ES2559640B1

ES2559640B1 - Concrete insulating panel

Info

Publication number: ES2559640B1
Application number: ES201400687A
Authority: ES
Inventors: Tobías Santiago GONZÁLEZ ROMERO
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-08-14
Filing date: 2014-08-14
Publication date: 2016-12-19
Anticipated expiration: 2034-08-14
Also published as: ES2559640A2; ES2559640R1

Abstract

Paneles y piezas prefabricadas aislantes de hormigón, de distinta composición y morfología según especificaciones técnicas, que se obtienen en una línea de fabricación, sobre moldes específicos, caracterizándose por la adición por una o ambas caras, de microesferas/poliedros de cerámica, de vidrio/borosilicato de sodio o de carbonato cálcico, huecas o no, de diámetro/espesor entre 50-1500{mi} con un espesor de <1mm., que mejoran exponencialmente el coeficiente de transmisión térmica {la} del soporte de hormigón de 1.200 w/m°K +/- a 0,20 w/m°K +/- y cambian el comportamiento físico del material, pasando de actuar como mero conductor de la transmisión térmica a actuar el conjunto por su elevada inercia como un retardante de las ondas térmicas.Precast concrete panels and pieces of concrete, of different composition and morphology according to technical specifications, which are obtained in a manufacturing line, on specific molds, characterized by the addition of one or both sides of ceramic microspheres / polyhedra, glass / Sodium or calcium carbonate borosilicate, hollow or not, with a diameter / thickness between 50-1500 {mi} with a thickness of <1mm., which exponentially improves the thermal transmission coefficient {la} of the concrete support of 1,200 w / m ° K +/- at 0.20 w / m ° K +/- and change the physical behavior of the material, going from acting as a mere conductor of the thermal transmission to acting the whole by its high inertia as a wave retardant thermal.

Description

PANEL AISLANTE DE HORMIGON CONCRETE INSULATION PANEL

Sector de la Técnica: Technical Sector:

La invención se encuadra, en el sector del aislamiento térmico del panel o bloque prefabricado de honnigÓll para cerramientos y estructuras de naves industriales, cerramientos en el sector residencial, viviendas modulares y tubería y saneamientos de hormigón de todo tipo o uso. The invention falls within the sector of the thermal insulation of the panel or prefabricated block of honnigÓll for enclosures and structures of industrial buildings, enclosures in the residential sector, modular housing and concrete pipes and sanitation of all types or use.

Estado de la Técnica: State of the Art:

El prefabricado de hormigón, se manufactura en moldes planos horizontales, para paneles o de morfologfa específica si son, pilares, cerchas, bloques de fábrica O elementos de saneamiento como tuberías o piezas, de espesor y dimensión variable, la composición y densidad del hormigón empleado depende de las necesidades estructurales y de aislamiento de las piezas prefabricadas. The precast concrete, is manufactured in horizontal flat molds, for panels or of specific morphology if they are, pillars, trusses, factory blocks Or sanitation elements such as pipes or pieces, of varying thickness and dimension, the composition and density of the concrete used It depends on the structural and insulation needs of the prefabricated parts.

Problema técnico: Technical problem:

