Introdução
O HFM 446 Lambda é uma ferramenta valiosa para a investigação da Condutividade térmicaA condutividade térmica (λ com a unidade W/(m-K)) descreve o transporte de energia - na forma de calor - por um corpo de massa como resultado de um gradiente de temperatura (veja a fig. 1). De acordo com a segunda lei da termodinâmica, o calor sempre flui na direção da temperatura mais baixa.condutividade térmica de materiais isolantes, que são usados em aplicações como o isolamento térmico de edifícios. smallUm melhor isolamento térmico dos edifícios leva a um menor consumo de energia para aquecimento no inverno e resfriamento no verão e, portanto, a uma pegadade CO2 menor.
Como desenvolvedora e fabricante de instrumentos termoanalíticos, a NETZSCH também leva em conta a pegadade CO2 de seus dispositivos de medição. Um aspecto disso é a energia necessária para a operação de um HFM 446 Lambda nas instalações do cliente. O consumo de energia do HFM 446 Lambda Eco-Line foi significativamente reduzido em comparação com os modelos mais antigos, graças aos tempos de medição mais curtos, por um lado, e à economia de energia durante a operação no chamado Modo Eco, por outro. Os modelos mais antigos podem, é claro, ser totalmente atualizados para a linha Eco.
Consumo de energia durante uma medição
A Tabela 1 resume o consumo de energia dos três instrumentos HFM 446 Lambda (Small, Medium e Large) durante uma medição típica em uma placa de fibra NIST SRM 1450d em toda a faixa de temperatura do HFM 446. O consumo de energia foi medido e registrado com um wattímetro.
Tabela 1: Consumo médio de energia do HFM 446 (unidade de medição e resfriador) durante uma medição no NIST SRM 1450d entre 80 °C e -10 °C de temperatura média da amostra (10 pontos de ajuste, ΔT=20 K).
| Small | Medium | Large | |
|---|---|---|---|
| Unidade de medição [kW] | 0.2 | 0.3 | 0.2 |
| Resfriador [kW] | 0.5 | 0.8 | 0.8 |
O consumo total de energia do HFM 446 Small é de aproximadamente 0,7 kW e o do HFM 446 Medium e Large é de aproximadamente 1,0 kW cada. O consumo anual total de energia pode ser calculado encontrando o consumo de energia multiplicado pelo tempo de medição (consulte a seção abaixo) e pelo número de medições.
Tempos de medição mais curtos
Uma das principais vantagens do HFM 446 Lambda Eco-Line é o tempo de medição mais curto do que o dos modelos HFM 446 mais antigos, mas com a mesma precisão dos resultados. A redução dos tempos de medição é obtida por meio do controle aprimorado da temperatura da placa, da filtragem aprimorada dos sinais de fluxo de calor e de critérios de estabilidade mais sofisticados. O tempo de medição mais curto é ilustrado na figura 2, que mostra uma comparação das curvas de temperatura média transitória de um HFM 446 Lambda Small Eco-Line com modelos mais antigos durante uma medição de Condutividade térmicaA condutividade térmica (λ com a unidade W/(m-K)) descreve o transporte de energia - na forma de calor - por um corpo de massa como resultado de um gradiente de temperatura (veja a fig. 1). De acordo com a segunda lei da termodinâmica, o calor sempre flui na direção da temperatura mais baixa.condutividade térmica no NIST SRM 1450d entre temperaturas médias de amostra de 80 °C e -10 °C (10 pontos de ajuste, ΔT=20 K). Com a versão Eco-Line, a medição completa leva aproximadamente 370 minutos nesse caso, o que é cerca de 200 minutos ou 35% mais rápido do que os modelos mais antigos.
Em geral, os tempos de medição dependem, é claro, das propriedades da amostra, das condições de medição e do tamanho do instrumento HFM (Small, Medium ou Large). A Tabela 2 mostra a redução relativa média no tempo de medição para cada tipo de instrumento na Eco-Line do HFM 446 para algumas amostras exemplares.
