C 870 para evitar recuperación de humedad y finalmente realizar los ensayos de conductividad térmica [46].

31

4.2 EQUIPO DE MEDICIÓN DE CONDUCTIVIDAD TÉRMICA

Debido a que no se disponía de un equipo medidor de conductividad térmica, se diseñó y construyó un equipo con base a la norma ASTM C177.

4.2.1 Construcción del equipo medidor de conductividad térmica. Se construyó un cubo hermético con madera de 1 cm de espesor como protección secundaria o cámara ambiental para ayudar a eliminar los efectos del movimiento del aire y asegurar un ambiente seco. En la parte inferior del cubo se ubicó una termocupla Tc’ para medir la temperatura de la superficie fría del aislante auxiliar, sobre esta se colocó una placa de Poliestireno expandido (EPS) de 15 cm x 15 cm x 3,7 cm que se utilizará como el aislante auxiliar. Sobre la placa de EPS se situó otra termocupla Th’ para monitorear la temperatura de la superficie de la placa caliente en contacto con el aislante auxiliar. Como fuente de calor se utilizó una resistencia tubular tipo U de 1222 Ω a 110 V. Para el montaje de la superficie caliente se utilizaron 2 placas de aluminio de 15 cm x 15 cm debido a su alta conductividad térmica. El montaje de la resistencia en medio de las dos placas de aluminio se situó sobre la placa de EPS. Sobre la placa de aluminio se ubicó otra termocupla Th para medir la temperatura de la superficie caliente en contacto con la muestra a ensayar. En la parte superior se sitúa la muestra y se presiona con el tornillo sin fin de ¼” que se encuentra en la cara superior del cubo. Los cuatro indicadores de temperatura se ubicaron en la parte superior del cubo para un fácil monitoreo durante el ensayo. Se añadió un regulador de voltaje o Dimmer de 300 W para tener un mejor control de voltaje durante el ensayo y un multímetro para medir este voltaje.

Figura 20 Equipo de medición de conductividad térmica


32

4.2.2 Operación del equipo. Para operar el equipo, este se debe conectar a una corriente de 110 V, se mueve el Dimmer hasta obtener el voltaje deseado, el cual se mide con el multímetro por la cara izquierda exterior del equipo y se registra en la Tabla 8 Cálculo de potencia.

Tabla 8 Cálculo de potencia

RESISTENCIA [Ω] 1222

VOLTAJE [V]

POTENCIA Qm [W]


Se coloca el material a medir y se ajusta con el tornillo sin fin. Se cierra la cara frontal y se inicia el cronómetro. Se monitorean las temperaturas y registran los valores en la Tabla 9 de registro de temperatura hasta que la diferencia entre los 4 últimos valores de cada variable sea menor o igual a 0,1%, con esto se puede considerar estabilizado el sistema.

Tabla 9 Registro de temperatura

TIEMPO [min] Tc [°C] Th [°C] Tc' [°C] Th' [°C]

0

1

n


Se apaga el Dimmer y se desconecta el equipo. Se calcula Q’ con las temperaturas finales correspondiente al aislante auxiliar (Tc', Th') y se registran los valores en la Tabla 10 Registro de aislante auxiliar.

Tabla 10 Registro de aislante auxiliar

AISLANTE AUXILIAR

ESPESOR [m] 0,037 AREA [m2] 0,023 K [W/mK] 0,045

C' [W/m2K] 1,216 Th' [°C] Tc' [°C] Q' [W]


33

Finalmente, se calcula Q a partir de los valores de Qm y Q’. Se procede a calcular la conductividad térmica del material con el espesor, área, temperaturas finales (Tc, Th). Se registran estos valores en la Tabla 11 Registro de resultados de la muestra.

Tabla 11 Registro de resultados de la muestra

MUESTRA

ESPESOR [m] AREA [m2] Th [°C] Tc [°C] Q [W] K [W/mK]


4.2.3 Validación del funcionamiento del equipo. Para validar el funcionamiento del equipo, se midió la conductividad térmica de un material aislante conocido, poliestireno expandido. Se ingresó una muestra de 15 x 15 x 0,4 cm ajustándola con el tornillo de ajuste, se encendió el equipo, se reguló el voltaje con el dimmer y se midió este valor con el multímetro por el lado izquierdo exterior del equipo, 102,9 V.

Figura 21 Medición de voltaje con multímetro


34

Se monitorearon las temperaturas y se registraron en la Tabla 9 Registro de temperatura hasta que se estabilizaran.

Gráfica 1 Comportamiento de temperaturas – EPS


Se calculó la potencia de la resistencia Qm con la ecuación No. 12.

𝑄𝑚 =𝑉2

𝑅=

(102,9 𝑉)2

1222 Ω= 8,665 𝑊

Luego, se halló la conductancia del aislante auxiliar, reemplazando los valores de la conductividad térmica del EPS de 0,045 m y espesor de 0,037 m en la ecuación No. 5

𝐶′ = 𝜆𝑎

𝑒=

0,045

0,037= 1,216

𝑊

𝑚2𝐾

Se calcula la potencia que recibió el aislante auxiliar, reemplazando la conductancia, área y los valores de temperaturas obtenidos en el ensayo Tc' = 36,6 °C y Th' = 70 °C en la ecuación No. 4


′) = 1,216 ∙ 0,023 (70 − 36,6) = 0,773 W

Reemplazando Qm y Q' en la ecuación No. 6 se obtiene flujo de calor a través de

la sección de la muestra en vatios (W).

𝑄 = 𝑄𝑚 − 𝑄′ = 8,665 − 0,773 = 7,892 𝑊

35

Reemplazando Q, el espesor, área, y los valores de temperaturas obtenidos en el ensayo Tc = 45 °C y Th = 66 °C en la ecuación No. 7 se halla la conductividad térmica del material.

𝜆 = 𝑄𝑒

𝐴(𝑇ℎ − 𝑇𝑐)=

7,892 ∙ 0,004

0,023 ∙ (66 − 45)= 0,052

𝑊

𝑚 𝐾

Se obtuvo una conductividad térmica de 0,052 W/mK la cual se encuentra dentro del rango aceptado comercialmente para el poliestireno expandido (Tabla 3). Para confirmar que el equipo de medición de conductividad térmica funciona adecuadamente se repitió esta prueba 3 veces donde se obtuvieron valores acertados. 4.3 EXPERIMENTACIÓN

Se procedió a realizar el ensayo de conductividad térmica para todas las placas elaboradas iniciando con la placa 1.1. Se ingresó la placa sujetándola con el tornillo de ajuste, se encendió el equipo y se utilizó el mismo voltaje del ensayo con el EPS, 102,9 V. Se registró la variación de temperaturas con respecto al tiempo en la Tabla 9 en una hoja de cálculo de Excel hasta que se estabilizaran.

