Desempeño térmico y durabilidad de perfiles de acero con recubrimiento cerámico nano-reforzado para construcción modular
DOI:
https://doi.org/10.26359/gt5n5576Palabras clave:
recubrimiento cerámico, perfiles de acero, construcción modular, desempeño térmico, nanopartículas de SiO₂Resumen
Los perfiles de acero son ampliamente utilizados en sistemas de construcción modular debido a su resistencia mecánica y compatibilidad con procesos industrializados de fabricación. Sin embargo, su elevada conductividad térmica puede favorecer la transferencia de calor a través de elementos estructurales ligeros.
En este trabajo se aplicó un recubrimiento cerámico reforzado con nanopartículas de SiO2 sobre perfiles estructurados de acero y se evaluó experimentalmente bajo condiciones controladas de laboratorio. El recubrimiento fue depositado mediante aspersión neumática e inmersión controlada, seguido de curando térmico entre 180 y 200 °C.
Las mediciones térmicas mostraron reducciones de temperatura superficial entre 3 y 5°C respecto a perfiles sin recubrimiento. Las muestras recubiertas también presentaron valores de adhesión superiores a 6 MPa y mejoras en resistencia al desgaste después de las pruebas de abrasión.
Los resultados obtenidos indican que los recubrimientos cerámicos nano-reforzados pueden contribuir al mejoramiento del comportamiento térmico y la durabilidad superficial de perfiles metálicos utilizados en aplicaciones de construcción modular.
Referencias
[1] R. C. Veloso et al., “Impact of SiO₂, TiO₂ and ZnO nanoparticles incorporation on the thermo-optical properties of dark-coloured façade coatings,” Journal of Building Engineering, vol. 84, p. 108517, 2024, doi: 10.1016/j.jobe.2024.108517.
[2] I. Asadi et al., “Thermal conductivity of concrete – A review,” Journal of Building Engineering, vol. 20, pp. 81–93, 2018, doi: 10.1016/j.jobe.2018.07.002.
[3] K. Srinivasulu and M. Vidyavathy, “Advanced Ceramic Coatings on Stainless Steel: A Review of Research Methods, Materials, Applications and Opportunities,” International Journal of Advanced Engineering Technology, vol. 7, no. 3, pp. 126–141, 2016.
[4] M. A. Alam et al., “Effects of SiO₂ and ZnO Nanoparticles on Epoxy Coatings and Its Corrosion Resistance Performance,” Polymers, vol. 13, no. 10, p. 1605, 2021, doi: 10.3390/polym13101605.
[5] A. Hasannezhad et al., “Boosting the efficiency of water-based intumescent coatings using fumed silica nanoparticles,” Results in Engineering, vol. 24, p. 103103, 2024, doi: 10.1016/j.rineng.2024.103103.
[6] B. Wu et al., “Influences of SiO₂ Additions on the Structures and Thermal Properties of AlTaO₄ Ceramics as EBC Materials,” Coatings, vol. 15, no. 10, p. 1204, 2025, doi: 10.3390/coatings15101204.
[7] L. Zhai et al., “Effect of nano-silica on the mechanical properties of acrylic polyurethane coatings,” Progress in Organic Coatings, vol. 64, no. 2–3, pp. 327–331, 2009, doi: 10.1016/j.porgcoat.2008.08.008.
[8] Y. Wang et al., “Preparation and characterization of nano-SiO₂ modified thermal insulating coatings,” Surface and Coatings Technology, vol. 206, no. 6, pp. 1309–1315, 2011, doi: 10.1016/j.surfcoat.2011.08.052.
[9] M. Montazer and M. B. Moghadam, “Nano titanium dioxide and silica modified textile materials,” Journal of Industrial Textiles, vol. 42, no. 4, pp. 333–349, 2013, doi: 10.1177/1528083712444711.
[10] H. Li et al., “Thermal insulation performance of nano-ceramic coatings for energy-efficient buildings,” Energy and Buildings, vol. 43, no. 10, pp. 2630–2636, 2011, doi: 10.1016/j.enbuild.2011.06.017.
[11] S. Kumar et al., “Corrosion protection performance of nano-structured ceramic coatings on steel substrates,” Ceramics International, vol. 46, no. 12, pp. 18844–18853, 2020, doi: 10.1016/j.ceramint.2020.04.213.
[12] P. Zhao et al., “Mechanical and thermal properties of silica nanoparticle reinforced coatings,” Materials Today Communications, vol. 26, p. 102091, 2021, doi: 10.1016/j.mtcomm.2021.102091.
[13] J. Robertson, “Diamond-like amorphous carbon,” Materials Science and Engineering R, vol. 37, no. 4–6, pp. 129–281, 2002, doi: 10.1016/S0927-796X(02)00005-0.
[14] A. F. Gross et al., “Thermal barrier coatings for structural applications,” Journal of Thermal Spray Technology, vol. 23, no. 5, pp. 745–756, 2014, doi: 10.1007/s11666-014-0078-2.
[15] X. Chen et al., “Durability enhancement of ceramic coatings reinforced with nano-silica,” Coatings, vol. 11, no. 4, p. 415, 2021, doi: 10.3390/coatings11040415.
[16] M. Ramezanzadeh et al., “Nano silica reinforced epoxy coating with improved corrosion resistance,” Progress in Organic Coatings, vol. 77, no. 1, pp. 69–75, 2014, doi: 10.1016/j.porgcoat.2013.08.015.
[17] T. Wang et al., “Infrared thermal analysis of coated steel structures,” Infrared Physics & Technology, vol. 91, pp. 168–175, 2018, doi: 10.1016/j.infrared.2018.04.014.
[18] A. Yabuki et al., “Self-healing coatings for corrosion protection of metallic materials,” Progress in Organic Coatings, vol. 72, no. 4, pp. 493–498, 2011, doi: 10.1016/j.porgcoat.2011.05.006.
[19] J. R. Davis, Surface Engineering for Corrosion and Wear Resistance. Materials Park, OH, USA: ASM International, 2001.
[20] A. Bahrami et al., “Evaluation of nano-ceramic coatings for thermal management applications,” Journal of Coatings Technology and Research, vol. 19, no. 2, pp. 455–468, 2022, doi: 10.1007/s11998-021-00573-9
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