Análisis térmico por método de elementos finitos en nuevos modelos de piezas cerámicas constructivas
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[1] Universidad Francisco de Paula Santander
Universidad Francisco de Paula Santander
Colombia
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- Localización: Mundo FESC, ISSN-e 2216-0388, ISSN 2216-0353, Vol. 11, Nº. 21, 2021, págs. 15-25
- Idioma: español
- Títulos paralelos:
- Thermal analysis by finite element method in new models of constructive ceramic pieces
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Resumen
- español
Considerando las oportunidades que presenta la porosidad para incrementar la resistencia térmica de materiales cerámicos, este estudio se articula desde el marco del diseño para añadir propiedades térmicamente eficientes a bloques de arcilla cocida en la generación de soluciones constructivas de bajo costo para climas tropicales cálidos. La investigación aplica como aditivo tecnológico residuos de madera añadiendo aserrín al 5% en una matriz de arcilla roja al 95% para fabricar un producto cerámico que presenta a su vez modificaciones en la morfología de los tabiques internos interrumpiendo la conductancia por puente térmico, y evalúa de forma comparativa la influencia del aumento de espesor en la pieza y la adición de paredes internas como técnicas para reducir la transmisión de calor en una unidad constructiva; el objetivo de este desarrollo es perfeccionar el desempeño térmico de un bloque cerámico tipo H10 como uno de los productos más demandado en la construcción de mampostería en la región Norte de Santander, Colombia. La metodología utilizada se divide en dos fases, en una primera etapa se desarrollan simulaciones térmicas en software ANSYS R16 para determinar perfiles de distribución de temperatura y flujo de calor estudiando en un primer análisis un bloque estándar de seis huecos rectangulares en una composición de 100% arcilla y en una segunda situación evaluando una pieza tipo bloque tradicional y tres casos con formas disipadoras de calor en una composición de 5% aserrín y 95% arcilla en las muestras; finalmente, se toman los especímenes que presentan mejor desempeño para ejecutar análisis físico-mecánicos implementando la Norma Técnica Colombiana 4017 que permitan caracterizar la viabilidad técnica del producto. Los resultados muestran la efectividad de las estrategias aplicadas para reducir la transmisión de calor, presentando una oportunidad de desarrollo en las formas disipadoras de los tabiques y en la implementación de sustitutos residuales formadores de poros para productos cerámicos, rescatando características de una pieza tradicional para configurar unidades constructivas más eficientes.
- English
Considering the opportunities presented by porosity to increase the thermal resistance of ceramic materials, this study is articulated from the design framework to add thermally efficient properties to fired clay blocks in the generation of low-cost construction solutions for Norte de Santander, Colombia a warm tropical climate. The research uses as a technological additive sawdust to generate porosity to a ceramic product that presents morphological modifications in the internal partitions interrupting the conductance by thermal bridge, and evaluates comparatively the influence of the increase of thickness in the piece and the addition of internal walls as techniques to reduce heat transmission. The methodology is developed from thermal simulations in ANSYS R16 software to determine temperature distribution and heat flow profiles in a traditional block-type piece and three samples with dissipative forms in a composition of 5 % sawdust and 95% clay, taking the specimens with the best performance to execute physical-mechanical analyses implementing Colombian Technical Standard 4017. The results present an opportunity for development in the dissipative forms of the partitions and in the implementation of residual pore forming substitutes, rescuing characteristics of a traditional piece to configure more efficient construction units.
- español
