1. 1
MATERIALES DE CONSTRUCCION.
TEMA 2.- PROPIEDADES GENERALES DE LOS MATERIALES.
2.0.- Introducción.
Los materiales que se utilizan en construcción deben tener una serie de propiedades, que justifiquen su uso en
una determinada aplicación. A partir de los ensayos, se conoce el valor de cada una de las propiedades físicas,
químicas y mecánicas que interesa determinar. Para su realización, se deben obtener muestras representativas, a
partir de las cuales elaborar las correspondientes probetas a ensayar.
De acuerdo a lo anterior, se van a estudiarlas principales propiedades de los materiales, así como los ensayos
que se realizan para determinar su valor. Se comenzará por las observaciones elementales que se pueden
realizar sin necesidad de laboratorio.
2.1.- Propiedades organolépticas.
Son aquellas que se pueden determinar sin la utilización de aparatos especiales. No son propiamente ensayos,
pero nos aportan datos de importancia sobre el material de un modo sumamente sencillo. Nos referimos a las
propiedades que se pueden determinar por medio de los sentidos y con instrumental sencillo (lupa, navaja, ácido
clorhídrico, etc.).
A simple vista, se puede observar: el color, tamaño de grano, fractura, superficie, estructura y datos sobre su
dureza y composición química.
El color nos puede indicar la presencia de impurezas o elementos extraños en el material, así como los
elementos que predominan en el mismo.
Por el tamaño del grano podemos realizar distintas clasificaciones, tanto de los materiales como de su
estructura. Del mismo modo, podemos justificar a priori el comportamiento mecánico y químico de dicho
material.
Según la fractura podemos clasificar el material en plano, rugoso, ondulado, etc. Nos sirve para observar la
existencia de cavidades y representa un índice de la facilidad de labra de dicho material.
La superficie según su estado, puede ser pulverulento o limpio, con o sin brillo, indicándonos alguna propiedad
sobre sus minerales.
La dureza se puede comprobar mediante el rayado con navaja, comparando y diferenciando la que tienen
distintos minerales y materiales.
La composición química desde un punto de vista cualitativo se puede analizar por ejemplo, humedeciendo
ciertos materiales, observando la presencia de arcillas al dar éstas un color característico, o mediante la acción
del ácido clorhídrico, podemos conocer los compuestos carbonatados al producir éstos efervescencia con el
ácido.
2.2.- Propiedades físicas.
2.2.1.- Estructura de los materiales.
La estructura de los materiales se puede apreciar a simple vista o con aparatos de ampliación del tamaño y
depende de los minerales que lo componen y de su ordenación molecular, debido a los procesos que han dado
lugar a su formación. El conocimiento de la estructura cristalina de una material permite prever, hasta cierto
punto, su comportamiento. También permite optimizar el material para la aplicación prevista o incluso
encontrar nuevas aplicaciones.

2. 2
Según como se hallen dispuestos los elementos que constituyen los materiales, se aprecian las siguientes
estructuras (Figura 2.2.1.1):
Figura 2.2.1.1.- Representación gráfica de las diferencias estructurales entre un cristal (a) y un vidrio (b).
-Cristalina: aquella en la que los componentes presentan una ordenación regular en sus moléculas. Ordenándose
los cristales, que pueden ser de diversos tamaños, según los distintos sistemas cristalinos (cúbico, rómbico,
hexagonal...) (Figura 2.2.1.2) y aparecen aislados, asociados o formando maclas.
Figura 2.2.1.2.- Sistemas cristalinos. Relaciones entre los parámetros de red y las geometrías de las celdillas
unidad de los siete sistemas cristalinos.

3. 3
Las maclas consisten en agrupaciones homogéneas de uno o de varios individuos de la misma especie que
poseen en común dos de sus tres direcciones cristalográficas principales. Muchas maclas se reconocen
fácilmente debido a que en ellas existen ángulos entrantes dirigidos hacia el interior del cristal.
Los tipos de maclas más importantes, relacionados con los minerales son:
Macla Carlsbad, derecha Ortosa Macla en punta de Flecha
Yeso Macla en codo Rutilo
Macla en cruz Macla de Pirita Pirita
La estructura cristalina puede ser macrocristalina, microcristalina y criptocristalina (con cristales demasiado
pequeños para ser vistos sin microscopio).
- Vítreas: son las estructuras constituidas por elementos con una desordenación molecular, aún cuando pueden
aparecer cristales aislados en la masa.

4. 4
No obstante, los materiales adoptan, con mayor frecuencia, una estructura mixta; es decir, en el material
coexiste una fase vítrea y una cristalina. En la misma, se dan las uniones secundarias entre los cristales y una
serie de defectos en cuanto a su cristalización y demás características de forma y tamaño del grano, siendo
determinante todo esto en las propiedades que ofrecerá dicho material.
Según su apariencia podemos distinguir los siguientes tipos de estructura:
- Compacta: cuando presentan una masa homogénea. (Mármoles).
- Porosa o celular: presentan una masa heterogénea con poros, cavidades y restos orgánicos. (Piedra pómez).
- Granular: en forma de granos aglomerados. (Areniscas).
- Estratificada: presentan bandas de acuerdo a las capas de sedimentación (Arcillas).
- Laminar: formadas por láminas delgadas de fácil exfoliación. (Pizarras).
- Clástica: formada por fragmentos aglomerados por cementos naturales (Conglomerados).
- Fibrosa: formando fibras paralelas o radiales, pudiendo ser acicular (en agujas) y capilar (hilos finos). (Yesos).
- Porfídicas: destacan gránulos de gran tamaño sobre una pasta de minerales difícilmente diferenciables.
(Porfídicos).
- Granitoideas: presentan minerales en granos adheridos de tamaños análogos. (Granitos).
2.2.2.- Densidad. Porosidad Compacidad.
La densidad de un material se define como la masa del mismo por unidad de volumen, es decir ρ = M/V
Para poder determinar las densidades de un material, definidas éstas como el cociente entre la masa y el
volumen, se realizará de la siguiente forma:
La masa: se adoptará siempre para calcular la densidad, el valor de la masa de la muestra seca a peso constante,
que será:
Masa probeta = Masa sólido + Masa aire ≅ Masa sólido
El volumen: cabe distinguir tres tipos de volúmenes que un material puede presentar en el espacio dependiendo
de que consideremos el contenido o no de huecos de éste.
Partiendo de la consideración de que todo material está formado por una determinada cantidad real de materia
(compacidad) y una cantidad de huecos (porosidad), podemos clasificar los distintos volúmenes como se
muestra en la figura 2.2.2.1.
Figura 2.2.2.1.- Distintos volúmenes que presenta un material.

5. 5
Así el volumen total (VT) (Otros lo denominan volumen aparente) de un material consta de los siguientes
sumandos:
m pc paTV V V V= + + (2.2.2.1)
donde:
Vm = Volumen ocupado por la masa de material (Volumen másico).
Vpc = Volumen ocupado por los poros cerrados (No comunicados con el exterior).
Vpa = Volumen ocupado por los poros abiertos (Accesibles desde el exterior).
La suma del volumen másico (Vm) mas el volumen de los poros cerrados (Vpc) se denomina, habitualmente,
volumen aparente (Vap), (Otros lo denominan volumen relativo) ,es decir no se consideran los huecos abiertos:
ap m pcV V V= + (2.2.2.2)
Los poros abiertos a su vez pueden ser permeables o impermeables (Comunicados o no comunicados).
Debido a las expresiones (2.2.2.1) y (2.2.2.2) teniendo en cuenta la definición de densidad (Masa/Volumen) se
pueden definir tres tipos de densidades (Según por que volumen se divida). La masa total se asimila a la del
sólido (M), ya que la del aire puede despreciarse. Así tenemos:
Densidad real = r
m
M
V
ρ =
Densidad aparente = ap
ap
M
V
ρ =
Densidad global = g
t
M
V
ρ =
En materiales muy compactos las dos últimas densidades pueden diferir en un 2 % solamente.
Porosidad. Compacidad.
La porosidad de un material conformado incide directamente en su resistencia mecánica (que disminuye al
aumentar la porosidad). Otras características importantes como el comportamiento frente al ataque químico, la
conductividad térmica y la resistencia al choque térmico, quedan también influenciadas por el tamaño, forma,
número y distribución de los poros. La porosidad puede permitir la permeabilidad a gases o líquidos, cambiar
las características eléctricas o comprometer el comportamiento óptico.
Así, cualquier porosidad residual tendrá un efecto negativo en las propiedades elásticas y en la
resistencia. Por ejemplo, se ha observado que la magnitud del módulo de elasticidad E disminuye con la
fracción de volumen de porosidad de acuerdo con la ecuación:
( )2
0 1 1.9 0.9E E P P= − + (2.2.2.3)
donde E0 es el módulo de elasticidad del material no poroso. La influencia de la fracción de volumen de
porosidad sobre el módulo de elasticidad para la alúmina se muestra en la figura 2.2.2.2. La gráfica
representada en dicha figura es la curva de la ecuación (2.2.2.3).

6. 6
Figura 2.2.2.2.- Influencia de la porosidad en el módulo de elasticidad del Al2O3 a temperatura ambiente.
La porosidad es desfavorable para la resistencia a la fractura (o módulo de rotura) por dos razones:
(1).- Los poros reducen el área de la sección a través de la cual se aplica la carga,
(2).- Actúan como concentradores de tensión: en el caso de un poro esférico la tensión es amplificada en
un factor 2.
La influencia de la porosidad en la resistencia es mucho más dramática, por ejemplo, no es raro que un 10
% de porosidad disminuya el módulo de rotura en un 50 % del valor medido para el material no poroso.
El grado de influencia del volumen de poros sobre la resistencia a la rotura se demuestra en la figura
2.2.2.3, de nuevo para la alúmina.
Experimentalmente, se ha demostrado que el módulo de rotura disminuye exponencialmente con la
fracción de volumen de poros (P) según la fórmula de Ryshkevich:
( )0 expmf nPσ σ= − (2.2.2.4)
En esta expresión 0σ (Módulo de rotura del material no poroso) y n son constantes experimentales.
Figura 2.2.2.3.- Influencia de la porosidad en el módulo de rotura del Al2O3 a temperatura ambiente.

7. 7
También existe la fórmula de Balshin:
0 1
100
n
P
σ σ
⎛ ⎞
= −⎜ ⎟
⎝ ⎠
(2.2.2.5)
Dentro de los materiales conformados definimos la porosidad abierta, Pa como la relación existente entre el
volumen de poros comunicados al exterior (Vpa) y su volumen total, VT, expresado en tanto por ciento de este
último. Igualmente definimos la porosidad total, PT, como la relación existente la suma de los volúmenes de
poros abiertos y cerrados (Vpc + Vpa) a su volumen total, VT, así como la porosidad cerrada, Pc, como la relación
entre Vpc y VT, es decir:
100=
pa
a
T
V
P
V
, =
pc
c
T
V
P
V
100 , 100
+
=
T
pa pc
T
V V
P
V
(2.2.2.6)
La compacidad se define como: C = 100 – PT.
Capacidad de absorción.
Se entiende por capacidad de absorción de agua, la relación existente entre el peso del agua absorbida, hasta
saturación (H – P), por un material y su peso en seco (P), expresada en tanto por ciento de éste último. H es la
masa de la probeta húmeda saturada.
Capacidad de absorción de agua: 100
−
=
H P
A
P
(2.2.2.7)
A continuación, se comentarán los métodos para la obtención de los distintos tipos de volumen.
Método de la balanza hidrostática: es el método utilizado para obtener el volumen total y aparente. Si bien es
cierto que de un cuerpo regular la obtención del volumen total sería tan simple como medir sus aristas y operar,
existe una gran gama de materiales cuyas formas son totalmente irregulares, de los cuales no se puede obtener
su volumen total de forma tan simple. Este método se fundamenta en dos principios básicos; el primero tras la
comparación de masas permite la obtención de volúmenes, el segundo en el conocido principio de Arquímedes.
Como se aprecia en la figura 2.2.2.4, la balanza dispone de un brazo corto desde el cuál se suspende e introduce
en un líquido (normalmente agua), el material del que pretendemos obtener su volumen. Dicho material se ha
introducido en la misma, saturado totalmente de agua para que el valor del volumen que expresa el empuje, sea
el volumen total, es decir, nos de información de la cantidad real de materia así como de todos los huecos. En el
brazo largo, colocaremos pesas de masa conocida hasta equilibrar la balanza. El valor de dichas pesas, es lo que
conocemos por masa de la probeta sumergida (S).