Los prefabricados de hormigón en fanna de paneles, elementos cstructuraJes, o prefabricados de todo tipo para saneamiento del mismo material, tienen un valor muy alto de conductividad térmica, el hormigón estándar tiene una densidad 2.200 Kgs.lm3 y un coeficiente de transmisión ténnica ). (lambda) de 1,200 Kcalmlm2hOC, esto quiere decir que 40 cms de honnigón tienen la misma capacidad aislante que 1 cm. De espuma rigida de poliuretano de 35/40 Kgs. de densidad y un coeficiente de transmisión ténnica A. de 0,025 Kcal m1m2hOC, y que se trata de paliar de distintas fonnas, agregando a la mezcla silicatos naturales como la perlita o la venniculita que calentadas a altas temperaturas evaporan su agua interior, fonnando innumerables burbujas que contienen aire y contribuyen tanto a bajar la densidad del honnigón, como a aumentar su capacidad de aislamiento, también se utiliza poliestireno expandido en fonna de pequei'ias bolas de polímero o la inclusión parcial de placas de poliestireno, con un perímetro de varilla metálica perimetral insertados dentro del panel, pero es una solución inadecuada para el fm que se pretende tanto por la posible oxidación interna de estos elementos metálicos, como por los puentes térmicos que proporciona, otra fonna de otorgar una ruptura de puente ténnico en el prefabricado, es insertar un panel de poliestireno extruido en el prefabricado, para otorgar al panel una ruptura del puente ténnico, siendo entonces la capacidad aislante del panel, la del panel aislante insertado. The prefabricated concrete in fan of panels, structural elements, or prefabricated of all kinds for sanitation of the same material, have a very high value of thermal conductivity, the standard concrete has a density 2,200 Kgs.lm3 and a coefficient of technical transmission). (lambda) of 1,200 Kcalmlm2hOC, this means that 40 cm of honnigon have the same insulating capacity as 1 cm. Rigid polyurethane foam of 35/40 kg density and a coefficient of technical transmission A. of 0.025 Kcal m1m2hOC, and that is to alleviate different sources, adding natural silicates such as perlite or venniculite to the mixture that heated at high temperatures they evaporate their inner water, blowing innumerable bubbles that contain air and contribute both to lowering the density of the honnigon, and to increasing its insulating capacity, expanded polystyrene is also used in the form of small polymer balls or partial inclusion of polystyrene plates, with a perimeter metal rod perimeter inserted inside the panel, but it is an inadequate solution for the FM that is intended both for the possible internal oxidation of these metallic elements, and for the thermal bridges it provides, another source of granting a rupture of the technical bridge in the prefabricated, is to insert an extruded polystyrene panel in the prefabricated, for ot Orga to the panel a rupture of the technical bridge, then being the insulating capacity of the panel, that of the insulating panel inserted.

Descripción detallada de la invención: Detailed description of the invention:

Creación de un nuevo material aislante mediante la incorporación por una o ambas caras a los prefabricados de honnigón de distintos usos y morfologías de microesferas huecas de cerámica (SI02) con vacío en su interior ó aire inmóvil, o microesferas de vidrio huecas o no, compuestas a base de borosilicato de sodio. las microesferas también pueden ser de aluminio/si licato, no porosas, insolubles en agua y qufmicamente estables, con densidad media de 0,37 g/ce +/. y un espesor de microesfera de 50 a 850 micras ó más y un espesor variable de aislamiento mayor de gt; 1 mm. estas microesferas tienen un coeficiente de transmisión térmica A., de 0,124 (W·m·l·O¡(·l a 21OC}t/· según el tipo de m icroesfera.(Figuras 1 y 2). Creation of a new insulating material by incorporating on one or both sides the precast castings of different uses and morphologies of hollow ceramic microspheres (SI02) with vacuum inside or still air, or hollow or not glass microspheres, composed based on sodium borosilicate. The microspheres can also be aluminum / silicate, non-porous, insoluble in water and chemically stable, with an average density of 0.37 g / ce + /. and a microsphere thickness of 50 to 850 microns or more and a variable thickness of insulation greater than gt; 1 mm These microspheres have a thermal transmission coefficient A., of 0.124 (W · m · l · O¡ (· l at 21OC} t / · according to the type of microsphere (Figures 1 and 2).

