Conductividad térmica
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Conductividad térmica
Los materiales aislantes juegan un papel fundamental en la eficiencia energética y el principal parámetro que determina su rendimiento es sin duda la conductividad térmica. Con el medidor de flujo de calor suministrado, podemos garantizar resultados confiables en un rango de medición de 0,002 a 1,0 W / m · K y para temperaturas entre -10°C y 80°C. Las normas de referencia para materiales aislantes adoptadas en nuestro laboratorio son: ASTM C518, ISO 8301, UNI EN 12667, UNI EN 12664, ASTM C178. Al analizar los procesos térmicos, la conductividad térmica, k, es la propiedad más comúnmente utilizada que ayuda a cuantificar el transporte de calor a través de un material. Los polímeros amorfos muestran un aumento de la conductividad térmica al aumentar la temperatura, hasta la temperatura de transición vítrea, Tg. Por encima de Tg, la conductividad térmica disminuye al aumentar la temperatura. Debido al aumento de densidad tras la solidificación de los termoplásticos semicristalinos, la conductividad térmica es mayor en el estado sólido que en el fundido. Sin embargo, en estado fundido, la conductividad térmica de los polímeros semicristalinos se reduce a la de los polímeros amorfos. Además, no es sorprendente que la conductividad térmica de las masas fundidas aumente con la presión hidrostática. Siempre que los termoendurecibles estén vacíos, su conductividad térmica es muy similar a la de los termoplásticos amorfos. La anisotropía en polímeros termoplásticos también juega un papel importante en la conductividad térmica. Las muestras de polímero semicristalino altamente estirado pueden tener una conductividad térmica mucho mayor como resultado de la orientación de las cadenas de polímero en la dirección del estirado. Para los polímeros amorfos, el aumento de la conductividad térmica en la dirección del estirado no suele ser superior a dos. La mayor conductividad térmica de los rellenos inorgánicos aumenta la conductividad térmica de los polímeros cargados. Sin embargo, todavía se puede observar una fuerte disminución de la conductividad térmica alrededor de la temperatura de fusión de los polímeros cristalinos con materiales rellenos. El efecto de los rellenos sobre la conductividad térmica para PE-LD. Donde se muestran el efecto de la orientación de las fibras, así como el efecto del polvo de cuarzo sobre la conductividad térmica del polietileno de baja densidad. Con los sistemas reforzados con fibras, se debe diferenciar entre la dirección longitudinal a las fibras y la transversal a ellas. Para un alto contenido de fibra, se puede aproximar la conductividad térmica del compuesto por la conductividad térmica de la fibra. Similar a la orientación de las fibras de los polímeros reforzados, la orientación molecular juega un papel importante en las propiedades térmicas de un polímero. La conductividad térmica se puede medir utilizando las pruebas estándar ASTM C177 y DIN 52612. La mayoría de las personas prefieren un nuevo método actualmente en votación (ASTM D20.30).
Tanto la conductividad térmica como la resistencia a la temperatura de los plásticos deben tenerse en cuenta para su uso a altas temperaturas. Como ejemplo, considere el asa de una tetera; no debe deformarse incluso a 100°C. Por lo tanto, se descartan los termoplásticos comunes como el acetato de celulosa, pero se pueden considerar tanto un fenólico con relleno de harina de madera como uno con relleno de asbesto. La conductividad térmica de una mezcla es casi proporcional al porcentaje de volumen de cada componente. El fenólico relleno de harina de madera tiene una conductividad térmica más alta que la resina pura, pero la conductividad de este compuesto sigue siendo lo suficientemente baja como para justificar su uso como asa de una tetera. Este compuesto también puede soportar temperaturas de hasta 100°C lo suficientemente bien como para que el mango tenga una vida útil razonable. Para piezas sujetas a temperaturas más altas, el fenólico relleno de asbesto es una mejor opción. Se puede utilizar como conexión aislante para una plancha eléctrica, por ejemplo. El diseño de un mango determina en gran medida su duración del servicio. Muy a menudo, los mangos se encuentran sujetos directamente al objeto caliente sin tener en cuenta ninguna limitación de temperatura; en la unión, el plástico se vuelve quebradizo debido a la alta temperatura y se produce una falla. Si el mango se puede separar de la parte calentada y se incluye alguna disposición de enfriamiento como parte del diseño, se espera un rendimiento mejorado.
La conductividad térmica representa el flujo de calor que atraviesa un área de 1 [m2] en un panel con un espesor de 1 [m] cuando la diferencia de temperatura es 1 [K]. Por tanto, está claro que cuanto menor es la conductividad térmica de un material, menor es el flujo de calor entre dos ambientes a diferentes temperaturas y, por tanto, mayor es el poder aislante. Gracias a su reducida conductividad térmica, las espumas de poliuretano son los materiales más utilizados en el aislamiento térmico. La conductividad térmica es una medida de qué tan bien un material transfiere calor. Las aplicaciones como los disipadores de calor requieren que el material absorba y disipe el calor de la fuente para mantenerla fresca. De manera similar, durante el paso de enfriamiento en el procesamiento de fundido, se requiere que el material disipe el calor rápidamente para solidificarse más rápido. Mientras que en los tipos de aplicaciones de aislamiento se requiere que el material no conduzca calor. El material con mayor conductividad térmica tiende a conducir más calor que el material con menor conductividad para una temperatura dada. La conductividad térmica varía con la temperatura. Varias bases de datos de materiales informan la conductividad térmica a temperatura ambiente (23°C), estos valores pueden no ser representativos de la conductividad a temperaturas de rendimiento. <<más>>
Normas; ISO 22007, UNI 7745 y ASTM D5930