8. 8
Figura 2.2.2.4.- Método de la balanza hidrostática.
Para la saturación de la probeta se pueden utilizar dos métodos:
Método 1 (Figura 2.2.2.5).
.
Se introduce la probeta en un recipiente de manera que no quede tocando el fondo del mismo y se añade agua
destilada que se halle a la temperatura ambiente, hasta que cubra aproximadamente 1/4 de su altura y se
comienza a calentar. Se continúa añadiendo agua cada media hora harta que al cabo de dos horas se encuentre
completamente sumergida. A continuación, se hierve durante dos horas, reponiendo el agua evaporada con agua
destilada hervida y caliente, de tal modo que la probeta esté, durante las dos horas, totalmente cubierta. Se deja
enfriar dentro del agua hasta que alcance la temperatura ambiente.
Figura 2.2.2.5.- Saturación de la probeta por inmersión progresiva en agua a ebullición.

9. 9
Método 2 (Figura 2.2.2.6).
Se coloca la probeta seca y enfriada en un recipiente estanco. Cerrado el recipiente, se hace el vacío hasta que se
alcance una presión, constante de 25 mbar y se mantiene esta presión durante 15 minutos como mínimo Para
comprobar que se ha conseguido la desgasificación total de la probeta, se desconecta el recipiente de la bomba
de vacío y se comprueba, mediante el manómetro que no aumenta la presión en el interior. Se vuelve a conectar
el recipiente a la bomba de vacío y se introduce progresivamente el líquido de inmersión, de forma que, al
cabo de 3 minutos la probeta esté totalmente recubierta de líquido. Se mantiene esta presión reducida durante 30
minutos, se desconecta la bomba y se abre el recipiente.
Figura 2.2.2.6.- Instalación de vacío para la determinación de la densidad aparente y porosidad abierta.
Masa de la probeta húmeda, H.
Se extrae la probeta del agua, se eliminan las gotas de agua de su superficie utilizando un trapo ligeramente hú-
medo y se pesa con una precisión mínima de 0,1 g.
Será igual a:
pa lH P V ρ= + de donde: pa
l
H P
V
ρ
−
= (2.2.2.8)
siendo P = Masa de la probeta seca.

10. 10
Masa de la probeta sumergida, S.
Seguidamente se pesa suspendida dentro de agua destilada, en la balanza hidrostática, con precisión mínima de
0,1 g. Si se expresa matemáticamente lo que está ocurriendo en la balanza cuando esta está equilibrada, se
tendrá:
= −HSP P EMPUJE
o bien
ρ= − TlgS gH V g , ρ= − TlS H V (2.2.2.9)
de donde:
T
l
H S
V
ρ
−
= (2.2.2.10)
Por otra parte, sustituyendo el valor de H en (2.2.2.6) se tiene:
ρ ρ= + −pa l TlS P V V o bien : ( )ρ − = −l T paV V P S (2.2.2.11)
De: m pc paTV V V V= + + se deduce : pa m pc apTV V V V V− = + =
Luego: ρ = −aplV P S de donde : ap
l
P S
V
ρ
−
= (2.2.2.12)
Hay que destacar, que el líquido utilizado para el ensayo no sea capaz de reaccionar con el material, así como su
densidad siempre debe ser inferior al mismo.
Estamos ya en condiciones de calcular la densidad global, la densidad aparente y la porosidad abierta, así como
la capacidad de absorción.
Densidad aparente = ρ ρ= =
−
ap l
ap
P P
V P S
(2.2.2.13)
Densidad global = ρ ρ= =
−
g l
t
P P
V H S
(2.2.2.14)
Porosidad abierta = 100 100
−
= =
−
pa
a
t
V H P
P
V H S
(2.2.2.15)
Capacidad de absorción = A = 100
H P
P
−
(2.2.2.16)
Para piezas de formas geometricas fáciles, hay una manera simple de determinar la densidad global que implica
el cálculo del volumen de la pieza y después dividir su masa por dicho volumen. Como ejemplos se tiene:
Cilindro sólido: 2g
P P
V R h
ρ
π
= =
donde:
h = Altura del cilindro
R = Radio del circulo de las bases del cilindro

11. 11
Placa rectangular: g
P P
V abc
ρ = =
donde.
a, b, c = Dimensiones de las aristas del paralelepípedo
Otra técnica para medir la densidad global es usar una serie de líquidos densos calibrados. Si la densidad del
líquido es idéntica a la de la cerámica, esta ni se hundirá ni flotará. Si la densidad del líquido es inferior la
cerámica se hundirá y si es más alta flotará. Esta técnica es útil para determinar la densidad global de muestras
de cerámica muy pequeñas que no contienen ninguna porosidad abierta.
Nos queda por determinar la densidad real (o teórica) y una de las otras porosidades (cerrada o total), ya que la
otra se calculara por suma o diferencia.
Densidad real o teórica.
Para muchas aplicaciones, es deseable producir un material que contenga una porosidad abierta y cerrada
mínima. Si el material pudiese densificarse completamente para no contener ninguna porosidad abierta y/o
cerrada, consistiría sólo en una mezcla de fases sólidas. Esta condición del material libre de poros representaría
la densidad global máxima que se puede lograr para la composición específica y se denomina como densidad
teórica o real. . La densidad teórica a menudo se usa como un estándar frente al cual comparar la densidad
global actual alcanzada para un material. Por ejemplo, si un material tiene una porosidad total del 10 %, tendría
una densidad igual al 90 % de la teórica.
La densidad teórica puede ser calculada si se conocen la densidad cristalográfica y la fracción de volumen de
cada una de las fases sólidas que componen la microestructura.
La densidad real puede ser medida directamente por el método del picnómetro. Los métodos basados en el
principio de Arquímedes no pueden dar la densidad real de los materiales porosos. Esto sucede porque parte de
la porosidad es inaccesible al líquido en el que sumergimos el ladrillo, los poros cerrados o aquellos abiertos
que no permitan la entrada del líquido o fluido. Para obtener en este caso la verdadera densidad, o mejor, el
verdadero peso específico, necesitamos pulverizar el material a una malla que produzca la rotura de los
pequeños poros y de los poros cerrados.
El fin que se persigue con la pulverización es hacer desaparecer, pues, los poros cerrados y poder hacer una
medida del volumen que ocupa el material sólido (Figura 2.2.2.7). El líquido de inmersión penetra entre las
partículas de sólido una vez que se elimina el aire que existe entre ellas.
Se pueden usar los siguientes métodos:
a.- El método del picnómetro.
b.- El método del frasco (Rees - Hugill) o del volumenómetro.
Figura 2.2.2.7.- Eliminación de los poros cerrados por pulverización.

12. 12
Método del picnómetro.
El picnómetro es un matraz calibrado de 25 ó 50 ml., provisto de un tapón de tubo capilar aforado, construido
de manera que, entre el tapón y la boca del frasco, no existe la posibilidad de retención de burbujas.
En el picnómetro se pesan 2 - 5 g. del material, secado previamente a 110 ± 2 °C durante 2 horas, se añade
líquido desairado (agua), aproximadamente 1/3 de su capacidad, se agita con cuidado para eliminar las burbujas
de aire, y se lleva hasta ebullición con precaución, para expulsar totalmente el aire ocluido entre las partículas.
(La forma de eliminar el aire entre partículas, pues los poros cerrados ya han sido destruidos; puede hacerse
también por medio de una bomba de vacío). El líquido de inmersión puede ser agua, tolueno, xileno,etc.,
dependiendo de la naturaleza química de la muestra y de su finura).
Una vez que el picnómetro más muestra se encuentre a temperatura ambiente y haya sedimentado el material, se
llena con agua desairada, utilizando una pipeta y haciendo que el líquido resbale lentamente por la pared del
picnómetro, colocando, a continuación el tapón con cuidado, para que el líquido sobrante salga por el tubo
capilar.
A continuación, se introduce en un baño termostático a 25 ± 0.1 °C durante 30 minutos, siempre y cuando la
temperatura ambiente no exceda de 20 °C , si así fuera, la temperatura del baño será mantenida a menos de 5
°C por encima de la temperatura ambiente. Al cabo de 30 minutos, se enrasa el picnómetro, aún dentro del
baño, se saca de él, se seca externamente con cuidado, con un paño sin frotar, y se pesa en una balanza analítica,
con una precisión de 0.001 g.
Una vez realizada esta pesada, se vierte su contenido, se enjuaga cuidadosamente con líquido desairado para no
dejar partículas adheridas, y se seca exteriormente. Se llena, a continuación, con el líquido de inmersión y se
enrasa; se sitúa seguidamente el picnómetro en el baño termostático durante 30 minutos a la misma temperatura
y, pasando ese tiempo, se enrasa, se saca, se seca y se pesa.
Con los pesos del picnómetro vacío (m), con el polvo (m1), lleno del líquido de inmersión (m3) , picnómetro
más polvo y líquido (m2) , y la densidad del agua a la temperatura del baño termostático con relación a la del
agua a 4°C, se determina la densidad real de la muestra, con una precisión de ± 0.01 g.
Conocidas las 4 pesadas la densidad real se calcula como sigue (Figura 2.2.2.8):
Densidad real =
m
M
V
ρ =
donde : M = m1 – m y Vm = Vp – Vl
siendo :
Vp = Volumen del picnómetro
Vp = Volumen que ocupa el líquido en el picnómetro con muestra.
Se tiene que :
2 1
l
l
m m
V
ρ
−
= y 3
p
l
m m
V
ρ
−
=
con lo que :
Vm = Vp – Vl = 3 2 1( ) ( )
l
m m m m
ρ
− − −

13. 13
Y sustituyendo en la expresión de la densidad real:
m
M
V
ρ = = 1
1 2 3
( )
( ) ( )
lm m
m m m m
ρ−
− − −
(2.2.2.17)
Figura 2.2.2.8.- Cálculo de la densidad real por el método del picnómetro.

14. 14
Método del volumenómetro
A diferencia del método anterior, su exactitud es mucho menor, debido a que no se hierve, ni se somete a vacío,
ni se utiliza el baño termostático. Es, por tanto, un método orientativo de la densidad del material analizado.
Para determinar la densidad, se pesan unos 30 g. (M) de muestra pulverizada y seca. Como se aprecia en la
figura 2.2.2.9, se introduce en el volumenómetro que previamente contenía una determinada cantidad de líquido
agua, xileno, etc) enrasada en Vi. En este instante, se experimenta un incremento de nivel de la columna de agua
hasta Vf. Al disponer éste de una regla graduada, el volumen real será la diferencia de ambas lecturas:
Vm = Vf - Vi
A partir de los datos obtenidos, se calcula la densidad de la muestra:
m
f i
M
V V
ρ =
−
(2.2.2.18)
Figura 2.2.2.9.- Método del volumenómetro
El líquido utilizado debe de ser de baja volatilidad y viscosidad, con el fin de que no modifique la pesada en el
tiempo y para que se introduzca con facilidad en los huecos que existen entre las partículas del polvo.
El valor de la densidad real, rρ , es un parámetro de gran importancia para el conocimiento de muchos
materiales refractarios, al indicar su grado de transformación (sílice, silimanita, andalucita, etc.) ó bien puede
dar una idea sobre el contenido de alúmina e indirectamente, permite calcular la porosidad total si se conoce
también la densidad global del ladrillo refractario.
Una vez determinada la densidad real se puede determinar la porosidad total de la muestra y a continuación por
diferencia la porosidad cerrada.
100
+
=
pa pc
T
T
V V
P
V
= 100 1 100 1 100 1 100
ρρ
ρ
ρ
⎛ ⎞
⎛ ⎞ ⎛ ⎞− ⎜ ⎟
= − = − = −⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟
⎝ ⎠⎝ ⎠ ⎜ ⎟
⎝ ⎠
r
g
gm mT
rT T
M
V V V
MV V
es decir,
1 100
ρ
ρ
⎛ ⎞
= −⎜ ⎟
⎝ ⎠
g
T
r
P (2.2.2.19)

15. 15
Análogamente, se puede expresar la porosidad abierta en función de la densidad global y de la aparente,
resultando:
100pa
a
t
V
P
V
= = 100 1 100 1 100 1 100
T ap ap ap g
T T ap
g
M
V V V
MV V
ρ ρ
ρ
ρ
⎛ ⎞
⎛ ⎞− ⎛ ⎞ ⎜ ⎟
= − = − = −⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟
⎝ ⎠ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠
⎝ ⎠
es decir,
1 100
ρ
ρ
⎛ ⎞
= −⎜ ⎟
⎜ ⎟
⎝ ⎠
g
a
ap
P (2.2.2.20)
Y finalmente la porosidad cerrada:
pc
c
t
V
P
V
= 100 = 1 100
g
r
ρ
ρ
⎛ ⎞
−⎜ ⎟
⎝ ⎠
- 1 100g
ap
ρ
ρ
⎛ ⎞
−⎜ ⎟⎜ ⎟
⎝ ⎠
= 100g g
ap r
ρ ρ
ρ ρ
⎛ ⎞
− =⎜ ⎟⎜ ⎟
⎝ ⎠
100 r ap
g
r ap
ρ ρ
ρ
ρ ρ
−
luego:
Pc = 100 r ap
g
r ap
ρ ρ
ρ
ρ ρ
−
(2.2.2.21)
Absorción y humedad.
Es la máxima cantidad de agua que puede entrar en los huecos accesibles. La absorción normal es la cantidad de
agua absorbida hasta saturación por un material a presión y temperatura ambiente.
100SAT S
S
P P
A
P
−
= (2.2.2.22)
donde:
PSAT = Peso saturado.
PS = Peso seco.
La absorción a ebullición es cuando se saturan las probetas por ebullición durante dos horas, una vez que se han
cubierto paulatinamente de agua.
La humedad es la proporción en peso de agua sobre el sólido:
100H S
S
P P
H
P
−
= (2.2.2.23)
donde:
PH = Peso de la probeta humeda.
2.2.3.- Permeabilidad.
Es la propiedad que tienen los cuerpos a dejarse atravesar por los fluídos.
Un modelo para determinar la permeabilidad de un lecho de partículas empaquetadas, al que también se puede
asimilar un material conformado, fue desarrollado por Darcy (1856) para explicar la permeación a través de un
filtro de arena. Observo que el caudal volumétrico, Q, a través del filtro de espesor L (Figura 2.2.3.1) era
proporcional a la diferencia de presión , ∆P , y al área de la sección transversal A. La ecuación de Darcy es:
Q = DK A P
L
Δ
(2.2.3.1)
donde KD es el coeficiente de permeabilidad de Darcy.

