ES2343300B1 - Composicion y procedimiento de aplicacion de materiales de cambio de fase (pcm) a la piedra natural. - Google Patents

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Abstract

Composición y procedimiento de aplicación de materiales de cambio de fase (PCM) a la piedra natural.
Este invento es una composición de materiales de cambio de fase (PCM) y su aplicación a la piedra natural con el objeto de mejorar sus propiedades térmicas.
Se utilizan distintos PCM en función del tipo de piedra y de la forma en la que se introduce o aplica a la piedra: El uso de los PCM en polvo, emulsiones, etc., depende de la porosidad de la piedra y de la forma en las que se apliquen los PCM.
Los PCM se incorporan a la piedra natural como:
Capa sobre la superficie de la piedra.
Como masilla aplicada en la superficie trasera de la piedra natural.
Como capa de refuerzo (por ejemplo, en forma de mortero) aplicada en la superficie trasera de la piedra natural.
Impregnación por inmersión de la piedra en una solución con PCM.

Description

Composición y procedimiento de aplicación de materiales de cambio de fase (PCM) a la piedra natural.
Objeto de la invención
El sector industrial al que pertenece este invento es el de materiales de construcción.
Este invento tiene como objeto la descripción de la composición y del procedimiento de aplicación de materiales de cambio de fase (PCM: Phase Change materials) en capas o por impregnación a la piedra natural para mejorar sus propiedades térmicas (conductividad térmica y calor específico).
El uso de estos materiales respetuosos con el medio ambiente en la construcción de edificios, mejoraría notablemente la inercia térmica de los cerramientos y reduciría el consumo de energía de aparatos de climatización. La piedra natural es un material de construcción que puede contribuir de manera efectiva al ahorro de energía.
Antecedentes de la invención
El desarrollo económico y tecnológico mundial exige una mayor demanda de energía y mayores expectativas de comodidad (sistemas de calefacción y aire acondicionado). Sin embargo, los recursos energéticos son limitados y están relacionados con la emisión de gases perjudiciales, que son responsables del cambio climático, el calentamiento global y los problemas medioambientales. Los PCM se presentan como una solución para reducir la demanda energética mediante la adición de PCM a los materiales de construcción como el cemento, el yeso o las placas de yeso laminado.
- D. Zhang, Z. Li, J. Zhou, K, Wu, "Development of thermal energy storage concrete" ("Desarrollo de cemento almacenador de energía térmica"), Cement and Concrete Research, 34 (2004), 927-934.
- A. M. Khudhair, M. M. Farid, "A review on energy conservation in buildings applications with thermal storage by latent heat using phase change materials" ("Estudio sobre la conservación de energía en aplicaciones a la construcción mediante almacenamiento térmico por calor latente con materiales de cambio de fase"), Energy Conversión and Management, 45 (2004), 263-275.
Se han empleado varios compuestos químicos que se pueden utilizar como materiales de almacenamiento de calor latente: cera de parafina, ácidos grasos, sales hidratadas, etc.
El uso de los PCM como sistemas de almacenamiento térmico ha sido un tema de interés desde su primera aplicación en los años 40. Los PCM almacenan calor latente conforme la temperatura ambiente sube hasta el punto de fusión (los PCM cambian de estado sólido a estado líquido). Conforme la temperatura baja, los PCM vuelven al estado sólido y el calor latente es liberado. Esta absorción y liberación de calor tiene lugar a una temperatura constante, lo que resulta ideal para moderar las fluctuaciones de temperatura.
La propiedad de almacenamiento de energía térmica de los PCM se basa en su capacidad de almacenamiento del calor latente, debido a que se pueden almacenar grandes cantidades de energía en un volumen pequeño de PCM. Por consiguiente, los materiales que contienen PCM pueden absorber y liberar calor de una manera más eficiente que los materiales de construcción convencionales [D.W. Hawes, D. Feldman, "Latent heat storage in building materials" ("Almacenamiento de calor latente en materiales de construcción", Energy and Buildings, 20, 77-86 (1993)]. Sin embargo, para poder hacer un uso efectivo de los PCM es importante seleccionar el punto de fusión.
