Resistencia Térmica en Muros de Adobe

Resistencia térmica a través de un muro de  Adobe Temas Especiales de Construcción

Integrantes López Gámez Mirian Guadalupe aldez !eltrán Leonel Guadalupe

Índice

Introducción La construcción de obras civiles desde tiempos mu" remotos conlleva a una gran cantidad de variables a considerar# desde sus aspectos técnicos# económicos " de e$iciencia en la e%ecución de la misma& La construcción 'a tomado gran auge desde su descubrimiento# pero desde los comienzos de las obras civiles nunca el ser 'umano se preocupó por entender lo (ue realmente conlleva construir) *o $ue sino 'asta el siglo ++ cuando se mostró interés por el cuidado del medio ambiente " se empezó a me%orar la $orma de construir las obras civiles& ,ebido a los métodos modernos " la $alta de ética pro$esional# la construcción de obras civiles $orma parte de los principales problemas ambientales (ue se ven desde la antig-edad 'asta 'o" en d.a) parte de los problemas son analizados desde el punto de vista social# el tipo de construcciones# los materiales utilizados# los componentes (ue $orman la obra " su relación con las variables climáticas " el medio ambiente# as. mismo involucrándose directamente con el uso irracional de la energ.a eléctrica& Teniendo en cuenta la problemática ambiental generada por la construcción de obras civiles# la necesidad de controlar la cantidad de problemas generados " la b/s(ueda de nuevos métodos constructivos para reducir dic'a problemática# se 'an creado distintos caminos para una vivienda sustentable# no obstante no es posible para un estudiante atacar todas las variables causantes de la contaminación ambiental debida a la construcción de obras civiles# por esa razón nos damos a la tarea de realizar el siguiente estudio teórico & La problemática (ue se abarcara en el siguiente pro"ecto de investigación será la relacionada con el con$ort térmico 'umano# la cual nos engloba las variables de trans$erencia de calor# la resistencia térmica# conductividad térmica de los materiales# aislamiento# entro otros& Lo anterior con el $in de reducir el uso ine$iciente de la energ.a eléctrica# generando un me%or ambiente social para los 'abitantes o usuarios de las obras civiles# (ue en el caso particular se 'ablará de la vivienda de interés social& ,ependiendo de la ubicación geográ$ica " las variables climáticas del lugar# se derivan problemáticas de acondicionamiento térmico de las edi$icaciones# (ue a su vez genera $alta de adecuación térmica "a sea por $rio o calor Esto nos da un punto de partida acerca de lo antes descrito de los altos consumos en la energ.a eléctrica " sus altos costos& En base a lo antes mencionado se 'ará un desglosé del estudio teórico# buscando siempre comparar resultados con otros pro"ectos de distintos sistemas constructivos para (ue# de esa manera# se le pueda dar solución a la principal problemática0 1La $alta de Con$ort Térmico 2umano3

Sistema constructivo 4e analizará el comportamiento térmico de un metro cuadrado de piezas de Adobe con las dimensiones siguientes0 5 cm 6 75 cm 6 75 cm 84e considerará una pieza cuadrada de adobe para $acilitar su amarre9# las piezas de adobe serán pegadas con el mismo material de su previa elaboración 8tierra arcillosa9 con un espesor de : cm tanto 'orizontal como verticalmente) La mezcla contará con material vegetal para lograr su per$ecta unión molecular entre la arena# las arcillas " el limo) cada cuatro 'iladas se colocarán tiras de ca;a seca " madura para re$uerzo# las ca;as colocadas verticalmente serán ancladas a la cimentación) Al $inal de los muros se colocara una viga solera de madera) en cuanto al acabado del muro# por decisión unánime# se utilizará un acabado aparente del mismo material de $abricación del adobe con un espesor de :&< cm para evitar la corrosión " la e6posición natural del muro a la intemperie&  A continuación se 'ará re$erencia al proceso constructivo de los adobes# as. como algunos aspectos técnicos sobre su elaboración&