Figura 22 Ensayo de conductividad térmica - Placa 1.1


36

Gráfica 2 Comportamiento de temperaturas – Placa 1.1


Debido a que se utilizó el mismo voltaje del ensayo con el EPS, el valor del flujo de calor Qm será el mismo, 8,665 W. La conductancia térmica del aislante auxiliar será constante en todos los ensayos debido a que este material no se cambiará, 1,216 W/m2K. Se calcula el flujo de calor que pasó por el aislante auxiliar, reemplazando la conductancia, área y los valores de temperaturas obtenidos en el ensayo Tc' = 36,2 °C y Th' = 65,4 °C en la ecuación No. 4


′) = 1,216 ∙ 0,023 (65,4 − 36,2) = 0,821 𝑊

Reemplazando Qm y Q' en la ecuación No. 6 se obtiene flujo de calor a través de

la sección de la placa en vatios (W).

𝑄 = 𝑄𝑚 − 𝑄′ = 8,665 − 0,821 = 7,844 𝑊

Reemplazando Q, el espesor, área, y los valores de temperaturas obtenidos en el ensayo Tc = 45 °C y Th = 66 °C en la ecuación No. 7 se halla la conductividad térmica del material.

𝜆 = 𝑄𝑒

𝐴(𝑇ℎ − 𝑇𝑐)=

7,844 ∙ 0,006

0,023 ∙ (66 − 45)= 0,102

𝑊

𝑚 𝐾

Se obtuvo una conductividad térmica de 0,099 W/mK.

37

Tabla 12 Resultados de ensayo Placa 1.1


Se realizó el mismo procedimiento con la placa 1.2. Esta tardó 57 minutos en estabilizar alcanzando temperaturas de Tc' = 36,5 °C y Th' =63,2 °C Tc = 46,3 °C y Th = 60,6 °C.



Se obtuvo una conductividad térmica de 0,138 W/mK.

MUESTRA

ESPESOR [m] 0,006 AREA [m2] 0,023

Th [°C] 66,0

Tc [°C] 45,0 Q [W]

7,844 K [W/mK] 0,099


VOLTAJE [V] 102,9

POTENCIA Qm [W] 8,665

AISLANTE AUXILIAR

ESPESOR [m] 0,037 AREA [m2] 0,023

Th' [°C] 65,4

Tc' [°C] 36,2

Q' [W] 0,821

38



La placa 2.1 se estabilizó en el minuto 68 y obtuvo una conductividad térmica de 0,135 W/mK, muy parecida a la placa 1.2.



MUESTRA

ESPESOR [m] 0,006 AREA [m2] 0,023

Th [°C] 60,6

Tc [°C] 46,3 Q [W]

7,915 K [W/mK] 0.138


VOLTAJE [V] 102,9


AISLANTE AUXILIAR

ESPESOR [m] 0,037 AREA [m2] 0,023

Th' [°C] 63,2

Tc' [°C] 36,5

Q' [W] 0,750

39



La placa 2.2 presentó un comportamiento muy parecido a la 2.1 con tiempo de ensayo de 68 minutos y conductividad térmica de 0,139 W/mK.



MUESTRA

ESPESOR [m] 0,007 AREA [m2] 0.023

Th [°C] 65,4

Tc [°C] 46,8 Q [W]

7.853 K [W/mK] 0.135


VOLTAJE [V] 102,9


AISLANTE AUXILIAR

ESPESOR [m] 0,037 AREA [m2] 0,023

Th' [°C] 66,1

Tc' [°C] 37,2

Q' [W] 0,812

40



Con la placa 3.1 se logró estabilizar el sistema en 50 minutos y obtuvo una conductividad más baja que las placas anteriores, 0,090 W/mK.



MUESTRA

ESPESOR [m] 0,008 AREA [m2] 0,023

Th [°C] 64,3

Tc [°C] 45,3 Q [W]

7,513 K [W/mK] 0,139


VOLTAJE [V] 101,0


AISLANTE AUXILIAR

ESPESOR [m] 0,037 AREA [m2] 0,023

Th' [°C] 66,0

Tc' [°C] 36,3

Q' [W] 0,835

41



La siguiente placa, 3.2, trabajó con un voltaje de 104,9 V, tardó 70 minutos en estabilizar alcanzando temperaturas de 71,5°C y obtuvo una conductividad térmica de 0,110 W/mK.



MUESTRA

ESPESOR [m] 0,005 AREA [m2] 0,023

Th [°C] 61,3

Tc [°C] 43,4 Q [W]

7,592 K [W/mK] 0,090


VOLTAJE [V] 101


AISLANTE AUXILIAR

ESPESOR [m] 0,037 AREA [m2] 0,023

Th' [°C] 62,6

Tc' [°C] 35,7

Q' [W] 0,756

42



La placa 4.1 tuvo un comportamiento muy parecido trabajando con un voltaje de

104 V alcanzó temperaturas de 67°C y obtuvo una conductividad térmica de 0,107

W/mK.



MUESTRA

ESPESOR [m] 0,007 AREA [m2] 0,023

Th [°C] 71,2

Tc [°C] 49,1 Q [W]

8,047 K [W/mK] 0,110


VOLTAJE [V] 104,9


AISLANTE AUXILIAR

ESPESOR [m] 0,037 AREA [m2] 0,023

Th' [°C] 71,5

Tc' [°C] 37,4

Q' [W] 0,958

43



Se midió con el multímetro un voltaje de 103 V durante el ensayo con la placa 4.2. Esta estabilizó a los 60 minutos y obtuvo una conductividad térmica de 0,155 W/mK más alta que las anteriores placas.



