Tema 2: Propiedades físicas y...
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Tema 2: Propiedades físicas y Ensayos.
� Parte I: Propiedades físicas de los Materiales
“Comportamiento de los materiales frente a
acciones físicas exteriores”
� Parte II: Ensayos físicos de Caracterización de
Materiales
“Procedimientos de ensayo para caracterizar el
comportamiento físico de los Materiales”MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN. GRADO EN ARQUITECTURA
Curso 2012-2013. Escuela Técnica Superior de Arquit ectura.Profesor Gonzalo Barluenga Badiola
Objetivos Docentes:
• “Conocer las propiedades físicas de los
materiales de construcción y evaluar su
comportamiento frente a las acciones físicas”.
• “Conocer los diferentes tipos de ensayos
físicos de materiales e interpretar los
resultados experimentales”.
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Ensayos de caracterización física de
los materiales de Construcción
• Las propiedades de los Materiales se pueden
determinar mediante ensayos de caracterización.
• Existen ensayos específicos para cada propiedad y tipo
de material de Construcción en función de su uso.
• Los resultados son de “una muestra de material”.
• Es necesario realizar series de ensayos para calcular los
valores característicos y medios de cada propiedad.
• Normalmente se realizan en laboratorio, aunque
algunos se pueden realizar en la obra o edificio (in-situ)
Tipos de Ensayos físicos
Ensayos dimensionales
Balanza hidrostática y porosimetría
Absorción por capilaridad
Permeabilidad al vapor de agua
Permeabilidad al agua
Propiedades
físicas
Propiedades
térmicas
Propiedades
hídricas
Reacción al fuego
Propiedades
acústicas
Durabilidad
Heladicidad
Dilatometría (temperatura y humedad)
Calorimetría
Absorción acústica
Aislamiento acústico
Ambientes agresivos
Ciclos envejecimiento
Combustibilidad
Resistencia a fuego
Ciclos hielo / deshielo
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Ensayos dimensionales
• Se realizan para conocer las dimensiones de una
muestra de material.
• Para medidas lineales se utilizan equipos graduados
que se comparan con la muestra (reglas, calibres).
• Para medidas volumétricas se utilizan recipientes con
agua graduados (volumenómetros y picnómetros).
• La escala utilizada determina el error de la medida.
Ensayos dimensionales (longitudes)
Calibre de Medida o Pie de Rey
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Ensayos dimensionales (volúmenes)
Picnómetro Volumenómetro
Ensayos de balanza hidrostática
• La balanza hidrostática mide el peso de las muestras.
• Está equipada con un gancho en la parte inferior para realizar medidas de peso sumergido.
• Es el equipo de medida que nos da más información.
• Obtenemos: Peso natural
Peso seco
Peso saturado
Peso sumergido
• Para obtener el peso seco, es necesario utilizar una estufa para evaporar la humedad natural del material.
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Ensayos de balanza hidrostática
Balanza hidrostática Medida peso sumergido
Ensayos de Desecación de muestras
Estufa eléctrica para desecación de muestras (200 º C)
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Ensayos de Porosimetría
• Se realizan para determinar la porosidad y el tamaño de
los poros de una muestra de material.
• La porosidad se mide con la balanza hidrostática y el
picnómetro o volumenómetro.
• El tamaño de los poros se determina mediante un
Porosímetro (de Helio, Mercurio, etc.).
• Consta de una bomba que introduce un fluido en los
poros del material y mide la presión necesaria para que
se introduzca (depende del tamaño de los poros).
Ensayos de Porosimetría
Estructura de un material poroso Porosímetro de Mercurio
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Ensayos de Dilatometría
• Miden la variación dimensional de una muestra de
material cuando sufre cambios de temperatura o
humedad.
• El equipo que se utiliza consta de un elemento de
medida (longitud) o varios (volumen) y de un
generador de calor o de humedad.
• El desarrollo del ensayo requiere de un tiempo para que
la muestra modifique sus dimensiones.
• Se obtiene el Coeficiente de dilatación térmica (α) o el Coeficiente de entumecimiento (β).
Ensayos de Dilatometría
Ensayo de dilatación térmica
Comparador
Fuente de
calor
Muestra
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Ensayos de Calorimetría
• Se utilizan para determinar los parámetros térmicos de
una muestra de material.
• Parámetros: Calor específico
Coeficiente de conductividad térmica
Inercia térmica
• Se realizan en calorímetros o cámaras aisladas
térmicamente.
• Requieren de una fuente de calor (o frío) y de
elementos de medida de la temperatura (termómetros).
Ensayos de Calorimetría
(Calor Específico)
Equipo de calorimetría Calorímetro
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Ensayos de Calorimetría
(Conductividad Térmica)
Termómetro electrónico Ensayo de conductividad térmica
Ensayos de Calorimetría (Inercia
Térmica)
Resultado ensayo de inercia térmica (retardo de onda)
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Ensayos de Succión por capilaridad
• Se utilizan para determinar la cantidad de agua
absorbida por capilaridad de una muestra de material.
• Se sitúa la muestra con su superficie inferior en
contacto con el agua de un recipiente.
• Se mantiene la muestra en agua durante 24 horas.
• Se mide la altura que alcanza el agua y se pesa la
probeta.
• El resultado se da en gramos de agua por superficie de
la muestra en contacto con el agua y altura de mojado.
Ensayos de Succión por capilaridad
Ensayo de succión
Mecanismo de succión por
capilaridad
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Ensayos de Permeabilidad al agua
• Se utilizan para determinar la permeabilidad de una
muestra de material al agua líquida.
• Se aplica agua a presión sobre la superficie de la
muestra y se mide el flujo de agua que la atraviesa.
• Los aparatos utilizados se llaman Permeabilímetros.