Los PCM se incorporan directamente a las placas de yeso para la construcción de tabiques en la fase de mezcla durante la producción del yeso. Feldman et al [D. Feldman, D. Banu, "Obtaining an energy storing building material by direct incorporation of an organic phase change material in gypsum wallboard" ("Obtención de un material de construcción con capacidad de almacenamiento energético mediante la incorporación directa de un material de cambio de fase en la placa de yeso para tabicación"), Solar Energy Materials, 22, 231-242 (1991)] incorporaron directamente estearato de butilo como PCM durante la producción del yeso consiguiendo aumentar diez veces la capacidad de almacenamiento térmico en comparación al yeso sin PCM.
Se han encontrado algunas referencias sobre el uso de los PCM para mejorar las propiedades del cemento o el yeso. Algunos autores [D.W. Hawes, D. Banu, D. Feldman, "Latent heat storage in concrete" ("Almacenamiento de calor latente"). Solar Energy Mater, 21, 61-80 (1990)] han estudiado el rendimiento térmico de los PCM en diferentes tipos de bloques de cemento. El almacenamiento térmico en cemento con PCM aumentó en más de un 200%.
Salyer et al [I.O. Salyer, A.K. Sircar, A. Kumar, "Advanced phase change materials technology: evaluation in lightweight solite hollow-core building blocks" ("Tecnología avanzada sobre materiales de cambio de fase: Evaluación en ladrillos cerámicos huecos ligeros". En: Proceedings of the 30th Intersociety Energy Conversión Engineering Conference, Orlando, FL, USA, 1995, pp.217-224.] han desarrollado varios métodos de incorporación de PCM en ladrillos: materiales porosos embebidos con PCM, mediante la absorción de los PCM en sílice o la incorporación de los PCM a portadores poliméricos.
Se han encontrado varias aplicaciones de los PCM como sistemas de almacenamiento energético. En la actualidad, los PCM se usan en aplicaciones térmicas solares de baja temperatura [S.D. Sharma, H, Kitano, K. Sagara, "Phase Change Materials for low temperature solar thermal applications" ("Materiales de cambio de fase para aplicaciones térmicas solares de baja temperatura"), Res. Rep. Fac. Eng. Mie Univ., Vol.29, pp.31-64 (2004)], en colectores solares, como materiales aislantes en ropa e indumentaria deportiva [S. Moldal, "Phase change materials for smart textiles" ("Materiales de cambio de fase en tejidos inteligentes"), Applied Thermal Engineering, 28, 1536-1550 (2008)] o en accesorios de cama [I.O. Salyer, "Phase change materials incorporated throughout the structure of polymer fibers" ("Materiales de cambio de fase incorporados en la estructura de fibras poliméricas"), US Patent 5.885.475 (1999)], para el almacenamiento térmico de frío en refrigeración de hortalizas [H. Kowata, S. Sase, M. Ishii, H. Moriyama, "Cold water thermal storage with phase change materials using nocturnal radiative cooling for vegetable cooling" ("Almacenamiento térmico de agua fría con materiales de cambio de fase usando refrigeración por radiación nocturna para la refrigeración de hortalizas"), Proceedings of the World Renewable Energy Congress Wll, Cologne (Alemania). 2002].
Por otro lado, la principal dificultad en el uso de los PCM es su incorporación a los materiales de construcción. Pueden ser incorporados directamente por inmersión, como polvo (microencapsulados) o como lodos, en grandes tanques, tuberías o depósitos (macroencapsulados), etc. Por esta razón, esta invención propone varios métodos para la incorporación de los PCM en la piedra natural en función de la porosidad de la piedra natural.
La Directiva 2002/91/EC sobre el rendimiento energético de los edificios indica que las medidas para mejorar el ahorro energético de los edificios deberían tener en cuenta las condiciones climáticas y las locales así como el entorno climático del interior. Por esta razón, esta invención considera aplicaciones y usos distintos de los PCM incorporados a la piedra natural.