MUESTRA

ESPESOR [m] 0,006 AREA [m2] 0,023

Th [°C] 67,2

Tc [°C] 48,0 Q [W]

7,986 K [W/mK] 0,107


VOLTAJE [V] 104,0


AISLANTE AUXILIAR

ESPESOR [m] 0,037 AREA [m2] 0,023

Th' [°C] 67,8

Tc' [°C] 37,0

Q' [W] 0,865

44



Se continuó el ensayo con la placa 5.1 la cual estabilizó en 51 minutos con un

delta de temperatura en la placa de 20,9 y obtuvo una conductividad térmica de

0,101 W/mK.

Gráfica 10 Comportamiento de temperatura - Placa No. 5.1


MUESTRA

ESPESOR [m] 0,006 AREA [m2] 0,023

Th [°C] 66,2

Tc [°C] 49,0 Q [W]

7,889 K [W/mK] 0,155


VOLTAJE [V] 103,0


AISLANTE AUXILIAR

ESPESOR [m] 0,037 AREA [m2] 0,023

Th' [°C] 65,0

Tc' [°C] 36,8

Q' [W] 0,792

45



Finalmente, se realizó el ensayo de la última placa, 5.2. Esta tuvo un

comportamiento muy parecido a la 5.1 estabilizando en 50 minutos y obteniendo

una conductividad de 0,107 W/mK.

Gráfica 11 Comportamiento de temperatura - Placa No. 5.2


MUESTRA

ESPESOR [m] 0,006 AREA [m2] 0,023

Th [°C] 62,4

Tc [°C] 41,5 Q [W]

7,892 K [W/mK] 0,101


VOLTAJE [V] 102,9


AISLANTE AUXILIAR

ESPESOR [m] 0,037 AREA [m2] 0,023

Th' [°C] 62,4

Tc' [°C] 34,9

Q' [W] 0,773

46



Tabla 22 Conductividad promedio de las muestras

MUESTRA PLACA CONDUCTIVIDAD [W/mK]

PROMEDIO [W/mK]

1 1.1 0,099

0,118 1.2 0,138

2 2.1 0,135

0,137 2.2 0,139

3 3.1 0,090

0,100 3.2 0,110

4 4.1 0,107

0,131 4.2 0,155

5 5.1 0,101

0,104 5.2 0,107


Se observa que ningún promedio de conductividad térmica obtenido se encuentra

por debajo de 0,06 W/mK para considerarlo aislante térmico como lo exige el

Código Técnico de la Edificación en España [21].

Se presenta una variación de conductividad térmica entre las muestras que puede

ser debido a espacios huecos que quedaron después del proceso de

compactación durante el moldeado manual.

La muestra 3, la cual fue sometida a un tratamiento alcalino con NaOH durante 2

horas y presento la mayor cantidad de espuma durante este proceso, obtuvo el

promedio de conductividad térmica más bajo 0,100 W/mK. Se puede considerar

este tratamiento alcalino como el tratamiento óptimo para eliminar impurezas y

aceites en la fibra de raquis mejorando sus propiedades térmicas.

MUESTRA

ESPESOR [m] 0,005 AREA [m2] 0,023

Th [°C] 60,2

Tc [°C] 44,5 Q [W]

7,945 K [W/mK] 0,107


VOLTAJE [V] 102,9


AISLANTE AUXILIAR

ESPESOR [m] 0,037 AREA [m2] 0,023

Th' [°C] 60,6

Tc' [°C] 35,0

Q' [W] 0,719

47

Al comparar el valor de conductividad térmica más bajo obtenido, el de la placa 3.1

con los valores de los materiales aislantes más comunes en edificación (Tabla 3)

se observa que este valor de 0,090 W/mK se encuentra dentro del rango del

corcho (0,034-0,100 W/mK) y de la viruta de madera (0,038-0,107 W/mK).

Un material elaborado con las condiciones de la placa 3.1, a pesar de no cumplir

con el valor exigido en el Código Técnico de la Edificación en España, puede ser

considerado un material aislante competente en el mercado Colombiano debido a

que en este no existe una norma técnica que exija un valor mínimo de

conductividad térmica.

Se calculó la resistencia y transmitancia térmica para todas las placas según las

ecuaciones 2 y 3.

Tabla 23 Resistencia y transmitancia térmica de las placas

MUESTRA PLACA CONDUCTIVIDAD [W/mK]

ESPESOR [m]

RESISTENCIA [m2K/W]

TRANSMITANCIA [W/m2K]

1 1.1 0,099 0,006 0,061 16,518

1.2 0,138 0,006 0,044 22,971

2 2.1 0,135 0,007 0,052 19,265

2.2 0,139 0,008 0,057 17,401

3 3.1 0,090 0,005 0,055 18,039

3.2 0,110 0,007 0,063 15,782

4 4.1 0,107 0,006 0,056 17,882

4.2 0,155 0,008 0,052 19,356

5 5.1 0,101 0,005 0,049 20,212

5.2 0,107 0,006 0,056 17,779 Fuente: Autores, 2018

Se observa que ningún valor de resistencia térmica obtenido es igual o mayor a

0,25 m2K/W para ser considerado aislante térmico como lo exige el Código

Técnico de la Edificación en España [21].

Debido a que ningún valor de resistencia térmica de las muestras dio por debajo

de 0,25 m2·K/W y teniendo en cuenta que la resistencia térmica de un aislante

depende de su espesor y conductividad, se procedió a calcular un espesor

despejando este de la ecuación 2, reemplazando la conductividad térmica y el

valor mínimo de resistencia térmica (0,25 m2·K/W).

48

Tabla 24 Espesor mínimo de placa para material aislante

PLACA CONDUCTIVIDAD [W/mK]

RESISTENCIA [m2K/W]

ESPESOR [m]

1.1 0,099 0,25 0,025 1.2 0,138 0,25 0,034 2.1 0,135 0,25 0,034 2.2 0,139 0,25 0,035 3.1 0,090 0,25 0,023

3.2 0,110 0,25 0,028

4.1 0,107 0,25 0,027

4.2 0,155 0,25 0,039

5.1 0,101 0,25 0,025

5.2 0,107 0,25 0,027 Fuente: Autores, 2018

Se obtuvo un valor mínimo de 2,3 cm de espesor para la placa 3.1 la cual presentó

mejor conductividad térmica (0,090 W/mK). Un material elaborado con las

condiciones de la muestra 3.1 y un espesor de 2,3 cm cumple con los

requerimientos de resistencia térmica mencionados anteriormente y puede ser un

material innovador que reemplace un aislante perjudicial para la salud como lo es

el aislamiento de fibra de vidrio.