Al aplicar un aislamiento térmico por las caras exteriores! interiores de los distintos elementos prefabricados del hormigón cambian las propiedades fisicas del honnigón, en cuanto a la transmisión térmica, pasa de ser un excelente conductor de la temperatura, a convertirse por su elevada densidad e inercia térmica en Wl quot;acumuladorquot; que desfasa, filtra y aplana las ondas de la transmisión térmica, en un fenómeno fIsico conocido como impedancia térmica. When applying thermal insulation on the outer faces! interiors of the different prefabricated concrete elements change the physical properties of the honnigon, in terms of thermal transmission, it goes from being an excellent temperature conductor, to becoming due to its high density and thermal inertia in Wl "; accumulator"; that outdates, filters and flattens the waves of thermal transmission, in a physical phenomenon known as thermal impedance.

Así, en un panel de hormigón de 120 mm. de espesor, con un revestimiento de microesferas huecas de cerámica en un espesor de 5 rnm.+/-se obtiene un desfase de 9,6 h en la onda diaria, se alcanza el régimen periódico estacionario en 4 días. se obtiene una Resistencia térmica estacionaria de 1,48 m2 k/w y una resistencia térmica de en onda de 24 horas de 2,17 m2k/w, con una mejora real del 31,9%. (Figura 7). Thus, in a 120 mm concrete panel. thick, with a coating of hollow ceramic microspheres in a thickness of 5 nm +/- a lag of 9.6 h is obtained in the daily wave, the periodic steady state is reached in 4 days. a stationary thermal resistance of 1.48 m2 k / w and a 24 hour wave thermal resistance of 2.17 m2k / w are obtained, with a real improvement of 31.9%. (Figure 7).

DescripcióD del Proceso Industrial Description of the Industrial Process

1.-La fabricación de prefabricados de hormigón, se realiza en una planta industrial donde existen distintos moldes articulados (Figuras 3 y 4) Y medios de elevación, para la fabricación de las piezas y traslado de las mismas, según la morfología de las mismas y los siguientes procesos. 1.-The manufacture of precast concrete, is carried out in an industrial plant where there are different articulated molds (Figures 3 and 4) And lifting means, for the manufacture of the pieces and their transfer, according to their morphology. and the following processes.

Limpieza del soporte de acero y aplicación de un desmoldeante, que suele ser de silicona de base agua. Colocación de listones de retención perimetral según la morfología, tamaño y espesor de las piezas prefabricadas. Aplicación por adición en seco sobre el soporte del material aislante de microesferas, en un espesor predetenninado de gt;I mm. que se incorpora por capilaridad a la colada posterior de honnigón. Si son pieza.. de morfología compleja, el material se vehicula en húmedo con un polímero Cleaning of the steel support and application of a release agent, which is usually water-based silicone. Placement of perimeter retention slats according to the morphology, size and thickness of the prefabricated pieces. Application by dry addition on the support of the microsphere insulating material, in a predefined thickness of> I mm. which is incorporated by capillarity to the subsequent casting of honnigón. If they are a piece of complex morphology, the material is wet transported with a polymer

o una silicona, con brocha o pistola, sobre el soporte del prefabricado.. Colada de honnigón de composición y espesor variables según las necesidades estructura les de las pielJlS (Figura S). Aplicación del aislamiento en la cara vista posterior de la piC7A, mediante la adición directa de las microesferas sobre la masa hasta saturarla pOIquot; capilaridad. Fraguado del honnigón sobre el molde. Desmoldeo de las piezas y traslado de las mismas a otra zona de la planta, para su postcurado (Figura 6). Una vez cumplidos los plazos predetenninados de curado en planta, se traslada la/s piezals a obra para su instalación como piezas o elementos de fábrica, según proyecto de obra. or a silicone, by brush or gun, on the prefabricated support .. Casting of variable composition and thickness depending on the needs skin structure JlS (Figure S). Application of the insulation on the rear view side of the piC7A, by direct addition of the microspheres on the mass until saturated pOIquot; capillarity Fragmented of the honnigón on the mold. Unmolding the pieces and moving them to another area of the plant, for postcured (Figure 6). Once the predefined deadlines for plant curing have been met, the piezals are transferred to work for installation as parts or factory elements, according to the construction project.

