Estudio de la conductividad térmica de compuestos estructurales tipo sándwich para su uso en construcciones ubicadas en zonas expuestas a heladas - Mendoza Reyes, Marco Antonio (2021)
Los compuestos tipo sándwich son compuestos estructurales que se vienen empleando en programas como el Sumaq Wasi, para la construcción de viviendas bioclimáticas en beneficio de los pobladores alto andinos que año tras año son afectados por las heladas. Sin embargo, estas construcciones carecen de un sustento técnico al no contemplar las propiedades físicas, como las propiedades térmicas que respalden su construcción bajo condiciones tan adversas como las heladas. El presente trabajo muestra el estudio realizado sobre los valores de conductividad térmica de compuestos estructurales tipo sándwich elaborados a partir de materiales usados convencionalmente en construcción, donde los resultados obtenidos pueden ser empleados como medidas referenciales que respalden las decisiones técnicas consideradas para las construcciones de estas viviendas. Los compuestos tipo sándwich constan de dos capas externas y un núcleo, los materiales seleccionados para las capas fueron el ladrillo pastelero (LP) y el drywall (DW) debido a su consistencia, y los materiales seleccionados para el núcleo fueron la lana de vidrio (PLV), la lana poliéster (ECOTERM) y el poliestireno expandido (PLEX), debido a sus propiedades térmicas aislantes. La elaboración de estos compuestos consistió en dar forma a los materiales de modo que su estructura tenga la forma de un paralelepípedo con dimensiones 15 cm x 15 cm de basa cuadrada y un espesor no mayor a 5 cm. En el estudio también se realizan pruebas independientes a cada uno de los materiales usados en la elaboración de los compuestos tipo sándwich. Siendo así, un total de 11 muestras medidas a condiciones de temperatura entre -2 °C a 2 °C en una de sus caras y entre 13 °C a 17 °C en la cara opuesta. Dichas muestras fueron, tres muestras de un solo material (DW, PLV, ECOTERM, PLEX y LP), y seis muestras estructurales tipo sándwich (DW-ECOTERM-DW, DW-PLV-DW, DW-PLEX-DW, LP-ECOTERM-LP, LP-PLV-LP y LP-PLEX-LP) De acuerdo a los resultados obtenidos los valores de las conductividades térmicas de las muestras de LP, DW, PLV, PLEX y Ecoterm fueron 0,164 ± 0,019 Wm-1°C-1, 0,140 ± 0,016 Wm-1°C-1, 0,0386 ± 0,0042 Wm-1°C-1, 0,0502 ± 0,0054 Wm-1°C-1 y 0,0513 ± 0,0058 Wm-1°C-1, respectivamente. Respecto a los compuestos tipo LP-PLEX-LP, LP-Ecoterm-LP, LP-PLV-LP, DW-Ecoterm-DW, DW-PLV-DW, y DW-PLEX-DW los valores obtenidos, para la conductividad térmica, fueron 0,0891 ± 0,0102 Wm-1°C-1, 0,0709 ± 0,0077 Wm-1°C-1, 0,0602 ± 0,0069 Wm-1°C-1, 0,0833 ± 0,0094 Wm-1°C-1, 0,0675 ± 0,0076 Wm-1°C-1 y 0,0953 ± 0,0107 Wm-1°C-1, respectivamente. Finalmente, se realizaron simulaciones de los ensayos de conductividad térmica de los compuestos tipo sándwich empleando el software COMSOL Multiphysics, a fin de comparar las temperaturas en la zona de medición obtenida experimentalmente con el de la simulación, encontrando un error por debajo del 8 % de entre estos valores.