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2015 02-brunet

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Implementación de ensayos térmicos adaptados de la norma chilena y experiencias previas, estandarizadas para ser utilizados en diversas soluciones constructivas

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2015 02-brunet

  1. 1. UNIVERSIDAD CENTRAL DE CHILE. FACULTAD DE INGENIERÍA. ESCUELA DE OBRAS CIVILES Y CONSTRUCCIÓN. IMPLEMENTACIÓN DE ENSAYOS TÉRMICOS ADAPTADOS DE LA NORMA CHILENA Y EXPERIENCIAS PREVIAS, ESTANDARIZADAS PARA SER UTILIZADOS EN DIVERSAS SOLUCIONES CONSTRUCTIVAS. MEMORIA PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO CONSTRUCTOR PROFESOR GUÍA : SR. JAIME ARRIAGADA ARAYA. PROFESORES INFORMANTES : SRA. LILIANA GARCÍA PARRA. SR. NICOLÁS MORENO PENRROZ. ALLAN H. BRUNET CERDA SANTIAGO – CHILE 2015
  2. 2. UNIVERSIDAD CENTRAL DE CHILE. FACULTAD DE INGENIERÍA. ESCUELA DE OBRAS CIVILES Y CONSTRUCCIÓN. IMPLEMENTACIÓN DE ENSAYOS TÉRMICOS ADAPTADOS DE LA NORMA CHILENA Y EXPERIENCIAS PREVIAS, ESTANDARIZADAS PARA SER UTILIZADOS EN DIVERSAS SOLUCIONES CONSTRUCTIVAS. MEMORIA PREPARADA BAJO LA SUPERVISIÓN DE LA COMISIÓN INTEGRADA POR: JAIME EUGENIO ARRIAGADA ARAYA. LILIANA MACARENA GARCÍA PARRA. NICOLÁS MORENO PENRROZ. QUIENES RECOMIENDAN QUE SEA ACEPTADA PARA COMPLETAR LAS EXIGENCIAS DEL TÍTULO PROFESIONAL DE INGENIERO CONSTRUCTOR. SANTIAGO – CHILE 2015
  3. 3. I DEDICATORIA "Tu tiempo es limitado, así que no lo malgastes viviendo la vida de otro. No quedes atrapado en el dogma, que es vivir según los resultados del pensamiento de otros. No dejes que el ruido de las opiniones de los demás ahoguen tu propia voz interior. Y, lo que es más importante, ten el coraje de seguir lo que dice tu corazón y tu intuición, de algún modo ellos ya saben lo que realmente quieres ser. Todo lo demás es secundario" Steve Jobs Este proyecto se lo dedico a mis padres y abuelos, quienes me han apoyado para poder llegar a esta instancia de mis estudios. En especial a mi padre, José Luis, por siempre confiar en mí, y mostrarme desde pequeño este hermoso mundo de la construcción. También va dedicado a mis hermanos, primos y tíos quienes siempre me han apoyado y ayudado, en especial a mi tío Alejandro. Y por último a mi novia Francisca, que ha sido mi motor y motivación para seguir adelante en todo, y la que me ha animado a no darme por vencido.
  4. 4. II AGRADECIMIENTOS Agradezco a Hernán Arnés jefe del laboratorio de estructuras, por darme las facilidades en el uso del laboratorio como la utilización de algunos materiales, a los laboratoristas del LEMUC por su ayuda y facilitación de implementos para el desarrollo de esta memoria. Debo agradecer también a Luis Moraga jefe del laboratorio de física, por permitir el uso del laboratorio, y guiarme en el ámbito físico para el desarrollo de esta adaptación. Y por último a Jaime Arriagada por ayudarme desde un comienzo en el desarrollo de esta memoria, como así también a mis profesores informantes por el apoyo entregado.
  5. 5. III RESUMEN En el presente proyecto para optar al título de Ingeniero Constructor, se realizó una adaptación a los ensayos de las Normas Chilenas (NCh 850 y NCh 851) para aplicarlas a un material aislante y a tres soluciones constructivas. Luego se desarrolló un análisis comparativo entre los resultados obtenidos del ensayo y los valores certificados que otorga la Lista de Soluciones Constructivas del MINVU y también la Norma Chilena NCh 853. La finalidad es establecer si esta adaptación a las normas es certera en los resultados que entrega, para que otros proyectos se puedan regir en su elaboración. De esta adaptación, los resultados para el ensayo de conductividad fueron de 0,263 W/m°C con un porcentaje de error de 1,15% y 0,16 W/m°C con un porcentaje de error de 50,9%, para yeso cartón y OSB respectivamente. Respecto a los resultados de transmisión térmica fueron de 0,83 W/m2 °C con un de error de 7,79%, 2 W/m2 °C con un error de 6,38% y 4,2 W/m2 °C con un error de 5%, para las soluciones de tabique de fibrocemento, albañilería y muro de hormigón armado respectivamente. A pesar del margen de error obtenido en ambas adaptaciones, estos márgenes de error se pueden eliminar invirtiendo en un Varia monofásico.
  6. 6. IV ABSTRACT In this project to obtain the title of Construction Engineer, I performed an adaptation to the trials of the Chilean Standards (NCh 850 and NCh 851) to apply them on a insulating material and three constructive solutions. Later I performed a comparative analysis between test results and certified values given by both MINVU's List of Constructive Solutions and the Chilean Standard NCh 853. The purpose was to establish whether this adaptation to the standard is accurate in delivering results, so other projects may also apply it in their elaboration. In this adaptation, the results for the conductivity trials were 0,263 W/m°C with an error rate of 1,15% and 0,16 W/m°C with an error rate of 50,9% for plasterboard and OSB respectively. The heat transfer results were 0, 83 W/m2 °C with an error rate of 7,79% , 2 W/m2 °C with an error rate of 6,38% and 4,2 W/m2 °C with an error rate of 5% for fibercement wall, masonry wall and reinforced concrete wall respectively. Despite the margin of error obtained in both adaptations, this error can be eliminated by investing in a single phase Variac.
  7. 7. 1 ÍNDICE PÁG. DEDICATORIA I AGRADECIMIENTOS II RESUMEN III ABSTRACT IV ÍNDICE 1 ÍNDICE DE FIGURAS 3 ÍNDICE DE TABLAS 5 ÍNDICE DE GRÁFICOS 6 CAPÍTULO I: GENERALIDADES. 7 1.1 Introducción. 7 1.2 Antecedentes y motivación. 9 1.3 Objetivo general y específicos. 11 1.3.1. Objetivo general. 11 1.3.2. Objetivos específicos. 11 1.4 Hipótesis. 11 1.5 Metodología de investigación. 12 1.5.1. Procedimiento. 12 1.5.2. Diagrama de flujo. 13 1.6 Alcances y limitaciones. 14 CAPÍTULO II: MARCO REFERENCIAL. 15 2.1 Sobre la NCh 850. Of83 “Aislación térmica – Método para la determinación de la conductividad térmica en estado estacionario por medio del anillo de guarda”. 15 2.2 Sobre NCh 851. Of83 “Aislación térmica – Determinación de coeficientes de transmisión térmica por el método de la cámara térmica”. 21 2.3 Sobre experiencias previas. 25 2.3.1 Bloques de plástico reciclado. 25 2.3.2 Análisis y factibilidad técnica – económica del uso de durvillaea antárctica como material aislante. 27 2.4 Comentarios referentes a ensayos normalizados y experiencias previas. 31 CAPÍTULO III: ESPECIFICACIONES DE LAS SOLUCIONES CONSTRUCTIVAS. 40 3.1. Tabique de fibrocemento. 40 3.2. Albañilería armada. 45 3.3. Hormigón armado. 46 3.4. Poliestireno expandido. 50 CAPÍTULO IV: CÁLCULO TEÓRICO DE TRANSMITANCIAS TÉRMICAS PARA LAS SOLUCIONES CONSTRUCTIVAS A ENSAYAR. 52 4.1. Cálculos teóricos, según NCh 853.Of 91. 52 4.1.1. Cálculo tabique de fibrocemento. 55 4.1.2. Cálculo albañilería armada. 56 4.1.3. Cálculo hormigón armado. 57 4.2. Resumen de cálculos teóricos. 57 4.2.1. Resumen de valores de las soluciones constructivas (Rt y U). 57
  8. 8. 2 CAPÍTULO V: PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL. 59 5.1. Instrumento de medición de temperatura. 59 5.2. Equipo de conductividad térmica. 61 5.2.1. Procedimiento armado de equipo. 63 5.2.2. Instalación de termocuplas. 64 5.3. Equipo de transmitancia térmica. 64 5.3.1. Procedimiento armado de equipo. 67 5.3.2. Instalación de termocuplas. 73 CAPÍTULO VI: ENSAYOS. 74 6.1. Ensayo de conductividad. 74 6.1.1. Resultados obtenidos ensayo poliestireno expandido. 80 6.1.2. Resultados obtenidos ensayo fibra de poliéster. 80 6.1.3. Resultados obtenidos ensayo yeso - cartón. 81 6.1.4. Resultados obtenidos ensayo osb. 83 6.2. Ensayo de transmisión térmica. 85 6.2.1. Resultados obtenidos ensayo tabique de fibrocemento. 86 6.2.2. Resultados obtenidos ensayo albañilería armada. 87 6.2.3. Resultados obtenidos ensayo muro de hormigón armado. 88 CAPÍTULO VII: ANÁLISIS DE DATOS. 89 7.1. Ensayo de conductividad térmica. 89 7.1.1. Análisis de resultado yeso - cartón. 89 7.1.2. Análisis de resultado osb. 91 7.2. Ensayo de transmisión térmica. 93 7.2.1. Análisis de resultado tabique de fibrocemento. 93 7.2.2. Análisis de resultado muro de albañilería. 95 7.2.3. Análisis de resultado muro de hormigón armado. 97 CAPÍTULO VIII: ANÁLISIS DE COSTOS. 99 8.1. Costos de equipos. 100 8.1.1. Equipo de transmisión térmica – tabique de fibrocemento. 100 8.1.2. Equipo de transmisión térmica – albañilería armada. 101 8.1.3. Equipo de transmisión térmica – hormigón armado. 102 8.1.4. Resumen de costos para equipo de transmisión térmica. 103 8.1.5. Equipo de conductividad térmica. 105 8.2. Costos de muros. 106 8.2.1. Tabique de fibrocemento. 107 8.2.2. Muro de albañilería armada. 108 8.2.3. Muro de hormigón armado. 109 8.3. Inversión de los laboratorios. 110 CAPÍTULO IX: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. 111 CAPÍTULO X: BIBLIOGRAFÍA. 117 CAPÍTULO XI: ANEXOS. 118 11.1. Cotización ensayos idiem. 118 11.2. Cotización equipo de conductividad térmica celestron. 119 11.3. Cotización termómetros con entradas para termocuplas. 120 11.4. Tabla termocupla tipo J. 121
  9. 9. 3 ÍNDICE DE FIGURAS PÁG. Figura 1. Diagrama de actividades. .............................................................................13 Figura 2. Esquema del aparato de conductividad térmica............................................16 Figura 3. Esquema de la cámara térmica. ...................................................................22 Figura 4. Esquema componentes de la cámara térmica. .............................................22 Figura 5. Esquema ensayo resistencia térmica...........................................................26 Figura 6. Ensayo resistencia térmica, Gran. ................................................................26 Figura 7. Contorno de cubo de calor............................................................................28 Figura 8. Cámara de calor. ..........................................................................................29 Figura 9. Equipo de transferencia térmica Nch 851, IDIEM..........................................33 Figura 10. Cámara caliente, Nch 851 IDIEM................................................................34 Figura 11. Sala y equipos de ensayo Nch 850, IDIEM. ................................................35 Figura 12. Equipo de conductividad térmica, Nch 850, IDIEM......................................36 Figura 13. Líquido refrigerante para placas frías, Nch 850, IDIEM...............................37 Figura 14. Equipo Wl 375. ...........................................................................................38 Figura 15. Tabique de fibrocemento con poliestireno expandido. ................................42 Figura 16. Espesor tabique..........................................................................................43 Figura 17. Tabique materializado.................................................................................44 Figura 18. Muro de albañilería. ....................................................................................45 Figura 19. Armadura y encofrado. ...............................................................................47 Figura 20. Hormigonado del tabique............................................................................48 Figura 21. Muro de hormigón armado..........................................................................49 Figura 22. Poliestireno expandido 30 X 30 cm, e=50 mm............................................50 Figura 23. Termocupla tipo J y multímetro realizando lecturas. ...................................60
  10. 10. 4 Figura 24. Equipo de conductividad térmica adaptado.................................................62 Figura 25. Equipo de transmitancia térmica.................................................................66 Figura 26. Cámara fría.................................................................................................68 Figura 27. Cámara fría materializada...........................................................................69 Figura 28. Cámara caliente..........................................................................................71 Figura 29. Cámara caliente materializada....................................................................72 Figura 30 . Poliestireno expandido después de ensayar..............................................75 Figura 31. Fibra de poliéster después de ensayar. ......................................................76 Figura 32. Ensayo yeso - cartón. .................................................................................77 Figura 33. Ensayo osb.................................................................................................78 Figura 34. Secado de probetas en horno, LEMUC.......................................................79 Figura 35. Disposición y suministro de calefacción......................................................85