49

CONCLUSIONES Durante el proceso de secado en el horno se pudo observar que las placas

fabricadas presentaron resistencia a temperaturas altas sin conservar calor.

Posteriormente, se comprobó que el material fabricado tiene conductividad térmica

baja con un valor mínimo de 0,090 W/mK que puede competir con otros aislantes

térmicos en el mercado Colombiano.

Se rechaza la hipótesis alternativa y se acepta la nula porque el material elaborado a partir del raquis no presenta condiciones térmicas necesarias para ser utilizado como aislante debido a que presenta una conductividad mayor a 0,06 W/m·K y una resistencia térmica menor que 0,25 m2·K/W. A pesar del hecho de que la conductividad térmica del material no se encuentre

por debajo de 0,06 W/mK para considerarlo aislante térmico como lo exige el

Código Técnico de la Edificación en España, si se encuentra dentro del rango de

conductividad de otros aislantes comerciales como lo es el corcho y las virutas de

madera (WF).

La muestra 3 fue la que obtuvo menor conductividad térmica, un promedio de 0,1

W/mK. Esta recibió un pre tratamiento alcalino con NaOH 4% por 2 horas, arrojó

mayor cantidad de espumas durante el lavado con agua destilada y el mezclado

con PVA, tuvo un porcentaje de humedad de 24,18% la placa 3.1 y 45.23% la

placa 3.2 y fueron secadas en el horno a 100°C por 30 y 60 minutos

respectivamente.

Un material elaborado con las condiciones de la placa 3.1, que presentó mejor

desempeño térmico con una conductividad térmica de 0,090 W/mK, a pesar de no

cumplir con el valor exigido en el Código Técnico de la Edificación en España,

puede ser considerado un material aislante competente en el mercado

Colombiano debido a que en este no existe una norma técnica que exija un valor

mínimo de conductividad térmica.

Se concluye que un material aislante fabricado a partir del residuo orgánico EFB

con las condiciones de la muestra 3 y un espesor mínimo de 2,3 cm tendría una

resistencia térmica superior a 0,25 m2·K/W y se podría utilizar como aislante

térmico como relleno en los paneles para aislar calor o conservar bajas

temperaturas.

50

RECOMENDACIONES Asegurar de que el raquis que se va utilizar como materia prima se encuentre completamente limpio, sin ningún o muy poco tiempo de almacenamiento para evitar la presencia de hongos u otros organismos. Realizar el desfibrado sin utilizar el cogollo central del raquis por su alto porcentaje de humedad, lignina, cera y otras sustancias naturales que recubren la fibra y puedan afectar su desempeño térmico. Si el raquis se encuentra bastante duro para desfibrar, realizar un pre tratamiento en agua a temperatura superior a 50°C para ablandar el raquis, facilitar el proceso de desfibrado y a su vez eliminar impurezas. Realizar un pre tratamiento alcalino con NaOH 4% por 2 horas para mejorar la adhesión, propiedades mecánicas y térmicas del material. Diluir el adhesivo en agua para facilitar el mezclado con las fibras de raquis. Realizar el moldeado de las placas con prensa mecánica para asegurar la homogeneidad del material. Realizar un secado en horno del material para disminuir su porcentaje de humedad por debajo de 18% y prevenir el crecimiento de hongos. Utilizar los elementos de protección personal durante el desarrollo del material.

51

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54

ANEXOS ANEXO A. Espesor de Placas

ESPESOR 1,1 1,2 2,1 2,2 3,1 3,2 4,1 4,2 5,1 5,2

MEDICION 1 0,006

0,005

0,008

0,008

0,005

0,008

0,007

0,007

0,004

0,005

MEDICION 2 0,006

0,006

0,008

0,008

0,004

0,007

0,005

0,008

0,006

0,007

MEDICION 3 0,006

0,006

0,006

0,009

0,005

0,006

0,006

0,009

0,005

0,007

PROMEDIO 0,006

0,006

0,007

0,008

0,005

0,007

0,006

0,008

0,005

0,006


ANEXO B. Medición de resistencia en el equipo


55

ANEXO C. Presencia de hongo en raquis con prolongado tiempo de almacenamiento


ANEXO D. Datos de ensayo de conductividad térmica- EPS

TIEMPO(min) Tc Th Tc' Th'

0 32,2 32,2 32,2 32,2 1 34,1 44,4 32,3 39,9 2 35 47,5 32,4 42,9 3 35,9 49,9 32,5 45

4 36,8 52,5 32,6 47,9

5 37,4 54,3 32,9 49,6 6 38,1 56,3 33 51,9 7 38,8 57,9 33,2 53,4 8 39,5 59,5 33,3 55 9 40,4 61,4 33,5 57

10 40,7 62,3 33,6 57,7 11 41,1 63,4 33,8 58,8 12 41,7 64,5 33,9 59,9

13 42,2 65,4 34 60,8

14 42,5 66,3 34,2 61,6 15 42,8 67 34,4 62,5 16 43,4 67,8 34,5 63,2

56

17 43,7 68,4 34,6 63,9 18 43,9 68,8 34,8 64,4

19 44,1 69,3 34,9 64,9

20 44,4 69,7 35 65,4 21 44,8 70,1 35,2 65,9 22 45 70,4 35,2 66,3 23 45,2 70,7 35,4 66,7 24 45,3 71,1 35,5 67 25 45,5 71,4 35,5 67,2 26 45,6 71,6 35,6 67,5 27 45,8 71,8 35,7 67,7

28 46 72 35,9 68 29 46,2 72,2 36 68,2 30 46,4 72,3 36 68,4 31 46,5 72,4 36,1 68,6 32 46,5 72,5 36,2 68,9 33 46,8 72,6 36,3 69 34 46,9 72,9 36,4 69,2 35 46,9 72,9 36,4 69,2 36 47,2 73 36,5 69,6 37 47,2 73,2 36,5 69,7 38 47,3 73,3 36,5 69,9 39 47,3 73,3 36,5 69,9

40 47,4 73,3 36,6 69,9 41 47,4 73,3 36,6 70


ANEXO E. Datos de ensayo- Muestra No. 1.1

TIEMPO (min)

Tc Th Tc' Th'

0 31,7 31,7 32,5 32,5 1 31,9 36,8 32,5 35,5 2 32,2 39,8 32,6 38,1 3 32,8 42,4 32,6 40,9

