CONDUCTIVIDADTERMICA

Agrietamiento del suelo por cambios medioambientales. Una visión experimental

El agrietamiento del suelo parece ser una simple respuesta de la variación del agua en el mismo, pudiendo llegar a ser considerado un fenómeno indeseable. En este sentido, es bien conocido que climas secos con altas temperaturas (por ejemplo los veranos de zonas mediterráneas) producen evaporación de la superficie del suelo y generan deformaciones que pueden dar lugar al agrietamiento del mismo. Lluvias posteriores sobre esa superficie del terreno llegan a ocasionar mayores infiltraciones y cierre de algunas grietas por hinchamiento del suelo o colapsos. Los suelos arcillosos son los más susceptibles de mostrar variaciones de volumen importantes debidos a cambios de humedad (o de succión).

Las grietas por desecación en suelos es un tema de investigación actual bastante relevante por la atención que demandan en obras de ingeniería debido a la aparición frecuente de periodos de sequía, que pueden intercalar con periodos de lluvia e inundaciones. Resulta entonces necesario describir la respuesta de las grietas en suelos arcillosos ante estas variaciones que pueden ser de carácter estacionario, considerando diversos factores que pueden influir, tales como composición mineralógica, temperatura, humedad relativa, espesor y tamaño del espécimen.

La superficie de los suelos en contacto con la atmósfera constituye una interfase que ha sido objeto de atención en el campo de la hidrología, agronomía y meteorología. El estudio experimental de dicha interfase pretende constatar la importancia de diversas variables vinculadas a la interacción suelo-atmosfera.

grietas

El próximo 14 de diciembre a las 11:00, LabFerrer presentará un Seminario virtual, gratuito y en castellano, titulado “Cracking in soils from environmental conditions. An experimental view”. Será presentado por la doctoranda Josbel Cordero de la Universidad Politécnica de Cataluña, en el cual se dará a conocer una línea de investigación que se orienta a avanzar en el estudio teórico, experimental y numérico de la formación de grietas en suelos debido a los cambios en las condiciones medioambientales. El proyecto en desarrollo se basa en experimentos de desecación en suelos, tanto en laboratorio como en el campo, haciendo uso de sensores que permiten estudiar aspectos relacionados a la iniciación y propagación de grietas en suelos.

Las inscripciones se pueden realizar mediante este enlace.

Un saludo,

Medidas de propiedades térmicas en rocas y hormigones

 

El equipo KD2Pro es capaz de medir conductividad y resistividad térmica en rocas y hormigones. Para ello, se utiliza el sensor que tiene 6 cm de largo, 3,9 mm de diámetro de aguja. El RK-1 fue diseñado para Decagon Devices (Pullman, WA, USA) en roca, hormigón y otros materiales sólidos que requieren la perforación de un agujero piloto. El sensor RK-1 no debe ser utilizado en líquidos. Ver la ficha comparaciones de sensores en la página KD2 Pro para una comparación lado a lado de los sensores. Póngase en contacto con nosotros (info@lab-ferrer.com) si tiene alguna pregunta sobre cómo usar el RK-1 en su aplicación.

 

Un saludo,

Medidas de propiedades térmicas en suelos

Sensor adecuado:

Para las muestras de suelo se recomienda utilizar el sensor TR-1 para hacer mediciones de resistividad térmica y conductividad térmica. Si un suelo es particularmente duro, un agujero piloto debe ser pre-perforados en la muestra antes de insertar la aguja del sensor. Si se desea una medición de la difusividad, el sensor de doble aguja SH-1 se puede utilizar.

