XXII SIMPOSIO PERUANO DE ENERGÍA SOLAR CONDUCTIVIDAD TÉRMICA DE MATERIALES UTILIZADOS EN EDIFICACIONES DE LA REGION DE AYACUCHO Kléber Janampa Quispe.

Presentación del tema: "XXII SIMPOSIO PERUANO DE ENERGÍA SOLAR CONDUCTIVIDAD TÉRMICA DE MATERIALES UTILIZADOS EN EDIFICACIONES DE LA REGION DE AYACUCHO Kléber Janampa Quispe."— Transcripción de la presentación:

1

2 XXII SIMPOSIO PERUANO DE ENERGÍA SOLAR CONDUCTIVIDAD TÉRMICA DE MATERIALES UTILIZADOS EN EDIFICACIONES DE LA REGION DE AYACUCHO Kléber Janampa Quispe Octavio Cerón Balboa Oswaldo Morales Morales Julio Oré García UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTOBAL DE HUAMANGA

3 INTRODUCCIÓN Uno de los factores de mayor impacto en la eficiencia energética de una vivienda y en otras aplicaciones térmicas, está relacionado a la calidad del aislamiento térmico (Férriz, C. 2007). Los materiales utilizados como aislantes térmicos no son eficientes perfectos; depende de sus características fisicoquímicas que, en general, varían según la zona geográfica de donde proceden estos materiales (Chávez, 2009).

4 INTRODUCCIÓN Existen diversos equipos y métodos para medir la conductividad térmica de materiales, pero estos equipos son de costo muy elevado. El medidor de conductividad térmica que diseñamos es de bajo costo y se basa en el método de la placa caliente guardada, que es un método absoluto y estático (Martínez, 2008).

5 MATERIALES Y METODOS Materiales Para la construcción del MCT  02 Placas de cobre de 14 cm x 14 cm, espesor de 2 mm.  Alambre de Nicrom Nº 24 y longitud 20 m;  Baquelita Equipos  Data Logger de temperatura EBRO EBI 40: 0,1 ºC y 4 termocuplas tipo K.  Multímetro Fluke 179; voltaje: 0,01 V, intensidad de corriente: 0,001 A.  Fuente de potencia AC variable. Construido por el equipo investigador.

6 MATERIALES Y METODOS Método Se diseña y construye el MCT, para determinar la conductividad térmica de materiales de la localidad utilizadas en la construcción de viviendas. El MCT se basa en el método de placa caliente guardada (Martina; et al 2003), el principio de operación es la transferencia de calor por conducción en estado estacionario (Lira y Méndez, 2007). El propósito de la guarda es prevenir la perdida de calor y promover un campo de temperatura uniforme y unidireccional a través de la muestra.

7 MATERIALES Y MÉTODO Cálculo de la conductividad térmica La conductividad térmica se determina haciendo uso la Ecuación de Fourier Dónde: P: potencia eléctrica disipada en la zona central (Feriz, 2007); L: es el espesor de cada muestra; A: es área de la zona de medición, las dimensiones serán expresadas a partir de la mitad de la ranura que se encuentra entre la zona central y el anillo de guarda; ΔT: es la diferencia de temperatura entre los extremos de la muestra en las condiciones estacionarias de flujo térmico.

8 DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN Placa caliente Placa Fría Muestra Aislante térmico Perno y tuerca

9 DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN

10 Construcción Placa caliente y anillo de guarda

11 Construcción

12

13 RESULTADOS Caracterización de la distribución de temperatura en la placa caliente

14 RESULTADOS

15 MaterialTecnoforMadera cedroAdobeLadrillo rojo Cemento- yeso (Revestimien to) Concreto (Enlucido Pared) Pandereta (techo) Muestra12121212121212 Área (cm 2 )144 141142138132134131132140121 144 Espesor (cm)114,.84,81,81,61,34,44,21,72,0 1,0 Densidad (kg/m 3 )10 422 1750 1180 1540 1950 2090 CARACTERÍSTICAS DE LAS MUESTRAS:

16 RESULTADOS Medida de la conductividad térmica Muestra de tecnofor

17 RESULTADOS Tecnofort Variación de la temperatura entre los extremos de la muestra de tecnofor. Temperatura en la muestra de tecnofor en condiciones de flujo estacionario

