Método de medida de la permeabilidad de un material a un gas.

Método de medición de la permeabilidad de un material a un gas,

que comprende las etapas de:

- preparación de una probeta (12) de un material cuya permeabilidad a un gas se va a medir;

- situar dicha probeta (12) en un dispositivo (17) configurado para mantener selladas sus caras laterales;

- conectar al menos un medio de almacenamiento de gas (11) al extremo de la probeta (12) por el cual entra el gas;

- conectar un caudalímetro (15, 25, 35) al extremo de la probeta (12) por el cual sale el gas;

- conectar la salida de un detector de flujo másico (22) comprendido en el caudalímetro (15, 25, 35) a unos medios de conversión de datos (23) conectados a un ordenador;

- seleccionar al menos tres valores de presión de entrada en un manómetro-regulador (14);

- para cada presión de entrada, realizar con el caudalímetro (15, 25, 35) al menos una medida del caudal que atraviesa la probeta (12), y obtener el coeficiente de permeabilidad K, sustituyendo el valor de caudal promedio en la ecuación de Darcy;

- obtener el coeficiente de permeabilidad de la probeta (12) a partir del valor promedio de los coeficientes de permeabilidad K.

MÉTODO DE MEDIDA DE LA PERMEABILIDAD DE UN MATERIAL A UN GAS

5 CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención pertenece al campo de la construcción y, más concretamente, a métodos de control de la permeabilidad de un material.

10 15 ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Existen normas que regulan la medición de permeabilidad de ciertos materiales frente a gases. Por ejemplo, la normativa española regula el método de ensayo de permeabilidad al oxígeno mediante las normas UNE 83966:2008: Durabilidad del hormigón. Métodos de ensayo. Acondicionamiento de probetas de hormigón para los ensayos de permeabilidad a gases y capilaridad y UNE 83981:2008: Durabilidad del hormigón. Métodos de ensayo. Determinación de la permeabilidad al oxígeno del hormigón endurecido.

20 ~5 El fundamento del ensayo consiste en aplicar una presión constante de gas, sobre una de las caras de una probeta (o muestra) de hormigón y, después de un tiempo suficiente en el que el gas ha atravesado toda la probeta y alcanzado su cara opuesta, registrar el caudal de gas a la salida, es decir, el volumen de gas que atraviesa la probeta por unidad de tiempo. Para ello, es necesario que las caras laterales de la probeta se encuentren perfectamente selladas, con el objetivo de que no se escape gas a través de ellas y de esta forma, todo el gas que se aplica en una de las caras, sea recogido en la cara opuesta.

30 La entrada de flujo de gas se controla con un manómetro-regulador, y el caudal a la salida se mide, según la norma referenciada, mediante el desplazamiento de una burbuja de jabón desplazada por el gas saliente, en el interior de una de las N pipetas

5 graduadas que fonnan el ensayo. Para ello, en la parte inferior de cada pipeta del conjunto de N pipetas se sitúa una perilla de goma. Apretando la perilla de la pipeta seleccionada mediante una llave, se genera una burbuja de jabón que, empujada por el oxígeno, recorre la pipeta. Es importante cerrar las llaves de las pipetas que no estén siendo utilizadas.

10 El caudal que atraviesa la probeta de honnigón es el resultado de dividir el volumen que recorre la burbuja de jabón medido como la diferencia de valores final e inicial en la escala graduada de la pipeta, entre el tiempo que la burbuja tarda en recorrer dicho espacIo.

1"5 ;?:O Cada una de las N pipetas del ensayo presenta un diámetro diferente. Cuanto mayor es la penneabilidad de la probeta de hormigón, mayor es el flujo que atraviesa dicha probeta de honnigón, y mayor es la velocidad de ascenso de la burbuja dentro de la pipeta, por 10 que se requiere un diámetro de pipeta mayor. Por 10 tanto, en función de la presión y de la penneabi1idad del material de hormigón se selecciona una pipeta del conjunto de N pipetas, de tal fonna que durante el tiempo que dure la medición la burbuja se desplace en sentido ascendente dentro de dicha pipeta y siempre sin salirse por su extremo superior. Si la burbuja no se mueve, se aumenta la presión de oxígeno aplicada.