 

Toma de muestras: Los dos factores que pueden variar durante la recogida de muestras que afectan a las propiedades térmicas de una muestra son el contenido de humedad y la compactación de una muestra. Se debe tener cuidado de no compactar o un paquete de muestra a cuando se toma. Si al tomar la muestra la densidad aparente de la misma, es alterada y por ejemplo, disminuye, la capacidad térmica y la conductividad térmica también disminuirán. Asimismo, la resistividad de la muestra se incrementará. Lo mismo ocurre con la humedad, si se permite que la muestra  se seque. Es por esta razón que se recomienda tomar una muestra de suelo intacto y sellado inmediatamente después de tomarla. Muestras de suelo intactas deben recogerse en un tubo Shelby, o un tubo de pared delgada equivalente. Las dimensiones mínimas de la muestra para una prueba de la norma ASTM D5334 de resistividad térmica son de 11 cm de longitud y 3,8 cm de diámetro.  El contenido de agua en los suelos es muy dinámico, y puede cambiar con frecuencia en condiciones normales de campo. Para preservar el contenido de humedad de la muestra, los extremos del tubo deben ser tapados y sellados. Incluso si se utiliza una muestra para crear una curva de desecación térmica, sigue siendo recomendable para coronar los extremos para suelos sueltos no se caigan en el transporte.

 

Medidas en laboratorio Aunque hay muchas medidas que se pueden hacer una vez que se recupera una muestra, en la mayoría de los casos, se recomienda crear una curva de desecación térmica mediante la medición de múltiples puntos y modelar una curva. Esto requerirá una medición de una saturado, y horno de muestra seca. Mediciones in-situ Las mediciones in situ de suelo se pueden hacer con el equipo KD2Pro , sin embargo hay que señalar que una sola medición del punto no es necesariamente representativa de las propiedades térmicas del suelo en todo momento. El contenido de humedad, que cambia con frecuencia en la mayoría de condiciones de campo, se puede aumentar la resistividad térmica por un factor de cinco o más. Esto es especialmente importante tener en cuenta al instalar los cables eléctricos enterrados, o bomba de calor geotérmica.

 

Un saludo,

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Guía para saber más de las Propiedades Térmicas del suelo

Hola a tod@s,

Queréis saber más o tenéis dudas sobre las Propiedades térmicas? Cómo se definen, en qué unidades se expresan, cómo se miden y sobretodo, qué aplicaciones directas les podamos dar?

En este enlace podéis descargaros la guía de fundamentos y aplicaciones de Propiedades Térmicas de Decagon devices Inc.

Para más dudas y consultas en info@lab-ferrer.com

Un saludo,

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¿Cabañas de pastor buenos aislantes térmicos?

La cabañas de pastor se caracterizan para tener un efecto de aislante térmico de la temperatura ambiente. Se ha caracterizado térmicamente el suelo y la piedra que forman una cabaña y se ha simulado el efecto amortiuador de la calor y el desfase que hay entre los ciclos diurnos y nocturnos.

La presencia de una capa de tierra compactada de unos 40 cm de espesor encima de la piedra, produce un efecto amortizador y desfasante en el tiempo de la temperatura exterior a la interior. Estos efectos se pueden observar en ciclos diarios y en un ciclo anual con datos de temperatura registrados in siu.

Caracterización térmica:

Des del punto de vista de transmisión de calor, las propiedades que nos interesan son la Conductividad térmica (K), Calor Específico (CE) y la Difusividad (D).

A continuación se presenta la caracterización térmica que ha realizado LabFerrer de una cabaña de pastor con el equipo KD2Pro.

Densidad seca (Mg·m-3)Conductividad

(W·m-1·ºC-1)

Calor específico

(MJ·m-3·ºC-1 )

Difusividad

(mm2·s-1)

Tierra seca y compactada1.610.411.490.27
Tierra húmeda y compactada1.611.473.700.40
Roca2.401.681.990.84

Se puede observar, que la tierra seca y compactada es más aislante (menor conductividad) y también es la que suaviza las variaciones externas de temperatura y crea un mayor desfasamiento de tiempo entre el exterior y el interior.

Efectos a nivel diurno:

La Figura 1, muestra una serie de tres días, con la temperatura exterior e interior medidas cada 15 minutos.  El efecto más grande de la cabaña es la reducción substancial de la temperatura interior, la disminución de la amplitud de las oscilaciones (de 10 a 1 ºC) y ligeramente del desfasamiento del momento de máximo y mínimo.

Temp cabana pastorEfectos a nivel anual:

En este caso, se ha utilizado un modelo sencillo (Surftemp, G. Campbell, 1985) para simular el flujo de calor y observar las oscilaciones de temperatura diária y anual dentro y fuera de una caa de tierra compactada seca.