  11. 11. 5 ÍNDICE DE TABLAS PÁG. Tabla 1. Accesibilidad e incidencia en costo de la instrumentación. ¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO. Tabla 2. Relación entre espesor máximo de la probeta y las dimensiones mínimas. 19 Tabla 3. Resistencias térmicas de superficie (m2*k/w). 53 Tabla 4. Conductividad térmica de materiales según densidades aparentes. ¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO. Tabla 5. Porcentaje de estructura en tabiquería. ¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO. Tabla 6. Resumen comparativo cálculos teóricos vs minvu. ¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO. Tabla 7. Resultados ensayo poliestireno. 80 Tabla 8. Resultados ensayo fibra de poliéster. 80 Tabla 9. Densidad aparente yeso cartón. ¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO. Tabla 10. Resultados ensayo yeso cartón. ¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO. Tabla 11. Densidad aparente osb. ¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO. Tabla 12. Resultados ensayo osb. ¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO. Tabla 13. Resultados ensayo tabique fibrocemento. ¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO. Tabla 14. Resultados ensayo muro de albañilería. ¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO. Tabla 15. Resultados ensayo muro de hormigón armado. ¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO. Tabla 16. Costo adaptación equipo de transmisión térmica para tabique de fibrocemento. ¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO. Tabla 17. Costo adaptación equipo de transmisión térmica para albañilería armada. ¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO. Tabla 18. Costo adaptación equipo de transmisión térmica para muro de hormigón armado. 102
  12. 12. 6 Tabla 19. Costo adaptación equipo de transmisión térmica para las tres soluciones. ¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO. Tabla 20. Costo adaptación equipo conductividad térmica. 105 Tabla 21. Costo tabique de fibrocemento. ¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO. Tabla 22. Costo muro de albañilería ¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO. Tabla 23. Costo muro de hormigón armado. ¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO. Tabla 24. Potencia para cada solución ¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO. ÍNDICE DE GRÁFICOS PÁG. Gráfico 1. Ensayo Yeso cartón. ................................................................................................... 89 Gráfico 2. Ensayo Osb................................................................................................................. 91 Gráfico 3. Ensayo Tabique fibrocemento..................................................................................... 93 Gráfico 4. Ensayo Muro albañilería.............................................................................................. 95 Gráfico 5. Ensayo Muro hormigón armado.................................................................................. 97 Gráfico 6. Costos de Fabricación de muros............................................................................... 106 Gráfico 7. Costos de Fabricación de muros............................................................................... 116
  13. 13. 7 CAPÍTULO I: GENERALIDADES. 1.1 Introducción. En la actualidad, los proyectos de títulos han innovado en busca de nuevas soluciones constructivas y estudian el comportamiento de los materiales frente a variables físicas y químicas. Dentro de las variables físicas de los materiales se menciona el comportamiento mecánico de estos, el cual es solicitado preponderantemente en una obra u proyecto de construcción frente a la variable de aislación térmica, la cual por ser un ensayo de difícil acceso en obra y solo realizable en laboratorios especializados el profesional de la obra confía plenamente en las certificaciones emitidas por los proveedores de los suministros de estos productos. En la Escuela de Obras Civiles y Construcción de la Universidad Central de Chile, se han presentado temas de memoria como: “Bloques de plásticos reciclados”, “Análisis y factibilidad técnica – económica del uso de durvillaea antártica como material aislante”, entre otras y en donde su común denominador ha sido el no contar con las herramientas necesarias y/o un laboratorio para trabajar bajo las Normas Chilenas correspondientes. Es por eso, que este proyecto de título propone explorar la implementación de ensayos térmicos adaptados en base a las Normas Chilenas NCh 850. Of83 “Aislación térmica – Método para la determinación de la conductividad térmica en estado estacionario por medio del anillo de guarda” y
  14. 14. 8 NCh 851. Of83 “Aislación térmica – Determinación de coeficientes de transmisión térmica por el método de la cámara térmica”. Para la validación de esta propuesta se realizará un “estudio práctico en laboratorio” donde de manera artesanal, intentará validar lo utilizado en las Normas Chilenas. Para ello, este estudio práctico será aplicado en tres tipos de Soluciones Constructivas según el Listado Oficial de Soluciones Constructivas para Acondicionamiento Térmico del Ministerio de Vivienda y Urbanismo. Esta ratificación de los datos, se logrará al momento en que la conductividad obtenida mediante los ensayos “prácticos” realizados a través de la Cámara Térmica y Anillo de Guarda, sean equivalentes y/o similares a la conductividad de cada material ya conocida. Lo que se podrá ver reflejado en los análisis de datos de este proyecto, para finalmente comparar su comportamiento con el listado oficial de soluciones térmicas entregado por el MINVU, en base a los ensayos realizados. El resultado final, será un estudio de caso comparativo en donde además se establece la logística y elementos necesarios para realizar ensayos certeros al menor costo, y en un ambiente distinto a los que se certifican bajo la norma, en función de definir una base real para que otros proyectos de título o investigación puedan obtener información fidedigna con respecto a la conductividad térmica.
  15. 15. 9 1.2 Antecedentes y Motivación. Frente a la escasa información bibliográfica sobre la realización de ensayos térmicos, los antecedentes de guía para este proyecto serán:  Norma Chilena - NCh 851 Of 83: La que establece un método experimental que permite determinar los coeficientes de transmisión térmica mediante el método de la cámara térmica. Norma que aplica a elementos empleados en la construcción de edificios.  Norma Chilena - NCh 850 Of 83: La que por medio de un procedimiento en el que se detalla en dicha norma se puede determinar la conductividad térmica, bajo régimen de flujo estacionario por el método del anillo de guarda. Norma que aplica a materiales aislantes homogéneos usados en la construcción. Es importante señalar que estas normas explican en forma breve y superficial el procedimiento, materialidad y características técnicas por lo que el objetivo de este proyecto de título tiene relación justamente con la necesidad de adaptar el procedimiento sin perder certeza. Además los instrumentos que se requieren para realizar las mediciones de temperaturas no son de fácil acceso como se indica en la tabla 1.
  16. 16. 10 Tabla 1. Accesibilidad e incidencia en costo de la instrumentación. NCh 850. Of83 “Método para la determinación de la conductividad térmica en estado estacionario por medio del anillo de guarda” Accesibilidad Incidencia en costo (%) Aparatos 1. Placas de forma cuadrada o circular (preferiblemente de cobre). ✓ 10 2. Calefactor eléctrico. ✓ 10 3. Termocuplas. x 20 4. Alambres de termocuplas inferiores a 0,3 y 0,6 mm. x 25 5. Instrumento de medición de temperatura con sensibilidad no inferior a ± 0,1K (± 0,1 °C). x 25 6. Caja protectora que rodee el aparato de placas térmicas. ✓ 10 NCh 851. Of83 “Determinación de coeficientes de transmisión térmica por el método de la cámara térmica” Accesibilidad Incidencia en costo (%) Aparatos 1. Cámara térmica. [envolvente de la cámara debe ser igual o inferior a 1,2 W/ (m2 K)]. ✓ 15 2. Calefactor eléctrico. ✓ 10 3. Termocuplas. x 20 4. Alambres de termocuplas inferiores o iguales a 0,3 mm. x 25 5. Instrumento de medición de temperatura con sensibilidad ± 0,005K (± 0,05 °C). x 30 Fuente: Elaboración propia, 2015. Como bien se aprecia en la tabla anterior, la accesibilidad para realizar el ensayo establecido en la NCh 850. Of 83 y NCh 851. Of 83, es de un 50% y 40% respectivamente, lo que corresponde a un promedio aritmético. Por otro lado, el mayor porcentaje de incidencia en costos de ambas normas corresponde a los instrumentos de medición de temperaturas que por su precisión son difíciles de acceder. Es por ello que se pretende adaptar el ensayo utilizando termocuplas y/o termómetros de bajo costo.
  17. 17. 11 1.3 Objetivo General y Específicos. 1.3.1. Objetivo General.  Implementar ensayos térmicos adaptados de las Normas Chilenas y experiencias previas, estandarizados que permitan ser utilizados en diversas soluciones constructivas. 1.3.2. Objetivos Específicos.  Estudiar las normas NCh 850. Of 83 y NCh 851. Of 83 y experiencias previas de proyectos de títulos, como los son: “Bloques de plásticos reciclados” y “Análisis y factibilidad técnica – económica del uso de durvillaea antártica como material aislante”.  Experimentar ensayos in-situ hasta lograr resultados certeros a bajo costo utilizando materiales de fácil acceso.  Comparar los resultados conocidos versus los obtenidos de las tres soluciones constructivas generando la logística y antecedentes necesarios que permitan la construcción y/o utilización del sistema en otros proyectos de títulos. 1.4 Hipótesis. Si bien el proyecto de título posee un nivel de investigación exploratorio, por lo tanto no requiere hipótesis, se podría plantear de manera tentativa que la descripción técnica y de procedimientos de ambas Normas Chilenas son
  18. 18. 12 escasas, por lo que al conocer la conductividad térmica del material, es posible lograr generar un ensayo certero. 1.5 Metodología de Investigación. 1.5.1. Procedimiento. El procedimiento del trabajo es obtener información técnica de las soluciones constructivas y/o materiales a ensayar para generar una descripción de ellos. Por otro lado, obtener información en base a ensayos y reglamentación térmica. Para realizar los ensayos térmicos, se pretende generar ensayos reales adaptados que se han aplicado en otros proyectos de títulos pero basados en las NCh 850. Of83 y NCh 851. Of 83, normas que presentan una restricción debido a la escasa información en la realización y dimensiones de los ensayos. Finalmente en base a los ensayos que se generen, se realizará un análisis de estos resultados respecto al Listado Oficial de Soluciones Constructivas para Acondicionamiento Térmico del Ministerio de Vivienda y Urbanismo, con la finalidad de analizar el patrón de comportamiento que se obtuvo de la experiencia realizada en base a la adaptación de la norma versus el listado oficial.
  19. 19. 13 1.5.2. Diagrama de flujo. Figura 1. Diagrama de actividades. Fuente: Elaboración Propia, 2015.
  20. 20. 14 1.6 Alcances y limitaciones. El alcance de este proyecto es definir un método práctico para poder determinar la transmisión y conductividad térmica de distintas soluciones constructivas, a bajo costo con respecto a los elevados costos de los ensayos que se realizan al aplicar las Normas Chilenas NCh 850 y NCh 851. Corroborando su certeza mediante la comparación de las lecturas obtenidas con los resultados certificados de cada materialidad. La limitación de este proyecto es no contar con los instrumentos necesarios y precisos, para realizar las mediciones de temperaturas; esto debido a sus elevados costos.
  21. 21. 15 CAPÍTULO II: MARCO REFERENCIAL. Este capítulo, corresponde a una serie de información extraída de las Normas Chilenas NCh 850 y NCh 851, como también de experiencias previas realizadas en la Universidad Central de Chile, siendo estas las bases de este proyecto; las cuales se detallan a continuación. 2.1 Sobre la NCh 850. Of83 “Aislación térmica – Método para la determinación de la conductividad térmica en estado estacionario por medio del anillo de guarda”. Esta norma establece un procedimiento para la determinación de la conductividad térmica, bajo régimen de flujo estacionario por el método del anillo de guarda, en donde los elementos deben ser homogéneos, especialmente los usados en construcción como aislantes térmicos y cuyas características de densidad, humedad y temperatura media sean conocidas. Este método sólo es útil para la determinación de temperaturas comprendidas entre 0 °C y 100 °C. El principio de este método consiste en una placa metálica (placa caliente, generalmente de forma cuadrada o circular) provista de calefacción eléctrica, y que a su vez se encuentra rodeada de otra placa, en forma de marco al que se denomina “anillo de guarda” y que puede ser calentada independientemente. Análogamente, dos probetas del material en prueba de iguales dimensiones y de caras planas y paralelas se colocan a cada lado de las placas calientes. Dos placas metálicas refrigeradas por corriente de agua u otro líquido (placas frías),
  22. 22. 16 se encuentran ajustadas a las caras frías de las probetas. El conjunto forma una especie de sándwich en íntimo contacto, como se indica en la figura 2. Figura 2. Esquema del aparato de conductividad térmica. Fuente: Instituto Nacional de Normalización, NCh 850. Of83.
  23. 23. 17 Al momento de realizar un ensayo, el anillo de guarda es mantenido a la misma temperatura que la placa caliente; por consiguiente, hay el mismo gradiente de temperatura en el material que se encuentra junto a él, que en la proximidad de la placa caliente. Es por ello que el flujo térmico es perpendicular con respecto a las superficies. Además, no existe perdida de calor en los bordes de la placa caliente. Al llegar al régimen estacionario, se determina el flujo térmico (ɸ = potencia eléctrica disipada en la placa caliente) que atraviesa el área correspondiente de las dos probetas y el gradiente medio de temperatura a través de éstas. Por lo que la conductividad térmica del material se calcula según ecuación 1: λ = ɸ∗𝑒 2𝐴(𝑇2−𝑇1) (Ecuación 1) En donde: ᶲ = Potencia eléctrica, Watts, disipada en la placa caliente. e = Espesor, metro, promedio de ambas probetas. A = Área, m2, de la placa de calentamiento, correspondiente al área promedio entre la superficie de la placa caliente y la de la abertura central del anillo de guarda. T2T1 = Temperaturas de las caras calientes y frías, respectivamente en grados Kelvin (K). λ = Conductividad térmica, W/(m*K).