4 33,6 44,9 32,8 43,8

5 34,4 46,6 32,9 45,9 6 35,1 48,4 33 47,9 7 36,2 50,4 33,2 50,2 8 36,7 51,3 33,3 51,3 9 37,5 52,7 33,4 52,8

57

10 38,2 53,9 33,5 54 11 38,9 54,9 33,6 55 12 39,5 55,7 33,8 55,9

13 40 56,6 33,9 56,9

14 40,5 57,4 34,1 57,6 15 41 58,2 34,2 58,4 16 41,4 58,7 34,4 58,9 17 41,8 59,4 34,4 59,4 18 42,1 59,9 34,6 60

19 42,4 60,4 34,6 60,4

20 42,8 61 34,8 61

21 42,9 61,3 34,9 61,3 22 43,1 61,7 35 61,6 23 43,4 62,1 35 62 24 43,5 62,5 35,2 62,4 25 43,8 62,9 35,2 62,8 26 43,9 63,2 35,4 63 27 44,1 63,6 35,5 63,4 28 44,2 63,9 35,5 63,6 29 44,3 64,1 35,6 63,8 30 44,5 64,4 35,7 64 31 44,6 64,6 35,8 64,3 32 44,6 64,9 35,9 64,5

33 44,9 65,2 36 64,7 34 44,9 65,4 36 64,9 35 45 65,6 36,1 65 36 45 65,9 36,2 65,3 37 45 66 36,2 65,4


ANEXO F. Datos de ensayo – Muestra No. 1.2


0 32 31,8 32,6 32,6

1 31,6 33,8 32,6 34,5 2 31,6 37,8 32,6 38,6 3 32 39,9 32,8 41

4 32,4 40,4 32,8 42,3

5 32,6 41,5 32,9 43,5 6 33,4 43,2 33 45,6 7 34,3 44,6 33,1 47,5

58

8 35 45,8 33,2 48,9 9 36,2 47,3 33,4 50,6

10 36,9 48,2 33,5 51,9 11 37,6 49,2 33,6 52,9 12 38,3 50 33,7 54

13 39 50,8 33,8 54,8

14 39,5 51,5 33,9 55,5 15 40 52,2 34 56,2 16 40,4 52,7 34,2 56,6 17 40,9 53,3 34,2 57,2 18 41,3 53,7 34,4 57,6

19 41,6 54,2 34,4 58,1

20 41,9 54,5 34,5 58,4 21 42,2 54,9 34,6 58,6 22 42,4 55,2 34,6 59 23 42,6 55,5 34,8 59 24 42,8 55,9 34,9 59,7 25 43 56,2 34,9 60 26 43,2 56,5 35 60,3 27 43,4 56,6 35,1 60,4 28 43,6 56,8 35,2 60,5 29 43,7 57 35,3 60,6 30 43,8 57,2 35,3 60,9

31 44 57,4 35,4 61 32 44,1 57,6 35,4 61,1 33 44,2 57,7 35,5 61,2 34 44,4 57,9 35,5 61,3 35 44,4 58 35,6 61,4

36 44,5 58,2 35,6 61,5 37 44,5 58,3 35,7 61,6 38 44,6 58,4 35,7 61,7 39 44,7 58,5 35,8 61,8 40 44,9 58,6 35,9 61,9 41 45 58,8 35,9 62

42 45,2 59 35,9 62 43 45,3 59,1 36 62,2 44 45,4 59,2 36 62,4 45 45,6 59,4 36 62,4 46 45,6 59,4 36,1 62,5 47 45,7 59,5 36,1 62,1 48 45,9 59,6 36,2 62,6

59

49 46 59,8 36,2 62,6 50 46 59,9 36,2 62,7 51 46,1 60 36,3 62,9 52 46,1 60,2 36,3 62,9 53 46,2 60,4 36,4 63 54 46,2 60,5 36,4 63,1 55 46,2 60,6 36,4 63,2 56 46,2 60,6 36,4 63,2 57 46,3 60,6 36,5 63,2


ANEXO G. Datos de ensayo - Muestra No. 2.1


0 32,2 32,2 32,9 32,9 1 32,2 34,2 32,8 33,6 2 32,2 37,8 32,8 35,8 3 32,6 40,8 32,9 38,8

4 33,2 43 32,9 41,2

5 34 44,9 33,5 43,5 6 35 46,6 33,1 45,7 7 36,1 48,2 33,2 47,6 8 37,6 50,4 33,5 50,2

9 38 50,8 33,5 50,7 10 39 52,1 33,6 52,4 11 39,6 52,9 33,7 53,2 12 40,4 53,8 33,9 54,2

13 41,1 54,6 34 55,2

14 41,7 55,2 34,1 56 15 42,3 55,9 34,2 56,6 16 42,8 56,5 34,3 57,3 17 43,2 56,9 34,4 57,8 18 43,6 57,4 34,5 58,4

19 43,9 57,9 34,6 58,9

20 44,2 58,2 34,7 59,2 21 44,4 58,4 34,8 59,5 22 44,6 58,9 34,9 59,8 23 44,9 59,1 35 60 24 45 59,4 35 60,2 25 45,1 59,7 35,1 60,3 26 45,3 59,9 35,2 60,1

60

27 45,4 60,2 35,3 60,7 28 45,5 60,5 35,4 61 29 45,6 60,6 35,5 61,2 30 45,7 60,6 35,5 61,3 31 45,9 60,9 35,5 61,5 32 45,9 61,2 35,6 61,6 33 46 61,3 35,6 61,9 34 46,1 61,5 35,7 62 35 46,2 61,6 35,8 62,2 36 46,2 61,9 35,9 62,4 37 46,3 61,9 35,9 62,6

38 46,4 62 36 62,8 39 46,4 62,2 36 62,9 40 46,5 62,4 36 63 41 46,6 62,5 36,1 63,2 42 46,6 62,9 36,2 63,4 43 46,7 63 36,2 63,5 44 46,8 63,1 36,3 63,6 45 46,9 63,2 36,4 63,6 46 46,9 63,4 36,4 63,8 47 46,9 63,4 36,5 63,9 48 47 63,5 36,5 64 49 47 63,6 36,5 64,1

50 47 63,9 36,6 64,2 51 47,1 64 36,6 64,4 52 47 63,9 36,6 64,5 53 46,9 64 36,7 64,8 54 46,9 64,2 36,7 64,9

