Caracterización Térmica y Mecánica de materiales de ......Ensayo de compresión para el adobe....

Caracterización Térmica y Mecánica de materiales de

construcción mas usados en Ecuador. Materiales para

piso y pared.

Autor: Mario F. Bustamante Crespo

Trabajo de grado para obtener el titulo de:

Ingeniero Mecánico en Energía Y Control

Universidad Internacional SEK

Facultad de Arquitectura e Ingeniería

Introducción

La eficiencia energética, así como el diseño de edificaciones son

fundamentales.

• Ahorro de Energía.

• Pérdidas térmicas.

• Conservar el confort.

Introducción

El INER trabaja en la implementación de conceptos

energéticamente eficientes en:

Planificación.

Ejecución.

Uso de la edificación.

Objetivo

Caracterizar de forma térmica y mecánica, los

materiales de construcción.

Ayudar en el mejoramiento de eficiencia

energética para edificaciones.

Método

Los materiales analizados fueron el adobe, bloque de concreto

y madera dura.

Ubicación:

Sangolqui Sangolqui

Amagüaña Amagüaña Amagüaña

El Tingo El Tingo

Adobe

• Arcilla

• Arena

• Agua

• Agregados

Bloque de Concreto

• Cemento

• Arena

• Agua

• Cal

• Agregados

Madera Dura

• Eucalipto

• Guayacán

• Manzano Colorado

MétodoSe realizaron los procedimientos respectivos para los ensayos

destructivos y no destructivos.

En

sa

yo

s

Adobe

Resistencia a Compresión

Resistencia a Flexión

Contenido de Humedad

Conductividad térmica

Bloque de concreto




Madera Dura


Resistencia a Flexión

Resistencia a Tracción



Método

Maquina electro-hidráulica universal de la

Universidad Internacional SEK, para ensayos

mecánicos.

F.max: 600 KN

Cilindro de aceite

Cumple: ASTM, ISO

Método

Maquina de medición de conductividad térmica, del laboratorio

del INER.

• Para aislantes y materiales de construcción.

• Temperatura media: -10°C hasta 50°C

• Espesor: desde 10 hasta 200 mm

• ASTM , ISO, EN

Resultados

Ensayo de compresión para el adobe.

R.C admisible: 1 MPa (norma NTE E.080)

4,043,95

4,35

3,95

4,55

3,5

3,8

4,1

4,4

4,7

P1CA P2CA P3CA P4CA P5CA

Ca

rga

P (

KN

)

Carga P (KN)

0,20 0,19 0,20 0,18 0,21

1

0,00

0,12

0,24

0,36

0,48

0,60

0,72

0,84

0,96

1,08

Re

sis

tencia

Má

xim

a C

(M

Pa

)

P1CA P2CA P3CA P4CA P5CA Mínimo Admisible

ResultadosEnsayos de flexión para el adobe.

MOR mínima: 0,41 (MPa)

0,17

0,22

0,33

0,230,25

0,35

0,41

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

0,45

Mo

du

lo d

e r

otu

ra R

(M

Pa

)

P1AF P2AF P3AF

P4AF P5AF P6AF

Mínimo Requerido

Resultados

Ensayos para el contenido de humedad del adobe.

CH promedio: 17,14% < al 20% (NTE E.080)

18,67

12,93

26,28

11,99

19,43 20

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

Co

nte

nid

o d

e h

um

ed

ad

CH

(%

)

P1AH1 P2AH1 P3AH1 P4AH1 P5AH1 Máximo Admisible

Resultados

Ensayos para la conductividad térmica del adobe.

Conductividad térmica promedio: 0,2182 W/m K

Conductividad térmica mínima: 0,46 W/m K para 1200 Kg/m3

0,199

0,231 0,223 0,221

0,46

0,000

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

0,300

0,350

0,400

0,450

0,500

Co

nd

uc

tivid

ad

Té

rmic

a λ

(W/m

K)

1707017 1707018 1707019

1707020 Máximo admisible

ResultadosEnsayos de compresión para el bloque de concreto de diferentes sectores.

R.C. mínimo admisible: 2 MPa

1,27

1,82

2,28

2

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

Resis

ten

cia

a C

om

pre

sio

n R

(M

Pa

)

Lote Amagüaña Lote El Tingo Lote Sangolqui Mínimo Admisible

ResultadosEnsayos de contenido de humedad para el bloque de concreto de diferentes

sectores.

CH máximo admisible: 15 % (INEN 639)

6,93

3,34 3,14

15,00

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

Con

ten

ido

de

hu

me

da

d C

H (

%)

Lote Amagüaña Lote El Tingo Lote Sangolqui Máximo Admisible

Resultados

Ensayos de conductividad térmica para el bloque de concreto de

diferentes sectores.

C.T. mínimo: 0,88 W/m K (ASHRAE 90.1)

0,330,31 0,30

0,88

0,00

0,11

0,22

0,33

0,44

0,55

0,66

0,77

0,88

0,99

Con

du

ctivid

ad

Té

rmic

a 𝜆

(W/m

K)

Lote Amagüaña Lote El Tingo Lote Sangolqui Mínimo Admisible

ResultadosEnsayos de compresión paralela para la madera dura de la especie

colorado.