Con un dispositivo de medida del tiempo se mide el tiempo que la burbuja de jabón tarda en atravesar el volumen graduado en la superficie de la pipeta. Si el tiempo medido del paso de la burbuja es inferior a 30 segundos, se debe cambiar la pipeta utilizada por otra con mayor capacidad, teniendo cuidado de cerrar las llaves de las pipetas que no estén siendo utilizadas.

30 Al comienzo de cada medida, y para evitar una sobrepresión en el sistema, se mantiene abierta la llave situada entre la probeta y el conjunto de pipetas. Para realizar el ensayo se seleccionan cinco valores de presiones de oxígeno usando el regulador de presión en el nanómetro. Se consideran como buenas las presiones comprendidas entre 0, 5 bar y

3, 5 bar. Se puede empezar con 0, 1 bar, en el caso de que el hormigón sea muy permeable, y llegar a un máximo de 5 bar, en el caso de que el hormigón sea poco permeable.

Para asegurar un régimen estable del caudal de oxígeno se hacen lecturas previas del flujo de este caudal en intervalos de 5 minutos hasta que la diferencia entre lecturas sucesivas sea menor del 3%. Este procedimiento de estabilización debe ser repetido para cada presión aplicada, y generalmente se alcanza en el tiempo comprendido entre 5 minutos y 30 minutos, según la permeabilidad del hormigón ensayado. Al alcanzar la estabilidad del caudal se apunta el valor del flujo que atraviesa la probeta para cada presión aplicada. Se considera en el ensayo el valor promedio de los flujos obtenidos en cada una de las presiones para una misma probeta.

Los caudales de gas a medir en el ensayo de permeabilidad al oxígeno sobre probetas de hormigón, son notablemente pequeños, del orden de 0, 1 a 0, 5 cm3/s; debido a ello, no es posible utilizar caudalímetros convencionales y se recurre usualmente al método de la pompa de jabón. Sin embargo, este método presenta una serie de limitaciones y carencIas, como son:

-La medición de la permeabilidad con el dispositivo que aplica el método de la burbuja de jabón es un procedimiento lento y laborioso debido a que para cada medida de presión, es necesario encontrar la pipeta adecuada al caudal correspondiente, siendo necesario para ello, realizar un importante número de medidas con distintas pipetas hasta encontrar la pipeta apropiada. Además, una vez localizada dicha pipeta, la

completa estabilización de flujo se alcanza tras un tiempo de 5 a 30 minutos, entendiéndose que ésta se consigue cuando las medidas realizadas en intervalos de 5 minutos no difieren en más del 3% del valor del caudal medido. Es decir, en un ensayo en el que el tiempo de estabilización sea de 30 minutos, tras localizar la pipeta más adecuada, habrá que realizar 6 mediciones del caudal cada 5 minutos para confirmar la 30 estabilización a la presión correspondiente.

- No existe la posibilidad de registrar electrónicamente los valores de permeabilidad de forma continua. Sólo es posible realizar mediciones discretas tanto en el proceso de estabilización como en las mediciones una vez estabilizado.

5 10 -El dispositivo que aplica el método de la burbuja de jabón exige aumentar la presión de entrada cuando la burbuja no se mueve como consecuencia de un bajo caudal y poca permeabilidad del hormigón. La utilización de presiones altas puede suponer modificaciones en la viscosidad de oxígeno, alterando con ello los valores obtenidos de permeabilidad. Además, el uso de presiones altas puede suponer la ruptura de la estructura de la pasta de cemento de hormigones jóvenes, creando nuevos capilares y huecos por los que transitaría el oxígeno. Con ello se altera también el valor obtenido de permeabilidad.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

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La presente invención trata de resolver los inconvenientes mencionados anteriormente mediante un método de medida de la permeabilidad de un material a un gas que permite medir caudales del orden de las centésimas de cm3/s, preferentemente a partir de 0.02 cm3/s, y obtener en tiempo real gráficas de evolución del caudal con el tiempo.