  24. 24. 18 Por tanto, como indica la Norma Chilena 850, el significado de este método: “permite determinar la conductividad térmica en probetas de materiales de construcción, en particular, de aislantes térmicos y de otros materiales, en forma de planchas, siempre que su coeficiente de transmisión térmica no exceda 60 W/(m2  K), y que el espesor de las probetas cumpla con los requisitos de la tabla 2. Los resultados de las mediciones de la conductividad térmica, son aplicables sólo a las muestras en las condiciones en que han sido ensayadas; por esto es indispensable indicar las características de los materiales sometidos a ensayo. La conductividad térmica del material puede variar debido a: a) Variaciones de material en las probetas; b) Diferencias en el contenido de humedad; c) Alteraciones sufridas por variaciones de temperaturas; d) Otras causas.” 1 1 Norma Chilena NCh 850.Of83.
  25. 25. 19 Tabla 2. Relación entre espesor máximo de la probeta y las dimensiones mínimas. Fuente: Instituto Nacional de Normalización, NCh 850. Of83, página 7. Procedimiento del ensayo. Antes de colocar las probetas en el equipo de medición de conductividad, éstas se le debe establecer su masa y después secarlas hasta masa constante. Este proceso de secado se debe realizar en un horno con circulación de aire, entre 374 K y 394 K. Una vez obtenidos los pesos, se calcula su porcentaje de humedad, de acuerdo a la Norma Chilena NCh 850 Of83. Determinación de la humedad que corresponde al momento de recepción de los materiales. Esta variable física, es necesaria establecerla producto de que los factores que influyen en los resultados de la conductividad térmica son:  La cantidad de agua en ellos (humedad)  Su densidad  Su temperatura Espesor máximo de la probeta. mm Dimensiones mínimas de la placa de guarda. Sector unidad de calentamiento central. mm Ancho del anillo de guarda (que rodea la parte central) mm 33 100 50 50 150 75 63 300 75 85 300 115 100 300 150
  26. 26. 20 Respecto a la diferencia de temperatura a través de las muestras, estas deben estar entre los rangos 5°K – 15°K, la que una vez establecida no debe variar en ± 0,5% por hora. Para que la placa caliente pueda ser medida con precisión de ± 0,5%, y que las fluctuaciones de tensión no produzcan una variación mayor en la diferencia de temperaturas de los rangos mencionados al comienzo, se debe regular automáticamente el suministro de energía eléctrica que se le entrega a la placa. De igual manera se tiene que realizar con la energía eléctrica que se le aplica a la placa de guarda, para que no existan variaciones con respecto a la temperatura de la placa caliente. Antes de realizar las lecturas se debe llegar al régimen estacionario, es por ello que se deben ajustar las temperaturas de las placas frías para que las diferencias de temperaturas a través de ambas probetas no sean superiores al 1%. Durante el transcurso de una hora las temperaturas de las placas frías no deben variar, en más de 0,5% de la diferencia de temperaturas entre placas calientes y frías. Una vez realizado esto, se efectúan “las lecturas necesarias para determinar: las diferencias de temperaturas a través de las probetas, las temperaturas de las placas calientes y frías, el equilibrio térmico entre la placa caliente y el anillo de guarda y la potencia eléctrica suministrada a la sección central del aparato.”2 2 Norma Chilena NCh 850.Of83.
  27. 27. 21 Estas lecturas se deben realizar en intervalos no menores de 30 minutos, dando fin a estas lecturas al momento que los valores de cuatro series de lecturas consecutivas no difieran entre sí, en más del 1%. 2.2 Sobre NCh 851. Of83 “Aislación térmica – Determinación de coeficientes de transmisión térmica por el método de la cámara térmica”. Esta norma establece un método que por medio de ensayos se puede determinar los coeficientes de transmisión térmica en los elementos que se emplean en la construcción, en donde dichos elementos pueden ser no homogéneos como es el caso de los muros, antepechos, tabiques, otros. El principio de este método de la cámara térmica, corresponde en que el flujo térmico producido y determinado eléctricamente en la cámara de medición, atraviesa una sección medida de la probeta (en este caso la solución constructiva), la que se encuentra entre la cámara de medición y un recinto refrigerado (cámara fría), ver figura 3 y 4. Para asegurar que toda la energía térmica producida pase por la probeta, los costados de la cámara de medición se debe encontrar rodeado por otra cámara mayor, denominada cámara de guarda. Esta se mantiene a la misma temperatura que la cámara de medición, no existiendo así, un gradiente de temperatura que pudiera causar flujo térmico lateral. Es por eso que dicha área de guarda debe ser lo suficientemente grande,
  28. 28. 22 a fin de obtener un flujo térmico uniforme y sin distorsión en toda el área de medición. Figura 3. Esquema de la cámara térmica. Fuente: Instituto Nacional de Normalización, NCh 851. Of83. Figura 4. Esquema componentes de la cámara térmica. Fuente: Instituto Nacional de Normalización, NCh 851. Of83.
  29. 29. 23 Para el cálculo del coeficiente de transmisión térmica (Ke) ecuación (2), se debe determinar: Potencia eléctrica disipada (ɸ = flujo térmico), área de la sección atravesada por el calor (A) y la diferencia de temperaturas entre cara caliente (T2) y fría (T1). Ke= ɸ A(T2-T1) (Ecuación 2) Y con los mismos datos de potencia disipada y área, pero considerando la diferencia de temperaturas del aire entre el lado caliente (Ta2) y el lado frio (Ta1) de la probeta, se calcula el coeficiente de transmisión térmica global K por medio de la ecuación (3). K = ɸ 𝐴(𝑇𝑎2−𝑇𝑎1) (Ecuación 3) Por tanto, las ecuaciones (2) y (3) antes citadas, mantendrán invariables todas las magnitudes sometidas a medición, es por ello que el régimen de flujo térmico sea estacionario. Además, se debe establecer y mantener una diferencia estacionaria de temperaturas a través de la probeta ensayada, durante un lapso tal que permita efectuar la medición del flujo térmico y diferencias medias de temperaturas requeridas.
  30. 30. 24 Procedimiento del ensayo. Respecto a las condiciones de uso normal de este método, se debe elegir las condiciones de ensayo, temperatura y posición de la probeta, que correspondan, lo más exactamente posible, a las de uso a que está destinado el elemento de construcción estudiado. Por esta razón, se deben ensayar las probetas secas y sin traspaso simultaneo de vapor de agua. Antes de realizar las lecturas, se debe mantener un flujo térmico esencialmente constante (régimen estacionario) por medio del control de las temperaturas dentro de ± 0,05 K. Una vez constante el flujo térmico, se realizan las lecturas de temperatura y potencia suministradas a la cámara de medición durante 8 horas como mínimo a régimen estacionario (si los paneles a ensayar son demasiado aislantes, se debe extender la duración del ensayo sobre un periodo mayor, a fin de asegurar condiciones estacionarias). Se da por finalizado los ensayos, solo si los valores calculados a partir de dos series consecutivas de lecturas que distan por lo menos 4 horas, proporcionen valores que difieren en menos del 1%.
  31. 31. 25 2.3 Sobre experiencias previas. Este proyecto además de guiarse por las Normas Chilenas mencionadas anteriormente, tiene como referencias dos proyectos de títulos donde se materializaron ensayos adaptados y/o artesanales de transmisión térmica mediante el método de la cámara estacionaria. El procedimiento para la realización de este método se detalla a continuación. 2.3.1 Bloques de plástico reciclado. “Para la elaboración de este ensayo de comparación es necesario fabricar un murete de forma pandereta de 90 x 65 cm, de bloques de plásticos como también de ladrillos fiscales, los cuales se instalarán en el centro del interior de una estructura de madera, comportándose como un muro separador de ambientes”, ver figura 5 (…). “La unión entre los elementos de albañilería y la estructura de madera se realizará con poliuretano expandido en aerosol, para así eliminar cualquier tipo de fisura que afecte al ensayo comparativo”.3 Por lo tanto, Gerardo Gran colocó su solución constructiva en el centro dentro de una camara “artesanal” o adaptada a la norma, abierta en ambas caras, en donde por un lado ubicó una fuente de calor (en este caso una estufa), tal como indica la figura 6. Y en el extremo interior de ambas caras de la cámara ubicó unos termómetros para medir la temperatura, y asi ver el traspaso de calor. 3 “Bloques de plástico reciclado”, Gerardo Gran. Proyecto de título Escuela de Ingeniería en Construcción, Universidad Central de Chile.
  32. 32. 26 Figura 5. Esquema ensayo resistencia térmica. Fuente: Gran Scheuch, G. A. (2012). “Bloques de Plástico Reciclados”. Santiago. Figura 6. Ensayo resistencia térmica, Gran. Fuente: Gran Scheuch, G. A. (2012). “Bloques de Plástico Reciclados”. Santiago.
  33. 33. 27 Respecto a las lecturas de la temperatura, Gerardo Gran, realizó tres lecturas. Primeramente, en la habitación donde se le aplicaba el calor generado por la estufa, la segunda lectura en la habitación contigua y la tercera a la temperatura ambiental que había en el laboratorio. Con la puesta de ladrillo en pandereta y estucados, se registran tres temperaturas: Temperatura ambiental del laboratorio, temperatura de la habitación con emisión de calor y la temperatura de la habitación sin emisión de calor. 2.3.2Análisis y factibilidad técnica – económica del uso de durvillaea antárctica como material aislante. Para la realización de estos ensayos aplicados a distintos tipos de tabiques, Emerson Arancibia, realizó como cámara térmica un cubo de calor de cinco caras, materializado en OSB y listones de pino cepillado, forrando sus caras interiores con papel aluminio con el fin de que absorba el calor que se le proporcione al cubo, tal como indica la figura 7. Por lo que el procedimiento de fabricación de este cubo de calor consiste en “Dimensionar dos placas de OSB de 1 x 1 metros, dos de 1,10 X 1 metros, ocho listones de pino cepillado de 2”x 2” de 1 metro, dos de 0,91 metros y dos de 1,12 metros. En las placas de 1 metro de OSB fijar con tornillos dos listones de 1 metro a sus costados y uno de 0.91 al centro, formando una H. Una vez fijados los listones, por el otro lado pegar, con cola fría, papel metálico por toda la
  34. 34. 28 superficie. Realizar lo mismo con las planchas de OSB de 1,10 x 1 metros. En la base del cubo se fija una cara de madera OSB de 112 x 110.” 4 Figura 7. Contorno de Cubo de Calor. Fuente: Arancibia Lara, E. A. (2014). “Análisis y factibilidad técnica - económica del uso de Durvillaea Antárctica como material aislante”. Santiago. Para procurar que el cubo quedara lo más hermético posible, las juntas interiores se sellaron con espuma de poliuretano y por el exterior de sus cinco caras se colocó poliestireno expandido de 5 mm. Y para la emisión de calor, en el centro 4 “Análisis y factibilidad técnica económica del uso de Durvillaea Antárctica como material aislante”, Emerson Arancibia. Proyecto de título Escuela de Ingeniería en Construcción, Universidad Central de Chile.
  35. 35. 29 de la base se instaló un soquete cerámico para colocar en él una “ampolleta infrarroja de alto calor (200 watts)”. Ver figura 8. Figura 8. Cámara de calor, Luz infrarroja. Fuente: Arancibia Lara, E. A. (2014). “Análisis y factibilidad técnica - económica del uso de Durvillaea Antarctica como material aislante”. Santiago. Este ensayo corresponde a una transmisión de calor ascendente, ya que los tabiques a estudiar eran colocados arriba de esta cámara, “cerrando” el cubo. Para realizar las lecturas, Emerson Arancibia, utilizó tres instrumentos de medición: una cámara termográfica Testo 875-2, un termómetro digital infrarrojo y Smatbutton. Antes de realizar las lecturas de temperaturas, se tiene que encender la ampolleta y tapar el cubo de calor para que este tome temperatura durante treinta minutos, además se tienen que programar los Smartbutton para que estos registren las temperaturas cada dos minutos.
  36. 36. 30 “Mientras pasan los treinta minutos, se preparó el primer panel tipo tabiquería marcando su cara de OSB en el centro con un circulo de dos centímetros de radio para así poder tomar las medidas con el termómetro infrarrojo, por su cara de yeso-cartón se sitúo el primer SmartButton en el centro, el segundo SmartButton a 5 metros del centro del cubo de calor. Cuando el cubo alcanzo su temperatura inicial (±0,5°C) 40°C o 30 min se ubicó el panel tipo tabique en la parte superior del cubo de calor (como una tapa) con la cara de yeso-cartón hacia el interior teniendo cuidado de no golpear el SmartButton.”5 En la experienca se inició a las lecturas transcurrido los treinta minutos, registrando las temperaturas con el termómetro digital infrarrojo al inicio del ensayo y luego cada cinco minutos durante una hora, ayudados por un temporizador. Al finalizar la hora, con la cámara termografica Testo 875-2 se registra la superficie del tabique (Cara de OSB), luego se destapó el cubo de calor y se capturó una segunda fotografía térmica de la cara del yeso-cartón. Obteniendo asi tres datos de temperaturas, correspondientes a: temperatura ambiente (temperatura medida por el Smartbutton ubicado a cinco metros del centro del cubo de calor), temperatura interior (temperatura medida por el Smartbutton ubicado al centro de la plancha de yeso cartón, cara que da al 5 “Análisis y factibilidad técnica económica del uso de Durvillaea Antárctica como material aislante”, Emerson Arancibia. Proyecto de título Escuela de Ingeniería en Construcción, Universidad Central de Chile.