16. 16
Normalizando la ecuación (2.2.3.1) para introducir la viscosidad del fluido, ηf, el coeficiente específico de
permeabilidad KP es:
KP = KDηf
Con lo que la ecuación de Darcy se transforma en :
Q = P
f
K A P
Lη
Δ
(2.2.3.2)
de donde y teniendo en cuenta que Q =
Volumen V
Tiempo t
= resulta: KP = f LV
At P
η
Δ
(2.2.3.3)
Figura 2.2.3.1.- Aparato para determinar el coeficiente de permeabilidad.
La ecuación (2.2.3.1) es válida siempre y cuando el flujo a través de los poros sea laminar, lo cual puede
estimarse mediante el número de Reynolds.
Re =
V Af
f
vaρ
η
(2.2.3.4)
donde:
ρf = Densidad del fluido.
ηf = Viscosidad absoluta del fluido.
V Aa = Dimensión media de los canales debidos a la porosidad abierta interconectada
v = Velocidad media del fluido en los canales entre las partículas con una dimensión media V Aa .
En las rocas el fluido, generalmente, es el agua, y se define como la cantidad de agua, en litros que la atraviesan
en una hora y a una presión dada.
Para pequeñas cargas de agua se emplean cubos de 7.07 cm. de arista, o sea 50 cm2
de superficie, saturados de
agua durante 48 horas, y se mantienen sumergidos en agua durante toda la experiencia.

17. 17
Para determinar la permeabilidad a presiones mayores se emplean acumuladores de aire comprimido que
permiten mantener una presión constante, y se aprecia por un manómetro. La probeta se sujeta fuertemente al
aparato y se recoge el agua que la atraviesa en un tubo graduado.
La permeabilidad a los gases (p.e. aire) se determina haciendo atravesar la probeta por un volumen de gas bajo
el efecto de una diferencia de presión. Como unidad de medida se utilizará el Perm.
Un cuerpo poroso tiene una permeabilidad de un Perm (Pm), cuando un centímetro cúbico de gas, con la vis-
cosidad de un poise, a una diferencia de presión de una dina por centímetro cuadrado, pasa, en un segundo, por
una sección de un centímetro cuadrado en dirección perpendicular, en una longitud de un centímetro. Para la
aplicación práctica se recomienda el Nanoperm, (nPm).
1 Pm = 109
nPm
Para su determinación se pueden utilizar probetas de forma cilíndrica con 50 mm de diámetro y 50 mm de altura
y una tolerancia de ±0,5 mm en ambas medidas. Las bases serán planas y paralelas. Se colocarán en el porta-
probetas según el esquema de la figura 2.2.3.2, el cual deberá efectuar una estanqueidad perfecta alrededor de la
probeta, para lo cual estará provisto de una membrana de goma, que se hinchará con una presión de,
aproximadamente, unos 2 Kgf/cm2
.
Para el cálculo de los resultados se aplicará la siguiente fórmula:
981
VL
PtS
η
μ =
Δ
(2.2.3.5)
en la cual:
μ = permeabilidad, en permes
V = volumen de aire, en centímetros cúbicos
L = longitud de la probeta, en centímetros viscosidad dinámica del aire, en poises
∆P = presión diferencial, en centímetros de columna de agua
t = tiempo, en segundos
S = sección de la probeta, en centímetros cuadrados.
Figura 2.2.3.2.- Esquema del porta - probetas
La viscosidad del aire a distintas temperaturas, es la dada en la tabla 2.2.3.1.

18. 18
Tabla 2.2.3.1.- Viscosidad del aire
Temperatura Viscosidad
º C Poises
16 1.788 x 10-4
18 1.798 x 10-4
20 1.808 x 10-4
22 1.818x10-4
24 1.828 x 10-4
28 1.847 x l0-4
La permeabilidad es una propiedad vectorial, es decir, varía según la dirección en la cual se realiza la medida.
La permeabilidad está relacionada con el tamaño y cantidad de poros del material, pero no esta directamente
ligada a la porosidad abierta.
Si se toma la presión en atmósferas y la viscosidad en centipoises, resulta la unidad denominada Darcy.
1 Perm = 1.013x108
Darcy
2.2.4.- Heladicidad.
Es la resistencia a ciclos hielo/deshielo y, normalmente, se define por la disminución de la resistencia a la
compresión de las probetas antes y después de 25 ciclos de hielo y deshielo.
El agua, al helarse, H2O(l) →H2O(s), aumenta de volumen aproximadamente en un 10%, y los materiales cuya
cohesión no es capaz de resistir estas dilataciones producidas al helarse el agua contenida en los poros, se
agrietan, desprenden escamas, se redondean las aristas y disminuyen las resistencias mecánicas.
El ensayo de heladicidad se lleva a cabo sobre probetas cúbicas de 7.07 cm. de arista, las cuales se desecan y
pesan. Se saturan de agua de +15 a +20 °C por inmersión en agua 48 horas o por el vacío. Después se colocan
en una cámara frigorífica durante 4 horas a una temperatura comprendida entre -15 y –20 °C, y se sacan y
deshielan, sumergiéndolas en agua a +15 a +20 °C durante otras 4 horas. Esta operación de helar y deshielo se
repite 25 veces consecutivas, observando las alteraciones, pérdida de peso y resistencias.
Completados los 25 ciclos de hielo y deshielo, se procede a la inspección ocular de las piezas, comprobando que
durante el ensayo no se han producido exfoliaciones, fisuras o desconchados. La aparición durante el ensayo de
cualquiera de los defectos anteriores en cualquier probeta la califica como heladiza.
En caso de duda o de no observación de estos defectos, se procederá a realizar el ensayo comparativo de
resistencia a la compresión. Obtenidos los resultados del ensayo se calificará la pieza según los siguientes
valores del coeficiente de heladicidad K:
K > 0.8 no heladizo
0.7 < K < 0.8 potencialmente heladizo
K < 0.7 heladizo
siendo K = A
B
R
R
donde:
RA = Valor medio de la resistencia de las probetas sometidas al ensayo de heladicidad (Kgf/cm2
).
RB = Valor medio de la resistencia de probetas no sometidas al ensayo de heladicidad (Kgf/cm2
).

19. 19
También se suele utilizar para determinar numéricamente si un material es o no heladizo, el coeficiente de
heladicidad, el cuál relaciona la cantidad de huecos abiertos que tiene el material respecto de la cantidad de
huecos totales.
pa
pt
V
K
V
= (2.2.4.1)
Si bien es cierto que este coeficiente no aportará un dato exacto respecto de si es o no heladizo el material, su
obtención nos indicará la conveniencia o no de ser utilizado el mismo en exteriores, es decir, si la cantidad de
porosidad abierta fuese muy importante respecto de la porosidad total, este material se vería fácilmente agredido
por los agentes atmosféricos o cualquier otro tipo de ataque químico como podría ser de sulfatos y demás sales.
2.2.5.- Morfología.
Es la propiedad que determina la forma y dimensiones del material más adecuadas para su utilización.
Cuestiones como el ángulo, planicidad, dimensiones, etc., son importantes controlar para el correcto trabajo del
material en la obra.
Por otro lado, las distintas formas que adopten materiales utilizados como materias primas para la fabricación
de otros, variarán de forma significativa sus propiedades tanto físicas como mecánicas. Ejemplo de ello son el
tamaño y la forma.
Asimismo, dependiendo de la tipología y forma que disponga un mismo material ante un determinado esfuerzo,
hará o no adecuada su respuesta.
2.3.- Propiedades térmicas.
Por "propiedad o característica térmica" se entiende la respuesta de un material al ser calentado. A medida que
un sólido absorbe energía en forma de calor, su temperatura y sus dimensiones aumentan. La energía puede
transportarse de las regiones calientes a las regiones más frías de la muestra si existe un gradiente de
temperatura y, finalmente la muestra puede fundirse. La capacidad calorífica, la dilatación térmica, la
conductividad térmica y la refractariedad (Resistencia piroscópica) son propiedades muy importantes en la
utilización práctica de los materiales.
2.3.1.- Capacidad calorifica. Calor específico.
Cuando se calienta un material sólido, éste experimenta un aumento de temperatura, indicando con ello que
absorbe energía. La capacidad calorífica es una propiedad que indica la capacidad de un material de absorber
calor de su entorno. Representa la cantidad de energía necesaria para aumentar la temperatura del material en
una unidad.
Si Q es la cantidad de calor que hay que dar a un cuerpo para subir su temperatura de T1 a T2, se puede definir el
cociente siguiente:
Q
2 1
2
1
T
T
Q
C
T T
=
−
(2.3.1.1)
el cual representa la capacidad calorífica promedio del cuerpo entre las temperaturas de T1 y T2.
T1 T2

20. 20
Si las dos temperaturas T1 y T2 tienden hacia un límite común T, el cociente tiende hacia un límite:
dT
dQ
C = (2.3.1.2)
donde dQ es la energía necesaria para producir un cambio dT en la temperatura. Normalmente, la capacidad
calorífica se expresa por mol de material C (J/mol.K), obteniéndose la capacidad calorífica molar, que puede ser
a volumen constante,CV o a presión constante, CP.
La capacidad calorifica a volumen constante se define como (En los procesos a volumen constante todo el calor
tomado por el sistema se invierte en incrementar su energía interna dQV = dU):
V
V
U
C
T
∂⎛ ⎞
= ⎜ ⎟
∂⎝ ⎠
(2.3.1.3)
donde:
U = Energía interna
T = Temperatura
Por su parte, la capacidad calorífica a presión constante se define como (En los procesos a presión constante el
calor absorbido equivale al incremento de entalpía del sistema dQP = dH):
P
P
H
C
T
∂⎛ ⎞
= ⎜ ⎟
∂⎝ ⎠
(2.3.1.4)
donde:
H = U+PV = Entalpía del sistema
T = Temperatura
Existen dos métodos para medir esta propiedad, según cuáles sean las condiciones del medio en que se realiza la
transferencia de calor. Uno es medir la capacidad calorífica mientras se mantiene la muestra a volumen cons-
tante, en este caso se representa por CV y el otro es bajo presión constante y se representa por CP. La magnitud
de CP es más fácil de medir y siempre es mayor que CV. Sin embargo, esta diferencia es muy pequeña para la
mayoría de los materiales sólidos a temperatura ambiente e inferiores.
2
9 /P VC C VT Kα− = (4.2.5)
donde:
α = Coeficiente de dilatación lineal
K = Modulo de elasticidad volumétrica=
P
V
V
Δ
−
Δ
(Cociente entre el cambio de presión y la disminución
relativa de volumen)
V = Volumen
T = Temperatura absoluta.
Para los sólidos la diferencia entre PC y VC es muy pequeña, ya que el valor de α es muy pequeño y el de K
grande. A temperatura ambiente la diferencia para los sólidos es del 5 %.

