Diseño y construcción de un aparato portátil medidor de conductividad térmica de materiales sólidos - Cuenca Mallma, Martin Huber (2020)
La presente tesis consiste en el diseño e implementación de un aparato portátil que permite medir la conductividad térmica de materiales usados en la construcción de viviendas. Esta tesis plantea la importancia de obtener la conductividad térmica de los materiales de construcción, como parámetro físico determinante para alcanzar el confort térmico al interior de una edificación. Se enfatiza, además, que el equipo a ser empleado, para obtener la conductividad térmica, debe ser transportable, lo que permitiría que las mediciones se realicen en los lugares donde se desarrolla el trabajo de campo que, en los trabajos de investigación de la Facultad de Ciencias de la Universidad Nacional de Ingeniería, son zonas Altoandinas de difícil acceso. En la sección de los antecedentes (Capítulo 1), se presentan los estudios sobre la medición de la conductividad térmica de materiales aislantes realizados a nivel mundial y nacional. En el Capítulo 2, se presenta la definición de los tres mecanismos de transferencia de calor: conducción, convección y radiación. Y, luego, se comentan los métodos para medir la conductividad térmica de materiales aislantes, en particular se detallan, el método de la placa caliente con guarda (ASTM C177) y el método medidor de flujo de calor (ASTM C518). El Capítulo 3 está dedicado a explicar el trabajo de diseño y construcción del equipo (empleado para medir la conductividad térmica de materiales), y se comentan los factores que determinaron el uso del Método medidor de Flujo de Calor ASTM C518, para el cual se optó por la configuración que usa dos transductores de flujo de calor y se mide una probeta. En este capítulo, también, se detalla la selección de la instrumentación, en la que destacan los transductores de flujo de calor, que son los que definen el área de medición y el espesor de la muestra. Así mismo, se describe la implementación del control de temperatura para las placas fría y caliente, lo cual se realizó mediante circuitos electrónicos y usando el software libre KiCad. El Capítulo 4 presenta las medidas de conductividad térmica de diversos materiales, entre los que figuran: drywall, adobe con Stipa ichu, lana de vidrio, ladrillo pastelero y madera Capirona; los resultados obtenidos para los materiales fueron 0,265 W m-1K-1, 0,357 Wm_1K- , 0,0435 wm-1K-1, 0,556 wm-1 K-1 y 0,171 wm-1K-1, respectivamente. En este capítulo también, se presenta la simulación de las medidas experimentales de la conductividad térmica obtenidas con en el aparato portátil (denominado Lambda Portátil UNI). Para dicha simulación se usó el software COMSOL MULTIPHYSICS