Conductividad térmica de materiales de construcción: qué significa el indicador + tabla de valores

El negocio de la construcción implica el uso de cualquier material adecuado. Los criterios principales son seguridad para la vida y la salud, conductividad térmica, fiabilidad. Los siguientes son precio, estética, versatilidad, etc.

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

¿Qué es el material de construcción KTP?

Teóricamente, y prácticamente lo mismo, con los materiales de construcción, como regla, se crean dos superficies: externa e interna. Desde el punto de vista de la física, una región cálida siempre tiende a una región fría.

En relación con el material de construcción, el calor tenderá de una superficie (más cálida) a otra (menos cálida). Aquí, de hecho, la capacidad de un material con respecto a dicha transición se llama coeficiente de conductividad térmica o, en la abreviatura, KTP.

Esquema 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 de material de construcción

La característica de una subestación transformadora generalmente se basa en pruebas, cuando se toma una muestra experimental de 100x100 cm y se le aplica el efecto térmico, teniendo en cuenta una diferencia de temperatura de dos superficies de 1 grado. El tiempo de exposición es de 1 hora.

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

Por defecto, la conductividad térmica de varios materiales para la construcción con un valor de menos de 0.175 W / m ° C, equipara estos materiales a la categoría de materiales aislantes.

La producción moderna ha dominado la tecnología de fabricación de materiales de construcción, cuyo nivel de subestaciones transformadoras es inferior a 0,05 W / m ° C.Gracias a estos productos, es posible lograr un efecto económico pronunciado en términos de consumo de recursos energéticos.

Influencia de los factores en el nivel de conductividad térmica.

Cada material de construcción individual tiene una estructura específica y tiene un tipo de condición física.

Las bases de esto son:

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

Todos estos son factores de influencia. La composición química y las impurezas también tienen cierto efecto sobre el nivel de KTP. La cantidad de impurezas, como lo ha demostrado la práctica, tiene un efecto particularmente expresivo sobre el nivel de conductividad térmica de los componentes cristalinos.

Materiales de construcción aislantes: una clase de productos para la construcción, creada teniendo en cuenta las propiedades de KTP, cerca de las propiedades óptimas. Sin embargo, lograr una conductividad térmica perfecta mientras se mantienen otras cualidades es extremadamente difícil

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

Materiales de construcción con KTP mínimo

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

Desde el punto de vista del uso de aire seco en la estructura de un material de construcción, se necesita un diseño donde el aire seco resida dentro de numerosos espacios cerrados de pequeño volumen. Estructuralmente, dicha configuración está representada en la imagen de numerosos poros dentro de la estructura.

De ahí la conclusión lógica: los materiales de construcción, cuya estructura interna es una formación porosa, deben tener un bajo nivel de KTP.

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

La creación de un material de construcción con una conductividad térmica mínima se ve facilitada por la estructura porosa. Cuantos más poros de diferentes volúmenes estén contenidos en la estructura del material, mejor será aceptable obtener KTP

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

En particular, se utilizan las siguientes tecnologías:

• espuma
• formación de gas;
• suministro de agua;
• hinchazón
• introducción de aditivos;
• crear marcos de fibra.

Cabe señalar: el coeficiente de conductividad térmica está directamente relacionado con propiedades tales como densidad, capacidad térmica, conductividad térmica.

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

λ = Q / S * (T₁-T₂) * t,

Donde:

• Q - cantidad de calor;
• S - espesor del material;
• T₁, T₂ - temperatura en ambos lados del material;
• t - tiempo.

La densidad media y la conductividad térmica son inversamente proporcionales a la porosidad. Por lo tanto, en función de la densidad de la estructura del material de construcción, la dependencia de la conductividad térmica puede calcularse de la siguiente manera:

λ = 1.16 √ 0.0196 + 0.22d² – 0,16,

Donde: d Es el valor de densidad. Esta es la fórmula de V.P. Nekrasov, lo que demuestra la influencia de la densidad de un material en particular sobre el valor de su KTP.

El efecto de la humedad sobre la conductividad térmica de los materiales de construcción.

Nuevamente, a juzgar por los ejemplos del uso de materiales de construcción en la práctica, se revela el efecto negativo de la humedad en los materiales de construcción de los materiales de construcción. Se nota: cuanto más humedad está sujeta el material de construcción, mayor es el valor del KTP.

De diversas maneras, buscan proteger el material utilizado en la construcción de la humedad. Esta medida está justificada, dado el aumento en el coeficiente de material de construcción húmedo

Es fácil justificar tal momento. El efecto de la humedad en la estructura del material de construcción se acompaña de humidificación del aire en los poros y reemplazo parcial del aire.

Dado que el parámetro del coeficiente de conductividad térmica para el agua es de 0,58 W / m ° C, queda claro un aumento significativo en la conductividad térmica del material.

También se debe notar un efecto más negativo, cuando el agua que ingresa a la estructura porosa se congela adicionalmente, se convierte en hielo.

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

Una de las razones del abandono de la construcción en invierno a favor de la construcción en verano debe considerarse precisamente el factor de la posible congelación de ciertos tipos de materiales de construcción y, como resultado, una mayor conductividad térmica.

A partir de esto, se hacen evidentes los requisitos de construcción con respecto a la protección de los materiales de construcción aislantes contra la penetración de humedad. Después de todo, el nivel de conductividad térmica aumenta en proporción directa a la humedad cuantitativa.

No menos significativo es otro punto: todo lo contrario, cuando la estructura del material de construcción se somete a un calentamiento significativo. La 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 constituyen la base estructural del material de construcción.

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

Si, bajo un fuerte calentamiento, la mayoría de los materiales de construcción generalizados cambian la conductividad térmica hacia arriba, un fuerte calentamiento del metal conduce al efecto contrario: el coeficiente de transferencia térmica del metal disminuye

Métodos de determinación de coeficientes

Se utilizan diferentes métodos en esta dirección, pero de hecho, todas las tecnologías de medición se combinan mediante dos grupos de métodos:

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

La técnica estacionaria implica trabajar con parámetros que no cambian con el tiempo o varían de manera insignificante. Esta tecnología, a juzgar por las aplicaciones prácticas, permite contar con resultados más precisos de KTP.

Las acciones destinadas a medir la conductividad térmica, el método estacionario se pueden llevar a cabo en un amplio rango de temperatura - 20 - 700 ° C. Pero al mismo tiempo, la tecnología estacionaria se considera una técnica compleja y que requiere mucho tiempo, que requiere una gran cantidad de tiempo para su ejecución.

Un ejemplo de un aparato diseñado para realizar mediciones del coeficiente de conductividad térmica. Este es uno de los diseños digitales modernos que proporciona resultados rápidos y precisos.

Otra tecnología de medición no es estacionaria, parece más simplificada, ya que 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 los cuales se ha compilado una tabla de conductividad térmica de los materiales de construcción, que incluye casi todos los materiales necesarios para el sitio de construcción.

Una de las opciones para dicha tabla se presenta a continuación, donde KTP es el coeficiente de conductividad térmica:

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Conclusiones y video útil sobre el tema.

El video está dirigido temáticamente, lo que explica con suficiente detalle qué es KTP y "con qué se come". Después de revisar el material presentado en el video, hay muchas posibilidades de convertirse en un constructor profesional.

El punto obvio es que un constructor potencial necesita saber acerca de la conductividad térmica y su dependencia de varios factores. Este conocimiento ayudará a construir no solo una alta calidad, sino también un alto grado de confiabilidad y durabilidad del objeto. Usar el coeficiente en esencia es un ahorro real de dinero, por ejemplo, al pagar por los mismos servicios públicos.

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