Selección de tierras Suelos apropiados La tierra para $abricar adobes debe de estar $ormada por :&B oner la botella sobre una mesa " esperar (ue todas las part.culas de arena reposen en el $ondo& Las part.culas de arena reposaran inmediatamente& Las part.culas de limos " arcillas durante algunas 'oras& F cm& La altura no debe ser ma"or a ?F cm en lo posible&

La relación entre la longitud " la altura debe de ser apro6imadamente de > a ? para permitir un traslape 'orizontal en proporción : a ?# lo cual brinda seguridad ante el e$ecto de corte producido por los sismos&

or $acilidades constructivas " de comportamiento mecánico se recomienda la $orma cuadrada del adobe " las dimensiones más adecuadas para su $abricación son0 5 cm 6 75 cm 6 75 cm# pues al a;adir la %unta con espesor promedio de : cm sus dimensiones $inales de traba%o ser.an0 ?F cm 6 >F cm 6 >F cm&

Preparación del barro Remo%ar el suelo " retirar las piedras ma"ores a < mm u otros elementos e6tra;os# as. mismo mantener el suelo en reposo durante :> 'oras# lo cual $acilitara el mezclado&

ezclado  Agregar al barro la cantidad de agua necesaria " realizar el mezclado con palas " rastrillos o en su caso con los pies# pisando " caminando enérgicamente&  Agregar a la mezcla materias inertes compuestas de $ibra o pasto seco con una proporción del :F= en volumen& En caso de utilizar as$alto como estabilizador# incorporarlo a la mezcla antes de la pa%a " mezclarlo adecuadamente 'asta (ue desaparezcan las manc'as de as$alto&

 Antes de realizar el moldeo# se recomienda veri$icar la 'umedad correcta de la mezcla mediante la siguiente prueba0 ?B Tomar un pu;ado de la mezcla " 'acerlo bola& :B ,e%arla caer al suelo desde una altura apro6imada de ? metro& 7B 4i se rompe en pocos pedazos grandes# (uiere decir (ue 'a" su$iciente agua# si se aplasta sin romperse# 'a" demasiada agua) " si se pulveriza en muc'os pedazos pe(ue;os# $alta agua&

oldeo El moldeo puede ser el tradicional# utilizando moldes sin $ondo " vaciando la mezcla en el mismo directamente sobre el tendal# o también utilizando moldes con $ondo# (ue permite producir adobes más uni$ormes# más resistentes " de me%or  presentación& El $ondo del molde debe 'acerse con un acabado rugoso " con ranuras de apro6imadamente : mm en los e6tremos& Los moldes serán de madera capillada de buena calidad# puede prolongarse su vida /til protegiendo los bordes con placas metálicas&

ara la $abricación de los moldes debe considerarse el encogimiento del adobe durante el secado# el cual puede determinarse con adobes de prueba# de tal manera (ue el adobe seco corresponda a las dimensiones previas del dise;o& El moldeo se e$ect/a de la siguiente manera0

?& Llevar el molde " esparcir arena $ina en sus caras interiores antes de cada uso& :& Dormar una bola con el barro " tirarla con $uerza al molde& Esta debe ser  su$icientemente grande para llenar toda la capacidad del molde# por(ue no deberán 'acerse rellenos posteriores&

7& ara cortar los e6cesos de mezcla " empare%ar la super$icie utilizar una regla de madera& >& ,esmoldar con suaves sacudidas verticales& *ota0 4i al retirar el molde el adobe se de$ormo es por(ue el barro tiene muc'a agua# por otro lado si el adobe se ra%a o se (uiebra es por(ue el barro está mu" seco&

