Metodos de medicion de humedad en la madera y en materiales de ...

DETERMINACION DE LA HUMEDAD DE LA
MADERA Y MATERIALES DE CONSTRUCIÓN
METODOS E INSTRUMENTOS DE MEDIDA
La determinación del contenido de humedad en materiales de
construcción tiene cada vez más importancia. Factores tales como los
plazos cortos para la ejecución de nuevas construcciones a menudo
sin los requisitos de las fases de secado; aislamientos que cumplan
con las más recientes especificaciones para la conservación de la
energía, consistentes en un aislamiento térmico completo con
ventanas y puertas estancas; y ventilaciones inapropiadas en las
partes ocupadas de los edificios, necesitan medias frecuentes del
contenido de humedad durante la construcción así como en el caso de
reclamaciones después de que la construcción ha sido terminada.
Para nosotros como fabricantes de instrumentos de medida de
humedad, esta razón es suficiente para presentar una descripción
básica de los diversos métodos e instrumentos de medida capaces de
determinar el contenido de humedad en los materiales de
construcción.
METODO DE MEDIDA GRAVIMETRICO (Secado por horno)
Para realizar una medición usando el método de horno de secado, se
toma una muestra de material y se pesa. Después de haberse secado
por un pedido de tiempo (24 o más horas) hasta que se consiga un
peso constante, la muestra se pesa de nuevo, la diferencia de peso se
usa para calcular el contenido original de humedad de acuerdo a la
siguiente fórmula:
(peso húmedo – peso seco ) x 100
% = ----------------------------------------
peso seco
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Ingeniero Industrial

Aquí debe señalarse, que solo los resultados de medición de humedad
expresados como porcentaje de peso relativo respecto al peso seco,
son considerados como científicamente correctos. Este procedimiento
de medida que en teoría es muy preciso, en la práctica tiene el
inconveniente de una aplicación limitada debido a su carácter
destructivo del material a medir.
Además durante la toma de muestras, transporte y evaluación de los
resultados de medición, pueden aparecer errores cometidos por
diferentes variables desconocidas. Cuando las muestras se toman
para la preparación de los tests a menudo contienen humedades
diferentes en la superficie y en el interior y por tanto no aportan
información referente a la distribución de estas humedades. La
necesidad inherente de usar muestras correspondientes a zonas
diferentes es una dificultad añadida para utilizar el método
gravimétrico. La medida esencial del contenido máximo de humedad
de las capas más bajas es tan difícil de conseguir en la práctica,
debido a los efectos destructivos asociados, que normalmente no se
lleva a cabo.
En conexión con esto hay que hacer notar que los resultados son más
imprecisos cuando el tamaño de la muestra decrece debido a una
incidencia mayor del calor sobre la muestra. Incluso mayores
imprecisiones en la determinación de la humedad aparecen cuando se
usan agujeros obtenidos por martillos percutores, practica muy
común en realidad. En este caso las imprecisiones resultantes del
calentamiento y secado inmediato del material, ocurridas en el
proceso de obtener la muestra, son tan grandes que no hay nada
más que decir respecto a la inutilidad de este procedimiento. El
transporte y almacenamiento de las muestras obtenidas constituye
otro error considerable. Es esencial introducir las muestras
inmediatamente en paquetes tales como bolsas herméticas de
plástico, y realizar las mediciones lo antes posible. Sin embargo en la
práctica las muestras son transportadas en embalajes grandes con un
periodo de espera muy grande anterior a las pruebas de medición;
esto lleva a unas mediciones de humedad mucho más bajas debido al
secado indeseado de la muestra durante el transporte y almacenaje.
Otro factor que debe ser considerando en la aplicación de métodos
gravimétricos es que durante los secados a alta temperatura, no solo
el agua libre contenida en la muestras, sino otros constituyentes del
material, tales como grasas minerales, aceites y agua de
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cristalización son eliminadas de la muestra por evaporación,
resultando una medición falsa. Además, deben observarse diferentes
temperaturas de secado (por ejemplo, un máximo de 40 º
centígrados para materiales que contienen yeso, y 103º centígrados
para cementos pulidos. Debido al periodo de secado, otro aspecto
significante es el largo periodo de tiempo que transcurre entre la
toma de muestras y la obtención de resultados. En resumen las
ventajas y desventajas del método gravimétrico pueden establecerse
en su buena aplicación en condiciones de laboratorio con mediciones
precisas y su poca utilidad en condiciones de campo, con numerosas
fuentes de error a veces desconocidas.
Por último el método gravimétrico tiene una aplicación limitada
debido al inevitable daño producido a los materiales durante el
muestreo. Razón por la cual no es usado en obras y si en
investigaciones especiales de laboratorio.
METODO DEL CARBURO DE CALCIO (CM)
Para poder realizar el método del carburo de calcio, es también
necesario tomar una muestra del material a ser investigado. La
muestra debe ser rota en pequeñas piezas de un diámetro de menos
de dos milímetros, el material que ha sido preparado de esta forma
se pesa y se coloca en una botella de acero juntamente con capsulas
de carburo y bolas de acero. La botella se cierra herméticamente y se
sacude vigorosamente, de manera que las capsulas de carburo se
rompen por medio de las bolas hierro. La consecuente reacción
química produce un aumento de presión en el interior de la botella.