21. 21
La capacidad calorifica de un material esta influenciada por los efectos que la temperatura (Existencia de una
cierta energía térmica) ejerce sobre:
1.- Las vibraciones (u oscilaciones) de los átomos o iones alrededor de sus posiciones de equilibrio, denominada
energía vibracional y las rotaciones dentro del material, denominada energía rotacional.
2.- Cambios del nivel de energía de los electrones en la estructura electrónica. Los electrones absorben energía
aumentando su energía cinética. Sin embargo, esto sólo es posible en el caso de electrones libres, es decir:
aquellos que han sido excitados desde los estados ocupados a los estados vacíos por encima del nivel de
Fermi.
En los metales, solamente los electrones en estados muy cercanos a la energía de Fermi pueden sufrir estas
transiciones, y esto representa únicamente una fracción muy pequeña del número total. Una fracción aún
menor de electrones experimenta excitaciones en los materiales aisladores o semiconductores. Por tanto, esta
contribución electrónica es generalmente insignificante, excepto a temperaturas cercanas a los 0 K.
3.- Cambios en las posiciones atómicas durante la formación de los defectos en la red cristalina (Vacantes,
defectos intersticiales, etc.), transiciones orden-desorden, transformaciones polimórficas, orientaciones
magnéticas (aleatorización de los espines en un material ferromagnético a medida que es calentado hasta su
temperatura de Curie), etc.
A veces se utiliza el calor específico (a menudo representado por ce). Este representa la capacidad calorífica por
unidad de masa (J/kg.K) y se define como la cantidad de calor que hay que comunicar a la unidad de masa con
el fin de elevar un grado su temperatura, es decir:
e
Q
c
m T
Δ
=
Δ
(2.3.1.6)
En el año 1819 los científicos franceses P. Dulong y A. Petit establecieron experimentalmente una ley de
acuerdo con la cual la capacidad calorífica molar de todos los sólidos, a temperaturas suficientemente altas, es
una magnitud constante independiente de la temperatura e igual, aproximadamente a 3R = 25 J/mol.K , siendo
R la constante de los gases perfectos = NAkB = 8.314 J/mol.K (Figura 2.3.1.1). Esto significa que cuando un
sólido cualquiera se calienta un kelvin, cada uno de sus átomos absorbe una misma cantidad de energía. NA =
Número de Avogadro =6.02 x 1023
átomos (o moléculas), y kB = Constante de Boltzmann = 1.38 x 10-23
J/átomosK, o 8.62 x 10-5
eV/átomo-K.
La buena coincidencia de los datos experimentales con los teóricos sólo se manifiesta cuando las temperaturas
son lo suficientemente altas. A bajas temperaturas, se observan desviaciones de la ley de Dulong y Petit y la
dependencia de la capacidad calorífica de los sólidos con la temperatura, tiene la forma que se muestra en la
figura 2.3.1.1.

22. 22
Figura 2.3.1.1.- Cambio de la capacidad calorífica de varios materiales cerámicos con la temperatura.
Se tiene que:
ce =
Tm
Q
Δ
Δ
ce =
Tm
Q
Δ
Δ
ce = C
M
C
P
CC = cePM (CC = cePA) (2.3.1.4)
CC =
Q
n T
Δ
Δ
= MP Q
m T
Δ
Δ
C
M
C
P
=
Q
m T
Δ
Δ
Como:
CC = 25 J/atg.K
y además:
Cc = cePA resulta : cePA = 25 J/atg.K (2.3.1.7)
siendo PA el peso atómico del elemento considerado .
Para un óxido de estequiometría MeyOx se tiene que :
yx
PM
+
Ce = 25 J/mol.K (2.3.1.6)
siendo PM el peso molecular del óxido considerado.
La tabla 2.3.1.1 indica los valores del calor especifico de varios materiales, así como el de otras propiedades
térmicas.

23. 23
Tabla 2.3.1.1.- Propiedades térmicas de varios materiales.
2.3.2.- Dilatación térmica.
Todos (o la mayoría) de los materiales sólidos experimentan variaciones dimensionales (Dilatación o
contracción ) por efecto de la temperatura, así se expanden cuando son calentados y se contraen cuando son
enfriados. El cambio de longitud con la temperatura para un material sólido puede expresarse de la manera
siguiente:
o
of
L
LL −
= ( )ofl TT −α o bien : T
L
L
l
o
Δ=
Δ
α (2.3.2.1)
donde Lo y Lf representan, respectivamente, las longitudes iniciales y finales al cambiar la temperatura desde
To a Tf: El parámetro αl se denomina coeficiente lineal de dilatación térmica. Es una propiedad que indica el
grado de dilatación de un material cuando es calentado y tiene unidades del recíproco de la temperatura [(°C)-1
].
Desde luego, el calentamiento o el enfriamiento afecta a todas las dimensiones del cuerpo lo cual produce un
cambio de volumen. Los cambios de volumen con la temperatura pueden calcularse a partir de:
T
V
V
v
o
Δ=
Δ
α (2.3.2.2)
donde, ∆V y Vo son el cambio de volumen y el volumen inicial, respectivamente, y αv simboliza el coeficiente
de volumen de la dilatación térmica. En muchos materiales, el valor de αv, es anisotrópico, es decir, depende de

24. 24
la dirección cristalográfica a lo largo de la cual es medido. Para los materiales isotrópicos, αv, es
aproximadamente igual a 3αl.
El tanto por ciento de dilatación (o de contracción) puede expresarse en función del coeficiente lineal de
dilatación térmica, así:
0
(% exp ) 100 100T T T To o
L
de ansión T
L
α→ →
Δ
= = Δ
o bien :
(% exp )
100
T To
oT T
ansión
T
α
→
→ =
Δ
(2.3.2.1)
En las figuras 2.3.2.1 y 2.3.2.2 se da el tanto por ciento de expansión frente a la temperatura de diversos
materiales metálicos, cerámicos y orgánicos.
Figura 2.3.2.1.- Expansión térmica lineal de metales, polímeros y cerámicas policristalinas típicos.

25. 25
Figura 2.3.2.2.- Expansión térmica lineal de diversos materiales.
Desde el punto de vista atómico, la dilatación térmica se refleja en un aumento en la distancia media de
separación entre los átomos. Este fenómeno se entiende mejor consultando la curva de energía potencial frente a
la separación interatómica para un material sólido, que se reproduce en la figura 2.3.2.3. La curva tiene forma
de un pozo de energía potencial, y la distancia interatómica de equilibrio, r0, corresponde al mínimo del pozo.
Calentando sucesivamente a temperaturas más altas (T1, T2, T3, etc.) aumenta la energía vibracional desde El
hasta E2 y E3, y así sucesivamente. La amplitud media de la energía vibracional de un átomo corresponde a la
anchura del pozo a cada temperatura y el espaciado interatómico se representa por la posición media, la cual
aumenta con la temperatura desde r0 a rl y r2, y así sucesivamente.

26. 26
La dilatación térmica se debe realmente a la asimetría de la curva de este pozo de energía potencial, más que al
aumento de las amplitudes de vibración con la temperatura. Si la curva de energía potencial fuera simétrica con
respecto a la vertical que pasa por el mínimo (Figura 2.3.2.3), no existiría un cambio neto en la separación
interatómica y, en consecuencia, no existiría dilatación térmica.
Para cada clase de materiales (metales, cerámicas y polímeros), cuanto mayor es la energía del enlace
interatómico, más profundo ,y estrecho es el pozo de energía potencial. Por consiguiente, el aumento en la
separación interatómica debido a un determinado aumento de temperatura será menor y tendrá un valor de  l
menor. Otro factor que influye sobre el valor de αl es el la disposición o empaquetamiento de los átomos en la
estructura, que cuanto mayor sea mayor es el valor del coeficiente de dilatación térmica, pues la acumulación de
las separaciones es mayor.
La tabla 2.3.1.1 indica los coeficientes lineales de dilatación térmica de varios materiales.
Figura 2.3.2.3.- (a) Gráfico de la energía potencial frente a la distancia interatómica, mostrando el aumento en la
separación interatómica al aumentar la temperatura. Al calentar, la separación interatómica
aumenta desde ro a r1, y de aquí a r2 y así sucesivamente. (b) Para una curva simétrica energía
potencial-separación interatómica, no hay aumento en la separación interatómica al aumentar
la temperatura (es decir, rl = r2 = r3).
Metales.
Tal como se establece en la tabla 2.3.1.1, los coeficientes lineales de dilatación térmica de los metales más
comunes están entre 5 x 10-6
y 25 x 10-6
(°C)-1
. En algunas aplicaciones es necesario un alto grado de
estabilidad dimensional con respecto a las fluctuaciones de temperatura. Esto ha dado lugar al desarrollo de una
familia de aleaciones hierro-níquel y hierro-cobalto que tienen valores de al del orden de 1 x 10-6
(°C)-1
. Una de
estas aleaciones ha sido desarrollada de manera, que tuviera el mismo coeficiente de dilatación que el vidrio
Pirex, de esta manera se evitan las tensiones térmicas y la rotura en la unión cuando está unida con Pyrex y es
sometida a variaciones de temperatura.

27. 27
Cerámicas.
En muchos materiales cerámicos los enlaces son relativamente fuertes, como se refleja en los coeficientes de
dilatación relativamente bajos; los valores se encuentran típicamente en el intervalo entre 0.5 x 10-6
y 15 x 10-6
(°C)-1
. En el caso de cerámicas no cristalinas y también aquellas con estructura cristalina cúbica, al es
isotrópico. En los vidrios inorgánicos el coeficiente de dilatación depende de la composición. La sílice vítrea
(vidrio de SiO2 de alta pureza) tiene un coeficiente de dilatación pequeño, 0.5 x 10-6
(°C)-1
. Esto se explica
debido a una densidad de empaquetamiento pequeña de manera que el cambio en la distancia interatómica
produce un pequeño cambio dimensional macroscópico. Añadiendo impurezas a la sílice vítrea se aumenta el
coeficiente de dilatación.
Los materiales cerámicos sometidos a cambios de temperatura deben tener coeficientes de dilatación térmica
relativamente bajos y, además, deben, ser isotrópicos. En caso contrario, estos materiales frágiles pueden
experimentar fractura como consecuencia de los cambios dimensionales no uniformes, lo cual se denomina
choque térmico.
Polímeros.
Algunos materiales polímeros experimentan dilataciones térmicas muy elevadas al ser calentados tal como es de
esperar por los altos coeficientes de dilatación que van desde aproximadamente 50 x 10-6
hasta 300 x 10-6
(°C)-1
. Los valores más altos de al se encuentran en los polímeros lineales y ramificados debido a que los
enlaces intermoleculares son débiles y el entrecruzado es mínimo. Al aumentar el entrecruzamiento, la
magnitud del coeficiente de dilatación disminuye. Los coeficientes menores se encuentran en los polímeros
termoestables tales como la baquelita, en donde el enlace es casi completamente covalente.
2.3.3.- Refractariedad. Resistencia piroscópica.
La resistencia térmica o refractariedad de un material está ligada a su punto de fusión.
Sólo los compuestos puros tienen un punto de fusión verdadero, definido. Para un compuesto puro el punto de
fusión es la temperatura a la cual se verifica el cambio de fase o la transformación del estado sólido al líquido
de un determinado constituyente (SOLIDO ⇔ LIQUIDO). La temperatura durante el cambio de estado no
varía, pues aplicando la regla de las fases:
F + L = C + 2
y si se fija la presión: F + L = C + 1 entonces como C = 1 y F = 2 resulta que L = 0.
Los materiales de construcción, salvo algunos casos, no lo son, y en realidad presentan una ZONA DE
REBLANDECIMENTO, por lo que ambos términos no deberían utilizarse indiscriminadamente. Cabe más bien
hablar de punto de reblandeciniento, fluencia plástica o, a lo sumo, de punto medio de fusión ya que ésta es
siempre gradual al ser diferente para los diversos compuestos que integran el material.
E1 reblandecimiento es debido a que determinados componentes (generalmente en la fase vítrea ) funden antes
que otros, formando con los no fundidos una masa plástica que se deforma por su propio peso o por una carga
aplicada. E1 fenómeno depende, pues, de factores tales como la proporción sólido-líquido (los diagramas de
equilibrio entre fases proporcionarán una valiosa información al respecto), la viscosidad del líquido que se
forma, el tamaño de los cristales, etc.
.
Por el hecho de influir en la respuesta del material factores extrínsecos cono la velocidad de calentamiento,
dimensión y forma de la nuestra, atmósfera del horno, etc., se hace necesario en la práctica recurrir a ensayos
normalizados para determinar esta propiedad.

