Coeficiente de conductividad térmica de los materiales de construcción: ¿qué significa el indicador + tabla de valores?

La construcción implica el uso de cualquier material adecuado.Los criterios principales son la seguridad para la vida y la salud, la conductividad térmica y la confiabilidad. A esto le sigue el precio, las propiedades estéticas, la versatilidad de uso, etc.

Consideremos una de las características más importantes de los materiales de construcción: el coeficiente de conductividad térmica, ya que de esta propiedad depende en gran medida, por ejemplo, el nivel de confort en la casa.

¿Qué es el material de construcción KTP?

Teórica y prácticamente, los materiales de construcción suelen crear dos superficies: la exterior y la interior. Desde el punto de vista de la física, una región cálida siempre tiende hacia una región fría.

En relación con los materiales de construcción, el calor tenderá de una superficie (más cálida) a otra (menos cálida). De hecho, la capacidad de un material para sufrir dicha transición se denomina coeficiente de conductividad térmica o, abreviadamente, KTP.

Diagrama que explica el efecto de la conductividad térmica: 1 – energía térmica; 2 – coeficiente de conductividad térmica; 3 – temperatura de la primera superficie; 4 – temperatura de la segunda superficie; 5 – espesor del material de construcción

Las características del CTS suelen basarse en pruebas, cuando se toma una muestra experimental de 100x100 cm y se le aplica un efecto térmico, teniendo en cuenta la diferencia de temperatura de dos superficies de 1 grado. Tiempo de exposición 1 hora.

En consecuencia, la conductividad térmica se mide en vatios por metro por grado (W/m°C).El coeficiente se denota con el símbolo griego λ.

Por defecto, la conductividad térmica de diversos materiales de construcción con un valor inferior a 0,175 W/m°C equipara estos materiales a la categoría de aislantes.

La producción moderna ha dominado tecnologías para la producción de materiales de construcción cuyo nivel CTP es inferior a 0,05 W/m°C. Gracias a estos productos, es posible lograr un efecto económico pronunciado en términos de consumo de energía.

Influencia de factores sobre el nivel de conductividad térmica.

Cada material de construcción individual tiene una estructura específica y un estado físico único.

Las bases de esto son:

• dimensión de la estructura cristalina;
• estado de fase de la materia;
• grado de cristalización;
• anisotropía de conductividad térmica de cristales;
• volumen de porosidad y estructura;
• dirección del flujo de calor.

Todos estos son factores que influyen. La composición química y las impurezas también tienen cierta influencia en el nivel de CTP. La cantidad de impurezas, como ha demostrado la práctica, tiene un efecto especialmente pronunciado sobre el nivel de conductividad térmica de los componentes cristalinos.

Los materiales de construcción aislantes son una clase de productos para la construcción creados teniendo en cuenta las propiedades del PTS cercanas a las óptimas. Sin embargo, lograr una conductividad térmica ideal manteniendo otras cualidades es extremadamente difícil.

A su vez, el PTS está influenciado por las condiciones de funcionamiento del material de construcción: temperatura, presión, nivel de humedad, etc.

Materiales de construcción con transformador de paquete mínimo.

Según las investigaciones, el aire seco tiene un valor mínimo de conductividad térmica (aproximadamente 0,023 W/m°C).

Desde el punto de vista del uso de aire seco en la estructura de un material de construcción, se necesita una estructura donde el aire seco resida dentro de numerosos espacios cerrados de pequeño volumen. Estructuralmente, esta configuración se representa en forma de numerosos poros en el interior de la estructura.

De ahí la conclusión lógica: un material de construcción cuya estructura interna es una formación porosa debería tener un nivel bajo de CFC.

Además, dependiendo de la porosidad máxima permitida del material, el valor de la conductividad térmica se aproxima al valor de la conductividad térmica del aire seco.

La creación de un material de construcción con una conductividad térmica mínima se ve facilitada por una estructura porosa. Cuantos más poros de diferentes volúmenes contenga la estructura del material, mejor se podrá obtener CTP

En la producción moderna, se utilizan varias tecnologías para obtener la porosidad de un material de construcción.

En particular, se utilizan las siguientes tecnologías:

• espumoso;
• formación de gases;
• sellado de agua;
• hinchazón;
• introducción de aditivos;
• creando andamios de fibra.

Cabe señalar: el coeficiente de conductividad térmica está directamente relacionado con propiedades como la densidad, la capacidad calorífica y la conductividad de la temperatura.

El valor de la conductividad térmica se puede calcular mediante la fórmula:

λ = Q / S *(T₁-T₂)*t,

Dónde:

• q - La cantidad de calor;
• S - espesor del material;
• t₁, t₂ – temperatura en ambas caras del material;
• t - tiempo.

El valor medio de densidad y conductividad térmica es inversamente proporcional al valor de porosidad. Por lo tanto, basándose en la densidad de la estructura del material de construcción, la dependencia de la conductividad térmica del mismo se puede calcular de la siguiente manera:

λ = 1,16 √ 0,0196+0,22d² – 0,16,

Dónde: d – valor de densidad. Esta es la fórmula de V.P.Nekrasov, demostrando la influencia de la densidad de un material en particular sobre el valor de su CFC.