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Descripción de la invención
Esta patente trata de la composición y del procedimiento de aplicación de materiales de cambio de fase (PCM) a la piedra natural con el objeto de mejorar sus propiedades térmicas.
Los procedimientos para la aplicación del nuevo material (piedra natural-PCM) pueden diferir en función de cómo se aplique: piedra natural para exteriores o fachadas, calentamiento del suelo o calefacción bajo suelo.
Se utilizan distintos PCM en función del tipo de piedra y de la forma en la que se introduce o aplica a la piedra: El uso de los PCM en polvo, emulsiones, etc. depende de la porosidad de la piedra y de la forma en las que se apliquen los PCM.
Los PCM se incorporan a la piedra natural como:
Capa sobre la superficie de la piedra. Los PCM se pueden introducir en la fórmula de la resina utilizada para la consolidación de la piedra.
Como masilla aplicada en la superficie trasera de la piedra natural.
Como capa de refuerzo (por ejemplo, en forma de mortero) aplicada en la superficie trasera de la piedra natural.
Impregnación por inmersión de la piedra en una solución con PCM.
La selección del procedimiento para la aplicación de los PCM, se hace en función del uso final en el edificio (tanto para aplicaciones de exterior como de interior) y del tipo de piedra, principalmente en relación a su porosidad:
-
Materiales de baja porosidad
-
Materiales de porosidad media
-
Materiales macroporosos o de alta porosidad.
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1 - Incorporación de los PCM a piedra natural de baja porosidad
Los PCM se incorporan en la piedra natural de baja porosidad como masilla de relleno en la composición de las resinas de consolidación utilizadas en el proceso de refuerzo de la piedra (en la superficie expuesta) o incluidos en la composición de los morteros aplicados en la superficie trasera de la piedra natural.
1.1- Como masilla de relleno de resinas de consolidación: La consolidación consiste en la aplicación de una resina polimérica que mejora la cohesión entre los componentes minerales y aumenta la resistencia mecánica de la piedra. En la actualidad, los componentes de consolidación más utilizados en piedras naturales con fines de refuerzo son los polímeros orgánicos termoestables. Los PCM se incorporan como una masilla de relleno a las resinas termoestables.
Se obtiene una buena compatibilidad entre los PCM y la resina termoestable. Los PCM se comportan como una masilla de relleno normal bajo su temperatura de fusión y almacenan calor una vez que se llega a la temperatura de fusión. Se produce un aumento de la viscosidad de la resina como consecuencia de la adición de los PCM. Se añaden disolventes para reducir la viscosidad.
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Ejemplo de tratamiento de piedra natural con una composición de PCM-resina epoxy
Resina epoxy: 83,3 g.
Agente endurecedor para la resina epoxy: 50 g.
Agua: 80 g.
PCM (polvo): 10,66 g.
El agua se utiliza como disolvente del agente endurecedor. Después de remover, se añade la resina epoxy y los PCM. La mezcla se remueve durante 1 ó 2 minutos, a 400 rpm, antes de ser aplicada en la superficie de la piedra natural utilizando una espátula o una paleta. Las piezas de piedra natural-PCM se colocan en el horno a una temperatura de 70ºC durante 24 horas para la polimerización de la resina.
1.2- Como masilla de relleno de morteros: Los PCM se incorporan a las composiciones de los morteros como masilla de relleno y se aplican como capa de refuerzo en la superficie trasera de la piedra natural.
Esto se puede utilizar en pisos o casas con sistemas de calefacción en el suelo (calefacción por suelo radiante).
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Ejemplo de tratamiento de piedra natural con una composición de PCM-mortero
Resina epoxy: 8,33 g.
Agente endurecedor para la resina epoxi: 5 g.
Agua: 6,67 g.
Agregados de piedra: 12,5 g.
PCM (polvo): 5 g.