55 46,9 64,4 36,8 65 56 46,8 64,4 36,9 65,2 57 46,7 64,4 36,9 65,4 58 46,7 64,5 36,9 65,4 59 46,7 64,6 36,9 65,5 60 46,7 64,8 37 65,6

61 46,7 64,9 37 65,7 62 46,7 65 37 65,8 63 46,7 65,2 37 65,9 64 46,8 65,2 37,1 66 65 46,8 65,3 37,1 66 66 46,8 65,4 37,1 66 67 46,8 65,4 37,2 66,1

61

68 46,8 65,4 37,2 66,1 Fuente: Autores, 2018

ANEXO H. Datos de ensayo - Muestra No. 2.2


0 30,6 30,5 30,9 30,9 1 30,6 30,6 30,9 32,3 2 30,7 34,1 31 33,8 3 31 37,2 31 37,4

4 31,7 39,6 31,2 39,9

5 32,6 42 31,2 42

6 33,5 43,8 31,4 44,3 7 34,5 45,5 31,5 46,5 8 35,4 46,8 31,6 48,2 9 36,3 48 31,9 49,7

10 37 49,3 32 51,2 11 37,8 50,3 32,2 52,4 12 38,5 51,3 32,3 53,5

13 39 52,1 32,4 54,4

14 39,5 52,9 32,6 55,2 15 40,1 53,6 32,7 56,1 16 40,6 54,5 32,9 57

17 41,1 55,2 33 57,7 18 41,6 55,9 33,2 58,3

19 42 56,4 33,4 58,7

20 42,5 56,9 33,5 59,2 21 42,9 57,4 33,6 59,5

22 43,1 57,8 33,7 59 23 43,4 58,3 33,9 60,3 24 43,6 58,7 34 60,6 25 43,9 59 34 60,9 26 44,2 59,5 34,2 61,2 27 44,4 59,8 34,4 61,5

28 44,6 60 34,4 61,7 29 44,7 60,2 34,5 62 30 44,9 60,2 34,6 62,2 31 45 60,6 34,7 62,4 32 45,1 60,8 34,8 62,5 33 45,2 61,1 34,9 62,6 34 45,4 61,3 34,9 62,8

62

35 45,5 61,5 35 62,9 36 45,6 61,5 35,1 63 37 45,6 61,6 35,2 63 38 45,6 61,7 35,2 63,2 39 45,7 61,8 35,3 63,2 40 45,7 61,8 35,4 63,4 41 45,6 61,9 35,4 63,4 42 45,6 62 35,5 63,4 43 45,6 62 35,5 63,5 44 45,6 62,1 35,5 63,5 45 45,6 62,2 35,6 63,6

46 45,6 62,2 35,6 63,6 47 45,6 62,3 35,6 63,7 48 45,6 62,3 35,6 63,8 49 45,6 62,4 35,7 63,9 50 45,6 62,5 35,7 64 51 45,5 62,6 35,8 64,1 52 45,6 62,8 35,9 64,2 53 45,6 63 35,9 64,3 54 45,6 63 35,9 64,4 55 45,6 63,2 35,9 64,5 56 45,6 63,3 36 64,5 57 45,7 63,5 36 64,6

58 45,6 63,5 36 65 59 45,6 63,6 36 65,3 60 45,5 63,7 36,1 65,4 61 45,4 63,9 36,1 65,6 62 45,4 63,9 36,2 65,6

63 45,4 63,9 36,2 65,7 64 45,3 64 36,2 65,8 65 45,4 64,2 36,2 65,9 66 45,4 64,2 36,2 65,9 67 45,3 64,2 36,2 66 68 45,3 64,3 36,3 66


ANEXO I. Datos de ensayo - Muestra 3.1


0 31,4 31,3 31,6 31,6 1 31,1 34,4 31,6 33

63

2 31,5 37,6 31,7 35,2 3 32,2 40 31,7 37,4

4 33 42,2 31,9 39,9

5 34,2 44,2 32 42,3 6 35,4 45,7 32 44,4 7 36,5 47,4 32,2 46,5 8 37,7 48,8 32,4 48,2 9 38,6 50 32,4 49,9

10 39,6 51,4 32,6 51,2 11 40,4 52,4 32,7 52,2 12 41,1 53,6 32,9 53,3

13 41,7 54,5 33 54

14 42,3 55,2 33,1 54,8 15 42,7 55,7 33,2 55,4 16 43,2 56,4 33,4 55,9 17 43,5 57 33,5 56,4 18 43,9 57,5 33,5 56,9

19 44,2 58 33,6 57,3

20 44,5 58,5 33,8 57,6 21 44,8 58,9 33,9 58,1 22 45 59,2 34 58,5 23 45,2 59,5 34,1 58,7 24 45,4 59,7 34,2 59

25 45,5 60 34,3 59,2 26 45,6 60,2 34,4 59,2 27 45,8 60,5 34,5 59,6 28 46 60,8 34,6 59,9 29 46 61 34,4 60 30 46,1 61,2 34,8 60,2 31 46,2 61,4 34,9 60,4 32 46,2 61,5 34,9 60,4 33 46,3 61,6 35 60,6 34 46,4 61,4 35 61,2 35 46,4 61,4 35,1 61,5

36 46,4 61,4 35,2 61,7 37 46,4 61,4 35,2 61,9 38 46,5 61,3 35,3 62 39 46,5 61,4 35,4 62,2 40 46,5 61,4 35,4 62,3 41 46,5 61,5 35,4 62,5 42 46,5 61,5 35,5 62,5

64

43 46,5 61,4 35,5 62,8 44 46,5 61,5 35,5 62,9 45 46,5 61,5 35,6 63 46 46,5 61,6 35,6 63,1 47 46,4 61,8 35,6 63,2 48 46,4 61,4 35,6 62,8 49 46,4 61,3 35,7 62,6 50 46,4 61,3 35,7 62,6


ANEXO J. Datos de ensayo - Muestra No. 3.2


0 32,2 31,6 31,4 31,5 1 32,4 37,9 31,5 36 2 33,2 40,9 31,6 38,9 3 34 43,7 31,7 41,9

4 35 46 31,9 44,6

5 36,1 48,3 32 47,3 6 37,2 50,4 32,2 49,6 7 38 51,9 32,4 51,4 8 39 53,5 32,5 53,4 9 39,8 54,8 32,6 54,6