~5 Concretamente, en un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un método de medición de la permeabilidad de un material a un gas, que comprende las etapas de: -preparación de una probeta de un material cuya permeabilidad a un gas se va a medir;

30 -situar dicha probeta en un dispositivo configurado para mantener selladas las caras laterales de la probeta asegurando su estanqueidad y permitiendo la entrada de gas por uno de los extremos de dicha probeta y la salida por el extremo opuesto;

-conectar al menos un medio de almacenamiento de gas encargado de almacenar el gas en su interior, al extremo de la probeta por el cual entra el gas, donde entre dicho al menos un medio de almacenamiento y la probeta se sitúa un manómetro-regulador configurado para medir y regular la presión del gas que circula desde el al menos un

medio de almacenamiento de gas hasta el extremo de la probeta por el cual entra el gas;

-conectar un caudalímetro al extremo de la probeta por el cual sale el gas, donde dicho caudalímetro comprende un detector de flujo másico configurado para convertir la

cantidad de flujo de gas que atraviesa la probeta en un determinado parámetro;

-conectar la salida del detector de flujo másico a unos medios de conversión de datos configurados para medir el parámetro que sale de dicho detector de flujo másico y convertirlo en un valor de caudal expresado en cm3/s;

--'1.5

-conectar los medios de conversión de datos a un ordenador, donde dicho ordenador permite obtener en tiempo real gráficas de evolución del caudal con el tiempo;

-seleccionar al menos tres valores de presión de entrada en el manómetro-regulador;

-para cada presión de entrada...

5 1. Método de medición de la permeabilidad de un material a un gas, caracterizado por que comprende las etapas de: -preparación de una probeta (12) de un material cuya permeabilidad a un gas se va a medir;

10 -situar dicha probeta (12) en un dispositivo (17) configurado para mantener selladas las caras laterales de la probeta (12) asegurando su estanqueidad y permitiendo la entrada de gas por uno de los extremos de dicha probeta (12) y la salida por el extremo opuesto;

:1=5 -conectar al menos un medio de almacenamiento de gas (11) encargado de almacenar el gas en su interior, al extremo de la probeta (12) por el cual entra el gas, donde entre dicho al menos un medio de almacenamiento (11) Y la probeta (12) se sitúa un manómetro-regulador (14) configurado para medir y regular la presión del gas que circula desde el al menos un medio de almacenamiento de gas (11) hasta el extremo de la probeta (12) por el cual entra el gas;

:lo -conectar un caudalímetro (15, 25, 35) al extremo de la probeta (12) por el cual sale el gas, donde dicho caudalímetro (15, 25, 35) comprende un detector de flujo másico (22) configurado para convertir la cantidad de flujo de gas que atraviesa la probeta (12) en un determinado parámetro;

- conectar la salida del detector de flujo másico (22) a unos medios de conversión de datos (23) configurados para medir el parámetro que sale de dicho detector de flujo másico (22) y convertirlo en un valor de caudal expresado en cm3/s;

30 -conectar los medios de conversión de datos (23) a un ordenador, donde dicho ordenador permite obtener en tiempo real gráficas de evolución del caudal con el tiempo;

-seleccionar al menos tres valores de presión de entrada en el manómetro-regulador (14) ;

-para cada presión de entrada seleccionada, realizar con el caudalímetro (15, 25, 35) al 5 menos una medida del caudal que atraviesa la probeta (12) , expresado en cm3/s;

-en el caso de que en el paso anterior el número de medidas del caudal sea mayor que dos, obtener para cada presión de entrada seleccionada un valor promedio de caudal.

-para cada presión de entrada seleccionada, obtener el coeficiente de permeabilidad K, sustituyendo el valor de caudal o el valor promedio de caudal que atraviesa la probeta (12) en la ecuación de Darcy;

-obtener el coeficiente de permeabilidad de la probeta (12) a partir del valor promedio de los coeficientes de permeabilidad obtenidos con la ecuación de Darcy, correspondientes a cada valor de presión de entrada seleccionado.

2. El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde dicho parámetro obtenido con el detector de flujo másico (22) es una tensión eléctrica continua.

3. El método de la reivindicación 1, donde dicho parámetro obtenido con el detector de flujo másico (22) es una corriente eléctrica.

4. El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el número de valores de presión de entrada seleccionados en el manómetro-regulador (14) es cinco.

5. El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el número de medidas de caudal realizadas con el caudalímetro (15, 25, 35) para cada presión de entrada seleccionada es tres.

6. El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el manómetro

regulador (14) se implementa mediante dos dispositivos diferenciados: un manómetro y un regulador, estando el manómetro configurado para medir la presión de gas que circula desde el al menos un medio de almacenamiento de gas (11) hasta uno de los extremos de la probeta (12) , y estando el regulador configurado para regular dicha presión de gas.

7. El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el material del que se va a medir su permeabilidad es hormigón.

13

16

Figura 1

Figura 2

3.5

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2.5

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