El agua se utiliza como disolvente del agente endurecedor. Después de remover, se añade la resina epoxy y los PCM. La mezcla se remueve durante 1 ó 2 minutos, a 400 rpm, antes de añadir los agregados de piedra. Finalmente, se remueve durante 1 ó 2 minutos antes de ser aplicada a la superficie de la piedra natural mediante una espátula o una paleta.
Se preparan distintas composiciones de mortero utilizando porcentajes distintos de resina epoxy, agregados de piedra natural y PCM.
La Figura 1 incluye la medida por calorimetría diferencial de barrido (DSC, por sus siglas en inglés) del mortero que contiene PCM. Se puede apreciar que los picos se corresponden con la temperatura de fusión del agua y de los PCM. El cálculo de la integral de este pico nos da el valor de la energía almacenada durante el proceso de fusión del PCM.
Ver Figura 1. Medidas por calorimetría diferencial de barrido del mortero que contiene PCM.
Resultados del experimento: Se ha diseñado un experimento para medir la temperatura dentro de una caja. La caja que mide (30 x 30 x 30 cm) se ha fabricado utilizando un material aislante. Uno de los lados de la caja es una placa de piedra (30 x 30 x 2 cm). Se ha fabricado otra caja de forma similar utilizando otra placa de piedra que contiene PCM.
Las cajas se han dejado en el exterior durante siete días y se han medido las variaciones de temperatura utilizando un termopar colocado dentro de cada caja. El objetivo es analizar las diferencias de temperatura del interior de la caja con un lado de piedra y con un lado de piedra con PCM (Figura 2).
Se deja que las cajas se estabilicen en el exterior durante 24 horas antes de empezar a registrar medidas. Se mide la temperatura cada 10 minutos. Los termopares han sido calibrados con antelación.
En la Figura 2, se representa la temperatura en el interior de 3 cajas: la temperatura en el interior de una caja con un lado de piedra natural de baja porosidad con un mortero que contiene PCM, la de una caja de piedra natural con un mortero sin PCM y la de una caja con una placa de piedra natural.
El efecto del PCM es más marcado cuanto mayor es la temperatura: la temperatura máxima para la piedra natural con el mortero con PCM es 1,6ºC más baja que la de la piedra natural sin mortero y 0,7ºC más baja que la de la piedra natural con el mortero sin PCM.
A bajas temperaturas, se consigue mayor confortabilidad dentro de una casa; a modo de ejemplo se puede ver que hay un tiempo de retraso de 20 minutos para alcanzar una temperatura de 20ºC para el caso de la piedra natural con mortero con PCM.
Ver Figura 2. Temperatura versus tiempo en el interior de una caja con un lado de piedra natural con un mortero que contiene PCM, la de una caja con un lado de piedra natural con un mortero sin PCM y la de una caja con un lado de piedra natural.
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2- Incorporación de los PCM a piedra natural de porosidad media
La piedra natural con poros de tamaño medio se impregna con PCM con el objeto de dotarla de propiedades térmicas. La piedra natural se baña en una solución que contiene PCM (distintas condiciones de vacío y soluciones diferentes de PCM, tiempos de inmersión, etc.).
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Ejemplo de tratamiento de piedra natural con PCM
La piedra natural con porosidad media se baña en una solución de PCM al vacío (100 mbar). Se llevan a cabo varios pasos;
La piedra natural se coloca en una bandeja al vacío (100 mbar) durante 1-3 horas.
La solución de PCM se incorpora a la cámara de vacío y la piedra natural se baña en esta solución. El vacío se mantiene durante una hora.
Se rompe el vacío. La piedra natural sigue en el baño durante 2 horas más en condiciones ambientales.
La piedra natural-PCM se coloca en el horno a una temperatura de 50ºC durante 24 horas con el objeto de secarla.
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Resultados del experimento
Caracterización térmica: Se ha llevado a cabo el análisis térmico de la piedra natural de porosidad media con PCM mediante calorimetría diferencial de barrido (DSC). El experimento se llevó a cabo con una variación de temperatura de -20ºC a 60ºC a 5ºC/minuto (Figura 3).