28. 28
A pesar de la existencia de otras técnicas más modernas, para determinar esta propiedad se sigue utilizando uno
de los métodos más antiguos (SEGER, 1886), conocido como conos pirométricos equivalentes (CPE). Está
basado en la comparación de las características de comportamiento de pandeo de probetas cónicas o tetraedricas
con elementos pirométricos patrón de idénticas dimensiones y forma (cono pirométrico equívalente ó C.P.E.,
referido a conos Seger).
El material a ensayar (cortado o moldeado en forma de cono o de pirámide rectangular) se dispone sobre un
ladrillo refractario de alta alúmina y se fija al mismo mediante un cemento aluminoso. Conjuntamente se
disponen sobre la base refractaria de alta alúmina una serie de conos pirométricos entre los cuales se sospecha
que pudiera encontrarse el material ensayado.
Las probetas y los conos pirométricos estarán fijados de tal forma que el ángulo formado con la vertical por la
arista o la cara opuesta, según el caso, (la cara o la arista de los conos debe estar inclinada hacia afuera en la
misma posición que la utilizada por el fabricante para el contraste de los conos patrón), sea de 8± 1 º (Ver
figuras 2.3.3.1 y 2.3.3.2 ). El conjunto será secado.
Los conos pirométricos a utilizar serán seleccionados de la siguiente forma: Además del cono pirométrico (o del
par de conos) cuyo número corresponde a la refractariedad probable del material, serán elegidos dos conos
pirométricos del número inmediatamente inferior y superior; el número total de conos pirométricos será cuatro
o seis.
Figura 2.3.3.1.- Cono pirométrico.
Figura 2.3.3.2.- Ejemplos de disposición de los conos pirométricos y de la probeta de muestra.

29. 29
El soporte con los conos y las probetas se introducirá en el horno y estará colocado en la zona donde la
temperatura es uniforme (Figura 2.3.3.3). Se elevará la temperatura hasta unos 200 ºC por debajo de la probable
refractariedad del material en una hora y media óodos horas. Después de lo cual, la velocidad de subida de la
temperatura será a una media constante é igual a 2.5 ºC por minuto, de forma que en todo momento la
diferencia entre la temperatura real y la curva teórica de subida sea inferior a 10 ºC. Esta velocidad de 2.5 ºC
por minuto corresponderá a un intervalo de tiempo de casi ocho minutos entre las caidas de dos conos
pirométricos consecutivos. E1 calentamiento se detiene tan pronto como la punta de una de las probetas toma
contacto con el soporte.
Figura 2.3.3.3. - Horno para 1a determinación de la temperatura de reblandecimiento.
Al ser sometidos a un calentamiento con velocidad controlada se observa que conforme aumenta la temperatura
alguno de los conos comienza a reblandecer doblando su vértice hasta llegar a tocar la base aluminosa
transformándose posteriormente en una masa viscosa informe , debido al aumento de la proporción de la fase
líquida (ver figura 2.3.3.4). En el momento que el cono a ensayar se ha doblado hasta hacer tocar su vértice con
la base puede decirse que la experiencia ha finalizado y la temperatura a la cual tiene lugar sería una medida de
la refractariedad del material.
Figura 2.3.3.4 .- Diferente, comportamiento de los conos refractarios durante el calentamiento
El soporte se retirará del horno y se anotará el número del como pirométrico que haya caido de la misma
manera que cada una de las probetas o los números de los dos conos pirométricos que se inclinaron un poco más
y un poco memos que estas probetas. El ensayo se repetirá si una de las probetas o de los conos pirométricos no
se inclinan normalmente o si la diferencia de caida de las dos probetas es superior a la mitad de un número de
cono pirométrico.
El índice de resistencia piroscópica se expresará por el número del cono o de los conos pirométricos definidos
en la tabla 2.3.3.1 y por las temperaturas, en grados centígrados, correspondientes a los mismos.
Se anotará el origen de los conos pirométricos, así como el modo de preparación de la probeta (cortada o
moldeada).
Ejemplo: 32 (Seger). 1710 º C (probeta cortada).
En el caso de ensayos repetidos, serán anotados todos los resultados y no sólo su media.

30. 30
Tabla 2.3.3.1.- Conos Seger.
2.3.4.- Aislamiento térmico. Conductividad térmica.
Los objetivos principales del aislamiento térmico en la construcción son:
- Ahorrar energía
- Mejorar el confort térmico, que se define como ausencia de molestias sensoriales. Depende de la
temperatura, grado higrotérmico, radiación y turbulencia del aire.
- Proteger al individuo, al hábitat y al medio ambiente
Con respecto al ahorro de energía en el sector de los edificios de vivienda y comerciales, tengamos en cuenta
que la cantidad de energía que se consume para el acondicionamiento térmico, calefacción y refrigeración es
una cantidad muy importante.
En el conjunto de los países de la Unión Europea esta cantidad es un 25 % del total del consumo,
aproximadamente igual a los consumos en otros tres sectores, como el de la industria, el de centrales térmicas y
el del transporte.
En la tabla 2.3.4.1 se puede observar además que de ese total de consumo en los edificios, el potencial de
reducción es muy elevado, ya que aplicando solamente medidas simples y perfectamente conocidas de
aislamiento térmico en los edificios existentes es posible obtener una reducción del 50 %.

31. 31
Tabla 2.3.4.1.- Ahorro potencial de energía de calefacción obtenido por un mejor aislamiento.
CONSUMO
Millones de GJ
REDUCCION POSIBLE
PAISES TOTAL CALEFACCION MILLONES GJ TOTAL CALEFACCION
Austria 223 93 48
Bélgica 1040 307 31 20 67
Dinamarca 595 111 28 5 25
Finlandia 604 111 9 2 8
Francia 2601 511 334 13 65
Alemania 6930 1394 334 13 67
Irlanda 251 65 46 18 71
Italia 3344 354 167 5 50
Holanda 1551 372 251 16 68
Noruega 325 28 9 3 33
España 1728 251 121 7 50
Suecia 864 186 19 2 10
Suiza 390 158 102 26 65
Turquía 1728 641 138 9 25
Reino Unido 5035 697 344 7 49
26987 5163 0.1 10 50
Estos consumos de energía para acondicionamiento térmico de los edificios se originan en pérdidas o ganancias
de energía debido a los procesos de transmisión de calor a través de los materiales que conforman las
envolventes de las construcciones.

32. 32
En invierno el calor se transmite hacia el exterior y por lo tanto hay que compensarlo con calefacción para
evitar una disminución de la temperatura ambiente. En verano el calor se transmite hacia el interior y hay que
eliminarlo por medio de refrigeración con el consecuente consumo de energía.
- 1 y 3 transmisión de calor por convección y radiación
- 2 transmisión de calor por conducción.
Elementos Perdidas %
CUBIERTAS 30
RENOVACION DE AIRE 20
PISOS 16
PARED 16
VENTANAS 13
PUENTES TÉRMICOS 9
Mecanismos de transferencia de calor en cerramientos.
Se define como ambiente al espacio tanto interior como exterior a la envolvente del cerramiento, en el cual se
incluye todos aquellos parámetros físicos que intervienen en los procesos de transferencia de calor, ya sea por
radiación como por convección.
Se define como cerramientos a los elementos de separación entre el ambiente interior y el ambiente exterior de
un edificio y que constituyen su envolvente ciega. Los elementos delimitadores del ambiente interior que
pueden permitir el paso del aire, la luz, etc. se denominarán huecos, y no serán objeto de este estudio, ni
tampoco las particiones entre diferentes zonas del ambiente interior (Figura 2.3.4.1).

33. 33
En la transmisión del calor a través de los cerramientos, entre el ambiente exterior y el ambiente interior de los
edificios, se distinguen varios mecanismos de transferencia y regiones donde se realizan:
· Superficies, en contacto con el ambiente exterior e interior, donde se intercambia calor por radiación y
convección entre el ambiente y el interior del cerramiento.
· Interior del cerramiento, donde se transmite calor por conducción entre ambas superficies a través de varias
capas, y se almacena calor por acumulación en su masa térmica.
· Aislamientos, que son regiones del interior del cerramiento con elevada resistencia térmica y sin acumulación
de calor. Los casos convencionales son las capas aislantes, de masa despreciable, y las cámaras de aire, que si
bien actúan por mecanismos de convección y radiación, se asimilan a una resistencia térmica y por supuesto
carecen de capacidad de acumulación.
Figura 2.3.4.1.- Regiones definidas en los cerramientos.
Conductividad térmica.
La conductividad térmica es una propiedad muy importante a la hora de elegir el material más adecuado desde
el punto de vista del aislamiento térmico. En general, en los materiales de construcción, y especialmente en los
aislantes, se requiere una baja conductividad térmica al objeto de minimizar las pérdidas de calor por las
paredes de los edificios, etc. La transmisión de calor a través de un material es un fenómeno de transporte
complejo, debido a que al ser un sólido poroso intervienen en él, en mayor o menor grado, los tres mecanismos
de transmisión de calor:
- CONDUCCION (En el sólido y en el gas encerrado en los poros)
- CONVECCION (En el gas).
- RADIACION (En el gas)
En la figura 2.3.4.2 pueden verse esquematizados los tres mecanismos anteriores, así como los factores más
importantes que influyen sobre ellos.

34. 34
Figura 2.3.4.2.- Transmisión de calor en los materiales conformados que presentan porosidad.
Conducción y acumulación.
La conducción es el modo de transferencia térmica en el que el calor se mueve o viaja desde una capa de
temperatura elevada del cerramiento a otra capa de inferior temperatura debido al contacto directo de las
moléculas del material. La relación existente entre la velocidad de transferencia térmica por conducción y la
distribución de temperaturas en el cerramiento depende de las características geométricas y las propiedades de
los materiales que lo constituyen.
Cuando el cerramiento se encuentra en equilibrio termodinámico resulta que el flujo de calor y la temperatura
en cada punto del mismo permanece constante, y el proceso se denomina transmisión en régimen estacionario y
el flujo de calor es función de la propiedad de los materiales denominada conductividad.

35. 35
Cuando no existe el anterior equilibrio, ya sea porque el cerramiento no ha tenido tiempo para estabilizarse o
debido a que las condiciones del entorno varían en el tiempo, el proceso de denomina transmisión en régimen
transitorio, caracterizado porque la temperatura en cada punto del cerramiento varían en el tiempo. Una
consecuencia de la variación de temperatura en el interior del cerramiento es la acumulación del calor, debido a
la propiedad de los materiales de absorber o disipar energía cuando varía su temperatura denominada calor
específico.
La ley fenomenológica que rige la conducción del calor fue propuesta por el físico y matemático francés J. B.
FOURIER.. Expondremos dicha ley con ayuda del sencillo problema del flujo unidimensional de calor a través
de una pared plana (p. ej., una capa de aislante). La figura 2.3.4.3 muestra una pared plana de área A y espesor
L, cuya cara en x = 0 se mantiene a la temperatura T1, mientras que el lado en x = L se mantiene a T2 (T1 > T2).
El flujo de calor Q a través de la pared se efectúa en la dirección de la disminución de la temperatura . La ley
de Fourier establece que, la densidad de flujo de calor, q, (Cantidad de calor que atraviesa la unidad de
superficie en la unidad de tiempo, [W/m2],) viene dada por:
Q
A
•
=
dT
q k
dx
= − (2.3.4.1)
dond :
T es la temperatura local [K o °C] , x es la coordenada en la dirección del flujo [m] y k es la
conductividad térmica de la sustancia, cuyas unidades [W/m. K].
El signo menos en el segundo miembro de la expresión (2.3.4.1) se debe a que el calor fluye en el sentido
contrario al del gradiente de temperatura, es decir, desde las regiones más calientes a las más frías. Como se ve,
la conductividad térmica es un fenómeno de no equilibrio que precisa de la existencia de un gradiente de
temperatura. Cuando dT/dx es negativo, el signo menos en la ecuación (2.3.4.1) da un valor positivo de q en la
dirección de las x positivas.
Figura 2.3.4.3.- Conducción Unidimensional estacionaria a través de una pared plana .
La conductividad térmica es un parámetro que depende del tipo de material (depende de manera crucial de su
estructura microscópica) y de la temperatura y representa la cantidad de calor conducido por unidad de tiempo
a través de la unidad de área (Perpendicular a la dirección del transporte de calor) cuando el gradiente de
temperatura a través del elemento conductor del calor es la unidad. La tabla 2.3.3.1 da los valores de la
conductividad térmica de varios materiales.

36. 36
Reordenando e integrando la ecuación (2.3.4.1) sobre el espesor de la pared, se tiene :
2
10
L T
T
q dx kdT= −∫ ∫
donde q y A se han sacado de la integral porque son constantes. Si ignoramos la variación de k con la
temperatura, se obtiene:
1 2 1 2
1 2( )
ter ter
k T T T T T
q T T
LL R R
k
− − Δ
= − = = = (2.3.4.2)
La comparación de la ecuación (2.3.4.2) con la ley de Ohm, I = V/R, sugiere que ∆T = T1 -T2 puede verse como
un potencial impulsor del flujo de calor, así como el voltaje es el potencial impulsor de la corriente eléctrica.
Entonces Rter= L/k puede considerarse como una resistencia térmica análoga a la resistencia eléctrica.
Si tenemos una pared compuesta por dos placas de material, como se muestra en la figura 2.3.4.4, el flujo de
calor a través de cada placa es igual:
1 2
A
A
T T
q
L
k
−
= = 2 3
B
B
T T
L
k
−
Reordenando,
1 2
A
A
L
q T T
k
⎛ ⎞
= −⎜ ⎟
⎝ ⎠
, 2 3
B
B
L
q T T
k
⎛ ⎞
= −⎜ ⎟
⎝ ⎠
Sumando las dos ecuaciones anteriores se elimina la temperatura de la intercara T2:
1 3
A B
A B
L L
q T T
k k
⎛ ⎞
+ = −⎜ ⎟
⎝ ⎠
es decir:
( ) ( )
1 3
A B A B
A B
T T T
q
L L R R
k k
− Δ
= =
++
(2.3.4.3)
Recurriendo a la analogía eléctrica veríamos este problema como un circuito térmico formado por dos
resistencias en serie y se escribiría inmediatamente:
A B
T
q
R R
Δ
=
+
(2.3.4.4)
Figura 2.3.4.4. - Distribución de temperaturas para conducción estacionaria a través de una pared plana
compuesta.Circuito térmico correspondiente.

