Resumen

Se desarrolló un dispositivo para medir la conductividad térmica en materiales sólidos para aislamiento térmico de uso común en edificaciones,siguiendo un modelo unidimensional de flujo de calor que atraviesa una placa del material a evaluar. Se mide el gradiente de temperatura entre las caras de la placa en función del tiempo, usando un arreglo diferencial de termopares tipo T. Para el control de los mecanismos del instrumento,la adquisición y tratamiento de los datos, se diseñó un circuito con microcontroladores comerciales. En ensayos previos con algunos materiales,se obtuvieron valores la conductividad térmica similares a los reportados en la literatura utilizando un ajuste lineal con valores de R entre 0.90 y 0.98. El dispositivo obtenido representa un instrumento útil para la medición de la conductividad térmica, destacando entre sus ventajas: la fácil construcción, el tamaño de las muestras a evaluar y el método de medida,comparado con los métodos tradicionales para medir este parámetro.

1 INTRODUCCIÓN

Las tendencias actuales en el diseño y construcción de edificaciones, consideran el consumo energético empleado para generar ambientes más confortables en climas calientes y fríos. Para disminuir este consumo energético, es necesario emplear aislantes térmicos [1].

Para evaluar el coeficiente de conductividad térmica (CT) de materiales que se usan en construcciones a nivel local, se fabricó un dispositivo a partir de un equipo sencillo de uso didáctico [2], pero con su mecanismo y toma de datos controlados por un microcontrolador. Un primer diseño se desarrolló teniendo en cuenta que las dimensiones de todas las partes cupieran dentro de una campana de vidrio que permitiera realizar mediciones de la conductividad térmica tanto al aire como en bajo vacío [3],[4]. En un segundo proyecto, se modificó el diseño del instrumento y el circuito de control electrónico, automatizando totalmente el proceso de medida con el fin de garantizar la reproducibilidad del experimento. Además se implementó un algoritmo matemático para el tratamiento de los datos experimentales, mostrando en una pantalla el valor del parámetro de interés y la incertidumbre de la medida.

En la literatura se encuentran trabajos de medición de la conductividad térmica de materiales aislantes entre los que se distinguen tres métodos de acuerdo a la dependencia temporal de la temperatura durante la medición: El primero es el de estado estacionario, en el cual se crea un gradiente de temperatura constante entre las dos caras de la muestra. Un segundo método es el de pulso periódico de calor y el tercero es el transitorio o de estado no estacionario, en el cual el gradiente es dependiente del tiempo y de la posición y de acuerdo con W. P. Adamczyk [5], este método es más rápido y se adquieren más datos que en el estado estacionario.

• Materias:Energía térmica Consumo de energía Conductividad
• Subjects:Thermal energy Energy consumption Conductivity
• Palabras claves:Conductividad térmica; Flujo de calor; Aislante térmico; Incertidumbre; Consumo de energía; Construcción de edificios
• Keywords:Thermal conductivity; Heat flow; Thermal insulator; Uncertainty; Energy consumption; Building construction