Se realizó análisis térmico del proceso de hidratación de una muestra de hormigón como Trabajo Final de Grado

«Caracterización térmica de una muestra de hormigón durante el proceso de hidratación mediante la solución del problema inverso», se denomina el Trabajo Final de Grado (TFG) presentado por los ahora ingenieros Fernando Ariel Díaz Santacruz y Sebastián Darío Fariña Mereles, como última prueba para egresar de la carrera de Ingeniería Civil de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de Asunción (FIUNA). La defensa del trabajo fue este martes 24 de octubre en la Institución.

Se realizó un análisis térmico del proceso de hidratación de una muestra de hormigón, con el objetivo de caracterizar dicha muestra mediante la obtención de dos parámetros térmicos, calor específico y conductividad térmica, a través de la resolución del problema inverso asociado.

Debido a los diferentes tipos de cemento de distinta procedencia comercializados en el mercado, se tiene una dispersión en las características de dichos cementos y por ende una dispersión en las características de los hormigones realizados con ellos. Esto imposibilita predecir la distribución de temperatura a través del tiempo y de esa forma impide tener la información necesaria para realizar acciones preventivas que aseguren la integridad de la pieza y seguridad de la estructura. Esta caracterización adquiere mayor relevancia para estructuras masivas, donde el gradiente de temperatura puede llegar a producir tensiones significativas que generen fisuras internas dentro de las mismas.

En conclusión, como el título del trabajo final lo menciona, con el desarrollo de un método numérico para la resolución del problema inverso mediante un método implícito, fue posible obtener los resultados numéricos de los parámetros térmicos (calor específico y conductividad térmica) de diferentes tipos de hormigones de acuerdo a la resistencia de los mismos, así como también permite el estudio del comportamiento del hormigón en sus primeras edades.

El algoritmo computacional implementado para resolver el problema inverso reproduce con gran precisión el desarrollo del fenómeno, esto se hace visible en la gran correlación existente entre las curvas de temperatura medidas y las curvas de temperatura obtenidas mediante el algoritmo computacional. De acuerdo a los resultados obtenidos se pueden resaltar varios puntos de importancia en el comportamiento térmico; como por ejemplo el estudio de las condiciones de frontera en experimentos semi adiabáticos, ya que existe una gran dispersión en relación al valor del coeficiente de convección utilizado para simular los experimentos. Se pudo notar que una variación pequeña en dicho valor, se produce variaciones importantes en los parámetros térmicos, alejándose de los resultados esperados a priori. Comentaron los tesistas.

No obstante, en gran medida dichos resultados fueron bastante satisfactorios y de esta manera se logró el objetivo de caracterizar los diferentes tipos de hormigones de acuerdo a la resistencia, en este caso mediante un método implícito. Así mismo, en el ensayo experimental pudieron ser introducidos errores a las lecturas debido a las condiciones constructivas y ambientales en el medio a la hora de realizar el experimento, lo que produce que se tengan las fluctuaciones en los valores obtenidos.

Esto se puede visualizar en los resultados obtenidos en el hormigón H1000 compuesto. La recuperación de estos parámetros, que definen la distribución de calor dentro de la masa de concreto, nos permitirán simular computacionalmente diferentes escenarios, y mediante esto de antemano predecir el comportamiento que tendrá el hormigón una vez que se produzca el fenómeno de hidratación, y otros factores de importancia, como por ejemplo: tiempo máximo de puesta en obra de modo a que no se produzcan tensiones térmicas internas que ocasionan fisuras superficiales o no perceptibles a la vista, tiempo mínimo de curado, tiempo mínimo de retiro de encofrados y por sobre todo garantizar la calidad del hormigón y que esta no se vea afectada por los problemas térmicos que siempre existen.

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