Ensayo de conductividad térmica | 3/12 | UPV

Summary

Este vídeo didáctico explica cómo determinar la conductividad térmica de materiales mediante un ensayo de laboratorio. Se utiliza un equipo Good WL 420, que aplica calor y enfriamiento en una probeta para medir su conductividad térmica. Se detallan los pasos, incluyendo la preparación de la probeta, el uso de termopares y el establecimiento de condiciones para medir la diferencia de temperaturas y el flujo de calor. Finalmente, se muestra cómo interpretar los datos para obtener la conductividad térmica, un factor crucial en aplicaciones de transferencia de calor.

Takeaways

• 🔍 El vídeo didáctico explica cómo determinar la conductividad térmica de los materiales mediante un ensayo de laboratorio.
• 🌡 La conductividad térmica es crucial en aplicaciones que involucran transferencia de calor, como intercambiadores y aislantes.
• 🔧 El ensayo de conductividad térmica se realiza utilizando un equipo de medición como el GOOD WL 420.
• 📏 Se emplean probetas de medida con orificios para colocar termopares, que miden la temperatura en distintos puntos.
• 🔩 El procedimiento incluye aplicar pasta térmica para mejorar el contacto entre la muestra y la plantilla.
• ⚙️ El equipo calcula la conductividad térmica (λ) a partir de la longitud de la probeta, la diferencia de temperaturas y el flujo de calor.
• 📊 Los resultados se observan en una gráfica que muestra la evolución de los datos de temperatura y conductividad térmica en función del tiempo.
• 🔋 La transferencia de calor en metales está controlada por el número de electrones excitados y su movilidad.
• 🛠️ En materiales no metálicos, la transferencia de calor se realiza a través de vibraciones de la red, ya que los electrones no son libres.
• ⏱️ Es necesario esperar a que los valores de temperatura se estabilicen para obtener los datos de conductividad térmica precisa.

Q & A

¿Qué es la conductividad térmica y por qué es importante?

La conductividad térmica es la propiedad que determina la velocidad a la que el calor se transmite en un material sólido por conducción. Es muy importante en aplicaciones que involucran la transferencia de calor, como intercambiadores, pantallas aislantes y moldes de solidificación.

¿Cómo se determina la conductividad térmica en un ensayo de laboratorio?

Se realiza mediante un ensayo donde se aplica calor en un extremo de una probeta y se enfría el otro extremo. Una vez alcanzado el estado estacionario, se obtiene la conductividad térmica a partir de la medida de la longitud, la diferencia de temperaturas y el flujo de calor.

¿Qué equipo se utiliza para medir la conductividad térmica en el ensayo mencionado?

Se utiliza un equipo de medición modelo GOOD WL-420, que aplica calor en un extremo de la probeta y enfrío en el otro para medir la conductividad térmica.

¿Qué son las probetas de medida y cómo se colocan en el ensayo?

Las probetas de medida son muestras de material que se utilizan en el ensayo. Se colocan en la plataforma del equipo de medición, asegurándose de que los orificios para los termopares estén alineados correctamente y se aplique pasta térmica para un buen contacto.

¿Qué son los termopares y cómo se utilizan en el ensayo?

Los termopares son instrumentos que miden la temperatura. En el ensayo, se colocan en los orificios de la probeta para medir la temperatura en distintos puntos y así calcular la diferencia de temperaturas necesaria para determinar la conductividad térmica.

¿Qué es la temperatura TH y TC en el contexto del ensayo?

TH es la temperatura del foco caliente, situada en la parte superior de la probeta, y TC es la temperatura del foco frío, en la parte inferior. La diferencia entre TH y TC se utiliza para calcular la conductividad térmica.

¿Cómo se establece un buen contacto térmico entre la probeta y el equipo de medición?

Se aplica pasta térmica en ambas caras de la probeta para mejorar el contacto con la plantilla del equipo de medición.

¿Qué significa 'tarar' los termopares y cómo se realiza?

'Tarar' los termopares significa calibrarlos para que midan la misma temperatura inicial. Se realiza juntándolos y asegurándose de que muestren la misma temperatura antes de colocarlos en la probeta.

¿Cuál es el objetivo de calentar una parte de la probeta y enfriar la otra en el ensayo?

El objetivo es crear un gradiente de temperatura a lo largo de la probeta, lo que permite medir la cantidad de calor transmitido y, en consecuencia, calcular la conductividad térmica del material.

¿Cómo se determina la potencia de calentamiento y enfriamiento en el ensayo?

La potencia de calentamiento y enfriamiento se define en porcentaje en el software de control del equipo. Estos valores varían dependiendo del material que se está midiendo y se ajustan para lograr un estado estacionario en el cual se puede medir la conductividad térmica.

¿Qué datos se esperan estabilizar antes de obtener los resultados de conductividad térmica?

Se esperan que los valores de temperatura en el foco caliente (TH) y en el foco frío (TC), así como la diferencia de temperaturas (ΔT), se estabilicen antes de considerar los datos de conductividad térmica como válidos.