Caracterización Térmica y Mecánica de materiales de construcción mas usados en Ecuador. Materiales para
piso y pared.
Autor: Mario F. Bustamante Crespo Trabajo de grado para obtener el titulo de:
Ingeniero Mecánico en Energía Y Control Universidad Internacional SEK
Introducción
La eficiencia energética, así como el diseño de edificaciones son fundamentales.
• Ahorro de Energía.
• Pérdidas térmicas.
Introducción
El INER trabaja en la implementación de conceptos energéticamente eficientes en:
Planificación.
Ejecución.
Objetivo
Caracterizar de forma térmica y mecánica, los materiales de construcción.
Método
Los materiales analizados fueron el adobe, bloque de concreto y madera dura.
Ubicación:
Sangolqui Sangolqui Amagüaña Amagüaña Amagüaña
El Tingo El Tingo
Adobe
• Arcilla • Arena • Agua
• Agregados
Bloque de Concreto
• Cemento • Arena • Agua • Cal
• Agregados
Madera Dura
• Eucalipto • Guayacán • Manzano
Método
Se realizaron los procedimientos respectivos para los ensayos destructivos y no destructivos.
Ensayos
Adobe
Resistencia a Compresión Resistencia a Flexión Contenido de Humedad
Conductividad térmica
Bloque de concreto
Resistencia a Compresión Contenido de Humedad
Conductividad térmica
Madera Dura
Resistencia a Compresión Resistencia a Flexión Resistencia a Tracción Contenido de Humedad
Método
Maquina electro-hidráulica universal de la
Universidad Internacional SEK, para ensayos mecánicos.
F.max: 600 KN Cilindro de aceite
Método
Maquina de medición de conductividad térmica, del laboratorio del INER.
• Para aislantes y materiales de construcción. • Temperatura media: -10°C hasta 50°C
Resultados
Ensayo de compresión para el adobe.
R.C admisible: 1 MPa (norma NTE E.080)
4,04 3,95 4,35 3,95 4,55 3,5 3,8 4,1 4,4 4,7
P1CA P2CA P3CA P4CA P5CA
Car g a P (K N )
Carga P (KN)
0,20 0,19 0,20 0,18 0,21 1 0,00 0,12 0,24 0,36 0,48 0,60 0,72 0,84 0,96 1,08 R esi st en ci a M áx im a C ( M P a)
Resultados
Ensayos de flexión para el adobe.
MOR mínima: 0,41 (MPa)
0,17 0,22 0,33 0,23 0,25 0,35 0,41 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 M o d u lo d e rotu ra R (M P a )
P1AF P2AF P3AF
P4AF P5AF P6AF
Resultados
Ensayos para el contenido de humedad del adobe. CH promedio: 17,14% < al 20% (NTE E.080)
18,67 12,93 26,28 11,99 19,43 20 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 Co n te n id o d e h u m e d a d CH (%)
Resultados
Ensayos para la conductividad térmica del adobe.
Conductividad térmica promedio: 0,2182 W/m K
Conductividad térmica mínima: 0,46 W/m K para 1200 Kg/m3
0,199
0,231 0,223 0,221
0,46 0,000 0,050 0,100 0,150 0,200 0,250 0,300 0,350 0,400 0,450 0,500 C on du cti v ida d T érmi ca λ (W /m K)
1707017 1707018 1707019
Resultados
Ensayos de compresión para el bloque de concreto de diferentes sectores.
R.C. mínimo admisible: 2 MPa
1,27
1,82
2,28
2
0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50
Resiste
n
cia
a
Com
p
resio
n
R (M
P
a
)
Resultados
Ensayos de contenido de humedad para el bloque de concreto de diferentes sectores.
CH máximo admisible: 15 % (INEN 639)
6,93
3,34 3,14
15,00
0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00
Con
te
n
ido
d
e
h
u
m
e
d
a
d
CH
(%)
Resultados
Ensayos de conductividad térmica para el bloque de concreto de diferentes sectores.
C.T. mínimo: 0,88 W/m K (ASHRAE 90.1)
0,33 0,31 0,30 0,88 0,00 0,11 0,22 0,33 0,44 0,55 0,66 0,77 0,88 0,99 Con d u ctiv ida d T é rm ica 𝜆 (W /m K )
Resultados
Ensayos de compresión paralela para la madera dura de la especie colorado.