Ver Figura 3. Medidas por calorimetría diferencia de barrido de la piedra natural de porosidad media más 0,5% de PCM.
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Microscopía electrónica de barrido (SEM)
Se analizaron algunas piezas de piedra natural con porosidad media y de piedra natural de porosidad media más PCM mediante microscopía electrónica de barrido con el objeto de evaluar la presencia de PCM en la estructura de la piedra natural.
Las Figuras 7A y 7B muestran la estructura y la distribución de los poros en la piedra natural. También se pueden observar fósiles en la estructura de la piedra.
Las Figuras 8A y 8B son micrografías de la piedra natural con porosidad media más PCM. Se puede observar cómo los PCM rellenan los poros de la piedra, lo que indica que los PCM están en la mayor parte de la piedra
natural.
Se llevó a cabo el mismo experimento midiendo la temperatura interior de una caja con un lado de piedra natural con porosidad media y otra caja con un lado de piedra natural impregnada con PCM. Los resultados se presentan en la Figura 4. Se midieron las temperaturas durante varios días. Los resultados se reproducen, por lo que se muestran las temperaturas para un ciclo de un día.
Se puede observar una diferencia de 3 grados a temperaturas superiores entre la placa de piedra natural con PCM y sin PCM. Además, el proceso de calentamiento de la placa con PCM es más suave, como se puede deducir de la pendiente de la curva. La pendiente del calentamiento es mayor para la piedra natural sin PCM. Hay un retraso de 15 minutos para llegar a temperaturas más suaves en interior (20ºC).
Ver Figura 4. Temperatura versus tiempo en el interior de la caja con un lado de piedra natural con porosidad media y una caja con un lado de piedra natural impregnada con PCM.
Se han evaluado las propiedades térmicas de la piedra natural con porosidad media. En la tabla 1 se presentan los valores de la conductividad térmica y la capacidad térmica volumétrica para la piedra natural con porosidad media y para la piedra natural con porosidad media con PCM.
TABLA 1 Propiedades térmicas de la piedra natural con porosidad media y de la piedra natural tratada con PCM
1
Los valores muestran que se ha producido un aumento del 6,7% en la conductividad térmica cuando se han incorporado los PCM a la piedra natural con porosidad media en relación al mismo material sin PCM. Además, la capacidad térmica volumétrica también ha aumentado como consecuencia de la presencia de los PCM. Este valor indica que la muestra con PCM necesita más cantidad de energía para modificar su temperatura, ya que los PCM absorben parte de la energía. Por consiguiente, se han modificado las propiedades térmicas de la piedra natural con porosidad media mediante la incorporación de PCM.
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3- Incorporación de los PCM a piedra natural macroporosa
Se preparan masillas con PCM de alta viscosidad para la piedra natural macroporosa y se utilizan para rellenar los macroporos de la piedra.
De esta manera, se consigue que la piedra natural adquiera propiedades de almacenamiento térmico. La cantidad de PCM añadido puede variar, en función de los requisitos de almacenamiento de calor (situación, temperatura de fusión del PCM, intervalo de temperaturas entre el día y la noche, etc.). La masilla ha sido preparada usando resinas epoxy y PCM. El porcentaje de PCM utilizado varía con el 
\hbox{objeto de obtener masillas con
distintas propiedades y viscosidades.}
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Ejemplo de tratamiento de piedra natural con una composición de PCM-masilla
Resina epoxi: 15 g.
Agente endurecedor para la resina epoxi: 9 g.
Agua: 9,6 g.
PCM (polvo): 6,72 g.
El agua se utiliza como disolvente del agente endurecedor. Después de remover, se añade la resina epoxy y los PCM. La mezcla se remueve durante 1 ó 2 minutos, a 400 rpm, antes de ser aplicada en la superficie de la piedra natural utilizando una espátula o una paleta.