Temp anual cabanaSe observa como se suaviza la variación de temperatura y como hay un desfasamiento en el día del año.

Para saber más contacte con LabFerrer en info@lab-ferrer.com

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Mezcla de bentonita para relleno de vainas de perforación

Hola a todos,

Para ejecutar instalaciones de cables de alta tensión, a parte de realizar un estudio de las propiedades térmicas del terreno, también hay que realizar un estudio de de las propiedades térmicas del fluido que rellena la tubería dónde pasará el cable ya que es el elemento que estará más en contacto con el cable de alta tensión.

perforació horitzontal

Las condiciones que tiene que cumplir el sistema son las siguientes:

– El sistema tiene que ser estanco para no perder agua y variar la composición del fluido.

– En el interior de la tubería el fluido no puede formar bolsas de aire, ya que en caso contrario, las propiedades térmicas del sistema no serían favorables.

– El fluido de relleno tiene que cumplir unos umbrales de resistividad térmica determinados, de manera que las condiciones del sistema sean lo más favorables posibles.

– La caracterización térmica de dicho fluido, deberá ser determinada y certificada por un laboratorio externo.

Se sugieren varias normas para realizar los ensayos:

– calor específico volumétrico: SSSA. Methods of soil Analyis. Dane and Topp Ed.

– Dual-probe Heat-pulse Method.

– Resistividad Térmica del terreno: ASTM 5334-08/IEE 442-1981

El departamento de bentonita_KD2propropiedades térmicas de LabFerrer, SoilRho seguimos estas normas para determinar las propiedades térmicas de materiales porosos, hormigones, rocas y fluidos.

Además somos capaces de determinar la composición de la mezcla de bentonita con agua para que cumpla con la con las condiciones que tiene que cumplir dicho fluido.

Para más información contacte con nosotros en info@lab-ferrer.com

¡Un saludo!

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Efecto de aislantes térmicos en materiales de construcción

¡Hola a todos!

Durante este verano el equipo del SoilRho a comprobado el efecto de productos aislantes térmicamente de materiales de construcción. De esta forma, se puede determinar, cuantificar y asegurar que al aplicar estos productos en una fachada, vivienda, edificio… Sea más eficiente térmicamente.

Para realizar estos ensayos se ha utilizado el equipo KD2Pro con el sensor RK-1 .

En la siguiente figura se observa la sección de una muestra de mortero. La muestra ha sido dividido en zonas y cada una de ellas tratado con un producto aislante distinto.

IMG_20140819_111441

Se puede observar que después de aplicar los distintos productos la absorción de agua es distinta, dando una variación de la conductividad o resistividad térmica distinta.

En la siguiente figura se puede observar como el producto aplicado en la superficie de la muestra repela el agua.

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Si queréis realizar un ensayo de este tipo y determinar la capacidad de aislamiento térmico de vuestro  producto, no dudéis en contactar con nosotros en info@lab-ferrer.com

¡Un saludo!

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¿Cuál es el sensor más adecuado para medir propiedades térmica?

Hola,

¿Necesitáis medir propiedades térmicas de materiales de construcción, suelos, rocas o líquidos?

El equipo KD2Pro es un sistema de Decagon Devices Ins., que permite medir propiedades térmicas de varios materiales de manera fácil y precisa.

Existen distintos tipos de sensor, que se tienen que utilizar en función del material a caracterizar térmicamente:

RK-1, para medir conductividad o resistividad térmica de  hormigones, rocas, morteros…

TR-1, para medir conductividad o resistividad térmica de  suelos.

SH-1, para medir la Difusividad y Calor específico de suelos.

KS-1, para medir conductividad o resistividad térmica de fluidos.

Si queréis  conocer las especificaciones técnicas de cada uno de ellos, ampliar la imagen siguiente.

tr1,rk1,sh1,ks1

 

Si queréis comparar los sensores o decidir cuál es el más adecuado para vuestra apliación, lo podéis hacer ampliando la imagen siguiente.

comparacions

 

Para más información, podéis contactar con nosostros a través de este blog o escribiendo un mail a info@lab-ferrer.com

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¡Un saludo!

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