Resumen

Se reporta la conductividad térmica efectiva (k_e), a una temperatura promedio de 35°C, de los bloques o ladrillos de arcilla roja No. 5 fabricados por extrusión en Cúcuta (Colombia) y su área metropolitana, los cuales tienen en su interior huecos con diferentes geometrías (seis rectangular, ocho rectangular, ocho circular y mixta). Además de la k_e, se calculó la masa, la densidad aparente, la porosidad y la fracción de aire presente en los bloques. Para hallar la k_e se utilizó la técnica experimental de la cámara de aislamiento térmico, que funciona con el principio físico de la placa caliente en estado estacionario de temperatura. La porosidad y la densidad aparente fueron calculadas usando la norma NTC 4321-3. Los resultados muestran que los bloques que presentan mayor valor de ke son los que tienen geometría mixta en sus huecos, y el menor valor correspondió a los bloques con seis orificios rectangulares. Las pruebas corroboraron que la k_e aumenta al incrementarse la masa y la densidad, pero que disminuye cuanto mayor es la porosidad o fracción de aire en su interior [1]. También se encontró, mediante el ajuste a los datos experimentales usando software OriginPro 6.1, que el comportamiento de ke en función de la fracción total de aire presente en los bloques(σ), de la conductividad térmica de la arcilla sólida (k_s) y de la conductividad térmica del aire (k_g), está dado por la expresión k_e=P₁k_s(1−σ)+P₂k_gσ, donde P₁ y P₂ son parámetros que pueden ser atribuidos a la geometría de los huecos presentes en los bloques. Los datos de k_e, reportados en este trabajo, serán de vital importancia para determinar el coeficiente de transmitancia térmica (U-value), usado en el cálculo de los aislamientos, y las pérdidas energéticas en el diseño de la calefacción en una edificación que utilice dichos materiales.

1. INTRODUCCIÓN

El conocimiento de las propiedades mecánicas y físicas de un material permite utilizarlo en aplicaciones industriales según las necesidades de operación y uso. Dentro de las propiedades físicas está la conductividad térmica (k), que indica la cantidad de calor (energía térmica) que pasa entre dos puntos dentro del material por unidad de área, de tiempo y gradiente de temperatura [2,4]; dicho parámetro depende de la estructura interna, de la humedad, la configuración geométrica, la composición química del material y la temperatura [1]. Para el caso de materiales compuestos, la conductividad térmica efectiva (k_e) del material depende de la conductividad térmica de cada una de las fases que lo forman [4,5]; lo anteriorse puede aplicar al caso de los bloques de arcillas cocidos, que presentan dos fases, una sólida (arcilla) y la otra gaseosa (aire), que se encuentra dentro de los huecos.

Actualmente, se han reportado valores experimentales de k para diversos materiales de construcción, donde se han aplicado técnicas como la de la placa caliente aislada o la cámara de aislamiento térmico [6,7,8]. En el presente trabajo se presentan los resultados experimentales de k_e a temperatura promedio de 35°C, en bloques extruidos de arcilla roja, elaborados en Cúcuta y su área Metropolitana; así mismo, se evaluó la influencia en dicho parámetro termofísico de variables como la masa, la densidad, la porosidad y la fracción de aire presente en los bloques.

• Materias:Arcilla Conductividad Energía térmica Materiales porosos
• Subjects:Clay Conductivity Thermal energy Porous materials
• Palabras claves:Bloques de arcilla roja No. 5; Conductividad térmica efectiva; Fracción total de aire; Porosidad; Transmitancia térmica
• Keywords:Air Total Fraction; Effective Thermal Conductivity; Red Clay Bricks No. 5; Porosity; Thermal Transmittance