Secado ! almacenamiento ara el secado de los adobes# utilizar una super$icie 'orizontal# limpia " libre de impurezas orgánicas o sales& Este tendal deberá poder albergar la producción de una semana# tendrá (ue ser lec'ado en épocas mu" calurosas o lluviosas& Espolvorear arena $ina sobre toda la super$icie del tendal para evitar (ue se peguen los adobes&

Luego de 7 d.as se podrán poner de canto " al cabo de una semana se deberán apilar&

"ontrol de calidad 4i a las > semanas el adobe de prueba presenta grietas o de$ormaciones# se debe agregar pa%a al barro&

4i a las > semanas el adobe de prueba no resiste el peso de un 'ombre se debe agregar arcilla al barro&

#spectos constructivos uros $ormas %&sicas "riterios para el dimensionamiento de muros La longitud de un muro tomado entre dos contra$uertes o dos muros perpendiculares a él# no debe ser ma"or (ue ?F veces su espesor&

La altura má6ima de los muros no debe ser ma"or (ue 5 veces su espesor&

Todos los vanos deberán estar centrados& El anc'o de un vano no debe ser ma"or  (ue ?&:F metros& La distancia entre una es(uina " un vano no debe ser in$erior a 7 veces el espesor del muro " como m.nimo F&F metros& La suma de los anc'os de

vanos en una pared# no debe ser ma"or (ue la tercera parte de su longitud& El empotramiento de un dintel aislado no debe ser in$erior a >F cm&

'euerzos Las construcciones de adobe serán re$orzadas para resistir adecuadamente las solicitaciones s.smicas& El re$uerzo en los muros será 'orizontal "o vertical& Como re$uerzo 'orizontal de muros se puede utilizar0 ca;a o similares en tiras colocadas 'orizontalmente cada > 'iladas como má6imo# cocidas en los encuentros& 4e re$orzará la %unta (ue coincide con el nivel superior e in$erior de todos los vanos& ,eberán coincidir los niveles superiores de los vanos 8puertas " ventanas9& Como re$uerzo vertical# se deberán colocar ca;as "a sea en un plano central entre unidades de adobe# o en alveolos de m.nimos < cm de diámetro de%ados en los blo(ues& En ambos casos se asegurara la ad'erencia rellenando los vac.os con mortero& El re$uerzo vertical de ca;a deberá estar anclado a la cimentación " $i%ado a la solera superior& 4e usara ca;a madura " seca&

En la parte superior de los muros se colocara necesariamente una viga solera (ue en lo posible debe coincidir con los dinteles de puertas " ventanas& En todos los encuentros las vigas soleras en un mismo nivel estarán $irmemente unidas para evitar (ue se abran& En los limpanos en su parte más alta se colocará adicionalmente otra viga solera& La viga solera se anclara al muro& En el caso de usar re$uerzos verticales# se podrá realizar el ancla%e de la viga solera# tal como se muestra en la siguiente $igura0

La viga solera puede ser de madera aserrada o de concreto armado&

ipos de amarre 4eg/n la $orma del adobe# "a sea rectangular o cuadrado# tendremos distintos tipos de amarre& Los adobes deben (uedar per$ectamente trabados en todas las situaciones de encuentros de muros&

 A9 El amarre de cabeza se utiliza con adobes rectangulares

!9 Con el adobe cuadrado se utiliza un solo tipo de amarre

#lba*iler+a El asentado de los adobes sigue procedimientos similares a otras alba;iler.as& Los adobes deberán 'aber completado su proceso de secado# ser limpiados " mo%ados antes del asentamiento para (ue no absorban el agua del mortero " 'a"a una buena ad'erencia entre el adobe " el mortero& El mortero se prepara con barro " pa%a en $orma similar a la mezcla (ue se utiliza para la $abricación de adobes& Las proporciones en volumen de los materiales son ? de barro por ? de pa%a o pasto seco& Las %untas 'orizontales " verticales no deberán e6ceder de : cm " deberán ser  llenadas completamente&

