Medidor de humedad de materiales

A) Información básica sobre el medidor de humedad de materiales

La humedad del material tiene un gran impacto en la utilidad y la durabilidad de muchos productos. En el caso de los alimentos, el contenido de agua influye, entre otras cosas, en el momento de la cosecha y en la vida de almacenamiento, en el caso del combustible en el rendimiento energético y la emisión de contaminantes, en el caso de los materiales de construcción en el comportamiento de hinchamiento y contracción y el valor de aislamiento térmico. La colonización bacteriana y de hongos solo es posible si el material tiene un contenido de humedad suficientemente alto. Por tanto, puede evitar esa colonización manteniendo el contenido de humedad por debajo de los valores límite.
Si un medidor de humedad de materiales indica la humedad del material en porcentaje, la cantidad de agua puede estar relacionada con la masa seca o con la masa húmeda. Esta distinción es muy importante para comparar los resultados de las mediciones. Cuanto mayor sea el contenido de agua, mayor será la diferencia entre los valores relacionados con la materia seca y los relacionados con la materia húmeda.

Tabla 1 | Humedad relativa del material - Comparación entre el contenido de humedad y la proporción de humedad

A continuación indicamos los diferentes métodos de medición de los medidores de humedad de materiales.

B Método de medición del medidor de humedad de materiales
B1 Información básica sobre el medidor de humedad de materiales

En principio, se puede hacer una distinción entre las mediciones directas e indirectas de la humedad del material. Los métodos directos indican la humedad del material cuantitativamente midiendo la cantidad de agua y sin necesidad de realizar más comparaciones. El método de secado y el método del carburo de calcio son métodos directos estandarizados. Los métodos indirectos determinan primero las propiedades físicas del material que están relacionadas con la humedad del material. Para obtener valores relativamente precisos de la humedad del material, se requiere una calibración o conversión específica del material. Cuando esto no es posible o es demasiado complicado de realizar, se pueden hacer constataciones comparativas sobre la evolución espacial, respectivamente temporal de la humedad de un material. Gracias a la detección rápida y no destructiva de las diferencias de humedad, los medidores de humedad del material con métodos indirectos son especialmente adecuados para la vigilancia y el control de los procesos y para delimitar las zonas de gran humedad.

Un medidor de humedad material también se puede diferenciar en dispositivos donde:
- hay que tomar muestras –> secado en horno, carburo de calcio, método KRL
- se necesitan agujeros o perforaciones –> medición de la resistencia eléctrica
- el dispositivo de prueba sólo se sitúa encima –> medición capacitiva
- el instrumento de medición necesita contacto visual con la superficie –> método infrarrojo
- el material fluye alrededor de los sensores –> microondas, proceso de ondas VHF
- los sensores miden la humedad del aire ambiental –> método KRL

B2 Medidor de humedad de materiales usando el método de secado

En el método de secado, el material que se va a examinar se seca hasta que no haya más reducción de peso. La pérdida de peso corresponde al agua evaporada. Los medidores de humedad de materiales actuales que funcionan según el método de secado consisten de una cámara de secado y una balanza de precisión unificado en un solo instrumento. La mayoría de estos dispositivos de ensayo están diseñados para medir cantidades de muestra muy pequeñas, lo que reduce considerablemente el tiempo de secado. Estas balanzas de humedad permiten ajustar la temperatura y el tiempo de secado al material que se va a analizar. Por ejemplo, en el caso del yeso y la anhidrita, se especifica que el secado debe realizarse a 40 °C porque con una temperatura superior también se libera el agua cristalina. Si selecciona el modo automático el proceso de calentamiento se detiene automáticamente cuando ya no se percibe ningún cambio de peso.
En caso el medidor de humedad indique la humedad del material en relación al peso húmedo, y lo que necesite sea el peso seco, podrá calcular ese valor a partir del peso inicial y el peso seco (véase también el cuadro 1 de la sección A).

B3 Medidor de humedad de materiales usando el método de carburo de calcio

El carburo de calcio reacciona con el agua para formar hidróxido de calcio y acetileno. Si hay suficiente carburo de calcio disponible, toda el agua disponible se convierte.

CaC2 + 2H2O ----> Ca(OH)2 + C2H2

Si la reacción se lleva a cabo en un recipiente cerrado cuya presión interna se puede medir, la cantidad de acetileno se puede determinar a partir del aumento de la presión. El contenido de agua de la muestra de material se deriva entonces de la cantidad de acetileno.
En la norma DIN 18560-1 (2015-11) "Pavimentos en la construcción de edificios - Parte 1: Requisitos generales, ensayo y ejecución" se prescribe y regula el método del carburo de calcio para medir la humedad.