E.max admisible: Entre 22,75 y 46,1 MPa (Normas técnicas complementarias para diseño)
18,53 35,42 28,10 22,75 46,1 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00 40,00 45,00 50,00 E sf u e rz o Ul tim o 𝜎𝑢 (M P a )
Compresión Paralela Madera dura
Resultados
Ensayos de CH para compresión paralela en madera de las especies guayacán, eucalipto y colorado.
CH admisible: Comprende de 0 a 30 %, siendo 12% el valor optimo para realizar ensayos.
15,36
17,67
10,32 12
30
0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00
Co
nt
e
nido de
Hume
da
d
CH
(%
)
CH del ensayo de Compresión Paralela
Eucalipto Manzano Colorado Guayacán Negro
Resultados
Ensayos de compresión perpendicular para las diferentes especies de madera dura.
E.max admisible: Desde 3,90 MPa(Ministerio del ambiente)
7,19 18,11 9,61 3,9 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 18,00 20,00 Resiste n cia M á x im a R (M P a )
Compresión Perpendicular Madera dura
Resultados
Ensayos de CH para compresión perpendicular en madera de las especies guayacán, eucalipto y colorado.
CH admisible: Comprende de 0 a 30 %
14,34 16,25 9,90 12 30 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00 Con te n ido d e Hum e d a d CH (%)
CH del ensayo de Compresión Perpendicular
Resultados
Ensayos de flexión estática para las especies analizadas de madera dura.
ELP.max admisible: Desde 7,84 MPa (Normas técnicas complementarias para diseño) 57,98 82,32 51,56 7,84 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00 E sf u e rz o M á x im o 𝐸 𝑀 𝑓 (M P a )
Flexión Estática de Madera dura
Resultados
Ensayos de CH para flexión estática en madera de las especies guayacán, eucalipto y colorado.
CH admisible: Comprende de 0 a 30 %
15,41 26,36 9,93 12 30 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00 Con te n ido d e Hum e d a d CH (%)
CH del ensayo de Flexión
Resultados
Ensayos de tracción paralela para las especies analizadas de madera dura.
E.max admisible: 9,8 a 68,7 MPa (Ministerio del ambiente)
79,03 236,99 129,04 9,8 0,00 50,00 100,00 150,00 200,00 250,00 E sf u e rz o M á x im o 𝜎 𝑚 𝑎 𝑥 (M P a )
Tracción Paralela de Madera dura
Resultados
Ensayos de CH para tracción paralela en madera de las especies guayacán, eucalipto y colorado.
CH admisible: Comprende de 0 a 30 %
10,05 7,97 6,53 12 30 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00 Con te n ido d e Hum e d a d CH (%)
CH del ensayo de Tracción
Resultados
Ensayos de conductividad térmica para la madera dura.
C.T. mínimo: 0,159 W/m K (Transferencia de calor y masa de Cengel)
0,105
0,160
0,236
0,159
0,000 0,050 0,100 0,150 0,200 0,250
Con
d
u
ctiv
ida
d
T
é
rm
ica
𝜆
(W
/m
K
)
Discusiones
Adobe:
Los agregados son esenciales para mejorar las propiedades de los materiales.
Es fundamental el tiempo de secado de las probetas para los ensayos.
Discusiones
Bloque de concreto:
La resistencia a la compresión varia dependiendo de los agregados.
Las dimensiones de los bloques varían dependiendo de la productora.
El punto optimo de fraguado del bloque es fundamental para mejorar las propiedades.
Discusiones
Madera dura:
Son una buena opción para material de piso.
Las propiedades mecánicas, son mejores
analizadas al 12% de contenido de humedad.
Conclusiones
Los resultados del adobe para resistencia a
compresión y resistencia a flexión, son menores significativamente.
Se obtuvieron mejores resultados de conductividad térmica del adobe, según la densidad de la muestra.
Los resultados muestran que los bloques de
concreto del sector de Amagüaña poseen menor
Conclusiones
La conductividad térmica en bloques de concreto, es menor en base a las referencias consultadas.
La resistencia a compresión paralela, compresión perpendicular y flexión estática, es aceptable en madera dura
Conclusiones
Los resultados de conductividad térmica para madera dura, si cumplen (norma NBE-CT).