,eberán evitarse los empalmes del re$uerzo de ca;a# en casos indispensables tendrán una longitud de >F cm " serán asegurados con alambre *o& ?H& Evitar la continuidad de %untas verticales en los vanos&

ara colocar el re$uerzo 'orizontal de ca;a se distribu"e la mitad de la mezcla de asentado sobre los adobes# se colocan las ca;as partidas en tiras# se cubre con el resto de la mezcla " se procede a asentar los adobes de la siguiente 'ilada& En los encuentros los re$uerzos se amarran entre s.# con soguilla o alambre *o& ?H&

'evestimientos 4e recomienda el revestimiento de los muros para protegerlos de la 'umedad&

2a" di$erentes $ormas de revestir el muro# depende del material (ue se use " de la $orma como se $i%a al muro& or e%emplo# la tierra o el "eso se ad'ieren $ácilmente# mientras (ue el cemento necesita un sistema de $i%ación& El material del revestimiento debe ser seme%ante al material del muro para (ue se ad'iera " no se desprenda& 4e recomiendan las siguientes alternativas0 ?& Revestimiento de "eso con cal0 rimer capa revestirla con tierra# segunda capa revestir ? parte de "eso más ? parte de arena "

1 10

 parte de cal&

:& Revestimiento de tierra con cal0 tilizar una mezcla compuesta de < partes de tierra " ? parte de cal apagada&

'ecomendaciones b&sicas • • •

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La casa debe ser de un solo piso Encuentro de muros a escuadra anos ale%ados a una distancia igual a < veces el espesor del muro " como m.nimo F&F metros& Muros ba%os# altura 5 veces su espesor  anos de puertas " ventanas c'icos Largo de muros má6imo ?F veces su espesor& !uenos amarres en los muros sar viga collar  sar re$uerzos 'orizontales de ca;a cada > 'iladas sar re$uerzos verticales de ca;a en los encuentros de muros sar moc'etas " contra$uertes !uena calidad " poca altura del adobe !uena traba entre adobes " %untas verticales alternadas ,e pre$erencia se debe utilizar adobes cuadrados por(ue conducen a una solución de amarre de encuentros de muros " permite la incorporación de moc'etas# (ue es una solución para conseguir una ma"or longitud de ancla%e del re$uerzo 'orizontal# as. como contra$uertes# (ue es una solución para salvar claros de muros largos& La longitud m.nima de la moc'eta será igual al espesor del muro

"aracter+sticas térmicas del material Los materiales utilizados en la construcción no obstante tienen cualidades iguales# cada material depende de sus caracter.sticas propias " por ello es importante de$inir las propiedades de los materiales utilizados en este pro"ecto teórico ,  Aun(ue son pocos los materiales utilizados se enlistaran sus propiedades en la siguiente tabla&

aterial

"onductivida d térmica W  m℃

-.

#dobe "oncreto "a*a Pasto Solera adera #gua #ire #rcilla #rena

F&< F&F>< ?&F F&?7 F&H F&77

Peso especiico γ 

=

 Kg m

3

?HFF&FF :>FF&F ?F&FF HFF&FF ?F&F ?FFF&FF ?&: :FFF&FF ?>FF&FF

"alor  especiico J   Kg ∙ ° K 

B 57@&F ?7FF&F B B ?75?&F >?5H&F ?FFF&F 5@&F @5< C Temperatura interior0 :5 C

ranserencia de calor ! resistencia térmica "ondiciones del e/ercicio 0 Calcular teóricamente la resistencia térmica 8 R=

℃

W 

9 " el $lu%o de calor 8

Q W  9 de una pieza de Adobe# considerando un estado estacionario del =

sistema en una vivienda ubicada en 2ermosillo# 4onora un :< de %ulio a las :0FF p&m& Con una temperatura e6terior de >< ℃ # el área de la sección será de AK 75&F cm 6 5&F cm&  $inalmente el coe$iciente de conductividad térmica K F&