Termoconsultor

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SISTEMA PRIMARIO DE MEDICIÓN DE CONDUCTIVIDAD TÉRMICA DE AISLANTES TÉRMICOS

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN

Resumen

 En esta tesis se mencionan los antecedentes y la importancia de la construcción de un sistema de medición de conductividad térmica para que opere como patrón nacional de conductividad térmica de aislantes térmicos en México. La finalidad de este sistema es proporcionar trazabilidad a las mediciones de conductividad térmica de aislantes térmicos en el país. Se define el concepto de conductividad térmica y se describen los mecanismos físicos y microscópicos de la conducción de calor, particularmente, en sólidos aislantes térmicos. El sistema de medición tiene como base el método del aparato de placa caliente aislada con la particularidad de utilizar fuentes de calor lineal con el fin de facilitar su construcción y la medición de temperatura. Se mencionan los requerimientos de un aparato de placa caliente aislada para servir como patrón nacional y, basándose en ello, se encuentran las especificaciones del diseño dimensional y térmico de las partes del aparato y las capacidades de la instrumentación y los equipos accesorios. A partir de un modelo térmico de la placa caliente aislada se obtienen relaciones dimensionales de sus componentes y la localización geométrica de los calefactores y sensores de temperatura. Una vez armado, el sistema se somete a pruebas de estabilidad, de control y de medición de las magnitudes de las que depende la conductividad térmica. Se realiza un procedimiento de toma de datos y de control de temperatura y potencia Para verificar el funcionamiento del sistema, se usa un material de referencia y entonces se comparan los valores de conductividad térmica obtenidos en el aparato con los declarados del material. Se estima la incertidumbre siguiendo las recomendaciones internacionales (Guía GUM) de cada uno de los componentes que contribuyen a la incertidumbre total, para ello se calculan factores de sensibilidad, coeficientes de correlación, y grados de libertad.

Abstract

This work shows backgrounds and importance of the construction of a thermal conductivity measurement system to be used as national standard for thermal conductivity of thermal insulation at Mexico. The goal of this system is intended to provide traceability to the thermal conductivity measurements along the country. Thermal conductivity concept is defined and physic and microscopic mechanism of the thermal heat conduction in materials, specially, in solid thermal insulation are discussed. The measurement system is based on the Guarded Hot Plate method and in the use of linear heat sources to make the construction and temperature measurements easier. Requirements for a guarded hot plate apparatus as national standard are given. Based on that, thermal and dimensional specifications and capacities for equipment and instrumentation are found. From a thermal model for the guarded hot plate, dimensional relations and geometric localization of heaters and temperature sensors are obtained. After apparatus assembly, the system is tested for stability, control and measurements of the quantities to compute thermal conductivity. Data acquisition and control procedures are made. In order to check system performance, a standard reference material is measured in several temperatures. Uncertainty calculation follows the international recommendations (GUM guide) for each input quantity contributing to the overall uncertainty computing sensitivity coefficient, correlation factors and degrees of freedom.

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Última modificación: 17 de Noviembre de 2007