Caracterización de la cerámica para su empleo como material de enfriamiento evaporativo en la envolvente de los edificios
- Autores: Sofía Melero-Tur
- Directores de la Tesis: Francisco Javier Neila González (dir. tes.), Alfonso García Santos (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad Politécnica de Madrid ( España ) en 2016
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Carlos Olmos Mecha (presid.), Soledad García Morales (secret.), Rafael Fort González (voc.), Mónica Álvarez de Buergo Ballester (voc.), Tan Hongwei (voc.)
- Materias:
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- Resumen
El presente trabajo de investigación tiene como propósito identificar el tipo de cerámica que más eficientemente se comporta a evaporación y a enfriamiento, con el objeto de ser integrado en la envolvente de los edificios para reducir su carga de refrigeración.
La cerámica es un buen material para ser empleado para la refrigeración por evaporación. Es un sólido poroso inerte que, tras ser sometido a cocción a temperaturas por encima de los 900ºC, resulta uno de los materiales que mejor se comportan como contenedor de agua en su red capilar, con la capacidad de liberarla por evaporación al mismo tiempo que se enfría su superficie.
La metodología general de investigación, se divide en tres etapas: • Búsqueda y análisis del estado de la técnica y de la investigación.
• Estudio teórico de la eficacia del Enfriamiento Evaporativo (EE) y su potencial aplicación como estrategia de enfriamiento pasivo en la arquitectura.
• Etapa experimental, desarrollada en tres fases: una primera de definición de los parámetros determinantes del EE en piezas cerámicas, una segunda de selección cerámica y diseño de ensayos experimentales y una tercera de caracterización de la cerámica bajo criterios de evaporación y de enfriamiento.
El recorrido por el estado de la cuestión ha identificado las aplicaciones tecnológicas y las investigaciones científicas que emplean el Enfriamiento Evaporativo con piezas cerámicas como técnica de enfriamiento. Como resultado, se ha obtenido una tabla de clasificación de sistemas de EE y se ha constatado que el conjunto de ejemplos están centrados en aplicaciones (diseño de piezas o sistemas), pero, sin embargo, no existe un estudio de las propiedades del material cerámico como material de enfriamiento por evaporación.
El estudio teórico de la eficacia del empleo del EE como estrategia de enfriamiento pasivo en la arquitectura, se ha realizado en base al cálculo del porcentaje de confort extendido empleando técnicas de Enfriamiento Evaporativo Directo e Indirecto (EED / EEI). Como resultado, se obtienen unos mapas para el ámbito español de potencial de aplicación del EED y EEI. A partir de los cuales se comprueba que mediante EE se puede llegar a confort en prácticamente la totalidad de las horas de los días más cálidos del año en muchas localidades españolas.
La metodología experimental se ha desarrollado en tres fases. En la fase inicial, se han definido los parámetros determinantes del EE en un medio cerámico mediante ensayos experimentales de capacidad de evaporación y de caracterización (total 12 ensayos). Los resultados muestran que el material cerámico tiene una gran influencia en la capacidad de evaporación y enfriamiento en las piezas cerámicas, apoyando la hipótesis inicial y la necesidad de caracterizar el material.
La primera fase empírica se centró en la selección cerámica y el diseño de los ensayos experimentales de comportamiento hídrico. Se seleccionaron muestras de 5 tipos de cerámica. Se realizaron ensayos de caracterización, 4 tipos, y ensayos experimentales de comportamiento hídrico, 6 tipos (total 123 muestras ensayadas). Los resultados obtenidos, por un lado, determinan cuál es el tipo de cerámica que más eficientemente se comporta a EE y, por otro, son la base para el diseño de los ensayos experimentales de comportamiento hídrico definitivos de la última fase.
Para la segunda fase experimental se seleccionaron cerámicas de fabricación manual representativas del conjunto del ámbito español. Se realizaron ensayos de caracterización, 7 tipos, y ensayos de comportamiento hídrico, 4 tipos (total 193 muestras ensayadas). Los resultados de caracterización han permitido establecer las características de la cerámica que más eficientemente se comporta en los ensayos experimentales de comportamiento hídrico.
Al final de la investigación se han identificado las características de la cerámica que más eficientemente enfría por evaporación, aportando datos de porosidad, absorción, color, rugosidad y mineralogía; así como datos de referencia de su comportamiento hídrico como es el ratio de evaporación y temperatura de equilibrio. Además, se aporta una metodología de ensayo específica original que permite evaluar la capacidad de enfriamiento eficiente de una pieza cerámica.