En el punto 6.4, Medición del contenido de humedad, se indica:
"La medición del contenido de humedad para evaluar la disposición de la cubierta en la obra se realiza con el método del carburo de calcio ... NOTA: Los métodos de medición alternativos (por ejemplo, los métodos dieléctricos) se utilizan exclusivamente para los ensayos preliminares y para la delimitación de las superficies húmedas".
Gracias a las especificaciones estándar, la posibilidad de medir in situ y la obtención de resultados relativamente rápidos, el medidor de humedad de materiales que mide según el método de carburo de calcio es conocido y está muy difundido, especialmente para los trabajos de pavimento. Con frecuencia puede visualizar la medición en CM-%, haciendo referencia al método de medición. Cuando se mide correctamente, la fiabilidad de los resultados es muy alta para los pavimentos de anhidrita. En el caso de los pavimentos de cemento, se aprecian diferencias con los valores obtenidos con el método de secado a causa que los tipos de cemento usados en la actualidad tienen unos valores de agua y cemento cambiados.


B4 Medidor de humedad de materiales usando el método capacitivo o dieléctrico

El comportamiento de los materiales en el campo eléctrico cambia con el contenido de humedad. Las mediciones con un medidor de humedad de materiales basado en el método capacitivo no son destructivas y pueden repetirse tantas veces como sea necesario.

La profundidad de medición y los valores medidos dependen en gran medida del tipo y la estructura del material que se va a medir y pueden ser distorsionados por sales así como por cuerpos extraños metálicos. Es posible determinar valores fiables para materiales conocidos en los que se excluyen las perturbaciones y donde existen unas condiciones ambientales específicas. En el caso de otros materiales, el método es adecuado para la rápida detección y delimitación de zonas con mayor humedad.

B5 Medidor de humedad de materiales usando el método de resistencia

En el caso de los materiales que pueden absorber la humedad, la conductividad eléctrica aumenta con la humedad respectivamente disminuye la resistencia eléctrica. Sin embargo, estas propiedades eléctricas también dependen de la temperatura, la composición del material y la presencia de sales disueltas. La dependencia de la temperatura puede ser compensada en algunos instrumentos de medición por medio de sensores o mediante un ajuste manual. Debido a la dependencia de los materiales, la mayoría de los dispositivos tienen almacenados diferentes materiales o grupos de materiales. Sin embargo, a menudo falta información precisa, como por ejemplo, la densidad y la composición del material para la curva característica almacenada. Algunos dispositivos tienen la posibilidad de almacenar sus propias curvas características.

Un medidor de humedad de materiales con el método de resistencia proporciona resultados rápidos y no destructivos con los que se pueden detectar y limitar las desviaciones de la humedad. Los sensores en forma de aguja están parcialmente aislados, lo que permite medir a diferentes profundidades y determinar si, por ejemplo, hay una mayor humedad en el interior que en la superficie. Además de determinar si existe algún peligro por un exceso de humedad, también se pueden sacar conclusiones sobre el comportamiento de secado y las causas de la humedad.

B6 Medición de la humedad de materiales a través de la humedad del aire correspondiente - Método KRL

La humedad del material no es un valor fijo en la mayoría de los materiales, sino que depende de las condiciones ambientales. Si la temperatura se mantiene constante, se establece un equilibrio entre la humedad del material y la humedad relativa ambienal. Esto significa que un material absorberá o liberará humedad hasta que esté en equilibrio con la humedad del aire ambiental. Esta propiedad puede utilizarse para determinar el contenido de humedad de un material.

Para medir la humedad del aire correspondiente, es posible colocar la muestra de un material y el sensor en un recipiente hermético o una bolsa de papel de aluminio, introducir el sensor a través de una perforación, tubería o contenedores sellados, o cubrir un área de la superficie del material y del sensor con un papel de aluminio hermético. Cuanto más se eleva la humedad relativa del aire encerrado, mayor es la humedad del material y la tendencia del material a liberar esta humedad en el ambiente.

La asociación industrial de pegamentos describe en el informe 2 del TKB "El método CRL para la determinación de la humedad en soleras", el procedimiento con la toma de muestras de soleras análogo al método del carburo de calcio. En el caso de los pavimentos, es muy importante que el pavimentos se seque lo suficiente antes de aplicar el revestimiento del suelo para que éste no se dañe por la humedad o la presión del vapor.

B7 Medidor de humedad de materiales usando el microondas

En un medidor de humedad material que utiliza la tecnología de microondas, se mide la penetración (adsorción) o reflexión de las microondas en función de la humedad material. Los sensores funcionan sin contacto, y se colocan en la superficie del material, en perforaciones o en tuberías para el transporte de material. Se utiliza la señal transmitida o reflejada para el análisis de los valores. Como una potencia baja de microondas es suficiente para la medición, no hay peligro para las personas y el material no se modifica por la radiación.

La determinación de la humedad del material usando un medidor de humedad de materiales por microondas es rápida y repetible en el mismo lugar. Cuando se mide la humedad para los procesos de producción o almacenamiento, se pueden registrar e incluir en el análisis las influencias adicionales como la temperatura, la altura de la capa o la densidad aparente.