10 40,4 56 32,9 56 11 41 57 33 57 12 41,5 58 33,2 58

13 41,9 58,8 33,4 58,8

14 42,3 59,5 33,5 59,5 15 42,6 60,2 33,6 60,3 16 42,9 60,8 33,8 60,9 17 43 61,4 33,9 61,4 18 43,3 61,9 34 62

19 43,5 62,4 34,2 62,4

20 43,6 62,9 34,4 62,9

21 43,9 63,3 34,5 63,2 22 43,9 63,6 34,6 63,5 23 44,1 64,1 34,7 63,9 24 44,2 64,5 34,9 64,2 25 44,3 64,9 35,1 64,5 26 44,4 65,2 35,3 64,8 27 44,5 65,5 35,5 65,1

65

28 44,6 65,9 35,5 65,4 29 44,7 66,2 35,6 65,7 30 44,8 66,5 35,7 66 31 44,9 66,9 35,7 66,3 32 45 67,1 35,8 66,6 33 45,2 67,4 35,9 66,9 34 45,5 67,7 36 67,2 35 45,7 67,8 36,1 67,5 36 45,9 68 36,1 68,7 37 46 68,2 36,2 68,8 38 46 68,5 36,2 69

39 46,2 68,6 36,3 69,2 40 46,2 68,9 36,4 69,3 41 46,3 69 36,4 69,5 42 46,4 69,1 36,4 69,5 43 46,4 69,2 36,5 69,6 44 46,5 69,3 36,5 69,7 45 46,5 69,3 36,6 69,7 46 46,6 69,5 36,6 69,9 47 46,6 69,5 36,6 70 48 46,7 69,5 36,6 70 49 46,8 69,5 36,7 70 50 46,9 69,6 36,7 70,1

51 46,9 69,7 36,8 70,2 52 47 69,9 36,9 70,2 53 47,1 70 36,9 70,2 54 47,2 69,9 36,9 70,2 55 47,4 70 37 70,3

56 47,5 70,2 37 70,4 57 47,7 70,3 37 70,6 58 47,9 70,4 37,1 70,6 59 47,9 70,4 37,1 70,7 60 48,2 70,6 37,2 70,7 61 48,3 70,6 37,2 70,7

62 48,4 70,7 37,2 70,8 63 48,5 70,8 37,2 71 64 48,6 70,9 37,3 71,1 65 48,7 71 37,3 71,2 66 48,9 71 37,4 71,4 67 49 71,1 37,4 71,4 68 49 71,2 37,4 71,4

66

69 49,1 71,2 37,4 71,5 70 49,1 71,2 37,4 71,5


ANEXO K. Datos de ensayo - Muestra No. 4.1


0 31,4 32,3 32,5 32,6 1 32 35,8 32,5 34,7 2 32,4 39 32,5 36,6 3 33,1 41,4 32,5 39,2

4 34,1 43,9 32,6 41,9

5 35,4 46 32,7 44,6 6 36,6 47,6 32,8 46,8 7 37,8 49,4 32,9 49 8 39 50,8 33 50,6 9 40 52 33,2 52,3

10 40,9 53,2 33,3 53,6 11 41,6 54,2 33,4 54,9 12 42,3 55,2 33,5 56

13 43 56,1 33,6 56,9

14 43,6 57,1 33,7 57,8

15 44 57,9 33,9 58,5 16 44,4 58,5 33,9 59,1 17 44,8 59 34 59,5 18 45,2 59,8 34,2 60,2

19 45,5 60,2 34,3 60,7

20 45,8 60,8 34,4 61 21 46 61,2 34,5 61,4 22 46,2 61,6 34,7 61,7 23 46,4 62 34,6 62,1 24 46,6 62,4 34,8 62,5 25 46,8 62,7 34,9 62,9 26 46,9 63,1 35 63,2

27 47 63,4 35 63,5 28 47,1 63,6 35,1 63,6 29 47,3 64 35,2 63,9 30 47,4 64,2 35,3 64,1 31 47,4 64,5 35,4 64,4 32 47,5 64,6 35,5 64,5

67

33 47,6 64,9 35,5 64,6 34 47,6 65 35,6 64,7 35 47,7 65,1 35,6 64,9 36 47,8 65,3 35,7 65 37 47,9 65,3 35,9 65,1 38 47,9 65,4 35,9 65,2 39 47,9 65,4 36 65,4 40 47,9 65,5 36 65,4 41 47,8 65,6 36 65,5 42 48 65,8 36,1 65,6 43 48 65,9 36,2 65,8

44 48 65,9 36,2 65,9 45 48,1 66 36,3 66 46 48,1 66 36,4 66,1 47 48,1 66 36,4 66,2 48 48,2 66,1 36,4 66,3 49 48,2 66,2 36,5 66,4 50 48,2 66,2 36,5 66,4 51 48,2 66,3 36,5 66,5 52 48,2 66,4 36,6 66,5 53 48,3 66,4 36,6 66,6 54 48,3 66,4 36,6 66,7 55 48,2 66,5 36,7 66,8

56 48,1 66,6 36,7 67 57 48,1 66,6 36,8 67,4 58 48,1 66,7 36,9 67,5 59 48,1 66,8 36,9 67,6 60 48,1 66,8 36,9 67,6

61 48,1 67 36,9 67,6 62 48,1 67,1 36,9 67,7 63 48 67,1 37 67,7 64 48 67,2 37 67,8 65 48 67,2 37 67,8


ANEXO L. Datos de ensayo - Muestra No. 4.2


0 31,4 31,3 31,8 31,9 1 31,1 34,6 31,8 33,6 2 31,3 37,6 31,9 36,2

68

3 31,9 40,2 31,9 39

4 32,7 42,4 32 41,4

5 33,7 44,2 32,2 43,7 6 34,7 45,8 32,3 45,8 7 35,7 47,1 32,4 47,3 8 36,9 48,6 32,5 48,9 9 38,2 49,9 32,6 50,4

10 38,9 51 32,6 51,5 11 39,8 51,9 32,9 52,7 12 40,6 52,9 33 53,9

13 41,4 53,8 33,2 54,9

14 42 54,5 33,3 55,6 15 42,7 55,2 33,4 56,4 16 43,3 55,9 33,5 56,9 17 43,8 56,5 33,6 57,5 18 44,4 57 33,8 57,9