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Ejemplos de aplicaciones de la piedra natural tratada con PCM en edificios
a)
Al aire libre, para exteriores, fachadas, fachadas ventiladas. En el caso de fachadas ventiladas, se utilizan las propiedades de almacenamiento térmico para el aislamiento térmico del edificio. Además, después de la impregnación con PCM, se pueden aplicar tratamientos acrílicos e hidrófugos a la superficie de la piedra.
b)
Interiores. Los PCM se pueden aplicar en la superficie trasera de la piedra natural para el almacenamiento del calor durante el día y la liberación de calor durante la noche, regulando la temperatura en las estancias y reduciendo el tiempo en el que se necesita el sistema de calefacción. En particular, aplicación en calefacción por suelo radiante.
c)
Aumenta la duración de la piedra. Los materiales con PCM no están expuestos a variaciones extremas de temperatura. El intervalo en el que varía la temperatura se ve reducido con el uso de los PCM, de manera que aumenta el tiempo de duración de la piedra.
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Resultados del experimento: Propiedades térmicas de la masilla con PCM: El experimento con calorimetría diferencia de barrido (DSC, por sus siglas en inglés) se llevó a cabo con una variación de temperatura de -20ºC a 100ºC a 5ºC/minuto. (Figura 5).
Ver Figura 5. Medidas por calorimetría diferencia de barrido de la masilla que contiene PCM.
La temperatura de transición de la masilla basada en resina epoxy es de 58ºC, que está dentro del rango de valores obtenidos para las resinas epoxy. La energía asociada con el proceso de fusión de los PCM es de 69,6 J/g de PCM.
Este valor puede aumentarse o disminuirse en función de los requisitos de cada aplicación.
Las Figuras 9A y 9B son micrografías (realizadas con el microscopio electrónico de barrido) del corte transversal de la piedra natural drusada rellena de masilla con PCM. Se puede observar el PCM así como un relleno total de los macroporos de la piedra natural drusada.
Parece que los PCM se destruyen en las micrografías. Esto se puede explicar por el vacío aplicado para su introducción en el microscopio.
Se han preparado cajas con material de aislamiento térmico y con un lado de piedra natural drusada. Una caja tiene un lado de piedra natural drusada, otra caja tiene un lado con piedra natural drusada con resina y una tercera caja tiene un lado con piedra natural drusada rellena de masilla con PCM. Se ha medido la temperatura del interior de las cajas cada 10 minutos. La Figura 6 muestra las variaciones de temperatura del interior de las cajas.
Es importante darse cuenta que:
1.
La temperatura máxima de la caja con piedra natural drusada es siempre mayor que la de la caja con piedra natural drusada rellena con masilla-PCM. Además, la piedra natural drusada con resina muestra una temperatura máxima alta. Por lo tanto, la bajada de la temperatura máxima se debe al efecto de los PCM. La diferencia entre los materiales tratados con PCM a los no tratados es de 4,8ºC.
2.
Se obtiene un tiempo de retraso de 3 horas para la caja con piedra natural drusada con PCM en comparación a la caja con piedra natural drusada con resina o con la placa de piedra natural drusada.
3.
La temperatura mínima nocturna de la caja con piedra natural drusada es más baja comparada a la de la caja con la piedra natural drusada rellena con masilla-PCM. La diferencia es de aproximadamente 1,6ºC. Se ha liberado, durante la noche, el calor acumulado durante el día en la piedra natural drusada con masilla-PCM. De esta manera, la temperatura no ha bajado tanto como en el caso de la caja con piedra natural drusada sin PCM.
4.
El tiempo necesario para que las cajas alcancen temperaturas bajas también es distinto. Cuando la temperatura baja por la noche, la caja con el lado de piedra natural drusada rellena con masilla-PCM necesita 3 horas más para alcanzar temperaturas bajas.
5.
De lo anterior, se puede concluir que los PCM hacen bajar las temperaturas máximas y subir las mínimas durante el ciclo diurno y el nocturno. Además, se retrasa el tiempo para alcanzar bajas temperaturas.
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Ver Figura 6. Temperaturas en el interior de una caja con un lado de piedra natural drusada y de una caja con piedra natural drusada rellena con masilla-PCM.