La influencia de la humedad en la conductividad térmica de los materiales de construcción.

Nuevamente, a juzgar por ejemplos del uso de materiales de construcción en la práctica, se revela el efecto negativo de la humedad en la calidad de vida de un material de construcción. Se ha observado que cuanta más humedad esté expuesta el material de construcción, mayor será el valor CTP.

De diversas formas se esfuerzan por proteger de la humedad el material utilizado en la construcción. Esta medida está plenamente justificada, dado el aumento del coeficiente para los materiales de construcción húmedos.

No es difícil justificar este punto. El efecto de la humedad sobre la estructura de un material de construcción va acompañado de la humidificación del aire en los poros y la sustitución parcial del aire ambiente.

Teniendo en cuenta que el parámetro de conductividad térmica del agua es de 0,58 W/m°C, resulta evidente un aumento significativo en la conductividad térmica del material.

También cabe señalar que el efecto más negativo se produce cuando el agua que entra en la estructura porosa se congela adicionalmente y se convierte en hielo.

En consecuencia, es fácil calcular un aumento aún mayor de la conductividad térmica, teniendo en cuenta los parámetros de conductividad térmica del hielo iguales a 2,3 W/m°C. Un aumento de aproximadamente cuatro veces en el parámetro de conductividad térmica del agua.

Una de las razones para abandonar la construcción de invierno en favor de la de verano debe considerarse precisamente el factor de la posible congelación de algunos tipos de materiales de construcción y, como resultado, un aumento de la conductividad térmica.

A partir de aquí se hacen evidentes las exigencias de la construcción en materia de protección de los materiales aislantes de la humedad. Después de todo, el nivel de conductividad térmica aumenta en proporción directa a la humedad cuantitativa.

No menos importante parece otro punto: lo contrario, cuando la estructura del material de construcción se somete a un calentamiento significativo. Una temperatura excesivamente alta también provoca un aumento de la conductividad térmica.

Esto sucede debido a un aumento en la energía cinemática de las moléculas que forman la base estructural del material de construcción.

Es cierto que existe una clase de materiales cuya estructura, por el contrario, adquiere mejores propiedades de conductividad térmica en modo de alto calentamiento. Uno de esos materiales es el metal.

Si, bajo un fuerte calentamiento, la mayoría de los materiales de construcción más utilizados cambian su conductividad térmica hacia un aumento, un fuerte calentamiento del metal produce el efecto contrario: la conductividad térmica del metal disminuye.

Métodos para determinar el coeficiente.

Se utilizan diferentes técnicas en esta dirección, pero de hecho todas las tecnologías de medición están unidas por dos grupos de métodos:

1. Modo de medición estacionario.
2. Modo de medición no estacionario.

La técnica estacionaria implica trabajar con parámetros que permanecen sin cambios con el tiempo o cambian en pequeña medida. Esta tecnología, a juzgar por las aplicaciones prácticas, nos permite contar con resultados de CFT más precisos.

El método estacionario permite realizar acciones destinadas a medir la conductividad térmica en un amplio rango de temperatura: 20 – 700 °C. Pero al mismo tiempo, la tecnología estacionaria se considera una técnica compleja y que requiere mucha mano de obra y que requiere mucho tiempo para su ejecución.

Un ejemplo de un dispositivo diseñado para medir la conductividad térmica. Este es uno de los diseños digitales modernos que proporciona resultados rápidos y precisos.

Otra tecnología de medición, no estacionaria, parece más simplificada y requiere de 10 a 30 minutos para completar el trabajo. Sin embargo, en este caso el rango de temperatura es significativamente limitado. Sin embargo, la técnica ha encontrado una amplia aplicación en el sector manufacturero.

Tabla de conductividad térmica de materiales de construcción.

No tiene sentido medir muchos materiales de construcción existentes y ampliamente utilizados.

Todos estos productos, por regla general, se han probado repetidamente, sobre la base de lo cual se ha compilado una tabla de conductividad térmica de materiales de construcción, que incluye casi todos los materiales necesarios en un sitio de construcción.

A continuación se presenta una versión de dicha tabla, donde KTP es el coeficiente de conductividad térmica:

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Conclusiones y vídeo útil sobre el tema.

El vídeo está orientado temáticamente y explica con suficiente detalle qué es KTP y “con qué se come”. Después de familiarizarse con el material presentado en el video, tiene muchas posibilidades de convertirse en un constructor profesional.

Lo obvio es que un constructor potencial debe conocer la conductividad térmica y su dependencia de varios factores. Este conocimiento le ayudará a construir no sólo con alta calidad, sino también con un alto grado de confiabilidad y durabilidad del objeto. Usar un coeficiente esencialmente significa ahorrar dinero, por ejemplo, al pagar los mismos servicios públicos.

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