Sistema para la determinación de la permeabilidad de un material a un gas.

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

que comprende al menos un medio de almacenamiento de gas (11), unido mediante al menos un medio de transporte (13) configurado para hacer circular el gas en su interior, a uno de los extremos de una probeta (12) de un material cuya permeabilidad a dicho gas se va a medir, situada en el interior de 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. El extremo opuesto de dicha probeta (12) está unido mediante un medio de transporte (16) configurado para hacer circular el gas en su interior, a un caudalímetro (15, 25, 35) que comprende un detector de flujo másico (22) encargado de convertir la cantidad de flujo de gas a la salida de la probeta (12) en un determinado parámetro.

SISTEMA PARA LA DETERMINACIÓN DE LA PERMEABILIDAD DE UN MATERIAL A UN GAS

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención pertenece al campo de la construcción y, más concretamente, a sistemas de control de la permeabilidad de un material.

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.

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.

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 graduadas que forman 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.

El caudal que atraviesa la probeta de hormigón 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.

Cada una de las N pipetas del ensayo presenta un diámetro diferente. Cuanto mayor es la permeabilidad de la probeta de hormigón, mayor es el flujo que atraviesa dicha probeta de hormigón, y mayor es la velocidad de ascenso de la burbuja dentro de la pipeta, por lo que se requiere un diámetro de pipeta mayor. Por lo tanto, en función de la presión y de la permeabilidad del material de hormigón se selecciona una pipeta del conjunto de N pipetas, de tal forma 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.

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 dispositivo que aplica el método de la pompa de jabón. Sin embargo, este dispositivo 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 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.

-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

La presente invención trata de resolver los inconvenientes mencionados anteriormente mediante un sistema de medición 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.

Concretamente, en un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un sistema de medición de la permeabilidad de un material a un gas, que comprende al menos un medio de almacenamiento de gas, unido mediante al menos un medio de transporte configurado para hacer circular el gas en su interior, a uno de los extremos de una probeta de un material cuya permeabilidad a dicho gas se va a medir, situada en el interior de 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. El extremo opuesto de dicha probeta está unido mediante un medio de transporte configurado para hacer circular el gas en su interior, a un caudalímetro que comprende un detector de flujo másico encargado de convertir la cantidad de flujo de gas a la salida de la probeta en un

determinado parámetro.

En una posible realización, el caudalímetro comprende unos medios de conversión de datos encargados de medir el parámetro que sale del detector de flujo másico y convertirlo en un valor de caudal expresado en cm3/s.

En una posible realización, el caudalímetro comprende un interfaz de salida configurado para conectar la salida del detector de flujo másico del caudalímetro a unos medios de conversión de datos externos conectados a un ordenador, estando dichos medios de conversión de datos externos configurados para medir el parámetro que sale del detector de flujo másico y convertirlo en un valor de caudal expresado en cm3/s.

En una posible realización, el parámetro es una tensión eléctrica continua. Alternativamente, el parámetro es una corriente...

1. Sistema de medición de la permeabilidad de un material a un gas, que comprende al menos un medio de almacenamiento de gas (11) , unido mediante al menos un medio de transporte (13) configurado para hacer circular el gas en su interior, a uno de los extremos de una probeta (12) de un material cuya permeabilidad a dicho gas se va a medir, situada en el interior de 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;

estando el sistema caracterizado por que el extremo opuesto de dicha probeta (12) está unido mediante un medio de transporte (16) configurado para hacer circular el gas en su interior, a un caudalímetro (15, 25, 35) que comprende un detector de flujo másico (22) encargado de convertir la cantidad de flujo de gas a la salida de la probeta (12) en un determinado parámetro.

2. El sistema de la reivindicación 1, donde dicho caudalímetro (15, 25, 35) comprende unos medios de conversión de datos (23) encargados de medir el parámetro que sale del detector de flujo másico (22) y convertirlo en un valor de caudal expresado en cm3/s.

3. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde dicho caudalímetro (15, 25, 35) comprende un interfaz de salida (24, 34) configurado para conectar la salida del detector de flujo másico (22) del caudalímetro (15, 25, 35) a unos medios de conversión de datos (23) externos conectados a un ordenador, estando dichos medios de conversión de datos (23) externos configurados para medir el parámetro que sale del detector de flujo másico (22) y convertirlo en un valor de caudal expresado en

cm3/s.

4. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde dicho parámetro es una tensión eléctrica continua.

5. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, donde dicho parámetro es una corriente eléctrica.

6. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde dicho detector de flujo másico (22) es un detector de flujo másico de membrana.

7. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde dicho detector de flujo másico (22) es un detector de flujo másico de láser.

8. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un manómetro configurado para medir la presión del gas que circula desde el al menos un medio de almacenamiento de gas (11) hasta uno de los extremos de la probeta (12) .

9. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un regulador configurado para regular la presión del gas que circula desde el al menos un medio de almacenamiento de gas (11) hasta uno de los extremos de la probeta (12) .

10. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que comprende además 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 uno de los extremos de la probeta (12) .

11. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el medio de transporte (16) que une el extremo de salida de gas de la probeta (12) con el caudalímetro (15, 25, 35) es de un tubo de látex.

12. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el medio de transporte (13) conectado al medio de almacenamiento (11) es un tubo de acero rígido.

13. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, donde cada uno de los medios de transporte (13, 16) se implementa mediante uno o varios tramos de tubo, donde cada uno de dichos tramos puede estar constituido tanto de materiales rígidos como flexibles como acero, goma de gas ó látex.

14. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el al menos un medio de almacenamiento de gas (11) contiene el gas a una presión mayor que la presión necesaria para realizar la medida.

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

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