  37. 37. 31 interior del cubo) y por ultimo la temperatura exterior (temperatura medida por el termómetro digital infrarrojo). 2.4 Comentarios referentes a ensayos normalizados y experiencias previas. Para la realización de ensayos normalizados en base a las NCh 850 y NCh 851 se encuentran disponibles empresas como DICTUC e IDIEM, las que cuentan con laboratorios e instrumentación para generar los ensayos y así otorgar a la empresa que produce las soluciones constructivas o materiales aislantes, una certificación oficial que demuestra que su producto cumple con la normativa vigente. Cada laboratorio normalizado tiene sus propios instrumentos para realizar sus ensayos, los que son únicos en cada laboratorio, ya que fueron construidos in situ de acuerdo a lo establecido en la norma vigente. IDIEM para realizar el ensayo de “Determinación de coeficientes de transmisión térmica por el método de la cámara térmica”, cuenta con dicha cámara la que se sitúa dentro de un galpón, ver figura 9 y 10. Cuyo precio unitario independiente de la solución constructiva a ensayar, es de 44 UF. La duración de este ensayo es de una semana. Para la realización del ensayo “Método para la determinación de la conductividad térmica en estado estacionario por medio del anillo de guarda”, cuenta con dos equipos para la determinación de conductividad térmica ubicados dentro de un container con aire acondicionado, ver figura 11 a 13. El precio
  38. 38. 32 unitario para realizar dicho ensayo es de 22 UF, consultar Anexo 11.1 página 117. Y su duración es de 12 horas realizando lecturas cada 16 segundos, registrando un total de 2770 datos. Este equipo se programa para la realización de lecturas. Cabe destacar que CELESTRON comercializa un equipo de “Conductividad Térmica de Materiales para Construcción”, modelo WL 376, marca G.U.N.T Hamburg. Este equipo puede realizar ensayos de conductividad térmica aplicados a materiales no metálicos basados en la norma DIN 52.612 (Pruebas de materiales de aislamiento térmico; determinación de la conductividad térmica por medio del aparato de la placa de guarda caliente; conversión de los valores medidos para la creación de aplicaciones), ver figura 14 página 39. Además, se pueden colocar las probetas (espesores de material o combinaciones de hasta 50 mm de grosor) entre una placa calefactora y una placa refrigerada al igual que el equipo del IDIEM. La diferencia es que este equipo cuenta con una perilla de apriete el que garantiza el contacto térmico, además de poseer un sensor que mide el flujo térmico, el que puede ser regulado a través del software suministrado. Las lecturas obtenidas se pueden almacenar y procesar mediante el software, y la transferencia de estos al ordenador se realiza a través de una interfaz USB. El costo del equipo es de 20.272,84 € (IVA incluido) equivalente a $15.137.957 CLP, consultar Anexo 11.2 página 118.
  39. 39. 33 Figura 9. Equipo de transferencia térmica NCh 851, IDIEM. Fuente: Elaboración propia. En donde (1) corresponde a la caja de guarda, (2) cámara fría, (3) variac monofásico y (4) lector de temperatura. (1) Caja de guarda. (2) Cámara fría. (3) Variac monofásico. (4) Lector de temperatura.
  40. 40. 34 Figura 10. Cámara caliente, NCh 851 IDIEM. Fuente: Elaboración propia. Cámara de medición.
  41. 41. 35 Figura 11. Sala y equipos de ensayo NCh 850, IDIEM. Fuente: Elaboración propia.
  42. 42. 36 Figura 12. Equipo de conductividad térmica, NCh 850, IDIEM. Fuente: Elaboración propia. En donde: (1) Placa fría, (2) Probeta a ensayar, (3) Placa caliente, (4) Probeta a ensayar y (5) placa fría.
  43. 43. 37 Figura 13. Líquido refrigerante para placas frías, NCh 850, IDIEM. Fuente: Elaboración propia.
  44. 44. 38 Figura 14. Equipo WL 375. Fuente: G.U.N.T. Gerätebau GmbH. En donde: (1) Cámara para la colocación de probetas, (2) placa refrigerante, (3) refrigeración por agua, (4) interruptor principal e interruptor del dispositivo de calefacción, (5) testigos de control, (6) placa calefactora y (7) Tornillo de apriete. Referente al ensayo térmico realizado a los “Bloques de plástico”, no menciona el procedimiento hecho para la obtención de los resultados, como tampoco el instrumento utilizado para dicha medición. Además, las lecturas obtenidas se pudieron ver intervenidas debido al no tener una cámara cerrada y debidamente aislada. Por otro lado, se tiene el ensayo térmico de la “Durvillaea antárctica como material aislante”, que si bien contaba con un cubo de calor ascendente bien elaborado y debidamente aislado del exterior para que este calor no se perdiera,
  45. 45. 39 la temperatura medida en la otra cara del tabique (medición exterior) se pudo ver afectada por la temperatura ambiente del lugar, ya que no contaba con un cierre u otro cubo de medición debidamente aislado para realizar las lecturas de la temperatura transmitida. Si bien, ninguna experiencia previa cumple con el procedimiento que indica la norma para el registro de lecturas, se destaca de esta última experiencia la descripción de la instrumentación utilizada como también el procedimiento utilizado para el registro de temperaturas.
  46. 46. 40 CAPÍTULO III: ESPECIFICACIONES DE LAS SOLUCIONES CONSTRUCTIVAS. Los tres tipos de soluciones constructivas obtenidas del Listado Oficial de Soluciones Constructivas para Acondicionamiento Térmico del Ministerio de Vivienda y Urbanismo, son:  Tabique de fibrocemento (Muro Tabique perimetral estructura de madera con aislación térmica de poliestireno expandido (código: 1.2.M.C6)).  Albañilería armada (Ladrillo Extra Titán Reforzado Hueco (290 x 140 x 94 mm), código: 1.2.M.B3.1).  Hormigón armado (Muro de hormigón armado de 130 mm, código: 1.2.G.A1). Las dimensiones de las soluciones constructivas para el cálculo de la transmitancia térmica (U), serán muros de 1,10 x 1,10 metros. La dimensión del poliestireno expandido para el cálculo de la conductividad térmica será de 0,3 x 0,3 metros. 3.1.Tabique de fibrocemento. Este tipo de muro perimetral contara con aislación térmica de poliestireno expandido de 10 Kg/m3 de densidad en el núcleo del tabique, el elemento está formado por una estructura de madera a base de listones de pino cepillado de 2x3” unidas por clavos de 3”. Esta estructuración de madera esta forrada por una
  47. 47. 41 cara con una plancha de yeso cartón estándar de 10 mm de espesor que se dispone por el lado interior del espacio que se habitará. La otra cara que limita con el exterior está forrada con una placa de fibrocemento de 5 mm de espesor. Todo el conjunto está atornillado a la estructura de madera mediante tornillos drywall de 1.5/8. Tal configuración deja espacios libres en el interior del elemento, los cuales están rellenos con planchas planas de poliestireno expandido de 10 Kg/m3 y un espesor de 50 mm. Ver figura 15 a 17. Por lo que el espesor total del elemento resulta ser de 85 mm aproximadamente, obteniendo así una transmitancia térmica (U) de 0,77 W/m*K y una conductividad del material aislante de 0,043 W/m2*K, valor obtenido mediante el ensayo del Anillo de guarda aplicado a una plancha de poliestireno expandido de densidad aparente de 10 Kg/m3.
  48. 48. 42 Figura 15. Tabique de Fibrocemento con poliestireno expandido. Fuente: Elaboración propia, 2015.
  49. 49. 43 Figura 16. Espesor tabique. Fuente: Elaboración propia, 2015.
  50. 50. 44 Figura 17. Tabique materializado. Fuente: Elaboración propia, 2015.
  51. 51. 45 3.2. Albañilería armada. Para la materialización de este muro perimetral de albañilería, se utilizarán ladrillos hechos a máquina de dimensiones 29 x 14 x 9,4 cm. Para la unión de los ladrillos se usará mortero de pega predosificado, de 1,5 cm de espesor promedio entre ladrillos (con un máximo de 1,8 cm y un mínimo de 1,3 cm). Ver figura 18. Para así obtener una transmitancia térmica (U) de 1,88 W/m2*K. Figura 18. Muro de albañilería. Fuente: Elaboración propia, 2015.
  52. 52. 46 3.3. Hormigón armado. Para la materialización de este muro perimetral de hormigón armado de espesor 13 cm, se utilizará malla acma y hormigón. Para esto se procede a armar el moldaje, dimensionando un tablero de OSB de 9,5 mm de espesor con las siguientes medidas 1,10 x 1,10 metros, cada placa para crear sus caras. Seguido de estos se dimensiona dos placas más de 1,10 x 0,19 metros para darle el espesor al muro. Para darle rigidez al enconfrado se utiliza listones de 2x2” y clavos de 4”. Para las unir las placas de 1,10 x 1,10 a los marcos de listones se utilizan clavos de 2”. Seguido de esto se procede armar la enfierradura. Utilizando una malla acma de 4 mm de espesor, se corta con una altura de 1,08 metros y de largo 2,16 metros con la finalidad de doblarla a la mitad. Al interior de esta se colocan dos separadores de ɸ 8 mm. Una vez impregnado el encofrado en su interior con desmoldante, se procede a colocar la armadura, y asegurar este encofrado con alambre torneado. En su base se coloca un nylon y se finaliza vertiendo el hormigón tipo H-30, cono 7, el que alcanzará su resistencia a los 7 días. Transcurridos estos siete días se retira el moldaje para ensayar el muro. Ver figura 19 – 21, página 48 en adelante. Con la finalidad de obtener una transmitancia térmica (U) de 4,0 W/m2*K.
  53. 53. 47 Figura 19. Armadura y encofrado. Fuente: Elaboración propia, 2015.
  54. 54. 48 Figura 20. Hormigonado del tabique. Fuente: Elaboración propia, 2015.
  55. 55. 49 Figura 21. Muro de hormigón armado. Fuente: Elaboración propia, 2015.
  56. 56. 50 3.4. Poliestireno expandido. Para el ensayo de conductividad, se deben dimensionar la plancha de poliestireno expandido a una medida de 30 x 30 cm, con espesor de 50 mm. Ver figura 22. La conductividad teórica de este material aislante, es de 0,043 W/m*K, valor obtenido mediante el ensayo del Anillo de guarda aplicado a una plancha de poliestireno expandido de densidad aparente de 10 Kg/m3 Figura 22. Poliestireno expandido 30 x 30 cm, e=50 mm. Fuente: Elaboración propia, 2015.
  57. 57. 51 Con las probetas y muros dimensionados, se puede proceder a realizar los ensayos térmicos correspondientes a cada Norma Chilena y experiencias previas, para comparar y establecer conclusiones. Cabe destacar que las dimensiones otorgadas a los muros (1,10 x 1,10 metros) se debe a que la cámara de medición posee una medida de 1 metro cuadrado (m2). Con la finalidad que este abarque el metro cuadrado correspondiente del muro se realizan dichas medidas. Por tanto, las dimensiones de los muros pueden ser mayores o iguales a las establecidas, pero afectaría en los costos de materiales generando un aumento de estos.
