HFM-100

Medidor de Flujo de Calor

HFM-100 es un medidor de flujo de calor para medir la resistencia térmica y la conductividad de materiales aislantes y de construcción

Cumple con las normas estándares internacionales ASTM C518, ISO 8301, y EN 12667

Medidor de Flujo de Calor HFM-100

El Medidor de Flujo de Calor (HFM) de la Serie 100 es una herramienta con una técnica rápida y fácil de usar para la medición de la resistencia y la conductividad térmicas de productos aislantes, materiales de construcción, conglomerados y compuestos. La conductividad térmica es la capacidad de un material para conducir el calor y puede ser fundamental para definir la eficiencia energética y el rendimiento térmico de los materiales. El Thermtest HFM ha sido diseñado y fabricado para combinar la más alta precisión, repetibilidad, el rango de temperatura más amplio y un rendimiento líder en la industria, todo ello a un costo excepcional.

Capacidades destacadas

El costo efectivo del instrumento HFM 100 es una excelente elección cuando se realizan las mediciones de conductividad térmica en flujo estable de muestras, tales como, productos de aislamiento y materiales de construcción. Thermtest ha diseñado rigurosamente el medidor de flujo de calor (HFM) para cumplir con los requisitos y normas de estándares internacionales, incluyendo ASTM C518, ISO 8301, y EN 12667. El funcionamiento del HFM es sencillo – se coloca una muestra entre dos placas de calentamiento – enfriado, y la placa superior, esta es accionada por motores paso a paso ubicados en cada esquina, y desciende para entrar en contacto con la parte superior de la muestra. El contacto de la placa con la muestra de ensayo se controla mediante una presión estándar aplicada o mediante un espesor de muestra definido por el usuario.

Los motores paso a paso son controlados por codificadores ópticos individuales para la medición del espesor de la muestra (L), con una precisión de 0.1 mm (0.004 pulgadas). La lógica integrada entre los motores paso a paso permite que la placa superior detecte, sienta y se ajuste a la muestra según las variaciones de la superficie, optimizando el contacto entre la placa y la muestra para las mediciones. Un sensor de flujo de calor está integrado en cada placa y se utiliza para monitorear el flujo de calor (Q/A), generado debido al delta de temperatura (ΔT) entre la placa superior e inferior a intervalos regulares, hasta que se observe un flujo de calor estable. El flujo de calor compuesto se utiliza para medir la resistencia térmica (R) y calcular la conductividad térmica (λ) de acuerdo a la Ley de Fourier.

heat flow meter equation
  • Un sensor de flujo para la medición precisa de la resistencia térmica y la conductividad térmica.
  • Placas de calentamiento/enfriamiento Peltier para un rápido control de la temperatura.
  • El espesor se mide con una precisión de 0.1 mm (0.004 pulgadas) mediante el uso de cuatro codificadores ópticos digitales.
  • El funcionamiento del panel frontal permite el control total de todas las funciones del HFM, o el uso intuitivo del Software del HFM para las funciones básicas y adicionales, como la impresión y exportación de datos.
  • El soporte de la placa puede ser automático o ajustable a un espesor definido por el usuario – ideal para materiales comprimibles.
  • Cumple con las normas estándares internacionales: ASTM C518, ISO 8301, y EN 12667.

Especificaciones del HFM-100

Materiales Aislamientos, Sólidos, y Textiles
Tipo de Sensores Sensores de Flujo (x 2)
Aplicaciones Prueba General
Dirección Espesor Total
Rango de Conductividad Térmica De 0.002 a 0.5 W/m•K (de 0.001 a 3.5 BTU/(hr·ft·°F))
Equipo de Alta Conductividad Térmica Hasta 2.5 W/m•K (17.3 BTU/(hr-ft-°F)
Tiempo de Medición De 30 a 40 min
Reproducibilidad ± 0.5 to 1%
Precisión ± 1 to 2%
Rango de Temperatura de la Placa1 Desde -20 hasta 70°C (desde -4 hasta 158°F)
Tamaño Máximo de la Muestra Hasta 300 x 300 x 100 mm (12 x 12 x 4 in)
Estándar ASTM C518, ISO 8301, y EN 12667

El método es mejorado continuamente; las especificaciones están sujetas a cambios sin previo aviso.
1Requiere un circulador refrigerado.