19 44,6 57,5 33,9 58,3

20 45 58 34 58,7 21 45,4 58,5 34,2 59,2 22 45,7 58,9 34,2 59,5 23 46 59,2 34,4 59,9 24 46,3 59,6 34,5 60,2 25 46,5 60 34,6 60,5

26 46,7 60,2 34,6 61 27 46,9 60,6 34,8 61,4 28 47,1 61 34,9 61,4 29 47,2 61,3 34,9 62 30 47,4 61,5 35 62,3 31 47,5 61,8 35,1 62,6 32 47,6 62 35,2 62,8 33 47,8 62,3 35,3 62,9 34 47,9 62,5 35,4 63,1 35 48 62,8 35,5 63,2 36 48,1 63 35,5 63,4

37 48,2 63,2 35,6 63,5 38 48,3 63,4 35,6 63,6 39 48,2 63,6 35,7 64,2 40 48,3 63,7 35,8 64,5 41 48,4 63,9 35,9 64,7 42 48,4 64 35,9 64,9 43 48,4 64,2 36 65

69

44 48,5 64,5 36 65,2 45 48,5 64,6 36,1 65,4 46 48,6 64,7 36,2 65,4 47 48,6 64,9 36,2 65,5 48 48,6 65 36,3 65,4 49 48,6 65 36,4 65,4 50 48,8 65,2 36,4 65,4 51 48,9 65,4 36,5 65,3 52 48,9 65,5 36,5 65,6 53 48,9 65,4 36,5 65,4 54 48,9 65,6 36,5 64,9

55 49 65,8 36,6 65,8 56 49 66 36,6 64,8 57 49 66 36,6 64,8 58 49 66 36,6 64,9 59 49 66,1 36,7 64,9 60 49 66,2 36,8 65


ANEXO M. Datos de ensayo - Muestra No. 5.5


0 31,4 31,3 31,7 31,7

1 31,2 33,7 31,7 33,2 2 31,6 36,9 31,8 35,5 3 32,3 39,5 31,9 38,1

4 33,3 42,5 32 41,9

5 34,4 44,6 32,1 44 6 35,3 46,4 32,3 46 7 36,2 47,8 32,4 47,7 8 36,9 49,2 32,5 49,4 9 37,5 50,4 32,6 50,6

10 38,2 51,4 32,8 51,9 11 38,9 52,2 32,9 52,9 12 39,2 53 33 53,7

13 39,5 53,9 33,1 54,9

14 39,7 54,5 33,2 55,7 15 40 55,1 33,3 56,3 16 40,2 55,6 33,4 56,5 17 40,4 56,1 33,5 57,2 18 40,5 56,5 33,6 57,5

70

19 40,6 56,9 33,6 57,9

20 40,8 57,2 33,7 58,1 21 40,8 57,5 33,8 58,4 22 40,9 57,8 33,9 58,6 23 41 58 34 58,9 24 41,1 58,4 34 59,2 25 41,1 58,6 34,1 59,3 26 41,2 58,9 34,2 59,3 27 41,2 59 34,2 59,6 28 41,2 59,2 34,2 59,8 29 41,3 59,4 34,4 60

30 41,3 59,5 34,4 60,1 31 41,5 59,7 34,4 60,3 32 41,5 59,9 34,4 60,4 33 41,6 60,1 34,4 60,5 34 41,6 60,2 34,5 60,6 35 41,6 60,2 34,5 60,6 36 41,5 60,2 34,5 60,8 37 41,6 60,6 34,6 60,9 38 41,6 60,7 34,6 60,9 39 41,6 60,9 34,6 61 40 41,5 61 34,6 61 41 41,6 61,2 34,7 61,2

42 41,7 61,5 34,7 61,5 43 41,6 61,6 34,8 61,6 44 41,5 61,7 34,8 61,7 45 41,5 61,9 34,8 62 46 41,5 62 34,9 62,1 47 41,5 62,2 34,9 62,2 48 41,6 62,3 34,9 62,3 49 41,6 62,3 34,9 62,4 50 41,5 62,4 34,9 62,4 51 41,5 62,4 34,9 62,4


ANEXO N. Datos de ensayo - Muestra No. 5.2


0 31,5 31,9 32,2 32,5 1 31,6 36,8 32,2 36,4 2 32,1 39,2 32,2 38,6

71

3 32,8 41,2 32,3 41

4 33,6 43 32,4 43

5 34,7 44,5 32,5 44,9 6 35,8 46 32,6 46,5 7 36,7 47,3 32,6 48 8 37,6 48,4 32,8 49,5 9 38,7 49,4 32,9 50,7

10 39,3 50,4 33 51,7 11 39,9 51,2 33 52,6 12 40,9 52,2 33,2 53,9

13 41,5 52,9 33,3 54,6

14 42 53,4 33,4 55,2 15 42,4 53,9 33,5 55,8 16 42,8 54,5 33,6 56,6 17 43,1 54,9 33,6 56,9 18 43,4 55,2 33,7 57,3

19 43,5 55,6 33,8 57,6

20 43,6 55,9 33,9 58 21 43,6 56,2 33,9 58 22 43,7 56,6 34 58,5 23 43,9 56,9 34 58,7 24 44 57 34,1 58,9 25 44,2 57,2 34,2 59

26 44,3 57,4 34,3 59,2 27 44,4 57,5 34,3 59,2 28 44,4 57,7 34,4 59,2 29 44,4 57,9 34,4 59,5 30 44,5 58 34,4 59,6 31 44,6 58,3 34,5 59,8 32 44,5 58,5 34,5 59,9 33 44,5 58,6 34,6 59,9 34 44,5 58,8 34,6 60 35 44,5 58,9 34,6 60 36 44,5 59 34,7 60,1

37 44,6 59,1 34,7 60,2 38 44,6 59,2 34,7 60,2 39 44,6 59,2 34,8 60,2 40 44,6 59,5 34,8 60,3 41 44,6 59,5 34,8 60,4 42 44,7 59,5 34,9 60,4 43 44,7 59,6 34,9 60,4

72

44 44,6 59,7 34,9 60,5 45 44,6 59,8 34,9 60,5 46 44,6 59,9 34,9 60,5 47 44,5 60 34,9 60,6 48 44,5 60,1 35 60,6 49 44,5 60,1 35 60,6 50 44,5 60,2 35 60,6


evaluaciÓn del desempeÑo tÉrmico de un material …

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