Oe5cripción del comportamiento teórico del aislamieoto térmico Oe5cription of the theoretical behavior of thermal insulation

La transmisión térmica es unidireccional, va de la parte más caliente a la más fria, hasta alcanzar una temperatura de equilibrio. Los procesos de transmisión del calor por medio del contacto directo de las moléculas del material, son la conducción y la acumulación. Para el cálculo teórico del flujo unidireccional en estos procesos, se aplica la lA!y de Fourier. Cuando el flujo de un ambiente se pone en contacto con una superficie de temperatura distinta. el proceso de transmisión de calor se denomina convección y obedece a la Ley de Newlon sobre el enfriamiento, estas fonnas de transmisión del calor, se producen de forma simultánea y concurrente, de manera que en situaciones reales, e incluso en condiciones de laboratorio, es dificil discernir con exactitud la contribución de cada mecanismo en la transmisión de calor entre distintos gradientes dc temperatura a través de un paramento. The thermal transmission is unidirectional, it goes from the hottest part to the coldest, until it reaches an equilibrium temperature. The processes of heat transmission through direct contact of the molecules of the material are conduction and accumulation. For the theoretical calculation of the unidirectional flow in these processes, the AI and Fourier are applied. When the flow of an environment comes into contact with a different temperature surface. The process of heat transmission is called convection and obeys the Newlon Law on cooling, these sources of heat transmission occur simultaneously and concurrently, so that in real situations, and even in laboratory conditions, it is it is difficult to discern exactly the contribution of each mechanism in the transmission of heat between different temperature gradients through a wall.

En el intercambio de calor entre dos gradientes donde se solapan los flujos debidos a la radiación, se considera la contribución de la absorción infrarroja de onda corta y alta frecuencia, ya sea procedente del sol o del alumbrado, y la de onda larga 6 de baja frecuencia, procedentes de las superficies del entorno e incluso, en el caso de recintos cerrados, existirian radiaciones infrarrojas emitidas por el entorno y reflejadas por el resto de los paramentos, para el cálculo teórico de la radiación se utiliza la ley de Stefan-Boltzman. In the exchange of heat between two gradients where the fluxes due to radiation overlap, the contribution of short-wave and high-frequency infrared absorption, whether from the sun or lighting, and long-wave 6 from low is considered. frequency, coming from the surrounding surfaces and even, in the case of closed enclosures, there would be infrared radiations emitted by the environment and reflected by the rest of the walls, for the theoretical calculation of the radiation the Stefan-Boltzman law is used.

La conductividad ténnica de la mayoría de los materiales considerados como aislantes, excluyendo The technical conductivity of most materials considered as insulators, excluding

a los reflexivos, ó los que en su momento, emplearon gas &eón (poliuretanos) radica en el aire to the reflexive, or those who used gas & eon (polyurethanes) in the air

inmóvil contenido en su interior, las microesferas de cerámica tienen capacidad aislante tanto motionless contained inside, ceramic microspheres have insulating capacity both

reflexivo, como de masa por el vacío interior de la microesfera, para lo cual se precisa un espesor reflective, as of mass due to the internal vacuum of the microsphere, for which a thickness is required

5 5: medio de 0,5 a 2 mm. o más rebajando además en lo posible el espesor de la pared de la 0.5 average to 2 mm or more also lowering in possible wall thickness from the

microesferas., también tendrían cierta capacidad aislante si son macizas .. microspheres., would also have some insulating capacity if they are solid ..

