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El medidor de hilo caliente transitorio (THW-L1), que determina la conductividad térmica en líquidos, es un instrumento analítico de precisión utilizado para medir de manera directa la conductividad térmica de líquidos y pastas de baja viscosidad con temperaturas de 10 °C a 200 °C.
El medidor de hilo caliente transitorio Thermtest (THW-L1) para la conductividad térmica en líquidos es un sistema de medición avanzado para la determinación directa de la conductividad térmica de líquidos y pastas, de conformidad con la norma ASTM D7896-19, método estándar de ensayo de conductividad térmica de refrigerantes de motores y fluidos relacionados a través de la medición de la conductividad térmica con hilo caliente transitorio.
El medidor THW-L1 fue diseñado teniendo en cuenta la velocidad y la simpleza operacional. Con una sola medición de una duración de 1 segundo, se pueden medir de manera precisa y acertada pequeños volúmenes de líquidos y pastas de baja viscosidad para conocer su conductividad térmica, difusividad térmica y calor específico. El medidor THW-L1 utiliza un principio de medición no estacionario y tiempos de prueba rápidos que limitan los efectos convectivos para muestras con un amplio rango de viscosidades (0,1 a 10.000.000 mPas).
Existen limitaciones a la medición de los fluidos eléctricamente conductivos que emplean la técnica de hilo caliente transitorio (THW), debido al alambre desnudo que se utiliza en el sensor. Las mejoras en la disposición experimental facilitan las mediciones precisas de la conductividad térmica, aun al analizar fluidos eléctricamente conductivos. La tendencia normal con estos fluidos es que a medida que aumenta la temperatura del fluido, también lo hace la conductividad eléctrica, lo que puede afectar la precisión de los resultados del ensayo.
El software de THW-L1 le permite al usuario investigar la calidad de la medición, un paso importante para identificar los resultados deficientes.
Lista de las fichas técnicas de THW-L1 que describe las mediciones de calidad:
Detección automática de potencia THW-L1-T3
Mediciones de calidad THW-L1-T5
En el caso de los líquidos eléctricamente conductivos que afectan la exactitud de la medición, en general los primeros puntos iniciales de los datos crudos relativos al aumento de temperatura versus tiempo se compensan por debajo de cero, según el gráfico. Como se ilustra en la figura 1a, cuando la conductividad eléctrica no afecta la exactitud de la medición, el gráfico de aumento de temperatura comienza en temperaturas positivas. Por otro lado, cuando la conductividad eléctrica del fluido es lo suficientemente alta para una corriente, aparece una compensación negativa en los resultados (figura 1b).
Figura 1. a. Aumento de la temperatura cuando la conductividad eléctrica del fluido no afecta las mediciones de conductividad térmica, b. Aumento de la temperatura cuando la conductividad eléctrica del fluido afecta las mediciones de conductividad térmica.
Las figuras a continuación ilustran los resultados experimentales de dos mezclas de sal y agua del 0,1 % y 2 %, medidas con el equipo THW-L1 y con un instrumento de hilo caliente transitorio de la competencia (al que denominaremos THW-F). En las figuras 2-5, los puntos de medición en verde muestran que los datos experimentales no se ven afectados por la conductividad eléctrica del fluido. Por el contrario, los puntos de medición en rojo muestran los datos experimentales cuando la conductividad eléctrica del fluido es elevada, como se demuestra arriba en la figura 1b. El sensor THW-F no presenta la opción para el usuario de revisar la calidad de las mediciones.
Tal como se ilustra en la figura 2, los datos experimentales de la sal y el agua son del 0,1 %. Dado que la conductividad eléctrica de esta mezcla es baja (2,2 mS/cm), durante las mediciones se emplearon una celda de ensayo de acero inoxidable THW-L1 (estándar) y una celda de aluminio anodizado (opcional). Como se puede observar, la celda de ensayo anodizada permite una medición más precisa de la conductividad térmica a temperaturas más elevadas; esto se debe a que el anodizado aporta un nivel básico de aislación eléctrica. La línea negra representa las mediciones de la muestra control (agua desionizada ultra filtrada) con el sensor THW-L1.
En la figura 3 se comparan los datos experimentales con los datos de la literatura para la mezcla de sal y agua y el agua desionizada ultra filtrada. En el caso de las mediciones de sal y agua, los desvíos en los datos experimentales en comparación con los datos de la literatura aumentaron en términos de temperatura y fueron mayores al utilizar una cubeta de acero inoxidable. Las mediciones con THW-F exhiben los desvíos más elevados comparados con los valores de la literatura.
En la figura 4 se ilustran las mediciones de la conductividad térmica de la mezcla de sal y agua del 2 % con una conductividad eléctrica calculada de 31,9 mS/cm a 20 °C. Al utilizar la celda de ensayo de acero inoxidable THW-L1, no fue posible obtener mediciones precisas; por otra parte, al utilizar la celda de ensayo anodizada, las mediciones resultaron precisas hasta los 40 °C. Durante las mediciones, se aplicó una contrapresión de 3 bar al sensor THW-L1 y THW-F. Con temperaturas más elevadas se observó una disminución de la conductividad térmica en ambos dispositivos, mientras que la reducción en la conductividad térmica fue mayor con el sensor THW-F.