  58. 58. 52 CAPÍTULO IV: CÁLCULO TEÓRICO DE TRANSMITANCIAS TÉRMICAS PARA LAS SOLUCIONES CONSTRUCTIVAS A ENSAYAR. En este capítulo se realizan los cálculos de Transmitancia Térmica (U) y Resistencia Total (RT) de forma teórica, según la norma NCh 853.Of 91 “Acondicionamiento térmico – Envolvente térmica de edificios – Cálculo de resistencias y transmitancias térmicas”. Resultados teóricos que se podrán comparar con los del listado oficial del MINVU, y con los obtenidos del ensayo adaptado. 4.1. Cálculos teóricos, según NCh 853.Of 91. En esta Norma Chilena, se tiene que para el cálculo de un elemento compuesto por diversas materialidades y/o capas homogéneas que están en contacto entre sí paralelamente, la resistencia térmica total se obtiene mediante la siguiente fórmula: 𝑅𝑇 = 1 𝑈 = 𝑅𝑠𝑖 + 𝑅𝑠𝑒 + 𝛴 𝑒 𝜆 (Ecuación 4)
  59. 59. 53 Donde: RT = Resistencia térmica total. U = Transmitancia térmica. Rsi = Resistencia térmica de una superficie al interior de un edificio. Rse = Resistencia térmica de una superficie al exterior de un edificio. e = Espesor del material. λ = Conductividad térmica del material. Los valores de las resistencias térmicas Rsi y Rse para este cálculo, se obtienen de la tabla 3, considerando los valores donde la situación del elemento es de separación con espacio exterior o local abierto. Tabla 3. Resistencias térmicas de superficie (m2*K/W). Fuente: Instituto Nacional de Normalización, NCh 853. Of91, página 7. Rsi Rse Rsi + Rse Rsi Rse Rsi + Rse 0,24 Posición del elemento y sentido del flujo de calor Flujo horizontal en elementos verticales o con pendiente mayor de 60° respecto a la horizontal Resistencias térmicas de superficie en m2 *K/W 0,12 0,05 0,17 0,12 0,12 Situación del elemento De separación con espacio exterior o local abierto De separación con otro local, desván o cámara de aire
  60. 60. 54 Para efectuar estos cálculos, se tiene la siguiente tabla con la conductividad térmica de cada material según sus densidades aparentes, obtenidos de la norma NCh 853.Of91. Sin estos valores, se tendrían que obtener de forma experimental con un flujo de calor. Tabla 4. Conductividad térmica de materiales según densidades aparentes. Fuente: Instituto Nacional de Normalización, NCh 853. Of91. Material Densidad aparente Kg/m3 Conductividad térmica, λ W/(m*K) Fibro-cemento 920 0,22 1000 0,23 1135 0,23 Hormigón armado (normal) 2400 1,63 Poliestireno expandido 10 0,0430 15 0,0413 20 0,0384 30 0,0361 Yeso-cartón 650 0,24 700 0,26 870 0,31 OSB 400 0,095 420 0,094 460 0,098 560 0,102 600 0,103 620 0,105 650 0,106
  61. 61. 55 4.1.1. Cálculo tabique de fibrocemento. Resistencia total para tabique con aislación de poliestireno expandido. Al calcular la transmitancia térmica a través de la norma NCh 853, se acepta un cálculo simplificado de transmitancia térmica en muros de estructura metálica o como en este caso de madera, utilizando los porcentajes de estructura que se indican en la tabla siguiente: Tabla 5. Porcentaje de estructura en tabiquería. Fuente: Instituto Nacional de Normalización, NCh 853. Se debe tener en cuenta, además, que para un tabique que comunique con un espacio exterior ventilado o semi ventilado, solo se consideran los elementos ubicados entre el interior y el espacio ventilado. En este caso, el coeficiente de transferencia de calor por convección en el espacio ventilado (o semi ventilado) se debe considerar como un coeficiente convectivo interior. Se ponderan 2 flujos de transferencia de calor, por la madera y por el material aislante. Tipo de estructura % de estructura a considerar Tabiquería de estructura metálica 10% Tabiquería de estructura de madera 15%
  62. 62. 56  RT Madera = 0,12 + ( 0,01 0,24 + 0,07 0,104 + 0,005 0,22 ) + 0,05 RT = 0,907471 m2K/W U Madera= 1 𝑅𝑇 𝑀𝑎𝑑𝑒𝑟𝑎 = 1,10196 W/m2K  RT Aislante = 0,12 + ( 0,01 0,24 + 0,05 0,043 + 0,005 0,22 ) + 0,05 RT = 1,39718 m2K/W U Aislante= 1 𝑅𝑇 𝐴𝑖𝑠𝑙𝑎𝑛𝑡𝑒 = 0,715725 W/m2K ῡ= 1,10196∗15%+0,715725∗85% 100% U = 0,77 W/m2K 4.1.2. Cálculo albañilería armada. Resistencia total para muro de ladrillo hecho a máquina.  RT Ladrillo = 0,12 + ( 0,14 0,388 ) + 0,05 RT = 0,5308 m2K/W U Ladrillo= 1 𝑅𝑇 𝐿𝑎𝑑𝑟𝑖𝑙𝑙𝑜 = 1,88 W/m2K
  63. 63. 57 4.1.3. Cálculo hormigón armado. Resistencia total para muro de hormigón armado.  RT Hormigón Armado = 0,12 + ( 0,13 1,63 ) + 0,05 RT = 0,25 m2K/W U Hormigón Armado= 1 𝑅𝑇 𝐻𝑜𝑟𝑚𝑖𝑔ó𝑛 𝐴𝑟𝑚𝑎𝑑𝑜 = 4,00 W/m2K En este apartado, como en el de albañilería armada, se aplica el cálculo de elementos simples y homogéneos, es por ello que no se considera el ponderado Ū, ya que estos elementos de caras planas y paralelas, de espesor e, están conformados por un solo material de conductividad térmica λ. 4.2. Resumen de cálculos teóricos. 4.2.1. Resumen de valores de las soluciones constructivas (RT y U). 5. Tabla 6. Resumen comparativo cálculos teóricos vs MINVU. Fuente: Elaboración propia, 2015. Solución constructiva U Teórico U (MINVU) Tabique de fibrocemento 0,77 0,77 Albañilería armada 1,88 1,88 Hormigón armado 4,00 4,00
  64. 64. 58 De la tabla 6, los valores obtenidos teóricamente y considerando dos decimales, otorgan valores idénticos a los ensayos resultados entregados por el MINVU en su Listado Oficial. Por lo que los valores son fidedignos, ya que los valores teóricos han sido generados en base a la Norma Chilena NCh 853 Of. 91, como se mencionó al comienzo y cuenta con el respaldo de los valores del MINVU Por tanto, al conseguir valores teóricos exactos e idénticos de los que entrega el MINVU, se debe proceder a realizar los ensayos con la finalidad de establecer si los resultados de los ensayos adaptados, generan valores idénticos o con márgenes de error.
  65. 65. 59 CAPÍTULO V: PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL. En este apartado, se detalla el instrumento de medición a utilizar y cómo este debe ir instalado en la probeta a ensayar. Se destaca también el valor que posee un instrumento de medición profesional para que se tenga una referencia al que se utiliza en este proyecto. Además, se detalla el método de armado de ambos equipos, los materiales utilizados, etc., como también el procedimiento para realizar las lecturas. 6.1. Instrumento de medición de temperatura. Para la lectura de datos será necesario una termocupla. Esta es un transductor de temperatura, esto significa que es un dispositivo que traduce una magnitud física en una señal eléctrica. Estas están compuestas por dos alambres de metales diferentes, los que unidos generan en sus extremos libres una diferencia de potencial proporcional baja (en el orden de los milivolts) a la diferencia de temperatura entre ellos, generando una f.e.m Seedbeck. Las termocuplas son el sensor de temperatura más común utilizado industrialmente. Existen diferentes tipos, y en este ensayo es necesario utilizar una del tipo J, ver figura 23. La termocupla tipo J está formada por un alambre de hierro y por un alambre constantán, esta última es una aleación de 55% de Cobre y 45% Níquel.
  66. 66. 60 El hierro es el conductor positivo, mientras que para el conductor constanán es el negativo. En donde un extremo de cada alambre, se conectarán a un multímetro digital, para la obtención de voltaje, debido a que los termómetros digitales con entradas para dos termocuplas superan los $390.000, consultar Anexo 11.3 página 119. Una vez obtenido el voltaje, mediante la tabla de la termocupla tipo J encontraremos el valor en grados Celcius de dicho voltaje. Figura 23. Termocupla tipo J y multímetro realizando lecturas. Fuente: Elaboración propia, 2015.
  67. 67. 61 6.2. Equipo de conductividad térmica. Para el desarrollo de este ensayo, se construye una caja protectora de dimensiones 0,4 x 0,4 x 0,4 metros, que esta materializada con OSB de 9,5 mm. Sus juntas son selladas con espuma de poliuretano. Esta caja permite que no se alteren los resultados que se obtendrán de la medición de termperaturas. La placa caliente se elabora con dos láminas de cobre de 0,3 x 0,3 metros, entre estas dos láminas de cobre se debe colocar dos calefactores para que caliente ambas láminas. El flujo de corriente será provista por un dimmer, el que podrá regular el voltaje de entrada. Las placas frías están conformadas por una placa con serpentines de cobre, las que se pueden adquirir en ventas de repuestos de refrigeradores y aire acondicionado. Por estas placas fluirá el líquido refrigerante que enfriará las placas y sucesivamente enfriará una cara de la probeta. Este líquido será enfriado en un congelador y suministrado a los serpentines de aluminio por una bomba de pecera que otorga un flujo de 3000 L/Hr. Ver figura 24 en página siguiente. Para este ensayo se necesitan cuatro termocuplas tipo J, un multímetro y dos pinzas cocodrilo para realizar las lecturas de temperaturas a las caras frías y calientes de cada probeta.
  68. 68. 62 Figura 24. Equipo de conductividad térmica adaptado. Fuente: Elaboración propia, 2015. Equipo de conductividad. Placa caliente. Placa fría, inferior. Líquido refrigerante.
  69. 69. 63 6.2.1. Procedimiento armado de equipo. Se dimensionan 2 placas de OSB de 40 x 42 cm, lo que corresponde al respaldo y frontis de la caja, para los laterales se dimensionan 2 placas de 40 x 40 cm, y para la base y tapa 2 placas de 42 x 42 cm. Estas están juntas mediante escuadras de silla, excepto la tapa y la placa del frontis, ya que disponen de bisagras con la finalidad de abrir y cerrar el equipo. Seguido de esto se sellan las juntas con espuma de poliuretano expandido. Finalmente se instala en su interior la placa fría conectada a mangueras de 3/8” por donde se suministra el líquido refrigerante mediante una bomba de pecera, posteriormente se instala el calefactor y finalmente instalar la segunda placa fría. Para que este refrigerador no sufra pérdidas de temperaturas, se coloca en su borde fibra de poliéster, ya que no estará cerrado producto de las mangueras que van conectadas a las placas frías.
  70. 70. 64 6.2.2. Instalación de termocuplas. Las termocuplas se deben instalar una al centro de cada cara de la probeta que está en contacto con las placas frías como con la placa caliente. Procedimiento de lectura. Las placas calientes, para que alcancen una temperatura constante, se debe esperar alrededor de 20 minutos aproximadamente. Transcurrido aproximadamente 40 minutos, se procede a realizar la primera lectura. Estas lecturas se deben realizar durante intervalos no menores de 30 minutos. Hasta que cuatro series consecutivas proporcionen valores de conductividad térmica que no difieran entre sí. 6.3. Equipo de transmitancia térmica. Para el desarrollo de este ensayo, se debe construir una cámara de calor la que tendrá una dimensión de 1 x 1 x 1 metro, y que estará materializada por cinco planchas de OSB de 9,5 mm y listones de pino cepillado de 2x2” en su exterior en forma de “H”. Su exterior estará revestido por poliestireno expandido de 50 mm, para evitar pérdidas de calor. En su interior se deben sellar las juntas con espuma de poliuretano y las caras se revestirán de papel aluminio, seguido de esto instalar los calefactores de horno, los que estarán conectado a la corriente, además de instalar en el centro de la cámara una ampolleta infrarroja
  71. 71. 65 de alto calor de 100 Watts. Estos elementos, serán los que proveerán calor a la cámara, para cada solución, y un ventilador de computador permitirá el flujo de aire caliente en su interior. La cámara fría tendrá una dimensión de 1 x 1 x 0,4 metros, y estará materializada por cinco planchas de OSB de 9,5 mm y listones de pino cepillado de 2x2”. Su interior también tendrá las juntas selladas con espuma de poliuretano. Ver figura 25 en página siguiente. Los bordes de cada cámara que colindan con la probeta a ensayar, poseerán aislante de fibra de poliester para que no existan pérdidas de calor. Al centro de cada cara del muro se instalará una termocupla, por lo que será necesario dos termocuplas tipo J, un multímetro y dos pinzas cocodrilo.
  72. 72. 66 Figura 25. Equipo de transmitancia térmica. Fuente: Elaboración propia, 2015. Cámara caliente. Cámara fría. Tabique.
  73. 73. 67 6.3.1. Procedimiento armado de equipo. Este equipo se compone de dos partes:  Cámara fría: Para la materialización de esta cámara, se tiene que dimensionar las planchas de OSB de 9,5 mm. Las dos paredes laterales deben medir 100 x 40 cm, la base y la parte superior deben medir 102 x 40 cm y el respaldo 102 x 102 cm. Seguido a esto se deben cortar los listones de pino de 2x2”, que deben poseer las siguientes medidas. Para la base y la parte superior se deben cortar 4 listones de 102 cm de largo para colocar a sus extremos. Para el resto se deben cortar 6 listones de 113 cm. Una vez cortados se procede a armar todo este conjunto con tornillos drywall de 1 5/8 y los traslapos de listones de madera con clavos de 4”, para finalmente sellar sus juntas interiores con espuma de poliuretano expandido y revestir su exterior con poliestireno expandido de 50 mm, y su interior con papel aluminio. Sus bordes poseerán aislante de fibra de poliéster para evitar pérdidas de calor. Ver figura 26 y 27.
  74. 74. 68 Figura 26. Cámara fría. Fuente: Elaboración propia, 2015. Revestimiento de aluminio. Sello de juntas.
  75. 75. 69 Figura 27. Cámara fría materializada. Fuente: Elaboración propia, 2015. Fibra de poliéster.
  76. 76. 70  Cámara caliente: Para la materialización de esta cámara, se tiene que dimensionar las planchas de OSB de 9,5 mm. Las dos paredes laterales deben medir 100 x 100 cm, la base y la parte superior deben medir 102 x 100 cm y el respaldo 102 x 102 cm. Seguido a esto se deben cortar los listones de pino de 2x2”, que deben poseer las siguientes medidas. Para la base y la parte superior se deben cortar 6 listones de 112 cm de largo. Para los laterales, se deben cortar 4 listones de 102 cm y 4 listones de 92 cm, y por último, para el respaldo de la cámara se deben cortar 2 listones de 112 cm y 2 listones de 92 cm. Una vez cortados se procede a armar todo este conjunto con tornillos drywall de 1 5/8 y los traslapos de listones de madera con clavos de 4”, para finalmente sellar sus juntas interiores con espuma de poliuretano expandido y revestir su exterior con poliestireno expandido de 50 mm y su interior con papel aluminio. Sus bordes poseerán aislante de fibra de poliéster para evitar pérdidas de calor. Y para el flujo de aire se instalará un ventilador de computador de 12 volts, el que irá conectado al transformador universal y/o a una batería de 9 volts. Ver figura 28 y 29. El calefactor dependiendo de la solución a ensayar, se debe ubicar en el piso a 1 metro del muro, en el caso del muro de hormigón armado o a 0,40 metros del muro y colgando a una altura de 0,50 metros, en el caso del tabique.
