Prueba de conductividad y difusividad térmica de cuatro fluidos viscosos (con THW-L1)

Prueba de conductividad y difusividad térmica de cuatro fluidos viscosos (con THW-L1)

El instrumento de medición de la conductividad térmica en líquidos, THW-L1, es un dispositivo utilizado para medir la conductividad térmica y la difusividad térmica de los fluidos, conforme la norma de ensayo ASTM D7896-19. Con el objetivo de demostrar el rendimiento de dicho dispositivo, se analizaron los siguientes fluidos de muestra con el THW-L1 para conocer los valores de conductividad térmica (λ) y difusividad térmica (α): glicerol, aceite 10W-30, fluido de transmisión y agua. La temperatura de los fluidos durante el experimento osciló entre 0 °C y 200 °C.

El equipo THW-L1 mide la conductividad térmica y la difusividad térmica de los fluidos con una precisión exacta. Al conocer la conductividad y la difusividad térmica de los líquidos, se pueden lograr aplicaciones prácticas. Por ejemplo, en la industria automotriz, se puede contribuir a una mejor selección del aceite más apto. El agua, el glicerol, el aceite 10W-30 y el fluido de transmisión son de gran uso diario. El glicerol se utiliza generalmente en la fase productiva de la industria automotriz. El aceite 10W-30 es un aceite con alta viscosidad de uso comercial para motores. El fluido de transmisión es un lubricante común para los automóviles. Los aceites lubricantes se utilizan en los motores para evitar la corrosión de sus piezas y reducir el desgaste de las piezas móviles. Al conocer con exactitud la conductividad térmica de los aceites se puede reducir el costo operativo en el mantenimiento del motor de los automóviles.

En la figura 1 se grafican las mediciones de conductividad térmica a lo largo del eje Y y las temperaturas correspondientes, en el eje X, para cada uno de los cuatro fluidos de muestra, con el equipo THW-L1. En la figura 2 se grafican las mediciones de difusividad térmica a lo largo del eje Y y las temperaturas correspondientes, en el eje X. Tanto en la figura 1 como en la figura 2, ‘Water REFPROP’ aparece graficado a modo de referencia. ‘Water REFPROP’ muestra los valores estándar de la conductividad térmica y la difusividad térmica del agua, sin usar el THW-L1 para su medición. El desvío estándar entre los valores medidos del agua y los valores estándar del agua fue menor al 2 %, tanto para la conductividad térmica como para la difusividad térmica. Las mediciones de los fluidos de muestra fueron tomadas con una presión de 20 psi. A continuación, la figura 3 grafica la capacidad calorífica volumétrica [conductividad térmica (λ) / difusividad térmica (α)] graficada a lo largo del eje Y y las temperaturas correspondientes junto al eje X, de acuerdo con las mediciones del instrumento THW-L1.

Valores de la conductividad térmica del agua
Figura 1. Valores de la conductividad térmica del agua, del fluido de transmisión, del 10W-30 y del glicerol graficados en relación con temperaturas de 0 °C a 200 °C. (En el gráfico se incluye ‘Water REFPROP’ a modo de referencia, que ilustra los valores estándar de conductividad térmica del agua).
Valores de la difusividad térmica del agua, del fluido de transmisión
Figura 2. Valores de la difusividad térmica del agua, del fluido de transmisión, del 10W-30 y del glicerol graficado en relación con temperaturas de 0 °C a 200 °C. (En el gráfico se incluye ‘Water REFPROP’ a modo de referencia, que ilustra los valores estándar de difusividad térmica del agua).
Valores de la capacidad calorífica volumétrica del agua, del fluido de transmisión
Figura 3. Valores de la capacidad calorífica volumétrica del agua, del fluido de transmisión, del 10W-30 y del glicerol graficados en relación con temperaturas de 0 °C a 200 °C. (En el gráfico se incluye ‘Water REFPROP’ a modo de referencia, que ilustra la capacidad calorífica volumétrica calculada del agua, mediante los valores estándar de la conductividad y difusividad térmica).