Según According: el Sistema latero_do.al de Unidades (SI) Se considera a un material aislante he System latero_do.al from Units (YES) Be considers yet material insulating

térmico, cuando thermal when: su coeficiente de conductividad ténnica lo (Lambda), que se define como la its coefficient of technical conductivity lo (Lambda), which be define how the

10 10: cantidad de calor~ que atraviesa en la unidad de tiempo. una superfic ie de 1 unidad de area y 1 amount of heat that passes through the unit of time. a surface area of 1 unit area and 1

unidad de espesor, de unit thickness, of: una muestra de extensión infinita y caras planoparalelas y cuando las a infinite extension sample and faces flat parallel and when

temperaturas de ambos difieren en IOC, sus unidades en el SI, serán el W/m-°K, que equivale en el temperatures of both differ in IOC, their units in the SI, will be the W / m- ° K, which is equivalent in the

Sistema Técnico 0,86 kcaVm-h-OC y en el sistema anglosajón a 0,577 Btu/ ft*h*oF, es inferior a Technical System 0.86 kcaVm-h-OC and in the Anglo-Saxon system at 0.577 Btu / ft * h * oF, it is less than

0,10 W/m -°K, medido a 20 oC, ó en el Sistema Técnico, a 0,086 kcal /m-h-oC y en el anglosajón a 0.10 W / m - ° K, measured at 20 oC, or in the Technical System, at 0.086 kcal / m-h-oC and in Anglo-Saxon a

IS IS: 0,0577 Btulfh*h*oF como el honnigón se mueve en un rango de conductividad ténnica de 1.200 0.0577 Btulfh * h * oF as the honnigon moves in a range of technical conductivity of 1,200

w/moK con la adicción de las part¡-culas de cerámica que tienen una conductividad ténnica media w / moK with the addiction of ceramic particles that have a medium technical conductivity

de 1=(),IO-O.20W/m-oK~ a 25°C,. mejora de fonna sustancial el coeficiente de transmisión ténnica from 1 = (), IO-O.20W / m-oK ~ at 25 ° C ,. substantial improvement of the technical transmission coefficient

del soporte tratado y de que por el alto valor inercial del núcleo de honnig6n, al aisllUquot; sus caras of the treated support and that due to the high inertial value of the honnig6n core, to the isolation; their faces

exteriores, cambia sus propiedades físicas desfasando, filtrando y aplanando las ondas ténnicas, external, it changes its physical properties out of phase, filtering and flattening the technical waves,

20 twenty: constituyendo un nuevo material (figura 7)_ constituting a new material (figure 7) _

Claims

1.-Precast concrete panels and pieces of concrete, of different composition and morphology according to technical specifications, which are obtained in a manufacturing line, on specific molds, characterized by the addition by one or both sides of ceramic microspheres / polyhedra, of sodium borosilicate glass, silicate aluminum, hollow or not, of diameters: a thickness between 50-1,500 ~ in a thickness of each outer layer, greater than gt; lrnm., which exponentially improve the technical transmission coefficient A. of the honnigon support from 1,200 w / mQK +/- to 0.20 w / m ° K +/- of the hollow microsphere coating.

2. Panels and prefabricated pieces of insulating honnigón that according to claim nOl, is characterized by the addition of the ceramic microspheres polypolymers, sodium borosilicate glass, aluminiolsilicate, hollow or not, by incorporation into dry molds, incorporating the casting of honnigón by capillarity and in its part seen by surface saturation, can also be vehicular on the mold by incorporating the microspheres into a multimeter or a silicone and applying them on the molds, before the casting of honnigón.

3. Panels and prefabricated pieces of insulating honnigÓll, which according to one of the preceding claims, is characterized by the incorporation of hollow or non-ceramic ceramic, glass or aluminum / silicate microspheres, of diameter / thickness between 50-1,500 Jl in a thickness of each layer greater than> lmm. forcing a new material, with new values of technical transmission ~ that exponentially improve the thermal transmission coefficient A. of the honnigon support of

1,200 w / moK at 0.20 w / m ° K +/- of the insulating coating.

4. Panels and prefabricated pieces of insulating honnigón that according to one of the preceding claims, is characterized by the incorporation of this type of insulation of microspheres of different types, in thicknesses 120,140,180 mm. +/- to existing industry processes for the standardization of thicknesses and characteristics of the concrete composite, to obtain thermal transmission tmifonnes values.