37. 37
Cerramientos planos con secciones en paralelo.
Puede ocurrir que un cerramiento presente en su superficie áreas de diferentes materiales, por lo que el flujo de
calor pasa en paralelo por las diferentes áreas, como sería el caso de una fábrica de ladrillos con juntas de
mortero, en cuyo caso se podría calcular la conductancia media del cerramiento obteniendo la media de las
conductividades de cada sección ponderándolas por su superficie total AT, análogamente de que paso de la
electricidad por circuitos en paralelos:
1 21 2
.....
i i
i
T T T
A k
A k T A k T
Q T
A A A
Δ Δ
= + + = Δ
∑
de donde:
i i
i
m
T
A k
k
A
=
∑
(2.3.4.5)
Se hace la observación que si las superficies del cerramiento tienen una temperatura uniforme en toda su
superficie, el gradiente de temperatura de las diferentes secciones en paralelo será igual y no existirán flujos de
calor paralelos a la superficie, de manera que no hay intercambios de energía entre las diferentes secciones.
Convección.
El caso que se ha presentado se ha limitado a aquel en que se conocían las temperaturas de contorno de los
cuerpos en cuestión. Pero éste no es el caso en muchos de los problemas de importancia práctica que solemos
encontrar. Generalmente, la configuración anterior se emplea en la práctica para separar fluidos a diferentes
temperaturas perfectamente conocidas (Aire interior y exterior de un edificio).
Cuando el aire de un ambiente se pone en contacto con la superficie de un cerramiento a una temperatura
distinta, el proceso resultante de intercambio de calor se denomina transmisión de calor por convección. Este
proceso es una experiencia común, pero una descripción detallada del mecanismo es complicada dado que
además de la conducción hay que considerar el movimiento del aire en zonas próximas a la superficie.
En el caso que la fuerza motriz que mueve el aire proceda exclusivamente de la diferencia de densidad en el aire
que resulta del contacto con la superficie a diferente temperatura y que da lugar a fuerzas ascensionales se
producirá el proceso de transmisión denominado convección libre o natural.
Cuando exista una fuerza motriz exterior, como el viento, que mueva al aire sobre una superficie a diferente
temperatura se producirá una convección forzada, que debido al incremento de la velocidad del aire se
transmitirá una mayor cantidad de calor que en la convección libre para una determinada diferencia de
temperatura. En el caso que se superpongan ambas fuerzas motrices, por ser de magnitudes semejantes, el
proceso se denomina convección mixta. En cualquiera de los casos el fenómeno se puede evaluar mediante la
Ley de Newton del enfriamiento.
Si se produce un movimiento de fluido, como invariablemente se verifica tanto en el caso de convección libre
como forzada, las capas límite térmica y de velocidad resultante, hacen que se produzca una diferencia de
temperatura entre la masa principal de fluido (que se encuentra esencialmente a temperatura constante) y la
superficie. Así, la interfase de separación entre dos medios, tal como la que existe entre la pared de un edificio y
el aire, da lugar a la aparición de una nueva resistencia a la transmisión de calor, dispuesta en serie con el grupo
de resistencias de tipo conductivo.

38. 38
Dicha resistencia que denominaremos resistencia superficial, Rs, es igual a:
1
s
g
R
h
= (2.3.4.6)
donde: hg = hc + hr (2.3.4.7)
siendo:
hg = Coeficiente global de transferencia de calor (W/m2
.k) .
hc = Coeficiente de transferencia de calor por convección (W/m2
.k) .
hr = Coeficiente de transferencia de calor por radiación (W/m2
.k) .
El mecanismo de transporte de calor por convección, al que no es aplicable la ley de Fourier, se presenta en el
flujo de calor entre un fluido y un sólido, tanto desde el fluido al sólido, por estar el primero a mayor
temperatura, como en sentido contrario si la temperatura del fluido es la menor. Es el mecanismo de
transferencia de calor en todas aquellas operaciones de transporte de calor en fluidos. En esta modalidad se
produce transporte de materia.
El proceso real de la transmisión de energía de una partícula o molécula del fluido a otra , sigue siendo un
proceso de conducción, pero la energía se transporta de un punto a otro del espacio merced al desplazamiento
del propio fluido (Movimiento del medio), bien por medio de las variaciones de densidad o bien por medios
artificiales. En este sentido, un sólido en movimiento también puede transportar energía calorífica por
convección. Es virtualmente imposible observar la conducción de calor de un punto a otro en el seno de un
fluido, ya que tan pronto como exista una diferencia de temperatura en el, se producirán corrientes de
convección como consecuencia de la diferencia de densidades.
El transporte de calor mediante este mecanismo estará influenciado por la libertad de movimiento del fluido y
por su densidad, así cuanto más denso y más libertad de movimiento tenga el fluido más efectivo será el
transporte de calor por este mecanismo.
La dimensión , forma y orientación del cuerpo (Por ejemplo, huecos, poros, etc.) que contiene al fluido son
factores que influyen sobre el transporte de calor por convección, así este puede controlarse o incluso eliminarse
mediante la creación de pequeños cuerpos dentro de los cuales los gradientes de temperatura sean pequeños.
En régimen de transporte estacionario la ley fundamental de la convección se conoce con el nombre de ley de
enfriamiento de Newton:
( )c s cf
Q
q h T T h T
A
= = − = Δ (2.3.4.8)
en donde:
- hc = "coeficiente de transmisión de calor por convección", o "coeficiente de película", o conductancia
superficial térmica unitaria". Se trata de una conductancia térmica, y no de una propiedad del
material. Sus unidades son (W/m2
.K).
- Ts = Temperatura de la superficie sólida en contacto con el fluido.
- Tf = Temperatura del fluido alejado de la superficie.
Los parámetros fundamentales que se utilizan para el cálculo simplificado del valor del coeficiente h son la
dirección del flujo de calor y la velocidad del aire, este último factor referido únicamente a ambientes interiores
con el aire casi en reposo y ambientes exteriores con viento con una velocidad de proyecto típica de invierno, la
cual se suele considerar en torno a 3 m/s (12 Km/h). No se consideran otros factores que influyen en el proceso
físico de transmisión de calor como la rugosidad de la superficie, la magnitud del salto térmico, el tamaño de la
superficie, la velocidad exacta del aire y la emitancia de la superficie, por tratarse de un cálculo aproximado.

39. 39
En la práctica se suele utilizar el coeficiente de resistencia térmica superficial, que el recíproco del coeficiente
superficial de transmisión del calor, referidos a superficies exteriores
⎛ ⎞
=⎜ ⎟
⎝ ⎠
1
se
e
R
h
e interiores
⎛ ⎞
=⎜ ⎟⎜ ⎟
⎝ ⎠
1
si
i
R
h
, y
cuyos valores se suelen obtener experimentalmente. A continuación se muestran los valores de la resistencia
térmica superficial propuestos por la norma española NBECT- 79.
Tabla 2.3.4.2.- Valores de resistencia térmica superficial propuestos por [NBE-CT-79]
Se observa como el valor de la resistencia térmica superficial es reducido en aquellas condiciones que favorecen
la convección, como son el flujo de calor ascendente (convección natural) y la influencia de viento al exterior
(convección forzada).
En los cálculos de transmisión de calor entre ambientes (conducción aire-aire) los valores de la resistencia
superficial se incorporan a la resistencia del cerramiento, como una resistencia en serie más.
Resistencia térmica de cámaras de aire.
La transmisión del calor a través de una cámara de aire en un cerramiento es similar a la suma de las
resistencias superficiales de las dos superficies interiores enfrentadas, siendo prácticamente proporcional a la
diferencia de sus temperaturas, aunque a los procesos de convección natural y radiación se suma la conducción
a través del aire y el efecto de la convección confinada en un espacio cerrado, sobre todo cuando el espesor de
la cámara es pequeño.
Para cámaras de aire continuas con aire en reposo construidas con materiales constructivos corrientes (emitancia
alta) la norma española NBE-CT-79 propone los valores que se dan en la tabla 2.3.4.3.

40. 40
Tabla 2.3.4.3.- Valores de resistencia térmica de cámaras de aire según la NBE-CT-79.
Estos valores se incorporan como una resistencia en serie mas para el cálculo de la resistencia térmica total del
cerramiento, y se aplica de manera similar a los casos anteriores. Se observa que la resistencia térmica
disminuye cuando el flujo es ascendente (convección natural), cuando el espesor es muy pequeño (incremento
de la conducción) o cuando el espesor es muy grande (incremento de la convección libre), siendo el espesor
optimo de unos 5 cm.
Cuando la cámara tiene un espesor variable o cuando el aire no está en reposo por tratarse de un cámara
ventilada, la estimación de su resistencia térmica es mucho mas compleja. La introducción de un flujo de aire en
la cámara, generalmente procedente del exterior, provoca fenómenos de transferencia de calor arrastrado por el
caudal de aire introducido, el cual sufre una variación de temperatura en su recorrido, provocando además un
incremento de la convección forzada, e incluso diferencia locales de temperatura en la cámara según la
proximidad a las tomas de entrada del aire exterior, por lo que estos casos precisan de un estudio específico.
Radiación.
Toda la materia y todo el espacio contienen radiación electromagnética La partícula o cuánto de energía
electromagnética es el fotón y la transferencia de calor por radiación puede considerarse tanto en función de
ondas electromagnéticas como en función de fotones.
Se denomina transmisión de calor por radiación cuando la superficie del cerramiento intercambia calor con el
entorno mediante la absorción y emisión de energía por ondas electromagnéticas. Mientras que en la
conducción y la convección es necesaria la existencia de un medio material para transportar la energía, en la
radiación el calor se transmite a través del vacío, o atravesando un medio transparente como el aire.
Todas las superficies opacas emiten energía en forma de radiación en una magnitud proporcional a la cuarta
potencia su temperatura absoluta T, y en un rango de longitudes de onda inversamente proporcional a su
temperatura absoluta. Por consiguiente, los cerramientos emiten radiaciones de onda larga, correspondiente al
espectro infrarrojo lejano, procedente de sus superficies a temperaturas típicas del ambiente, en función de una
propiedad superficial denominada emitancia (ε), y de forma simultánea absorben radiaciones similares emitidas
por las superficies visibles de su entorno, en un proceso denominado irradiación.
4
EMITIDAQ Tεσ= ( )2
W
m
(2.3.4.9)
En el ambiente también se puede considerar la presencia de radiaciones de onda corta, correspondiente al
espectro de radiación visible e infrarrojo cercano, procedente de fuentes de elevada temperatura como el sol y el