E.max admisible: Entre 22,75 y 46,1 MPa (Normas técnicas

complementarias para diseño)

18,53

35,42

28,10

22,75

46,1

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

40,00

45,00

50,00

Esfu

erz

o U

ltim

o 𝜎

𝑢(M

Pa

)

Compresión Paralela Madera dura

Guayacán Negro Eucalipto Manzano Colorado

Mínimo admisible Máximo admisible

Resultados

Ensayos de CH para compresión paralela en madera de las especies

guayacán, eucalipto y colorado.

CH admisible: Comprende de 0 a 30 %, siendo 12% el valor optimo

para realizar ensayos.

15,36

17,67

10,3212

30

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

Co

nte

nid

o d

e H

um

ed

ad

CH

(%

)

CH del ensayo de Compresión Paralela

Eucalipto Manzano Colorado Guayacán Negro

Valor Optimo Maximo Admisible

ResultadosEnsayos de compresión perpendicular para las diferentes especies de

madera dura.

E.max admisible: Desde 3,90 MPa(Ministerio del ambiente)

7,19

18,11

9,61

3,9

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00

20,00

Resis

ten

cia

Má

xim

a R

(M

Pa

)

Compresión Perpendicular Madera dura

Guayacán Negro Eucalipto Manzano Colorado Mínimo admisible

Resultados

Ensayos de CH para compresión perpendicular en madera de las

especies guayacán, eucalipto y colorado.

CH admisible: Comprende de 0 a 30 %

14,34

16,25

9,90

12

30

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

Con

ten

ido

de

Hum

ed

ad

CH

(%

)

CH del ensayo de Compresión Perpendicular


Valor Optimo Máximo Admisible

ResultadosEnsayos de flexión estática para las especies analizadas de madera dura.

ELP.max admisible: Desde 7,84 MPa (Normas técnicas complementarias

para diseño)

57,98

82,32

51,56

7,84

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

Esfu

erz

o M

áxim

o 𝐸𝑀𝑓

(MP

a)

Flexión Estática de Madera dura


Resultados

Ensayos de CH para flexión estática en madera de las especies guayacán,

eucalipto y colorado.


15,41

26,36

9,93

12

30

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

Con

ten

ido

de

Hum

ed

ad

CH

(%

)

CH del ensayo de Flexión



ResultadosEnsayos de tracción paralela para las especies analizadas de madera

dura.

E.max admisible: 9,8 a 68,7 MPa (Ministerio del ambiente)

79,03

236,99

129,04

9,8

0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

250,00

Esfu

erz

o M

áxim

o 𝜎𝑚𝑎𝑥

(MP

a)

Tracción Paralela de Madera dura


Resultados

Ensayos de CH para tracción paralela en madera de las especies

guayacán, eucalipto y colorado.


10,05

7,976,53

12

30

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

Con

ten

ido

de

Hum

ed

ad

CH

(%

)

CH del ensayo de Tracción



ResultadosEnsayos de conductividad térmica para la madera dura.

C.T. mínimo: 0,159 W/m K (Transferencia de calor y masa de Cengel)

0,105

0,160

0,236

0,159

0,000

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

Con

du

ctivid

ad

Té

rmic

a 𝜆

(W/m

K)

Guayacán Negro Manzano Colorado Eucalipto Mínimo Admisible

Discusiones

Adobe:

Los agregados son esenciales para mejorar las

propiedades de los materiales.

Es fundamental el tiempo de secado de las

probetas para los ensayos.

La conductividad térmica es mayor que la del

bloque de concreto.

Discusiones

Bloque de concreto:

La resistencia a la compresión varia dependiendo

de los agregados.

Las dimensiones de los bloques varían

dependiendo de la productora.

El punto optimo de fraguado del bloque es

fundamental para mejorar las propiedades.

La conductividad térmica tuvo mejores resultados.

Discusiones

Madera dura:

Son una buena opción para material de piso.

Las propiedades mecánicas, son mejores

analizadas al 12% de contenido de humedad.

El secado de la madera influye en la conductividad

térmica.

Conclusiones

Los resultados del adobe para resistencia a

compresión y resistencia a flexión, son menores

significativamente.

Se obtuvieron mejores resultados de conductividad

térmica del adobe, según la densidad de la muestra.

Los resultados muestran que los bloques de

concreto del sector de Amagüaña poseen menor

resistencia a compresión en base a la norma INEN.

Conclusiones

La conductividad térmica en bloques de concreto,

es menor en base a las referencias consultadas.

La resistencia a compresión paralela, compresión

perpendicular y flexión estática, es aceptable en

madera dura

La resistencia a la tracción de la madera

guayacán, no cumple.

Conclusiones

Los resultados de conductividad térmica para

madera dura, si cumplen (norma NBE-CT).

Las muestras de madera guayacán presentan

mejor resistencia térmica.

Presentación proyecto de grado

Mario F. Bustamante Crespo

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