La presión se determina por medio de un manómetro instalado en la
botella. A partir de esta presión, se calcula el contenido de humedad
de la muestra introducida.
Para una realización adecuada del método del carburo, la muestra
debe ser tomada no de la superficie normalmente seca sino de las
capas interiores.
Otra cuestión a tener en cuenta es que ya que cada medida es de
larga duración (aproximadamente 30 a 45 minutos), el operador del
método puede tener la tentación de reducir el número de medidas a
un mínimo.
Para la determinación del contenido de humedad se requieren tablas
de evaluación para cada material, que muestran el porcentaje de
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humedad del método del carburo. Debe destacarse que estos valores
de porcentaje no son idénticos al porcentaje por peso, ya que
solamente se tiene en cuenta el agua libre.
El porcentaje del método de carburo, por tanto, no está considerado
como científicamente preciso, ya que no está claramente definido.
Otros errores que ocurren a menudo en la práctica, y que pueden
conducir a falsas medidas y a disputas técnicas son los inherentes a
la selección de las muestras, pesos de los materiales, uso inadecuado
de las bolas de acero y la hermeticidad de la botella.
El método del carburo es empleado frecuentemente en la práctica.
Sin embargo, solo desde el punto de vista de consideraciones
teóricas puede deducirse que no se ajusta a medidas precisas como
pueden ser las del horno de secado. Estas desventajas y posibles
fuentes de error son prácticamente idénticas a las asociadas al
método de horno de secado (destrucción indeseada del material, por
ejemplo en tabiques y suelos, dificultad de obtener muestras de
diferentes capas, errores relacionados con el método de triturado de
material, etc.…). Por otra parte, debido al uso frecuente de distintos
agregados en los aislamientos, existen capas de materiales anhidros
que introducen fuentes de error que desaconsejan estos métodos de
medición.
METODO DE LA MEDIDA DE RESISTENCIA ELECTRICA
En la práctica el método más usado para determinar el grado de
humedad en los campos de la madera y materiales de construcción es
el método de medida de resistencia. Este método está basado en el
hecho de que la resistencia eléctrica de la mayor parte de los sólidos
está afectada por el contenido de humedad del material. La
resistencia eléctrica crece cuando decrece el contenido de humedad y
decrece cuando crece el contenido de humedad. Los instrumentos de
medida del contenido de humedad que operan por el método de
medición de la resistencia, miden la resistencia, valga la redundancia,
de un material en particular, indicando esta medición directamente o
calculada en porcentaje de humedad respecto al peso. Si el contenido
de humedad es bajo, los cambios de resistencia obtenidos con el
cambio de contenido de humedad son considerables. Sin embargo,
cuando el contenido de humedad es alto (por ejemplo en caso de
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madera para humedades por encima del 60%) la variación de la
resistencia eléctrica con el cambio de humedad, es muy reducida. Por
esta razón cuando el contenido de humedad se determina por el
método de la resistencia eléctrica, los valores precisos de medida
pueden obtenerse cuando el contenido de humedad es bajo. Pero por
encima de ciertos límites que varían dependiendo del material y que
no pueden ser estrictamente definidos, los valores de medición
resultan significativamente menos precisos. Esta variación
dependiente del material es debida al hecho por el cual los cambios
de resistencia eléctrica obtenidos son afectados no solamente por el
contenido de humedad del material, sino que además por factores
secundarios tales como temperatura del material, composición
química y en menor medida la densidad del material. Para tener en
cuenta los efectos de estas variaciones, que dependen del tipo de
material de construcción o de la especie de madera, los instrumentos
modernos de medición de contenido de humedad que operan de
acuerdo a la media de la resistencia, están equipados con
compensadores de temperatura y escalas para diferentes tipos de
material. Para la mayor parte de los materiales de construcción los
fabricantes más avanzados de instrumentos de media, normalmente
suministran tablas de conversión que ayudan al usuario a convertir
el valor digital de la medición a un porcentaje de humedad
(porcentaje por peso) de acuerdo a los tipos de material. Son mucho
menos informativos los instrumentos equipados solo con escalas de
color, displays de cristal líquido o similares, que no reflejan la amplia
variación de conductividad eléctrica de los diferentes materiales de
construcción.
En comparación con los métodos de horno de secado y carburo de
calcio, los métodos de medición de la resistencia ofrecen muchas
ventajas que son importantes para aplicaciones prácticas y sin duda
son preferidos por una amplia gama de usuarios. Debido a que la
destrucción del material a medir es relativamente insignificante, se
pueden realizar tantas medidas individuales, como se quiera. El
usuario obtiene rápidamente los resultados, con lo cual se pueden
comparar medidas inmediatamente dependiendo de las condiciones
del local y pueden realizarse mediciones en puntos especialmente
críticos.