41. 41
alumbrado artificial, para las cuales los cerramientos se comportan solo como absorbentes en función de una
propiedad superficial denominada absortancia (α).
ADSORBIDA INCIDENTEQ Qα= ( )2
W
m
(2.3.4.10)
Una superficie negra (ó cuerpo negro) se define como aquella que absorbe la totalidad de la radiación incidente
sin reflejar nada. En consecuencia, toda la radiación que proviene de una superficie negra es emitida por dicha
superficie y se expresa mediante la ley de Stefan – Boltzmann:
4
bnJ E Tσ= = (2.3.4.11)
Donde Ebn es la potencia emisiva del cuerpo negro, T es la temperatura absoluta [K] y σ es la constante de
Stefan-Boltzmann ( ≅ 5.67 x 10-8
W/m2
.K4
)
El cuerpo negro es una superficie ideal. Las superficies reales absorben menos radiación que las superficies
negras. La fracción de la radiación incidente que se absorbe se llama absortancia (o absortividad), α. Un modelo
muy usado para una superficie real es el de la superficie gris, definida como aquella para la cual α es constante,
independientemente de la naturaleza de la radiación incidente. La fracción de la radiación incidente que se
refleja es la reflectancia (o refiectividad),ρ. Si el objeto es opaco, es decir, si no es transparente a la radiación
electromagnética, entonces:
ρ = 1 − α (2.3.4.12)
Las superficies reales también emiten menos radiación que las superficies negras. La fracción emitida de la
potencia de emisión del cuerpo negro,
4
bnE Tσ= , se conoce como emitancia ( o emisividad) y se designa por
ε. En una superficie gris el valor de ε también es constante, independientemente de su temperatura. Además,
para una superficie gris la emitancia y la absortancia son iguales, es decir:
ε = α (2.3.4.13)
Los valores de ε para superficies metálicas brillantes tienden a ser bajos, mientras que para superficies oxidadas
o pintadas suelen ser altos
Si se transfiere calor entre dos superficies grises finitas, como muestra la figura 2.3.4.5 , la velocidad de flujo de
calor dependerá de las temperaturas T1 y T2, y de las emitancias ε1 y ε2, así como de la geometría. Es claro que
una parte de la radiación que sale de la superficie 1 no incidirá sobre la superficie 2, y viceversa. Habitualmente
es bastante difícil determinar la velocidad de flujo de calor.
En general, se puede escribir:
( )4 4
12 1 12 1 2Q A F T Tσ σ= − (2.3.4.14)
donde Q12 es el intercambio neto de energía radiante (transferencia de calor) de la superficie 1 a la superficie 2
y F12 es un factor de transferencia, que depende de las emitancias y de la geometría.
Un caso singular son las pequeñas superficies rodeadas de un gran recinto (la superficie 2 rodea a la superficie 1
y el área A1 es pequeña comparada con el área A2, con lo que (A1/A2)∼0)), que prácticamente no reciben sus
propias radiaciones reflejadas, como la superficie exterior de los cerramientos y la superficie 2 es casi negra,
entonces se tiene:
F12 = ε1

42. 42
y la ecuación (2.3.4.14) se convierte en
( )4 4
1 212 1 1Q A T Tε σ σ= − (2.3.4.15)
Se trata de un resultado importante, usado con frecuencia por los ingenieros para hacer estimaciones rápidas.
Puede aplicarse a la situación común de un objeto pequeño en un medio ambiente grande y casi negro.
Figura 2.3.4.5.- Transferencia de calor por radiación entre dos superficies grises finitas.
El hecho de que la transferencia de calor por radiación dependa de T4
vuelve complicados los cálculos en
ingeniería. Cuando T1 y T1 no difieren demasiado, conviene linealizar la ecuación (2.3.4.15) descomponiendo el
término ( )4 4
1 2T Tσ σ− para obtener
( ) ( )( )( ) ( )( )4 4 2 2
1 2 1 2 1 2 1 2 1 2
3
12 1 1 1 1 1 1Q =A A A 4 mT T T T T T T T T T Tε σ σ ε σ ε σ− = + + − ≅ − (2.3.4.16)
para T1 ∼ T2, donde Tm es la media de T1 y T2. El resultado anterior puede expresarse de manera más concisa
como:
( )r12 1 1 2Q A h T T≅ − (2.3.4.17)
donde
3
14ε σ=r mh T es el coeficiente de transferencia de calor por radiación [W/m2
.K]. A 25 °C (= 298 K),
hr = 4ε1 (5.67 x 10-8
W/m2
.K4
)(298 K)3
o sea, hr ∼6ε1 W/m2
.K
Este resultado es fácil de recordar: el valor del coeficiente de transferencia de calor por radiación a temperatura
ambiente es alrededor de 6 veces el valor de la emitancia de la superficie. Para T1 = 320 K y T2 = 300 K, el
error debido al empleo de la aproximación de la ecuación ( 2.3.4.17) es sólo del 0.1% y para T1 = 400 K y T2
= 300 K, el error es del 2%.
Mecanismos combinados de transmisión del calor.
Los procesos de transmisión del calor por medio de la conducción, convección y radiación, junto con la
eventual acumulación, se producen de forma simultánea y concurrente, de manera que en situaciones reales, e
incluso en condiciones de laboratorio, es difícil discernir con exactitud la contribución de cada mecanismo en la
transmisión de calor entre los ambientes y el cerramiento.
En el intercambio de calor entre la superficie del cerramiento y el ambiente se solapan los flujos debidos a la
radiación y la convección, debiéndose considerar en el primero la contribución de la absorción de onda corta, ya
sea procedente del sol o del alumbrado, y la de onda larga, procedentes de las superficies del entorno e incluso,
en el caso de recintos cerrados, existirían radiaciones infrarrojas emitidas por el cerramiento y reflejadas por el
resto de los paramentos.

43. 43
Simultáneamente a la radiación, los flujos de calor por convección dependerán si el aire es movido por fuerzas
gravitatorias o son impulsados por agentes externos, o por una combinación de ambos. La complejidad del
cálculo riguroso de todos estos mecanismos ha llevado a la definición de un Coeficiente de transferencia
superficial de calor h, de fácil aplicación en el estudio de casos simplificados, tales como los propuestos por
normas oficiales de aislamiento térmico, y en los que se integran la convección y la radiación con valores
típicos.
( )CONVECCION RADIACIONQ h T h h T= Δ = + Δ (2.3.4.17)
En la transmisión de calor por conducción a través de los cerramientos hay que considerar generalmente que
éste está constituido por varias capas con propiedades físicas diferentes, debiéndose calcular su resistencia total
como la suma de varias resistencias en serie, y que las temperaturas interiores resultantes en régimen
estacionario tendrá un gradiente diferente en cada capa. En el caso de existir zonas adyacentes con diferentes
conductividades, tales como puentes térmicos, el coeficiente global de conductividad será la media ponderara de
las conductividades en paralelo. Por último, en el caso de conducción en régimen transitorio, se generarán
sumideros y fuentes de calor por acumulación en función de la variación temporal de las temperaturas en cada
punto de su interior.
Figura 2.3.4.6.- Esquema de los flujos de calor entre el cerramiento y su entorno
Un caso particular sería la presencia de cámaras de aire en el interior del cerramiento, en las cuales se generan
mecanismos de transmisión de calor por convección y radiación, que generalmente se pueden asimilar a una
capa con resistencia térmica pero sin acumulación de calor por carecer de masa apreciable.
No se ha considerado en el presente estudio ciertos casos especiales, que se pueden presentar en situaciones
reales, en los que se producen fenómenos de transferencia de masa tales como cámaras de aire ventiladas o
difusión del vapor, ni aquellos casos en los que hay fenómenos implicados de cambio de fase del agua, como
condensaciones o congelación, que generan fuentes o sumideros de calor latente de gran magnitud.

44. 44
2.3.4.1.- Pared plana en contacto con fluidos a diferente temperatura.
La figura 2.3.4.1.1 muestra una pared plana compuesta de dos capas, A y B, de materiales sólidos, por ejemplo,
materiales de construcción, limitada en cada cara por fluidos, por ejemplo, aire. La sección transversal tiene un
área A y los espesores y las conductividades térmicas de las capas A y B son LA, kA, LB y kB respectivamente.
Figura 2.3.4.1.1.- Distribución de la temperatura para la transferencia de calor estacionaria a través de una pared
plana compuesta y circuito térmico equivalente, en el caso de que la superficie externa pierde
calor solo por convección.
Se transfiere calor de un fluido caliente a la temperatura Ti a la superficie interior de la pared (En este caso la
superficie permanece constante al ser la pared plana), con un coeficiente de transferencia de calor por
convección hci y de la superficie exterior de la pared a un fluido frío a la temperatura T0 con un coeficiente de
transferencia de calor por convección hc0.
La ley de enfriamiento de Newton nos dice que:
( )2 ( )
/ .
1 tconv
c
c
Q J Q T T
Densidad de flujo de calor J s m q h T
tA A R
h
•
Δ Δ
= = = = Δ = = (2.3.4.1.1)
donde:
Rtconv = Resistencia térmica convectiva
En régimen estacionario la densidad de flujo de calor a través de la pared es constante, con lo que:
2 3 3 01 1 2
1 1
i
BA
ceci BA
T T T TT T T TQ
q
L LA
h hkk
•
− −− −
= = = = = (2.3.4.1.2)
de donde se deduce:
0
0
1 1A B
A B
i
ci c
T TQ
q
L LA
h k k h
•
−
= =
+ + +
(2.3.4.1.3)
Si se define el coeficiente global de transferencia de calor, U, por medio de la relación:
0( )i
Q
q U T T
A
•
= = − (2.3.4.1.4)

45. 45
se tiene:
1 1 1A B
ci A B co
L L
U h k k h
= + + + (2.3.4.1.5)
Supongamos a continuación que la superficie externa pierde calor tanto por convección como por radiación
(Figura 2.3.4.1.2)
Figura 2.3.4.1.2.- Distribución de la temperatura para la transferencia de calor estacionaria a través de una pared
plana compuesta y circuito térmico equivalente, en el caso de que la superficie externa pierde
calor tanto por convección como por radiación
La ley de Stefan – Boltzmann nos dice que:
( )4 4( )
s ab
Q J Q
q T T
tA A
σε
•
= = = − (2.3.4.1.6)
donde:
σ= Constante de Blotzmann = 5.67x10-8
2 4
.
W
m K
⎛ ⎞
⎜ ⎟
⎝ ⎠
εs = Emisividad de la superficie.
Tb = Temperatura absoluta de la superficie caliente.
Ta = Temperatura absoluta de la superficie fría.
La ecuación (2.3.4.1.6) se puede poner en la forma:
( ) ( )( )( )4 4 2 2( )
s a s a a ab b b b
Q J Q
q T T T T T T T T
tA A
σε σε
•
= = = − = + + −
y llamando:
( )( )2 2
r s a ab bh T T T Tσε= + + (2.3.4.1.7)
nos queda:
( )( )
1
ab
r ab
trad
r
T TQ J Q T
q h T T
tA A R
h
•
− Δ
= = = − = = (2.3.4.1.8)
donde:
Rtrad = Resistencia térmica radiativa

46. 46
Particularizando para nuestro caso:
( ) 3 0
0 3 0
0
( )
1r
trad
r
T TQ J Q T
q h T T
tA A R
h
•
− Δ
= = = − = = (2.3.4.1.9)
En el caso de que la superficie externa pierde calor tanto por convección como por radiación, se tienen dos
resistencias térmicas en paralelo, ya que se tiene:
con lo que la resistencia superficial vendrá dada por:
1 1 1
s tconv tradR R R
= + de donde:
1
1 1
s
tconv trad
R
R R
=
⎛ ⎞
+⎜ ⎟⎜ ⎟
⎝ ⎠
y como:
1
tconv
c
R
h
= y
1
trad
r
R
h
=
nos queda:
1
s
c r
R
h h
=
+
(2.3.4.1.10)
Y la resistencia total será:
1 1A B
A B
T
co roci
L L
R
h k k h h
= + + +
+
(2.3.4.1.11)
de manera que los coeficientes de transferencia de calor por convección y radiación se suman.
Finalmente:
1 1A B
A B
oi
co roci
T TQ
q
L LA
h k k h h
•
−
= =
+ + +
+
(2.3.4.1.12)
y el coeficiente global de transferencia de calor, U,
1 1 1A B
ci A B co ro
L L
U h k k h h
= + + +
+
(2.3.4.1.13)
En las tablas 2.3.4.1.1, 2.3.4.1.2 y 2.3.4.1.3 se dan las propiedades termicas de los metales, de los no metales y
los poderes emisivos de varias superficies, respectivamente.

47. 47
Tabla 2.3.4.1.1.- Propiedades térmicas de los metales.

48. 48
Tabla 2.3.4.1.1.- Propiedades térmicas de los metales (Continuación)

49. 49
Tabla 2.3.4.1.1.- Propiedades térmicas de los metales (Continuación).
Tabla 2.3.4.1.2.- Propiedades térmicas de los no metales.

50. 50
Tabla 2.3.4.1.2.- Propiedades térmicas de los no metales (Continuación).

51. 51
Tabla 2.3.4.1.2.- Propiedades térmicas de los no metales (Continuación).

52. 52
Tabla 2.3.4.1.2.- Propiedades térmicas de los no metales (Continuación).

53. 53
Tabla 2.3.4.1.3.- Poderes emisivos de algunas superficies.

54. 54
Tabla 2.3.4.1.3.- Poderes emisivos de algunas superficies (Continuación).
En la figura 2.3.4.1.3 puede verse la sección transversal de distintos tipos de muros señalando determinadas
características entre las que se encuentran la transmisión térmica 2
. .º
Kcal
m h C
⎛ ⎞
⎜ ⎟
⎝ ⎠
2
1 1.1.63
. .º .º
Kcal W
m h C m C
⎛ ⎞
=⎜ ⎟
⎝ ⎠
, el
aislamiento acústico y la resistencia al fuego.

55. 55
Figura 2.3.4.1.3.- Sección transversal de distintos tipos de muros señalando determinadas características.