• Como resultado se indica la presión de agua aplicada y
la masa de agua que atraviesa la muestra por unidad de
espesor y por unidad de superficie y de tiempo.
Ensayos de Permeabilidad al agua
PermeabilímetroPrincipio de funcionamiento
del ensayo
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Ensayos de Permeabilidad al Vapor
• Se utilizan para determinar la difusividad de una
muestra de al vapor de agua.
• Se sitúa la muestra entre dos ambientes de humedad
controlada y se mide la masa de vapor de agua que
atraviesa la muestra por unidad de espesor y por unidad
de superficie y de tiempo.
• El resultado se refiere normalmente a la resistividad al
paso de vapor de agua (inverso de la difusividad).
Ensayos de Permeabilidad al Vapor
Ensayo de difusión de vapor
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Ensayos de Absorción acústica
• Se utiliza para evaluar la cantidad de energía acústica
absorbida por una muestra de material.
• Se utiliza un tubo de ondas estacionarias (tubo de
Kundt) y se mide la reducción de energía sonora.
• La onda emitida es conocida y se mide la onda
reflejada (energía emitida menos energía absorbida).
• Determina el Coeficiente de absorción acústica para
una gama de frecuencias determinadas.
Ensayos de Absorción acústica
Tubo de Kundt
(ondas estacionarias)
Mecanismo de absorción acústica
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Ensayos de Aislamiento acústico
• Sirven para determinar la capacidad de impedir el paso
del sonido de un elemento constructivo.
• Se realizan en cámaras, divididas por el elemento
constructivo.
• En un lado de la cámara se emite una presión sonora
conocida y en el otro se mide la presión sonora que ha
atravesado el elemento en estudio.
• La diferencia entre presión sonora emitida y
transmitida es el aislamiento del elemento para las
frecuencias estudiadas.
Ensayos de Aislamiento acústico
Cámara de reverberación Cámara anecoica
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Ensayos de Combustibilidad
• Se utilizan para clasificar los materiales de
construcción según su grado de Reacción al fuego.
• Se calienta una muestra de material aplicando sobre su
superficie una llama.
• Se mide la combustibilidad (si arde y produce llama o
humos) y el aporte calorífico de la muestra.
• La clasificación de los materiales se realiza de acuerdo
con la normativa española y europea (Euroclases).
Ensayos de Combustibilidad
Clases de Reacción al fuego
(clasificación antigua)
Equipo de ensayo de Reacción al fuego
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Ensayos de Comportamiento a fuego
• Se realizan para determinar el
comportamiento de una muestra de
material frente a una acción de
fuego.
• Se calienta la muestra en escalones
de temperatura y se pesa.
• Se determinan los cambios de masa
y de dimensiones de la muestra a
cada temperatura.
Mufla para ensayos
de fuego (1500 ºC)
Ensayos de Resistencia a fuego
• Sirven para determinar el tiempo en que un elemento constructivo mantiene sus propiedades frente a la acción de un fuego
• Se realizan en hornos de grandes dimensiones.
• Clasificación:
(Designación + tiempo en minutos en módulos de 15 min)
Europea
Aislamiento (I)
Capacidad Portante (R)
Integridad (E)
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Ensayos de Resistencia a fuego
Horno de ensayo de Resistencia a fuego
Ensayos de Ciclos hielo / deshielo
• Se utilizan para determinar la Heladicidad de una
muestra de material.
• La muestra se satura de agua y se introduce en la
cámara de hielo / deshielo.
• La cámara está dotada de un programador que alterna
periodos de hielo (- 10 º C) y de deshielo (10 º C).
• Cada varios ciclos se mide y pesa la muestra para
determinar los daños producidos.
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Ensayos de Ciclos hielo / deshielo
Cámara de hielo / deshielo
Ensayos en Ambientes agresivos
• Se utilizan para determinar la durabilidad de una
muestra de material frente a la acción de ambientes
agresivos.
• Se realizan en cámaras preparadas para simular los
ambientes agresivos (salino, rayos UVA, etc.)
• Se aplica la acción durante periodos de tiempo
controlados y se mide y pesa la muestra.
• También se realizan medidas de pérdida de
propiedades físicas (brillo, color, densidad, mecánicas).
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Ensayos en Ambientes agresivos
Cámara de Niebla SalinaCámara de Xenón (rayos UVA)
Ensayos de Envejecimiento (ciclos)
• Se utilizan para simular la acción del clima en los
materiales a lo largo del tiempo (durabilidad).
• Se ensayan muestras de material en cámaras climáticas.
• Se aplican ciclos combinados de humedad / secado y
frío / calor.
• Es necesario calibrar los ciclos para determinar la
equivalencia entre ciclos y años de envejecimiento.
• Cada cierto número de ciclos se miden las propiedades
físicas de la muestra.
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Ensayos de Envejecimiento (ciclos)
Cámara climática Ciclos de envejecimiento acelerado
Glosario de conceptos del Tema
•Dilatometría
•Envejecimiento
acelerado
•Aislamiento acústico•Porosimetría
•Ambientes agresivos•Absorción acústica•Balanza hidrostática
•Ciclos hielo-deshielo•Difusividad al vapor•Volumenómetro
•Resistencia al fuego•Permeabilidad al agua•Picnómetro
•Reacción al fuego•Succión por capilaridad•Calibre
•Combustibilidad•Calorimetría•Ensayos dimensionales
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Documentación de consulta recomendada.
• Normas de ensayo UNE-EN.
• Código Técnico de la Edificación (CTE):
Parte II: Documentos Básicos.
– Seguridad en caso de incendio. DB-SI.
– Seguridad de utilización. DB-SU.
– Protección contra el ruido. DB-HR.
– Habitabilidad. Ahorro de energía. DB-HE.