Tabela 2: Redução relativa média nos tempos de medição com o novo HFM 446 Lambda Eco-Line
| Small | Medium | Large | |
|---|---|---|---|
| NIST SRM 1540d | -35% | -21% | -31% |
| IRMM440 | n.a. | -18% | -30% |
| Pyrex com kit de instrumentação | -21% | -34% | n.a. |
| VIP | -26% | -36% | -5% |
| Capacidade térmica específica (cp)A capacidade térmica é uma quantidade física específica do material, determinada pela quantidade de calor fornecida à amostra, dividida pelo aumento de temperatura resultante. A capacidade de calor específica está relacionada a uma unidade de massa do corpo de prova.cp: polímeros sólidos | -27% | -36% | n.a. |
Para materiais de isolamento padrão, como placas de fibra de vidro 1450d e IRMM440, a economia de tempo é de 20 a 35%. As medições são mais rápidas em até um terço em amostras com maior Condutividade térmicaA condutividade térmica (λ com a unidade W/(m-K)) descreve o transporte de energia - na forma de calor - por um corpo de massa como resultado de um gradiente de temperatura (veja a fig. 1). De acordo com a segunda lei da termodinâmica, o calor sempre flui na direção da temperatura mais baixa.condutividade térmica, como o vidro borossilicato Pyrex, ou em produtos com condutividade muito baixa, como os painéis de isolamento a vácuo (VIP). Ao medir a capacidade térmica específica em polímeros sólidos, como PE-HD ou POM-C, a redução no tempo de medição pode ser de até 30%.
Os números mostrados na tabela 2 refletem diretamente a energia e os custos que podem ser economizados para cada uma dessas medições de HFM.
Entretanto, uma comparação direta dos tempos de medição em si não é o único aspecto que deve ser considerado. Por exemplo, com modelos mais antigos do HFM 446, era possível medir uma amostra por dia de trabalho porque uma medição com 10 pontos de ajuste durava, em alguns casos, da manhã até a noite. Ao final dessa medição, o operador geralmente não está mais no laboratório e não pode inserir a próxima amostra; portanto, não é possível iniciar uma nova medição para aproveitar as horas restantes do dia e da noite. Com o HFM 446 Eco-Line mais rápido, é provável que a mesma medição já tenha sido concluída à tarde e a próxima amostra possa ser medida imediatamente. Nesse exemplo, não apenas um, mas dois espécimes podem ser investigados com o HFM 446 Eco-Line por dia, levando a uma eficiência 100% maior para medições abrangentes de longo prazo.
Modo ocioso e econômico
Quando nenhuma medição está em andamento (modo de espera), o HFM Eco-Line pode estar no modo ocioso ou no modo Eco.
- No modo inativo, as temperaturas da placa do HFM são mantidas em valores predefinidos, permitindo o início rápido de uma nova medição nessas temperaturas da placa. O resfriador também está funcionando durante o modo inativo, com um consumo de energia entre 0,5 e 1,0 kW.
- No novo Modo Eco, o controle de temperatura da placa HFM e o resfriador estão desligados. Portanto, o consumo de energia de todo o sistema no Modo Eco é quase zero.
O software SmartMode oferece uma programação de tempo definida pelo usuário, conforme mostrado na figura 3, para ativar o Modo Inativo ou o Modo Eco. Quando nenhuma medição é realizada durante a noite ou no fim de semana, a economia de energia no Modo Eco é significativa. Deve-se observar que o desligamento do resfriador por meio do software, como os instrumentos da Eco-Line fazem no Modo Eco, não era possível com os modelos mais antigos do HFM 446 Lambda.
Resumo
As medições com o HFM 446 Lambda Eco-Line podem ser até 40% mais rápidas do que as dos modelos mais antigos do HFM 446. Além disso, o chamado Modo Eco permite o desligamento do resfriador de acordo com uma programação de tempo definida pelo usuário quando nenhuma medição estiver em andamento. Dependendo das sequências de medição, os dois aprimoramentos podem resultar em uma eficiência 100% maior e em um menor consumo de energia elétrica. Esse último não corresponde apenas à economia nos custos operacionais e, por último, mas não menos importante, contribui para a redução das emissõesde CO2.
Deve-se observar que os modelos mais antigos podem, é claro, ser totalmente atualizados para a linha Eco. Solicite ao seu representante de vendas local uma atualização do seu HFM.