18 RESULTADOS Ladrillo rojo Variación de temperatura entre los extremos de la muestra de Ladrillo rojo

19 RESULTADOS Adobe Variación de temperatura entre los extremos de la muestra de adobe

20 RESULTADOS Madera Variación de temperatura entre los extremos de la muestra de madera cedro

21 RESULTADOS Tiempo que se logra establecer flujo estacionario de las muestras Material Tiempo de prueba (h) Tiempo que inicia el flujo estacionario (h) Tecnofor2,51,5 Madera cedro3,02,0 Cemento-yeso4,03,0 Adobe5,03,5 Ladrillo3,01,0 Concreto (Enlucido pared)3,01,3 Pandereta (techo)3,01,5

22 RESULTADOS Conductividad térmica de las muestras medidas Material Diferencia de temperatura media entre las placas ( o C) Espesor medio (cm) Potencia media (W) Conductividad térmica (W/m o C) Tecnofor51,901,002,820,042±0,002 Madera cedro34,954,803,690,342±0,005 Cemento-yeso19,904,30 0,717±0,010 Adobe9,601,852,800,415±0,012 Ladrillo12,401,602,870,286±0,009 Concreto (Enlucido pared) 14,402,005,400,583±0,015 Pandereta (techo) 10,501,005,390,396±0,020

23 DISCUSION En el MCT se logra establecer un flujo térmico estacionario (2,59 m/s). MATERIALCONDUCTIVIDAD MEDIDA (W/m o C) VALOR REFERENCIAL (W/m o C) FUENTE tecnofor0,042 (10 kg/m 3 ) 0,043 a 0,045 (10 kg/m 3 ) Guía Técnica para la Rehabilitación de la Envolvente Térmica de los Edificios (2007) adobe0,415 (1750 kg/m 3 ) 0,516 (1730 kg/m 3 ) 0,520 (1700 k/m 3 ) Eben, 1989 Govaer, 1987 ladrillo rojo 0,286 (1180 kg/m 3 ) 0,36 - 0,45 (1120 kg/m 3 ) Chávez, (2006) yeso- cemento 0,717 (1540 kg/m 3 ) 0,79 (1600 kg/m 3 ) Chávez, 2009

24 CONCLUSIÓN Los materiales caracterizados, con el MCT construido a bajo costo, presentan un valor de conductividad térmica menor a 0,70 W/m o C (Férriz, 2007), lo que le permite ser un potencial material para edificaciones bioclimáticas alto andinas de la región de Ayacucho y similares.

25 BIBLIOGRAFIA Chávez J. 2009. Evaluación experimental de propiedades Térmicas de materiales de construcción Nacionales y desarrollo de ventanas ahorradoras de energía. Tesis Doctoral en ingeniería. UNAM. México. Eben, M. 1989. Adobe as a thermal regulating material. Department of Architecture and Building Sciences, College of Architecture and Planning, King Saud University, Riyadh, Saudi Arabia. Federación Española de pavimentos de madera. 2011. Tabla de especies de madera. España Férriz, C. 2007. Diseño, fabricación y calibración de un dispositivo para la caracterización de las propiedades termofísicas en materiales secos de alta resistencia térmica y baja temperatura de uso. Barcelona. España. (). Flores M., F. 2006. Banco de Pruebas de Conductividad Térmica de Materiales Aplicados en Edificaciones. División de Ciencias e Ingeniería, Universidad de Quintana Roo Boulevard Bahía. INEI. 2010Ayacucho: Resumen de Indicadores Socio-Económicos.

26 BIBLIOGRAFIA Guía Técnica para la Rehabilitación de la Envolvente Térmica de los Edificios. 2007. Soluciones con Aislamiento de Poliestireno. IDEA. Madrid. España. Expandido (EPS) Rev. 3 Abril Gnip, I; Vejelis, S; Vaitkus, S. 2012. Thermal conductivity of expanded polystyrene (EPS) at 10◦C and its conversion to temperatures within interval from 0 to 50◦C Scientific Institute of Thermal Insulation, Vilnius Gediminas Technical University, Linkmenu 28, Vilnius 08217, Lithuania. Energy and Buildings. Govaer, D. 1987Apparent Thermal Conductivity Of A Local Adobe Building Material. Solar Energy Vol. 38, No. 3, pp. 165-168, Printed in the U.S.A. Center for. Lira, L; Méndez, E. 2007. Medición de la Conductividad Térmica de Materiales Aislantes en CENAM. División de Termometría, Centro Nacional de Metrología, Querétaro 76000, México. Martínez, V. 2008. Sistema Primario de Medición de Conductividad Térmica de Aislantes Térmicos. Etapa 1. Diseño Térmico e Instrumental. Centro Nacional de Metrología. Querétaro. México.

27 GRACIAS