  77. 77. 71 Figura 28. Cámara caliente. Fuente: Elaboración propia, 2015.
  78. 78. 72 Figura 29. Cámara caliente materializada. Fuente: Elaboración propia, 2015. Calefactor. Ventilador.
  79. 79. 73 6.3.2. Instalación de termocuplas. Las termocuplas se deben instalar una a cada cara de la probeta que está en contacto con la cámara caliente, como con la cámara fría, esta tiene que ir adherida al muro mediante silicona caliente y/o algún sistema de fijación. Procedimiento de lectura. Esperar aproximadamente 1 hora para que se caliente la cámara. Transcurrido este tiempo, se procede a realizar las lecturas de temperaturas, durante 8 horas en intervalos de 30 a 40 minutos. Si el último valor se vuelve constante se detiene el ensayo. De acuerdo a los procedimientos descritos anteriormente, se puede lograr y/o generar estas adaptaciones, tanto para el equipo de transmitancia térmica como para el de conductividad térmica. Equipos que pueden situarse en espacios como los que cuenta la Universidad. Por tanto, este capítulo entrega la logística y los antecedentes necesarios para la construcción y/o utilización de los sistemas térmicos.
  80. 80. 74 CAPÍTULO VI: ENSAYOS. El presente capítulo, hace referencia a las cantidades de ensayos realizados por el equipo de conductividad térmica como por el de transmitancia térmica. Además, de tabular las lecturas obtenidas de los ensayos térmicos realizados por ambos equipos. A continuación se detalla cada ensayo. 7.1. Ensayo de Conductividad. Para la realización del ensayo de conductividad, se realizaron tres pruebas a temperatura constante. Debido a que no se podía establecer una potencia baja con el dimmer, esta se mantuvo fija a 324 Watts, debiendo modificar la muestra, ya que por la potencia alcanzada las quemaba, deteniendo de esta forma el ensayo por asuntos de seguridad, además de alterar los resultados. Para la obtención de esta potencia, se debe conocer el voltaje de entrada (voltaje reducido por el dimmer) y la resistencia del calefactor, estos valores son: 120 V y 2,7 Ω respectivamente. 𝑊 = 𝑉 ∗ 𝑅 (Ecuación 4) Estas nuevas muestras a ensayar son: Yeso cartón de espesor 15 mm y OSB de 11,1 mm, ambas muestras de dimensiones idénticas a la del poliestireno (30 x 30 cm). Esto debido a que el poliestireno expandido y la fibra de poliéster no soportan altas temperaturas Ver figura 30 - 33.
  81. 81. 75 Antes de ensayar las nuevas probetas se dejaron 24 horas secando en un horno con circulación de aire a una temperatura de 100 grados Celsius, con la finalidad de obtener su densidad aparente. Ver figura 34. En este punto se generan los registros de datos de las muestras a ensayar como así también las lecturas obtenidas de los ensayos. Figura 30 . Poliestireno expandido después de ensayar. Fuente: Elaboración propia, 2015.
  82. 82. 76 Figura 31. Fibra de poliéster después de ensayar. Fuente: Elaboración propia, 2015.
  83. 83. 77 Figura 32. Ensayo yeso - cartón. Fuente: Elaboración propia, 2015.
  84. 84. 78 Figura 33. Ensayo OSB. Fuente: Elaboración propia, 2015.
  85. 85. 79 Figura 34. Secado de probetas en horno, LEMUC. Fuente: Elaboración propia, 2015.
  86. 86. 80 7.1.1. Resultados obtenidos ensayo poliestireno expandido. Datos registrados del ensayo de poliestireno expandido, antes de detener el ensayo debido a que la muestra se quemara. Tabla 7. Resultados ensayo poliestireno. Fuente: Elaboración propia, 2015. 7.1.2. Resultados obtenidos ensayo fibra de poliéster. Datos registrados del ensayo de la fibra de poliéster, antes de detener el ensayo debido a que la muestra se quemara y se adhiriera a la placa caliente. Tabla 8. Resultados ensayo fibra de poliéster. Fuente: Elaboración propia, 2015. POLIESTIRENO EXPANDIDO e= 50 mm, Potencia entregada: 324 W Hrs Min Ensayo 1 C.F (°C) C.C (°C) C.C (°C) C.F (°C) 1 30 95 150 114 77 30 95 150 114 77 2 30 95 150 114 77 30 Prom. C.C 132 Prom. C.F 86 Fibra de poliéster e= 50 mm Potencia entregada: 324 W Hrs Min Ensayo 1 C.F (°C) C.C (°C) C.C (°C) C.F (°C) 1 30 132 150 114 100 30 132 150 114 100 Prom. C.C 132 Prom. C.F 116
  87. 87. 81 7.1.3. Resultados obtenidos ensayo yeso - cartón. En primer término y como se mencionó al comienzo de este capítulo, se procede a determinar las dimensiones medias de las probetas, y sobre la base del ensayo del material en estado seco, su densidad. Se denota por P1 a la probeta que se coloca por sobre la unidad de calentamiento y P2 a la probeta que se coloca bajo de dicha unidad. Tabla 9. Densidad aparente yeso cartón. Fuente: Elaboración propia, 2015. Ensayo Yeso cartón P1 P2 Largos L1 [m] 0,299 0,310 L2 [m] 0,297 0,300 L3 [m] 0,303 0,300 Anchos A1 [m] 0,300 0,297 A2 [m] 0,298 0,303 A3 [m] 0,297 0,300 Espesores E1 [m] 0,015 0,015 E2 [m] 0,015 0,015 E3 [m] 0,015 0,015 Dimensiones Medias L [m] 0,300 0,303 A [m] 0,298 0,300 E [m] 0,015 0,015 Masa seca [Kg] 0,9434 0,9606 Densidad [Kg/m3 ] 703,50 703,74 Densidad media [Kg/m3 ] 703,62
  88. 88. 82 La densidad media del material en estado seco es de 703,62 Kg/m3, para lo cual la norma NCh 853.Of91 da un  Una vez secadas las probetas se realizan tres ensayos durante 3 horas, obteniendo los siguientes resultados. Se denota por C.F a la placa fría y C.C a la placa caliente y/o unidad de calentamiento. Tabla 10. Resultados ensayo yeso cartón. Fuente: Elaboración propia, 2015. Obteniendo como promedio total de la placa caliente 132° Celsius y de la placa fría 29,5° Celsius, considerando el espesor equivalente a 0,015 metros y un área equivalente a 0,09 metros cuadrados. Aplicando estos datos a la ecuación 1, se obtiene una conductividad del material W/m°C). YESO CARTÓN e= 15 mm Potencia entregada: 324 W Hrs Min Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3 P1 P2 P1 P2 P1 P2 C.F (°C) C.C (°C) C.C (°C) C.F (°C) C.F (°C) C.C (°C) C.C (°C) C.F (°C) C.F (°C) C.C (°C) C.C (°C) C.F (°C) 1 30 39 150 114 20 39 150 114 20 39 150 114 20 30 39 150 114 20 39 150 114 20 39 150 114 20 2 30 39 150 114 20 39 150 114 20 39 150 114 20 30 39 150 114 20 39 150 114 20 39 150 114 20 3 30 39 150 114 20 39 150 114 20 39 150 114 20 30 39 150 114 20 39 150 114 20 39 150 114 20 Prom. C.C 132 132 132 Prom. C.F 29,5 29,5 29,5
  89. 89. 83 7.1.4. Resultados obtenidos ensayo OSB. De igual manera que en el punto anterior, se procede a determinar las dimensiones medias de las probetas, y sobre la base del ensayo del material en estado seco, su densidad. Tabla 11. Densidad aparente OSB. Ensayo OSB P1 P2 Largos L1 [m] 0,299 0,298 L2 [m] 0,298 0,300 L3 [m] 0,299 0,300 Anchos A1 [m] 0,299 0,300 A2 [m] 0,300 0,300 A3 [m] 0,299 0,301 Espesores E1 [m] 0,0111 0,0111 E2 [m] 0,0111 0,0111 E3 [m] 0,0111 0,0111 Dimensiones Medias L [m] 0,299 0,299 A [m] 0,299 0,300 E [m] 0,0111 0,0111 Masa seca [Kg] 0,6547 0,6654 Densidad [Kg/m3 ] 659,75 666,81 Densidad media [Kg/m3 ] 663,28 Fuente: Elaboración propia, 2015.
  90. 90. 84 Obteniendo una densidad media del material en estado seco es de 663,28 Kg/m3Una vez calculada la densidad, se realizan nuevamente tres ensayos con una duración de 3 horas, obteniendo los siguientes resultados. Tabla 12. Resultados ensayo OSB. Fuente: Elaboración propia, 2015. Obteniendo como promedio total de la placa caliente 132° Celsius y de la placa fría 10° Celsius, considerando el espesor equivalente a 0,0111 metros y un área equivalente a 0,09 metros cuadrados. Aplicando estos datos a la ecuación 1, se obtiene una conductividad del material W/m°C). OSB e= 11,1 mm Potencia entregada: 324 W Hrs Min Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3 P1 P2 P1 P2 P1 P2 C.F (°C) C.C (°C) C.C (°C) C.F (°C) C.F (°C) C.C (°C) C.C (°C) C.F (°C) C.F (°C) C.C (°C) C.C (°C) C.F (°C) 30 20 150 114 0 20 150 114 0 20 150 114 0 1 30 20 150 114 0 20 150 114 0 20 150 114 0 30 20 150 114 0 20 150 114 0 20 150 114 0 2 30 20 150 114 0 20 150 114 0 20 150 114 0 30 20 150 114 0 20 150 114 0 20 150 114 0 3 30 20 150 114 0 20 150 114 0 20 150 114 0 Prom. C.C 132 132 132 Prom. C.F 10 10 10
  91. 91. 85 7.2. Ensayo de transmisión térmica. Para la realización de este ensayo, aplicado a las tres soluciones constructivas, la disposición y suministro de calefacción se tuvo que modificar para las distintas soluciones. Ver figura 35. Esto debido a que cada muro está conformado por materiales de diferentes densidades por lo que requiere distintas potencias (Watts), es por esta razón que se realiza esta modificación, ya que no se cuenta con un regulador de potencia. En este apartado se hace un registro a las lecturas obtenidas de los ensayos para posteriormente realizar un análisis de resultado de dichas lecturas. Figura 35. Disposición y suministro de calefacción. Fuente: Elaboración propia, 2015.