Una ventaja muy importante que a menudo juega un papel decisivo
en la práctica, particularmente en el campo de la construcción y en
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las evaluaciones de procesos de la industria de la madera, es el hecho
de que con el uso de apropiados electrodos de medida permite medir
la humedad a diferentes profundidades. Esto ayuda a obtener
resultados informativos a pie de obra, en relación a los gradientes de
humedad entre la superficie del material y sus niveles más
profundos.
No debe olvidarse que un problema relacionado con el uso de
métodos de medición de resistencia es que no se pueden cuantificar
los efectos de la composición química y la densidad para cada tipo de
material de construcción. No están disponibles tablas precisas de
corrección para algunos tipos de materiales de construcción. Sin
embargo, en esos casos a través de métodos comparativos del mismo
tipo de material, el usuario puede obtener una idea de las relaciones
de contenido de humedad, y por supuesto en casos individuales
puede contrastar los resultados obtenidos con la ayuda de otros
procedimientos de medida. Para materiales con un gran contenido de
sal, debido a la gran conductividad de la sal, aparecerá un valor alto
de medición que no refleja el verdadero contenido de humedad. En
este caso especial, las mediciones deberían compararse con las del
método de secado por horno, con análisis de sal.
METODO CAPACITIVO
En los últimos años otro método de medición ha adquirido gran
importancia. Permite medidas no destructivas y prácticamente es el
ideal desde el punto de vista del procedimiento. Este método es el
método capacitivo que está basado en el principio de la medición del
campo eléctrico. El campo medido es el formado entre el elemento
activo que puede ser esférico por ejemplo, y el sustrato que debe ser
evaluado. El cambio en el campo eléctrico debido al material y al
contenido de humedad es capturado y mostrado en el instrumento de
medida. La medida es una medida relativa (por ejemplo, la diferencia
entre el material de construcción seco y húmedo). Sin embargo, con
ayuda de una tabla para un proceso normal de secado es posible
determinar la humedad absoluta como porcentaje del peso, o
determinar la humedad por el método de carburo de calcio.
La profundidad de medición depende de la densidad del material. En
las condiciones más favorables, por ejemplo en el caso de materiales
muy ligeros la profundidad de medición llega hasta los 10 y 12
centímetros. Sin embargo, para materiales tales como el hormigón
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que tienen un peso específico muy alto, la profundidad de medición
es de solo 2 o 3 centímetros.
Para mediciones de contenido de humedad en encofrados y cemento,
un instrumento de medida ideal es por ejemplo aquel que pueda ser
usado tanto para mediciones de la resistencia eléctrica, como para
mediciones capacitivas con la ayuda de un electrodo activo. Aunque
las mediciones capacitivas presentan mayores desviaciones que en
los casos de mediciones de resistencia eléctrica, el método capacitivo
ofrece la considerable ventaja de que tales medidas pueden ser
realizadas rápidamente y en numerosos puntos de medición para
datos orientativos, generando un perfil de contenido de humedad
bidimensional para localización rápida de los puntos críticos.
METODO USANDO TABLAS ISOTERMICAS
Un método que está creciendo en importancia y que actualmente se
están extendiendo mucho en Gran Bretaña y Países Escandinavos, es
el método de medición de la humedad del aire en un taladro y
posterior determinación de la humedad estructural por medio de las
tablas. Un sensor de humedad del aire muy fino es introducido en
cada perforación. Después de un periodo apropiado de adaptación la
humedad en el agujero es medida y el contenido de humedad del
material se determina usando las tablas del material de construcción.
METODOS SUPLEMENTARIOS Y EVALUACION DE LAS
APLICACIONES
Además de la determinación del contenido de humedad de los
materiales, se requiere la obtención y evaluación de otros valores
suplementarios en el campo de la construcción (por ejemplo
temperatura del aire, humedad del aire, y temperatura de la
superficie del material). La medición de estos parámetros permite por
ejemplo, la determinación de los puentes térmicos (fugas de calor,
defectos de aislamiento, y el cálculo de las condiciones del punto de
roció en situaciones variadas de humedad y climáticas). Para la
determinación de estos valores individuales, se dispone de una
amplia gama de instrumentos de medida. Desde el punto de vista,
tanto de costes, como técnico, un instrumento de medida “cuatro en
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uno” es ideal para el uso en todo el campo de la construcción. Dicho
instrumento puede determinar el contenido de humedad del material,
de acuerdo a ambos métodos de medición (capacitivo y resistivo) y
además realizar las mediciones suplementarias descritas más arriba.
Un aspecto especial de la preparación de las evaluaciones en la
tecnología del campo de la construcción es que en algunos casos el
uso individual y aleatorio de las medidas no es suficiente para
registrar factores específicos y puede ser necesario realizar
mediciones continuas y grabarlas en el tiempo. Además, hay que
recordar, que el conocimiento y requisitos de un especialista, difieren
del de los operarios involucrados en las operaciones de construcción
de un edificio. En particular debe tenerse en cuenta que la evaluación
de las condiciones de una instalación o proceso requieren no solo un
procedimiento determinado de medida sino de personal
experimentado y con conocimiento específico de los instrumentos de
medición aplicados en la operación.
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