56. 56
Figura 2.3.4.1.3.- Sección transversal de distintos tipos de muros señalando determinadas
características (Continuación).
2.3.5.- Resistencia al choque térmico.
La resistencia al choque térmico es una propiedad de un material refractario que pone de manifiesto su
capacidad para resistir los cambios bruscos, en magnitud y tiempo, de la temperatura. Tal resistencia
influye de manera decisiva en su utilización y comportamiento, ya que las tensiones térmicas provocadas
en su masa por un calentamiento desigual (Gradientes de temperatura) y por la existencia de
constituyentes mineralógicos con diferentes coeficientes de dilatación lineal, pueden superar a la
tensión de rotura del material refractario y dar lugar a la formación de grietas y al desprendimiento de
trozos (Desconchados), con riesgo de destrucción total.
Se dice que un cuerpo esta sometido a choque térmico cuando la temperatura de su alrede4or cambia
bruscamente. El caso en el que la velocidad de variación es infinita es el caso más sencillo de tratar
te6ricamente y, a la vez, el más extremo. Las conclusiones que se derivan de dicha aproximaci6n,
moduladas, son aplicables a situaciones de variaciones de temperatura más suaves.
Tensiones térmicas.
Las tensiones térmicas son esfuerzos inducidos en un cuerpo como resultado de cambios en la temperatura. El
conocimiento de los orígenes y naturaleza de las tensiones térmicas es importante debido a que estas tensiones
conducen a la fractura, o bien a una deformación plástica no deseable.

57. 57
Tensiones resultantes de la dilatación y contracción constreñidas.
Consideremos primero un sólido homogéneo e isótropo en forma de barra que es calentado o bien enfriado
uniformemente, es decir, no se imponen gradientes de temperatura. En el caso de dilatación o contracción libres,
la barra estará libre de tensiones. Sin embargo, si el movimiento axial de la barra está restringido por extremos
rígidos, se formarán tensiones térmicas. La magnitud de la tensión aresultante debido a un cambio de
temperatura desde To a Tf viene dada por:
εσ E= y como : TTT
L
L
lfol
o
Δ=−=
Δ
= ααε )(
resulta:
σ α α= − = Δ0( )th l lfE T T E T (2.3.5.1)
donde E es el módulo de elasticidad y αl es el coeficiente lineal de dilatación térmica. Al calentar (Tf > To ), la
tensión es de compresión (σ < 0), puesto que la dilatación ha estado constreñida. Desde luego, si la barra es
enfriada (Tf < To), se producirá una tracción (σ > 0). También la tensión de la ecuación (2.3.5.1) es la misma
que la que se requeriría para comprimir elásticamente (o alargar) la barra de nuevo a su longitud original
después que se ha dilatado (o contraído) con un cambio de temperatura de To -Tf .
Tensiones resultantes de gradientes de temperatura.
Cuando un cuerpo es calentado o enfriado, la distribución de temperatura dependerá de su tamaño y forma, de la
conductividad térmica del material y de la velocidad del cambio de temperatura. Como resultado de los gra-
dientes de temperatura en el interior del cuerpo, debidos frecuentemente a calentamientos o enfriamientos en los
que la temperatura externa cambia más rápidamente que la interna, se producen tensiones térmicas.
Los cambios dimensionales diferenciales restringen la dilatación o contracción libres de elementos de volumen
adyacentes dentro de la pieza. Por ejemplo, al calentar, el exterior de una pieza está más caliente y, por tanto, se
dilatará más que las regiones del interior. Por consiguiente, se inducen esfuerzos superficiales de compresión,
los cuales son equilibrados por esfuerzos de tracción internos. El sentido de los esfuerzos interior-exterior se
invierte durante el enfriamiento rápido, de manera que la superficie es sometida a tracción.
Figura 2.3.5.1.- Distribución de temperaturas y tensiones en una placa:
(a).- Enfriada rápidamente en su superficie.
(b).- Calentada rápidamente en su superficie.

58. 58
Choque térmico de materiales frágiles.
En los metales y polímeros dúctiles, las tensiones térmicas pueden aliviarse mediante deformación plástica. Sin
embargo, la falta de ductilidad de muchas cerámicas aumenta la posibilidad de fractura frágil debido a estas ten-
siones. El enfriamiento rápido de un cuerpo frágil es más probable que inflija mayor choque térmico que en el
caso de calentamiento, puesto que las tensiones superficiales inducidas son de tracción. La formación y
propagación de grietas a partir de defectos superficiales son más probables cuando se impone una tracción .
La capacidad de un material de resistir este tipo de rotura se denomina resistencia al choque térmico. Para una
pieza cerámica que es enfriada rápidamente, la resistencia al choque térmico depende no sólo de la magnitud del
cambio de temperatura, sino también de las propiedades térmicas y mecánicas del material. La resistencia al
choque térmico es mayor para cerámicas que tienen altas resistencias a la fractura f , altas conductividades
térmicas, así como módulos de elasticidad relativamente bajos y bajos coeficientes de dilatación térmica. La
resistencia de muchos materiales a este tipo de roturas puede expresarse mediante un parámetro de resistencia al
choque térmico, TSR:
l
f
E
k
TSR
α
σ
= (2.3.5.2)
donde:
k = Conductividad termica del material.
αl = coeficiente de dilatación térmica del material.
σf = Resistencia a la fractura del material.
E = Modulo de Young del material.
Cuanto mayor sea el valor de TSR mejor es la resistencia al choque térmico del material.
Se deduce, que un material tendra una mayor capacidad para resistir los cambios bruscos de temperatura (La
resistencia al choque térmico sera elevada) cuando σth sea pequeña, es decir:
1.- Cuanto menor sea el valor del modulo de Young, E.
2.- Cuanto menor sea el valor del coeficiente de dilatación lineal, α.
3.- Cuanto mayor sea la conductividad térmica del material, k.
El choque térmico puede prevenirse alterando las condiciones externas de manera que las velocidades de
enfriamiento o calentamiento sean reducidas, para que los gradientes de temperatura a lo largo del cuerpo sean
mínimos. La modificación de las características térmicas y/o mecánicas que aparecen en la ecuación (2.3.5.2)
puede también aumentar la resistencia al choque térmico de un material. De estos parámetros, el coeficiente de
dilatación térmica es probablemente el que puede ser cambiado y controlado más, fácilmente.
Por ejemplo, los vidrios de sosa y cal, los cuales tienen un αl aproximadamente igual a 9 x 10-6
(°C)-1
, son
particularmente susceptibles al choque térmico, tal como puede atestiguar cualquier persona que los haya
utilizado en un horno. Reduciendo los contenidos de CaO y Na2O y añadiendo al mismo tiempo B2O3 en
cantidades suficientes para formar vidrios de borosilicato (o sea, Pyrex) el coeficiente de dilatación se reduce a
alrededor de 3 x 10-6
(°C)-1
. Este material es muy adecuado para los ciclos de calentamiento y enfriamiento de
los hornos de cocina. La introducción de poros grandes o bien una segunda fase dúctil puede aumentar las
características de resistencia al choque térmico. Ambos métodos sirven para impedir la propagación de fisuras
inducidas térmicamente.
En cuanto al tamaño, para un mismo material las piezas pequeñas tienen mejor resistencia al choque térmico
que las más grandes. Así, las piezas grandes, que estén sometidas a cambios bruscos de temperatura, es mejor
hacerlas a partir de piezas pequeñas.

59. 59
2.3.6.- Resistencia al fuego.
2.3.6.1.- Introducción.
Los incendios constituyen el riesgo mas grave para los ocupantes de un edificio (Figura 2.3.6.1.1), además de
los bienes incluidos en el mismo, e incluso la propia edificación. Las consecuencias de un incendio se resumen
en una sola palabra: perdidas. Siempre habrá perdidas materiales de bienes familiares, sociales o empresariales.
Con frecuencia, también habrá derivaciones en carencia de servicios. Sin embargo, lo más grave y doloroso, por
lo irreparable, son las pérdidas de vidas humanas.
La estabilidad del edificio depende del comportamiento de los elementos estructurales frente al desarrollo de un
incendio, ya que el enorme calor y las elevadas temperaturas, pueden provocar el colapso de los mismos.
Figura 2.3.6.1.1- Incendio de un edificio.
Los elementos constructivos se pueden clasificar según la incidencia del incendio sobre los mismos y por tanto
sobre la estabilidad del edificio, así como en la progresión del fuego.
Elementos estructurales
Son los que forman parte de la estructura resistente y que están sometidos a cargas, como pilares, vigas o
jácenas.
Elementos separadores
Son los que separan e independizan diferentes compartimentos, como tabiques o mamparas, puertas y cubiertas
no estructurales.

60. 60
Elementos portantes-separadores
Son aquellos donde se combinan ambas funciones, como muros de carga y forjados.
Una pregunta surge ante esto: ¿habrá algún medio de eliminar este problema? La respuesta es que probable-
mente nunca pueda eliminarse, pero si reducirlo notablemente en dimensiones, mediante acciones adecuadas
de incrementar la protección pasiva y activa, especialmente en el habitat de las personas, como es el caso de los
edificios. Un país que empezó a aplicar esta política a mediados de los años 70 fue EE.UU. con los resultados
indicados en el cuadro 2.3.6.1.1.
Cuadro 2.3.6.1.1.- Estadísticas de los incendios en Estados Unidos.
La reducción es notable si se tiene en cuenta el incremento de población del 22 % en el periodo 1966-1984.
2.3.6.2.-La protección contra el fuego.
Todos los países de nuestro entorno, conscientes del grave problema de los incendios, han legislado normas de
obligado cumplimiento, para aumentar la protección de los edificios. La Norma española NBE-CPI-96
contempla los aspectos de protección pasiva y activa de los edificios o establecimientos, excluidos los de uso
industrial. Aunque la norma es clara en las definiciones y aplicación, es conveniente resaltar algunos aspectos
de interés para el proyectista.
2.3.6.3..-Medidas de protección pasiva.
Son acciones orientadas a que un edificio, dentro de una arquitectura y uso determinados, presente mayor resis-
tencia a que se generen incendios y, en todo caso, a reducir la velocidad de propagación de los mismos. De
este modo se facilita la evacuación ordenada de los ocupantes (victimas potenciales) y podrán utilizar los
medios de protección activa para reducir el incendio (disminución de daños).
En este contexto, las lanas minerales aislantes (lanas de vidrio y de roca), juegan un papel importante, según los dos
aspectos diferentes del comportamiento frente al fuego de los materiales y de los elementos constructivos del
edificio.
Comportamiento ante el fuego de los materiales. Definiciones de protección frente al incendio aplicables a los
diferentes elementos constructivos.
Reacción al fuego.
La reacción al fuego es una característica propia de un material o producto y trata de significar la magnitud
relativa con la que pueden favorecer el inicio y desarrollo de un incendio, es decir, es la respuesta de un material al
fuego medida en términos de su contribución al desarrollo del mismo con su propia combustión, bajo condiciones
definidas de ensayo.

61. 61
Definición de fuego.
El fuego se define como un proceso de combustión caracterizado por una reacción química de oxidación (desde
el punto de vista del combustible) de suficiente intensidad para emitir luz, calor y en muchos casos llamas. Esta
reacción se produce a temperatura elevada y evolución de suficiente calor como para mantener la mínima
temperatura necesaria par que la combustión continúe.
A temperaturas elevadas aumenta rápidamente la velocidad de oxidación, produciendo cantidades cada vez
mayores de calor por unidad de tiempo, hasta alcanzar el nivel en que se sostiene a sí misma en el medio de
reacción, por el calor que produce.
Triángulo del fuego.
El fuego puede ser representado por un triángulo equilátero llamado TRIANGULO DE FUEGO, en el que se
simbolizan en cada uno de sus lados los factores esenciales para que el mismo exista:
COMBUSTIBLE + COMBURENTE + CALOR: FUEGO
El fuego se extingue si se destruye el triángulo eliminando o acortando alguno de sus lados. Aunque el triángulo
de fuego se ha utilizado por años como modelo de fuego, no se pueden explicar con este ciertos
comportamientos en determinados fuegos. Por tal motivo se decidió incorporar a la figura anterior un cuarto
factor que contempla la naturaleza química del fuego.
Algunos materiales son pirofóricos, es decir, que pueden arder espontáneamente sin necesidad de que haya una
fuente de ignición exterior. Por ejemplo, el sodio metálico puede reaccionar con la humedad del aire. Esta
reacción produce hidrógeno gas y el calor generado por la reacción puede ser suficiente para hacer arder el
hidrógeno con el oxígeno del aire.
Tetraedro del fuego.
Se ha descubierto que detrás de las llamas existen una serie de especies activas (iones, radicales libres, carbón
libre, etc) que son las responsables químicas en cadena que se producen. Por ello la nueva representación del
fuego es el TETRAEDRO DEL FUEGO. Este mantiene la misma simbología similar que el triángulo de fuego.
El cuarto elemento es la reacción en cadena.