Las ventajas derivadas de este invento son las siguientes:
1) Ahorro energético en los sistemas de calefacción y/o aire acondicionado; 2) Aumento de la comodidad térmica dentro de los edificios (reducción de las diferencias de temperatura entre la noche y el día y entre las distintas estancias en un mismo edificio); 3) Almacenamiento del calor procedente del exterior; 4) Evitación del exceso de calor procedente del exterior.
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Descripción de dibujos
Para complementar la descripción de este invento y con el objeto de facilitar la comprensión de sus características, se acompaña una serie de figuras en las que con carácter ilustrativo y no limitativo, se han representado los diagramas y figuras siguientes:
La Figura 1, es un diagrama de medidas por calorimetría diferencial de barrido del mortero que contiene PCM.
La Figura 2, es un diagrama de temperatura en relación al tiempo en el interior de una caja adiabática con un lado de piedra natural con un mortero que contiene PCM, la de una caja con un lado de piedra natural con un mortero sin PCM y la de una caja con un lado de piedra natural.
La Figura 3, es un diagrama de medidas por calorimetría diferencia de barrido de la piedra natural de porosidad media más 0,5% de PCM.
La Figura 4, es un diagrama de temperatura versus tiempo en el 10 interior de una caja con un lado de piedra natural con porosidad media y una caja con un lado de piedra natural impregnada con PCM.
La Figura 5, es un diagrama de medidas por calorimetría diferencia de barrido de la masilla que contiene PCM.
La Figura 6, es un diagrama de temperaturas en el interior de una caja con un lado de piedra natural drusada y de una caja con piedra natural drusada rellena con masilla-PCM.
Figuras 7A y 7B: Micrografías obtenidas con microscopio electrónico de barrido de la piedra natural con porosidad media.
Figuras 8A y 8B: Micrografías por microscopio electrónico de barrido de la piedra natural con porosidad media más PCM.
Figuras 9A y 9B: Micrografías obtenidas con microscopio electrónico de barrido de la piedra natural drusada rellena de masilla con PCM.
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Realización preferente de la invención
Entre las diferentes composiciones de materiales de cambio de fase (PCM) y procedimientos de aplicación para el tratamiento de la piedra natural que se pueden realizar tomando como base este invento, la realización preferente es la que se describe a continuación:
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Componentes
-
Resina epoxy: 83,3 g.
-
Agente endurecedor para la resina epoxy: 50 g.
-
Agua: 80 g.
-
PCM (polvo): 10,66 g.
Procedimiento de aplicación: Se mezclan los componentes descritos (resina epoxy, agente endurecedor paras la resina epoxy, agua PCM en polvo), y se remueve durante 1 ó 2 minutos, a 400 rpm, antes de ser aplicada en la superficie de las piezas de piedra natural utilizando una espátula o una paleta.
A continuación, estas piezas de piedra natural-PCM se colocan en un horno a una temperatura de 70ºC durante 24 horas para la polimerización de la resina.
Una vez descrita suficientemente la naturaleza de esta invención, así como una aplicación práctica de la misma, sólo queda por añadir que tanto los componentes, proporciones y procedimiento de aplicación, son susceptibles de variaciones, siempre que no afecten de forma sustancial a las características que se reivindican a continuación.

Claims (7)

1. Composición de materiales de cambio de fase (PCM) para su aplicación a la piedra natural de baja, media y alta porosidad (piedra macroporosa), con el objeto de aumentar su inercia térmica debido a su capacidad para almacenar calor latente caracterizado porque, los componentes y proporciones de masillas de relleno de resinas de consolidación utilizadas en el proceso de refuerzo de la piedra natural de baja porosidad (en la superficie expuesta) o incluidos en la composición de los morteros aplicados en la superficie trasera de la piedra natural de baja porosidad son los siguientes:
-
Resina epoxy: 83,3 g
-
Agente endurecedor para la resina epoxy: 50 g
-
Agua: 80 g
-
PCM (polvo): 10,66 g.