Destacados del HFM-100

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MEDICIÓN DEL FLUJO DE CALOR

Un sensor de flujo de calor es un sensor de termopila, que consiste en uniones de termopar arregladas uniformemente a través de la superficie del sensor. Cada unión individual genera una tensión eléctrica proporcional a la diferencia de temperatura entre las uniones calientes y frías del termopar. Para mediciones precisas del flujo de calor, se integra un sensor en la superficie de cada placa de prueba del HFM. Este contacto íntimo reduce el nivel de calibración requerido, arrojando mejores resultados de prueba.

CONTROL DE TEMPERATURA

Los elementos termoeléctricos Peltier se utilizan para calentar y enfriar las placas de prueba del HFM. Un elemento termoeléctrico es una bomba de calor activa de estado sólido que transfiere calor de un lado al otro del equipo, con consumo de energía eléctrica, dependiendo de la dirección de la corriente. Esta flexibilidad permite al usuario cambiar fácilmente la dirección de calentamiento y enfriamiento, adaptándose mejor a las condiciones requeridas para la prueba, a una resolución de temperatura de < 0.1 °C (0.18°F). Cada módulo termoeléctrico se combina con un termopar y un control inteligente de temperatura para optimizar la velocidad y precisión de las temperaturas de la placa

CONTROL DE TEMPERATURA
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MEDICIÓN DE ESPESOR

El espesor exacto de la muestra es fundamental para determinar la resistencia térmica de un material con la medición de la conductividad térmica. El sistema HFM 100 ofrece la ventaja de una determinación automática del espesor de la muestra, para materiales rígidos, o de un espesor de muestra definido por el usuario, para materiales comprimibles. El espesor de la muestra se mide utilizando la tecnología del codificador óptico digital. Cuenta con cuatro codificadores, los cuales se encuentran en cada esquina de la placa de prueba. La ubicación del codificador de posiciones múltiples asegura una medición precisa (< 0.1 mm/0.004 pulgadas) del espesor de la muestra y, al final, la resistencia térmica de los materiales que están siendo medidos.

FUNCIONAMIENTO VERSÁTIL

El HFM 100 ofrece a los usuarios dos métodos de funcionamiento versátiles y ajustables – realice sus mediciones de forma independiente utilizando el panel de control frontal integrado o el uso intuitivo del software del HFM basado en Windows que está incluido en cada sistema. El software es fácil de usar y ofrece características adicionales sobre la operación del panel frontal. Incluyendo pasos ilimitados de automatización de la temperatura durante las pruebas, y funciones adicionales como guardar, exportar e imprimir los resultados de las mediciones. Con el panel de control frontal, los usuarios pueden automatizar hasta cinco intervalos de temperatura al realizar las mediciones, o intervalos ilimitados con el software del HFM. Los resultados del HFM están convenientemente disponibles en ambos sistemas el Internacional e Imperial.

FUNCIONAMIENTO VERSÁTIL
CONTROL DE AJUSTE
CONTROL DE AJUSTE

Para materiales rígidos, las placas se sujetan automáticamente para lograr un contacto optimo entre la muestra y los sensores de flujo de calor. Para materiales comprimibles, la altura deseada de la muestra puede ser introducida manualmente y la placa se detendrá automáticamente a la altura de la muestra introducida.

MATERIALES DE REFERENCIA

Cada Sistema HFM 100 cuenta con un Material de Referencia Estándar (SFM) de su eleccion, disponible del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST). SRM 1450d – Fibrous Glass-Board está certificado para conductividad térmica de 6.85 a 66.85°C (44.33 a 152.33°F) y está disponible en un espesor de 25 mm (1 pulgada). El SRM 1453 – Poliestireno expandido, está certificado para conductividad térmica de 7.85 a 39.85°C (46.13 a 103.73°F), y está disponible en un espesor de 12.5 mm (0.5 pulgadas). Además de los materiales de referencia estándar NIST, Thermal Transfer Standards (TS) pueden ser desarrollados por Thermtest, para la aplicación de pruebas especializadas.

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PRECISIÓN Y REPETIBILIDAD

Una muestra de NIST SRM 1450d fue probada repetidamente para confirmar la precisión y repetibilidad del HFM 100. Antes de cada una de las 20 mediciones, se extrajo la muestra NIST 1450d y luego se volvió a colocar dentro de la cámara del HFM 100. La conductividad térmica certificada para la pieza NIST en 20°C (68°F) es de 0.03239 W/m•K (0.2246 BTU/(hr·ft·°F)). El valor promedio de conductividad térmica recibido de las 20 pruebas fue de 0.0325 W/m•K (0.2253 BTU/(hr·ft·°F)). Todas las pruebas tuvieron una repetibilidad dentro de 0.5% y una precisión dentro del 1% del valor certificado.