  92. 92. 86 7.2.1. Resultados obtenidos ensayo tabique de fibrocemento. Se realizaron tres ensayos, en donde cada uno tuvo una duración de 11 horas registrando los datos en intervalos de 30 a 45 minutos, obteniendo los siguientes resultados expresados en milivolts. Se denota por C.F a la cámara fría y C.C a la cámara caliente. Tabla 13. Resultados ensayo tabique fibrocemento. Fuente: Elaboración propia, 2015. Fibrocemento (24,3 W) 1 2 3 Tiempo (Hr) (Min) C.C (mV) C.F (mV) C.C (mV) C.F (mV) C.C (mV) C.F (mV) 1 30 0,4 0 0,5 0 0,4 0 30 0,6 0 0,6 0 0,5 0 2 30 0,6 0 0,6 0 0,5 0 30 0,6 0 0,7 0 0,6 0 3 30 0,7 0 0,7 0 0,6 0 30 0,7 0 0,8 0 0,7 0 4 30 0,8 0 0,8 0 0,7 0 30 0,8 0 0,9 0,1 0,8 0 5 30 0,8 0,1 0,9 0,1 0,8 0,1 30 0,9 0,1 1,1 0,1 0,9 0,1 6 30 1,1 0,1 1,1 0,1 1,0 0,1 30 1,1 0,1 1,2 0,1 1,0 0,1 7 30 1,2 0,1 1,2 0,1 1,1 0,1 30 1,2 0,1 1,2 0,1 1,2 0,1 8 30 1,2 0,1 1,3 0,1 1,2 0,1 30 1,3 0,1 1,3 0,1 1,2 0,1 9 30 1,4 0,1 1,4 0,1 1,3 0,1 30 1,4 0,1 1,4 0,1 1,3 0,1 10 30 1,5 0,1 1,5 0,1 1,4 0,1 30 1,5 0,1 1,5 0,1 1,4 0,1 11 30 1,5 0,1 1,6 0,1 1,5 0,1 30 1,6 0,1 1,6 0,1 1,5 0,1
  93. 93. 87 7.2.2. Resultados obtenidos ensayo albañilería armada. Se realizaron tres ensayos, en donde cada uno tuvo una duración de 11 horas registrando los datos en intervalos de 30 a 45 minutos, obteniendo los siguientes resultados expresados en milivolts. Se denota por C.F a la cámara fría y C.C a la cámara caliente. Tabla 14. Resultados ensayo muro de albañilería. Fuente: Elaboración propia, 2015. Albañilería (100 W) 1 2 3 Tiempo (Hr) (Min) C.C (mV) C.F (mV) C.C (mV) C.F (mV) C.C (mV) C.F (mV) 1 30 0,8 0 0,7 0 0,8 0 30 0,8 0 0,7 0 0,8 0 2 30 1,0 0 0,9 0 1,0 0 30 1,0 0 0,9 0 1,1 0,1 3 30 1,2 0,1 1,1 0 1,2 0,1 30 1,2 0,1 1,1 0,1 1,2 0,1 4 30 1,4 0,1 1,2 0,1 1,3 0,1 30 1,4 0,1 1,3 0,1 1,3 0,1 5 30 1,6 0,1 1,4 0,1 1,5 0,1 30 1,6 0,1 1,4 0,1 1,5 0,1 6 30 1,8 0,1 1,7 0,1 1,9 0,1 30 1,8 0,1 1,7 0,1 1,9 0,1 7 30 2,1 0,2 1,9 0,1 2,2 0,2 30 2,1 0,2 1,9 0,1 2,2 0,2 8 30 2,2 0,2 2,1 0,2 2,3 0,2 30 2,2 0,2 2,1 0,2 2,3 0,2 9 30 2,4 0,2 2,3 0,2 2,5 0,2 30 2,5 0,2 2,5 0,2 2,5 0,2 10 30 2,6 0,2 2,5 0,2 2,7 0,2 30 2,7 0,2 2,6 0,2 2,7 0,2 11 30 2,7 0,2 2,7 0,2 2,7 0,2 30 2,7 0,2 2,7 0,2 2,7 0,2
  94. 94. 88 7.2.3. Resultados obtenidos ensayo muro de hormigón armado. 8. Se realizaron tres ensayos, en donde cada uno tuvo una duración de 8 horas registrando los datos en intervalos de 30 a 45 minutos, obteniendo los siguientes resultados expresados en milivolts. Se denota por C.F a la cámara fría y C.C a la cámara caliente. 9. Tabla 15. Resultados ensayo muro de hormigón armado. Fuente: Elaboración propia, 2015. De estos tres ensayos se puede apreciar las temperaturas máximas alcanzadas en la cámara caliente, las que provocaron un traspaso de calor a la cámara fría. Esta cámara fría al no contar con un sistema de refrigeración, no generó lecturas de 0 mV; además se debe invertir en un Variac monofásico para un mejor control de potencia y para no generar cambios de fuentes de calor. Hormigón armado (600 W) 1 2 3 Tiempo (Hr) (Min) C.C (mV) C.F (mV) C.C (mV) C.F (mV) C.C (mV) C.F (mV) 1 30 1,6 0,1 1,5 0,1 1,8 0,1 30 2,2 0,1 2,0 0,1 2,3 0,1 2 30 2,8 0,1 2,6 0,1 2,9 0,1 30 3,3 0,1 2,8 0,1 3,6 0,1 3 30 3,7 0,1 3,4 0,1 4,0 0,2 30 4,4 0,2 3,9 0,2 4,8 0,2 4 30 4,7 0,2 4,1 0,2 5,2 0,2 30 5,3 0,2 4,6 0,2 5,7 0,3 5 30 5,7 0,3 5,1 0,3 6,3 0,3 30 6,1 0,3 5,8 0,3 6,6 0,3 6 30 6,6 0,3 6,4 0,3 7,0 0,4 30 7,2 0,3 7,0 0,3 7,4 0,4 7 30 7,8 0,4 7,6 0,4 8,0 0,4 30 8,0 0,4 8,0 0,4 8,0 0,4 8 30 8,0 0,4 8,0 0,4 8,0 0,4 30 8,0 0,4 8,0 0,4 8,0 0,4
  95. 95. 89 CAPÍTULO VII: ANÁLISIS DE DATOS. En este capítulo, se analizan las lecturas tabuladas en el apartado anterior con la finalidad de resaltar información útil respecto a la implementación de estos ensayos adaptados. 7.1.Ensayo de conductividad térmica. 7.1.1. Análisis de resultado yeso - cartón. El resultado de este ensayo, presenta asíntotas horizontales. Lo que es un buen indicio, ya que el equipo alcanzó un estado estacionario en el registro de los datos. Esto se evidenció en los tres ensayos realizados, alcanzando las mismas temperaturas y resultados, sin que las muestras presentaran daños debido a la potencia suministrada. Gráfico 1. Ensayo yeso cartón. Fuente: Elaboración propia, 2015. 0 20 40 60 80 100 120 140 160 1 2 3 Temperatura(°C) Tiempo (Hrs) Ensayo Yeso Cartón - e = 15 mm Probeta 1 - Placa caliente Probeta 1 - Placa fría Probeta 2 - Placa caliente Probeta 2 - Placa fría
  96. 96. 90 Las temperaturas promedio de cada placa caliente y fría, resulta 132 grados Celsius y 29,5 grados Celsius respectivamente. Cabe destacar que la conductividad del material que indica la norma NCh 853.Of91 equivale a  Aplicando la potencia, el área de las placas, el espesor del material y las temperaturas promedio en la ecuación 1, se obtiene una conductividad de: 𝜆 = 324 𝑥 0,015 2 𝑥 0,09 𝑥 (132 − 29,5) = 0,263 [ 𝑊 𝑚 𝑥 °𝐶 ] Por lo tanto el porcentaje de error obtenido en el ensayo de este material respecto a la Norma es de 1,15 %.
  97. 97. 91 7.1.2. Análisis de resultado OSB. Al igual que en el ensayo del yeso cartón, el gráfico presenta asíntotas horizontales. Debido a que el equipo alcanzó un estado estacionario en el registro de los datos. Esto se evidenció en los tres ensayos realizados, alcanzando las mismas temperaturas y resultados, sin que las muestras presentaran daños debido a la potencia suministrada. Cabe destacar que la potencia suministrada en este ensayo, es la misma potencia aplicada al ensayo de conductividad anterior; como se comentó en el capítulo VI de este proyecto. Gráfico 2. Ensayo OSB. Fuente: Elaboración propia, 2015. 0 20 40 60 80 100 120 140 160 1 2 3 Temperatura(°C) Tiempo (Hrs) Ensayo OSB - e = 11,1 mm Probeta 1 - Placa caliente Probeta 1 - Placa fría Probeta 2 - Placa caliente Probeta 2 - Placa fría
  98. 98. 92 Las temperaturas promedio de cada placa caliente y fría, resulta 132 grados Celsius y 10 grados Celsius respectivamente. Cabe destacar que la conductividad del material que indica la norma NCh 853.Of91 equivale a  Aplicando la potencia, el área de las placas, el espesor del material y las temperaturas promedio en la ecuación 1, se obtiene una conductividad de: 𝜆 = 324 𝑥 0,0111 2 𝑥 0,09 𝑥 (132 − 10) = 0,16 [ 𝑊 𝑚 𝑥 °𝐶 ] Por lo tanto el porcentaje de error obtenido en el ensayo de este material respecto a la Norma es de 50,9 %. Porcentaje de error considerable, esto debido a que cada material posee distintas densidades, espesores, etc. Por lo que se debe ensayar a distinta potencia, al igual que los elementos de aislación que resultaron quemados en este ensayo de conductividad. Al igual que el poliestireno expandido, donde su conductividad según norma NCh 853.Of91 equivale a  y la conductividad obtenida en el ensayo es de , entregando un error que supera el 100%. Por lo tanto para mejorar este ensayo se debe invertir en un Variac monofásico el cual tiene un costo aproximado de $57.750, lo que genera un aumento en los costos de inversión de esta adaptación.
  99. 99. 93 7.2.Ensayo de transmisión térmica. 7.2.1. Análisis de resultado tabique de fibrocemento. Los resultados máximos alcanzados en este ensayo, en la cámara caliente son de 1,6 mV, 1,6 mV y 1,5 mV, los que expresados en grados Celsius según tabla termocupla tipo J equivalen a 32 °C, 32 °C y 30 °C respectivamente. Mientras que el resultado máximo alcanzado en la cámara fría para los tres ensayos es de 0,1 mV, lo que corresponde a 2 grados Celsius. Gráfico 3. Ensayo Tabique Fibrocemento. Fuente: Elaboración propia, 2015. 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Milivolts Ensayo Tabique de Fibrocemento Ensayo 1 Cámara caliente Ensayo 2 Cámara caliente Ensayo 3 Cámara caliente Ensayo 1 Cámara fría Ensayo 2 Cámara fría Ensayo 3 Cámara fría
  100. 100. 94 Las temperaturas promedio de cada cámara caliente y fría, resulta 31,333 grados Celsius y 2 grados Celsius respectivamente. Cabe destacar que el Listado Oficial de Soluciones Constructivas del MINVU otorga a dicha solución una transmitancia térmica equivalente a U = 0,77 W/m2 °C Aplicando la potencia, el área de ensayo (1 m2), y las temperaturas promedio en la ecuación 2, se obtiene una transmitancia de: 𝐾𝑒 = 24,3 1 𝑥 (31,333 − 2) = 0,83 [ 𝑊 𝑚2 °𝐶 ] Por lo tanto el porcentaje de error obtenido en el ensayo de este material respecto al Listado Oficial, es de 7,79 %.
  101. 101. 95 7.2.2. Análisis de resultado muro de albañilería. Los resultados máximos alcanzados en este ensayo, en la cámara caliente son de 2,7 mV para los tres ensayos, los que expresados en grados Celsius según tabla termocupla tipo J equivalen a 53 °C. Mientras que el resultado máximo alcanzado en la cámara fría para los tres ensayos es de 0,2 mV, lo que corresponde a 4 grados Celsius. Gráfico 4. Ensayo Muro Albañilería Fuente: Elaboración propia, 2015. 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Milivolts Ensayo Albañilería Ensayo 1 Cámara caliente Ensayo 2 Cámara caliente Ensayo 3 Cámara caliente Ensayo 1 Cámara fría Ensayo 2 Cámara fría Ensayo 3 Cámara fría
  102. 102. 96 Las temperaturas promedio de cada cámara caliente y fría, resulta 53 grados Celsius y 4 grados Celsius respectivamente. Cabe destacar que el Listado Oficial de Soluciones Constructivas del MINVU otorga a dicha solución una transmitancia térmica equivalente a U = 1,88 W/m2 °C Aplicando la potencia, el área de ensayo (1 m2), y las temperaturas promedio en la ecuación 2, se obtiene una transmitancia de: 𝐾𝑒 = 100 1 𝑥 (53 − 4) = 2 [ 𝑊 𝑚2 °𝐶 ] Por lo tanto el porcentaje de error obtenido en el ensayo de este material respecto al Listado Oficial, es de 6,38 %.
  103. 103. 97 7.2.3. Análisis de resultado muro de hormigón armado. Los resultados máximos alcanzados en este ensayo, en la cámara caliente son de 8 mV, los que expresados en grados Celsius según tabla termocupla tipo J equivalen a 150 °C. Mientras que el resultado máximo alcanzado en la cámara fría para los tres ensayos es de 0,4 mV, lo que corresponde a 8 grados Celsius. Gráfico 5. Ensayo Muro Hormigón Armado. Fuente: Elaboración propia, 2015. 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 1 2 3 4 5 6 7 8 Milivolts Ensayo Hormigón Armado Ensayo 1 Cámara caliente Ensayo 2 Cámara caliente Ensayo 3 Cámara caliente Ensayo 1 Cámara fría Ensayo 2 Cámara fría Ensayo 3 Cámara fría
  104. 104. 98 Las temperaturas promedio de cada cámara caliente y fría, resulta 150 grados Celsius y 8 grados Celsius respectivamente. Cabe destacar que el Listado Oficial de Soluciones Constructivas del MINVU otorga a dicha solución una transmitancia térmica equivalente a U = 4 W/m2 °C Aplicando la potencia, el área de ensayo (1 m2), y las temperaturas promedio en la ecuación 2, se obtiene una transmitancia de: 𝐾𝑒 = 600 1 𝑥 (150 − 8) = 4,2 [ 𝑊 𝑚2 °𝐶 ] Por lo tanto el porcentaje de error obtenido en el ensayo de este material respecto al Listado Oficial, es de 5 %. De acuerdo al análisis de resultados de las tres soluciones ensayadas, se observa un margen de error bajo, es por ello que se puede decir que este análisis si es efectivo en torno a los sistemas constructivos entregados. Este ensayo se podría mejorar generando un sistema de refrigeración en la cámara fría, ya que el porcentaje de error obtenido, mayormente se debe a la transmisión de calor que se produjo en la cámara fría, además de invertir en un Variac monofásico con la finalidad de implementar un solo sistema de calefacción sin tener que modificarlo para obtener la potencia deseada, como se hizo en esta investigación.
  105. 105. 99 CAPÍTULO VIII: ANÁLISIS DE COSTOS. En este apartado se detalla la inversión total que se realizó para la generación de los ensayos adaptados de las Normas Chilenas. Se destaca que para el ensayo de transmisión térmica se generaron tres adaptaciones para la emisión de calor, para cumplir con el rango de potencia que utilizan los laboratorios en cada solución constructiva. Para el ensayo de conductividad térmica se generó un modelo de equipo para realizar la adaptación, debido al alto costo que se generó en la inversión de este para poder realizar los ensayos. A continuación se detallan los costos de cada equipo mediante un análisis de precio unitario (APU), donde se incluyen los costos de los materiales, el equipo de medición y el encargado de armar estas adaptaciones.