2. Composición de materiales de cambio de fase (PCM) para su aplicación a la piedra natural de baja, media y alta porosidad (piedra macroporosa) con el objeto de aumentar su inercia térmica debido a su capacidad para almacenar calor latente según reivindicación primera caracterizado porque, los componentes y proporciones de masillas de relleno de morteros, utilizados también como capa de refuerzo aplicada en la superficie trasera de la piedra natural de baja porosidad son los siguientes:
-
Resina epoxy: 8,33 g
-
Agente endurecedor para la resina epoxy: 5 g
-
Agua: 6,67 g
-
PCM (polvo): 5 g.
3. Composición de materiales de cambio de fase (PCM) para su aplicación a la piedra natural de baja, media, y alta porosidad (piedra macroporosa), con el objeto de aumentar su inercia térmica debido a su capacidad para almacenar calor latente según reivindicación primera caracterizado porque, los componentes y proporciones de masillas con PCM de alta viscosidad utilizados para rellenar los poros de la piedras macroporosas son los siguientes:
-
Resina epoxy: 15 g
-
Agente endurecedor para la resina epoxy: 9 g
-
Agua: 9,6 g
-
PCM (polvo): 6,72 g.
4. Procedimiento de aplicación de materiales de cambio de fase (PCM) a la piedra natural en función de su baja, media o alta porosidad, según reivindicación primera caracterizado porque, para la piedra natural de baja porosidad utilizado como masilla de relleno de resinas de consolidación, los componentes siguientes:
-
Resina epoxy: 83,3 g
-
Agente endurecedor para la resina epoxy: 50 g
-
Agua: 80 g
-
PCM (polvo): 10,66 g.
se mezclan y remueven durante 1 o 2 minutos a 400 rpm, antes de ser aplicada la mezcla resultante a la superficie de la piedra natural utilizando una espátula o paleta. Luego las piezas de piedra natural-PCM, se colocan en un horno a una temperatura de 70ºC durante 24 horas para la polimerización de la resina.
5. Procedimiento de aplicación de materiales de cambio de fase (PCM) a la piedra natural en función de su baja, media o alta porosidad, según reivindicación segunda caracterizado porque, para la piedra natural de baja porosidad utilizado como masilla de relleno, los componentes siguientes:
-
Resina epoxy: 83,3 g
-
Agente endurecedor para la resina epoxy: 5 g
-
Agua: 6,67 g
-
PCM (polvo): 5 g.
se mezclan y remueven durante 1 o 2 minutos a 400 rpm, antes de ser añadir los agregados de la piedra. Finalmente se remueve durante 1 o 2 minutos antes de ser aplicada la mezcla resultante a la superficie de la piedra natural utilizando una espátula o paleta.
6. Procedimiento de aplicación de materiales de cambio de fase (PCM) a la piedra natural en función de su baja, media o alta porosidad, según reivindicación primera caracterizado porque, para la piedra natural de media porosidad los pasos del procedimiento son los siguientes:
-
Se coloca la piedra natural en una bandeja al vacío (100 mbar) durante 1-3 horas.
-
Se incorpora la solución de PCM a la cámara de vacío y la piedra natural se baña en esta solución.
-
El vacío se mantiene durante una hora.
-
Se rompe el vacío.
-
La piedra natural sigue en el baño durante 2 horas mas a presión atmosférica.
-
El producto final, es decir, la piedra natural-PCM, se coloca en un horno a 50ºC durante 24 horas con el objeto de secarla.
7. Procedimiento de aplicación de materiales de cambio de fase (PCM) a la piedra natural en función de su baja, media o alta porosidad, según reivindicación tercera caracterizado porque, para la piedra natural de alta porosidad utilizada como masilla de relleno de los macroporos de la piedra, los componentes siguientes:
-
Resina epoxy: 15 g
-
Agente endurecedor para la resina epoxy: 9 g
-
Agua: 9,6 g
-
PCM (polvo): 6,72 g.
se mezclan y remueven durante 1 ó 2 minutos a 400 rpm, antes de ser aplicada la mezcla resultante a la superficie de la piedra natural utilizando una espátula o paleta.
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