Medición de Prueba

la muestra

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LA MUESTRA

La muestra debería ser entre 150 mm y 300 mm cuadrados (6 pulgadas a 12 pulgadas cuadradas) y tener superficies paralelas. La altura de la muestra es medida automáticamente por el HFM 100; sin embargo, para materiales comprimibles, el espesor deseado de la altura puede ser ingresado manualmente para determinar la altura predeterminada de la prueba.

Tiempo aproximado: 1 min.

insertar muestra

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INSERTAR SENSOR

Coloque la muestra entre las dos placas de prueba paralelas del HFM 100. Para muestras más pequeñas o muestras de formas diferentes a la de la cámara de prueba, coloque la muestra dentro del centro de la placa inferior, directamente sobre el sensor de flujo de calor.

Tiempo aproximado: 1 min.

Cierre dE las placas

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CIERRE DE LAS PLACAS

La placa superior desciende automáticamente para muestras rígidas o a un espesor predeterminado para muestras comprensibles. Para mayor precisión en la prueba de muestras rígidas, la placa superior realiza un rápido movimiento de confirmación para un contacto y medición optima del espesor. Además, este rápido movimiento también compensará cualquier problema con la planitud de la muestra.

Tiempo aproximado: 1 min.

Executar Experimento

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EXECUTAR EXPERIMENTO

Podrá seleccionarse una sola temperatura promedio o fases de temperatura para una rutina de prueba automatizada. Las pruebas se pueden realizar tanto en modo de control de calidad o en modo de alta precisión (de 30 a 60 minutos) para los tiempos de prueba que mejor se adapten a su aplicación. Una vez finalizadas las pruebas, los resultados se pueden guardar, imprimir o exportar a Microsoft Excel para posteriores análisis.

Tiempo aproximado: 30-60 min.

aplicación HFM-100

AISLAMIENTO VS. TEMPERATURA

El Thermtest HFM 100 es capaz de probar materiales en un rango de temperatura de -20 a 70°C (-4 a 158°F). NIST 1450d Fibrous Glass Board, es un material de referencia estándar certificado por Instituto Nacional de Estándares y Tecnología. Los resultados medidos están dentro del 3% de los valores certificados.

EQUIPO DE ALTA CONDUCTIVIDAD TÉRMICA

Con el equipo de alta conductividad térmica añadido, el HFM-100 es capaz de medir con precisión y eficiencia materiales de mayor conductividad térmica, como el vidrio y la cerámica. Para estas aplicaciones, se utiliza un kit de termopar externo en combinación con la muestra que se está probando. Macor, Quartz, y Pyrex fueron probados en el HFM desde 10 ̊C a 60°C (50°F a 140°F). Todos los valores medidos están dentro de la precisión indicada del sistema, +/- 5%.

AISLAMIENTO-VS-TEMPERATURA

AISLAMIENTO DE GUATA

Cuando se prueban materiales comprimibles, como el aislamiento de guata, pequeños cambios en la densidad de un material, debido a las fuerzas de comprensión, pueden alterar la conductividad térmica. Tanto un aislamiento de fibra de vidrio como un aislamiento de guata de lana de roca fueron probados con el HFM. Una conductividad térmica de 0.0430 W/m•K (0.2981 BTU/(hr·ft·°F)) fue el resultado de la prueba de fibra de vidrio, donde 0.0364 W/m•K (0.2524 BTU/(hr·ft·°F)) fue el resultado de la prueba de aislamiento de lana de roca. Estos valores estuvieron dentro del 3% de la conductividad térmica de los fabricantes mencionados anteriormente.

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MANTAS DE AEROGEL

El aerogel tiene una de las conductividades térmicas más bajas conocidas en los materiales sólidos. Una manta de aerogel fue seleccionada para ser analizada por el HFM. Los resultados arrojaron una conductividad térmica de 0.024 W/m•K (0.1664 BTU/(hr·ft·°F)), que está dentro del 3% de las especificaciones del fabricante.

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AISLAMIENTO DE GUATA

Como la madera es rígida, el HFM puede ajustarse automáticamente a la altura de la muestra. Las pruebas de esta madera blanda produjeron una lectura de conductividad térmica de 0.12 W/m•K (0.8320 BTU/(hr·ft·°F)), una coincidencia exacta con los valores de la literatura para las maderas blandas.

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