  106. 106. 100 8.1. Costos de equipos. 8.1.1. Equipo de transmisión térmica – Tabique de fibrocemento. Costos asociados a la generación del equipo adaptado para el ensayo de un tabique de fibrocemento. Tabla 16. Costo adaptación equipo de transmisión térmica para tabique de fibrocemento. Fuente: Elaboración propia, 2015. Equipo de transmisión térmica - Tabique de Fibrocemento Mano de obra 1 Técnico encargado Día 2 $ 30.000 $ 60.000 2 Leyes sociales % 20,44% $ 6.132 Subtotal $ 66.132 Equipo de medición Unid. Cantidad P.U Total 1 Multimetro digital FUJITEL Un. 1 $ 9.890 $ 9.890 2 Cable termocupla tipo J ML 2 $ 1.822 $ 3.644 3 Pinzas cocodrilo Un. 1 $ 2.000 $ 2.000 Subtotal $ 15.534 Materiales Unid. Cantidad P.U Total 1 OSB 9,5 mm Pl. 5 $ 6.790 $ 33.950 2 Listones de pino 2x2" Un 11 $ 1.331 $ 14.641 3 Clavos corrientes 4" Kg 1 $ 1.190 $ 1.190 4 Poliestireno expandido 50 mm Pl. 15 $ 900 $ 13.500 5 Espuma de poliuretano 750 ml Un. 1 $ 8.990 $ 8.990 6 Papel aluminio 100mx304 mm Un. 1 $ 4.000 $ 4.000 7 Cola fría Kg 1 $ 4.190 $ 4.190 8 Calefactores horno 600 Watts Un. 1 $ 3.000 $ 3.000 9 Tornillos volcanita 1.5/8 Un. 1 $ 2.490 $ 2.490 10 Cáncamo Un. 2 $ 300 $ 600 11 Alambre galvanizado corriente Un. 1 $ 1.829 $ 1.829 12 Fiberblock Un. 1 $ 5.990 $ 5.990 13 Cable THHN 10 AWG Ml 2 $ 510 $ 1.020 14 Enchufe macho Un. 1 $ 590 $ 590 15 Transformador universal Un. 1 $ 4.000 $ 4.000 Subtotal $ 99.980 TOTAL $ 181.646
  107. 107. 101 8.1.2. Equipo de transmisión térmica – Albañilería Armada. Costos asociados a la generación del equipo adaptado para el ensayo de un muro de albañilería armada. Tabla 17. Costo adaptación equipo de transmisión térmica para albañilería armada. Fuente: Elaboración propia, 2015. Equipo de transmisión térmica - Albañilería Armada Mano de obra 1 Técnico encargado Día 2 $ 30.000 $ 60.000 2 Leyes sociales % 20,44% $ 6.132 Subtotal $ 66.132 Equipo de medición Unid. Cantidad P.U Total 1 Multimetro digital FUJITEL Un. 1 $ 9.890 $ 9.890 2 Cable termocupla tipo J ML 2 $ 1.822 $ 3.644 3 Pinzas cocodrilo Un. 1 $ 2.000 $ 2.000 Subtotal $ 15.534 Materiales Unid. Cantidad P.U Total 1 OSB 9,5 mm Pl. 5 $ 6.790 $ 33.950 2 Listones de pino 2x2" Un 11 $ 1.331 $ 14.641 3 Clavos corrientes 4" Kg 1 $ 1.190 $ 1.190 4 Poliestireno expandido 50 mm Pl. 15 $ 900 $ 13.500 5 Espuma de poliuretano 750 ml Un. 1 $ 8.990 $ 8.990 6 Papel aluminio 100mx304 mm Un. 1 $ 4.000 $ 4.000 7 Cola fría Kg 1 $ 4.190 $ 4.190 8 Calefactores horno 600 Watts Un. 1 $ 3.000 $ 3.000 9 Tornillos volcanita 1.5/8 Un. 1 $ 2.490 $ 2.490 10 Transformador universal Un. 1 $ 4.000 $ 4.000 11 Ventilador de computador Un. 1 $ 2.200 $ 2.200 12 Fiberblock Un. 1 $ 5.990 $ 5.990 13 Ampolleta infrarroja de alto calor 100 W Un. 1 $ 5.990 $ 5.990 14 Cable THHN 10 AWG Ml 2 $ 510 $ 1.020 15 Enchufe macho Un. 1 $ 590 $ 590 16 Soquete de loza Un. 1 $ 530 $ 530 Subtotal $ 106.271 TOTAL $ 187.937
  108. 108. 102 8.1.3. Equipo de transmisión térmica – Hormigón Armado. Costos asociados a la generación del equipo adaptado para el ensayo de un muro de hormigón armado. Tabla 18. Costo adaptación equipo de transmisión térmica para muro de hormigón armado. Fuente: Elaboración propia, 2015. Equipo de transmisión térmica - Hormigón Armado Mano de obra 1 Técnico encargado Día 2 $ 30.000 $ 60.000 2 Leyes sociales % 20,44% $ 6.132 Subtotal $ 66.132 Equipo de medición Unid. Cantidad P.U Total 1 Multimetro digital FUJITEL Un. 1 $ 9.890 $ 9.890 2 Cable termocupla tipo J ML 2 $ 1.822 $ 3.644 3 Pinzas cocodrilo Un. 1 $ 2.000 $ 2.000 Subtotal $ 15.534 Materiales Unid. Cantidad P.U Total 1 OSB 9,5 mm Pl. 5 $ 6.790 $ 33.950 2 Listones de pino 2x2" Un 11 $ 1.331 $ 14.641 3 Clavos corrientes 4" Kg 1 $ 1.190 $ 1.190 4 Poliestireno expandido 50 mm Pl. 15 $ 900 $ 13.500 5 Espuma de poliuretano 750 ml Un. 1 $ 8.990 $ 8.990 6 Papel aluminio 100mx304 mm Un. 1 $ 4.000 $ 4.000 7 Cola fría Kg 1 $ 4.190 $ 4.190 8 Calefactores horno 600 Watts Un. 1 $ 3.000 $ 3.000 9 Tornillos volcanita 1.5/8 Un. 1 $ 2.490 $ 2.490 10 Ventilador de computador Un. 1 $ 2.200 $ 2.200 11 Fiberblock Un. 1 $ 5.990 $ 5.990 12 Cable THHN 10 AWG Ml 2 $ 510 $ 1.020 13 Enchufe macho Un. 1 $ 590 $ 590 14 Transformador universal Un. 1 $ 4.000 $ 4.000 Subtotal $ 99.751 TOTAL $ 181.417
  109. 109. 103 8.1.4. Resumen de costos para equipo de transmisión térmica. En este apartado, se genera un resumen en donde se incluyen los elementos necesarios para generar la potencia necesaria para cada solución constructiva. Elementos que serán aplicados en un solo equipo de transmisión térmica, como se hizo en este proyecto. En donde lo que uno necesita ensayar es lo que conecta para realizar los ensayos. Estos elementos que se necesitan para generar la potencia para cada solución, y que se detallaron por separado en los análisis de costos anteriores son: autotransformador, ventilador, soquete, ampolleta infrarroja, calefactores, cáncamos y alambre. En la tabla 19 de la página siguiente se detalla dicho resumen.
  110. 110. 104 Tabla 19. Costo adaptación equipo de transmisión térmica para las tres soluciones. Fuente: Elaboración propia, 2015. Equipo de transmisión térmica Mano de obra 1 Técnico encargado Día 2 $ 30.000 $ 60.000 2 Leyes sociales % 20,44% $ 6.132 Subtotal $ 66.132 Equipo de medición Unid. Cantidad P.U Total 1 Multimetro digital FUJITEL Un. 1 $ 9.890 $ 9.890 2 Cable termocupla tipo J ML 2 $ 1.822 $ 3.644 3 Pinzas cocodrilo Un. 1 $ 2.000 $ 2.000 Subtotal $ 15.534 Materiales Unid. Cantidad P.U Total 1 OSB 9,5 mm Pl. 5 $ 6.790 $ 33.950 2 Listones de pino 2x2" Un 11 $ 1.331 $ 14.641 3 Clavos corrientes 4" Kg 1 $ 1.190 $ 1.190 4 Poliestireno expandido 50 mm Pl. 15 $ 900 $ 13.500 5 Espuma de poliuretano 750 ml Un. 1 $ 8.990 $ 8.990 6 Papel aluminio 100mx304 mm Un. 1 $ 4.000 $ 4.000 7 Cola fría Kg 1 $ 4.190 $ 4.190 8 Calefactores horno 600 Watts Un. 1 $ 3.000 $ 3.000 9 Tornillos volcanita 1.5/8 Un. 1 $ 2.490 $ 2.490 10 Cáncamo Un. 2 $ 300 $ 600 11 Ventilador de computador Un. 1 $ 2.200 $ 2.200 12 Fiberblock Un. 1 $ 5.990 $ 5.990 13 Ampolleta infrarroja de alto calor 100 W Un. 1 $ 5.990 $ 5.990 14 Cable THHN 10 AWG Ml 2 $ 510 $ 1.020 15 Enchufe macho Un. 1 $ 590 $ 590 16 Soquete de loza Un. 1 $ 530 $ 530 17 Transformador universal Un. 1 $ 4.000 $ 4.000 Subtotal $ 106.871 TOTAL $ 188.537
  111. 111. 105 8.1.5. Equipo de conductividad térmica. 9. Tabla 20. Costo adaptación equipo conductividad térmica. Fuente: Elaboración propia, 2015. La inversión realizada en el equipo de conductividad supera al de transmisión térmica en $115.598. Esto debido a que no se contaba con un freezer, por lo que se tuvo que invertir en uno, elevando significativamente los precios en el costo de materiales. En los costos establecidos no se incluye IVA. Equipo de conductividad térmica Mano de obra 1 Técnico encargado Día 1 $ 30.000 $ 30.000 2 Leyes sociales % 20,44% $ 6.132 Subtotal $ 36.132 Equipo de medición Unid. Cantidad P.U Total 1 Multimetro digital FUJITEL Un. 1 $ 9.890 $ 9.890 2 Cable termocupla tipo J ML 1,5 $ 1.822 $ 2.733 3 Pinzas cocodrilo Un. 1 $ 2.000 $ 2.000 Subtotal $ 14.623 Materiales Unid. Cantidad P.U Total 1 OSB 9,5 mm Un. 1 $ 6.790 $ 6.790 2 Pack de 4 unidades de escuadra silla Un. 2 $ 990 $ 1.980 3 Bisagra Un. 2 $ 1.690 $ 3.380 4 Espuma de poliuretano expandido Un. 1 $ 6.290 $ 6.290 5 Láminas de cobre 30x30 cm Un. 2 $ 2.000 $ 4.000 6 Bomba de agua Un 1 $ 41.990 $ 41.990 7 Tee plansa negro 1/2" Un. 1 $ 600 $ 600 8 Abrazaderas 1/2" (pack 2) Un. 3 $ 990 $ 2.970 9 Manguera 3/8" ML 3 $ 2.200 $ 6.600 10 Manguera 1/2" ML 1 $ 1.000 $ 1.000 11 Placas frías de cobre Un. 2 $ 15.000 $ 30.000 12 Líquido refrigerante Lts 3 $ 600 $ 1.800 13 Calefactor de placas Un. 1 $ 3.000 $ 3.000 14 Dimmer Un. 1 $ 9.990 $ 9.990 15 Freezer horizontal 70 Lts Un. 1 $ 129.990 $ 129.990 16 Recipiente para líquido refrigerante Un. 1 $ 3.000 $ 3.000 Subtotal $ 253.380 TOTAL $ 304.135
  112. 112. 106 9.1. Costos de muros. Para la fabricación de cada muro de 1,21 m2 y de espesores según MINVU, se debe generar un análisis de precios unitarios (A.P.U.). Este análisis corresponde a un desglose que debe realizarse al precio unitario de cada partida de un presupuesto, donde se debe descomponer el precio unitario en cuatro partes principales que son: Materiales, Mano de Obra y Medios auxiliares (equipos, maquinarias). Correspondiente a la actividad, ya que existen costos asociados o similares a los Gastos Generales del laboratorio. Para cada APU se considera como unidad de medida en Mano de Obra, hombre día (HD) y Equipos en arriendo, equipo día (ED). Los costos se resumen a continuación, y se aprecia un alto costo en el muro de hormigón armado debido a que el premezclado tiene un valor de 2,09 UF/m3 más IVA. Gráfico 6. Costos de fabricación de muros. Fuente: Elaboración propia, 2015. $ 221.117 $ 166.547 $ 83.931 Muros Costos de muros Muro Hormigón Armado Muro de Albañilería Tabique de Fibrocemento
  113. 113. 107 9.1.1. Tabique de fibrocemento. Para la fabricación de este muro, se debe invertir $83.931 como se detalla a continuación. Tabla 21. Costo tabique de fibrocemento. Unidad Cantidad P.U Total 1 HD 1 25.000$ 25.000$ 2 % 20,44% 5.110$ 30.110$ 1 Un 2 1.990$ 3.980$ 2 Kg 1/2 588$ 588$ 3 PL 1 9.790$ 9.790$ 4 PL 1 9.340$ 9.340$ 5 PL 3 900$ 2.700$ 6 Un 1 2.490$ 2.490$ 7 Un 1 14.290$ 14.290$ 8 Un 1 1.290$ 1.290$ 44.468$ 5% 46.691$ 1 ED 1 2.390$ 2.390$ 2 ED 1 3.490$ 3.490$ 5.880$ 1 % 5% 1.250$ 1.250$ 83.931$ TABIQUE DE FIBROCEMENTO Fibrocemento 5mm Poliestireno expandido Tornillo volcanita 1.5/8 Clavos 3" Costo Disco corte metal 7" Pino cepillado seco 2 x 3" Disco sierra 7 1/4" Arriendo de Equipo Esmeril angular 7" Subtotal Materiales Mano de obra Maestro Leyes sociales Subtotal TOTAL Sierra circular 7 1/4" Subtotal Herramientas menores Desgaste de herramientas maestro Subtotal Pérdidas Yeso cartón 10 mm Fuente: Elaboración propia, 2015.

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